郭大路 劉如春 鄭明偉 王妮娜

摘 要：近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)以及汽車行業(yè)的飛速發(fā)展，居民對(duì)汽車需求逐步增加。如何降低汽車駕駛執(zhí)照考試壓力，公正、公平、高效的完成駕考任務(wù)是迫切需要解決的問(wèn)題。本文設(shè)計(jì)一種融合了射頻IC和指紋識(shí)別的新型駕考設(shè)備，主要應(yīng)用于駕駛員考試，主要功能是確認(rèn)考生身份和上傳并存儲(chǔ)考生成績(jī)，并且能夠有效避免在考試過(guò)程中出現(xiàn)替考現(xiàn)象和提高考試效率。

關(guān)鍵詞：駕駛員考試;手持終端;身份證;指紋采集;人機(jī)界面

1 總體設(shè)計(jì)思路

如今指紋識(shí)別已趨于成熟，許多電子商品增加了指紋識(shí)別的功能，比如筆記本電腦、手機(jī)指紋鎖、防盜門(mén)指紋鎖等，指紋識(shí)別正逐漸走入人們的日常生活。而我國(guó)最新的二代居民身份證內(nèi)部嵌有13.56MHz非接觸IC卡，該芯片具有存儲(chǔ)容量大、較高的安全性等特點(diǎn)，并且采用特定的加密算法，進(jìn)一步提升了信息的安全等級(jí)，增強(qiáng)了防偽功能，便于各用證部門(mén)使用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)核查。

本設(shè)計(jì)主要采用主控制器外擴(kuò)六個(gè)模塊鍵盤(pán)電路選取5IO驅(qū)動(dòng)20鍵;液晶模塊采用三線串行控制，可以有效優(yōu)化系統(tǒng)資源;語(yǔ)音模塊使用1線串行控制，可以任意播放220段語(yǔ)音;射頻卡讀卡模塊使用通用異步收發(fā)器0;指紋采集模塊選擇了通用異步收發(fā)器1;無(wú)線模塊選擇通用異步收發(fā)器2。

LM3S1138采用的是32位Cortex-M3v7M架構(gòu)，數(shù)據(jù)和指令總線分開(kāi)，解決了訪問(wèn)瓶頸的問(wèn)題，內(nèi)部集成了64K單周期Flash和16K的SRAM。

2 功能模塊

2.1 鍵盤(pán)電路

鍵盤(pán)使用n個(gè)GPIO的情況下，接按鍵個(gè)數(shù)的計(jì)算公式num=n*（n-1）+n=n*n個(gè)，其中需要n個(gè)二極管n個(gè)上拉電阻。僅使用5個(gè)GPIO接20鍵，需5個(gè)二極管即可。采用輪詢的辦法，在PF0送1時(shí)，輪流檢測(cè)S1（PF4），S2（PF1），S3（PF2），S4（PF3），若有一口為高電平，進(jìn)入30ms去抖，若該端口仍為高，則有鍵按下，直到該鍵松開(kāi)，返回鍵值。

2.2 帶字庫(kù)液晶顯示器

CA12232K是一種內(nèi)置ST7920控制驅(qū)動(dòng)器的122*32圖形點(diǎn)陣液晶顯示器。本設(shè)計(jì)多為靜態(tài)顯示，采用了三線串行方式控制，接線簡(jiǎn)單，調(diào)試方便。該控制器可以顯示中文字形，將16位元資料寫(xiě)入DDRAM，范圍為A1A1H—F7FEH，即漢字內(nèi)碼。

2.3 語(yǔ)音模塊

語(yǔ)音模塊采用WTW510-16，內(nèi)部是采用WT588D+16Mflash存儲(chǔ)器。在6k采樣頻率下可以播放516秒，在1.8k采樣頻率下可以播放170秒，性價(jià)比較高。本設(shè)計(jì)需要隨機(jī)播放任意段錄音，采用一線串口控制最為合適，在具體應(yīng)用時(shí)僅需要一根GPIO控制線，借助USB鏈接線將語(yǔ)音信息下載到FLASH存儲(chǔ)器內(nèi)部。VCC必須在2.8V-3.5V之間，作為存儲(chǔ)器的電源。

2.4 身份證ID讀取模塊

身份證ID信息讀取，選用了雙龍電子開(kāi)發(fā)的讀取模塊，該模塊可有效讀取二代身份證內(nèi)的ID信息。使用UART與控制器通訊，固定波特率115200Bps，能夠滿足規(guī)定好的通訊協(xié)議就可以控制設(shè)備正常運(yùn)行。信息讀取模塊和通訊控制器之間采用命令應(yīng)答模式。正常狀態(tài)下模塊處在休眠，在接收到由上位機(jī)發(fā)出的指令后，轉(zhuǎn)換為執(zhí)行命令的工作狀態(tài)。模塊命令執(zhí)行完畢，準(zhǔn)備好執(zhí)行結(jié)果送主控制器?？刂破魅∽呙罱Y(jié)果后，模塊再次進(jìn)入空閑狀態(tài)。

（1）控制器發(fā)送命令給模塊

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)頭+長(zhǎng)度+長(zhǎng)度校驗(yàn)+命令代碼+等待延時(shí)+【命令參數(shù)】+校驗(yàn)和

HEAD+LENGTH+LEN CHK+COMMAND+WAITTIME+PARAMETER+CHECKSUM

（2）控制器接收命令執(zhí)行結(jié)果

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)頭+長(zhǎng)度+長(zhǎng)度校驗(yàn)+命令代碼+執(zhí)行狀態(tài)+【數(shù)據(jù)】+校驗(yàn)和

HEAD+LENGTH+ LEN CHK +COMMAND+STATUS+[DATA]+ CHECKSUM

（3）數(shù)據(jù)校驗(yàn)方式

采用帶進(jìn)位的字節(jié)累加和取反的方法計(jì)算的方式來(lái)驗(yàn)證數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確。參加校驗(yàn)和運(yùn)算的數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)幀中除了“HEAD”，“LENGTH”，“LEN CHK”以外的所有數(shù)據(jù)。校驗(yàn)和的初始值為“0”。

2.5 指紋采集模塊

MRB200指紋采集模塊采用異步串行接口進(jìn)行通訊，具有極高的準(zhǔn)確度。認(rèn)假率（False Acceptance Rate）是百萬(wàn)分之一，拒真率（False Rejection Rate）是萬(wàn)分之一。

異步串行接口的技術(shù)參數(shù)為：19200bps（缺?。?、無(wú)效驗(yàn)位、一個(gè)起始位、一個(gè)停止位。

（1）命令（CMD）基本格式：

第1字節(jié)為頭標(biāo)識(shí)（HEAD），固定為0xFE;

第2字節(jié)為設(shè)備號(hào)（CH），一般為0x00;

第3字節(jié)為命令代碼（CODE），用來(lái)放命令代碼;

第4、5字節(jié)為參數(shù)代碼;

第6字節(jié)為輔助參數(shù)代碼;

第7字節(jié)為效驗(yàn)和（CHK），用于存放第2字節(jié)至第6字節(jié)之異或值;

第8字節(jié)為尾標(biāo)識(shí)（END） ，固定為0xFD;

（2）應(yīng)答（ACK）一般為8個(gè)或以上字節(jié)組成，基本格式：

第1字節(jié)為頭標(biāo)識(shí)（Head） ，固定為0xFE;

第2字節(jié)為設(shè)備號(hào)（CH），一般為0x00H;

第3字節(jié)為應(yīng)答代碼（CODE），用來(lái)放應(yīng)答代碼;

第4、5字節(jié)為參數(shù)代碼;

第6字節(jié)為應(yīng)答參數(shù)代碼;

第7字節(jié)為效驗(yàn)和（CHK），用于存放第2字節(jié)至第6字節(jié)之異或值;

第8字節(jié)為尾標(biāo)識(shí)（END），固定為0xFD;

通過(guò)該模塊可完成考生指紋信息的錄入以及考試中采集對(duì)比核查工作。

2.6 無(wú)線模塊與上位機(jī)之間通訊

無(wú)線收發(fā)模塊采用SRWF-508，使用UART通訊，9600波特率，其有效信息傳輸距離可達(dá)兩公里以上。還可以通過(guò)設(shè)置跳線，選擇8個(gè)信道，相當(dāng)于擴(kuò)展了一個(gè)無(wú)限的串口。

3 軟件流程

主程序主要分三部分：設(shè)備信息輸入，考生身份驗(yàn)證，成績(jī)上傳。

考試工作人員通過(guò)鍵盤(pán)將所需信息輸入設(shè)備找那個(gè)，程序設(shè)置標(biāo)志寄存器。輸入信息包括：設(shè)備號(hào)（用于多機(jī)身份驗(yàn)證）、是否使用指紋、考試的車型、考試具體項(xiàng)目。

確定考試工作人員身份時(shí)，設(shè)備需要得到考官的身份證信息（身份證ID或身份證號(hào)碼）。如果使用一代身份證，則需要手動(dòng)輸入18位身份證號(hào)碼;使用二代身份證，只需刷一下身份證，聽(tīng)到“滴”聲后，讀卡成功。得到身份證信息后，發(fā)送上位機(jī)驗(yàn)證考官是否存在，如果存在，考試開(kāi)始;不存在，則一直循環(huán)直到考官被確認(rèn)。

考生身份驗(yàn)證：首先將考生的身份證號(hào)或者考試準(zhǔn)考證號(hào)與設(shè)備中的信息進(jìn)行比對(duì)，確?？忌哂锌荚囐Y格。之后對(duì)考生進(jìn)行指紋錄入，并與設(shè)備指紋庫(kù)中信息進(jìn)行比對(duì)，檢驗(yàn)考生是否具有考試資格。兩項(xiàng)信息均核查比對(duì)無(wú)誤，考生方可進(jìn)入考試環(huán)節(jié)。

成績(jī)上傳：在各項(xiàng)考試結(jié)束后，考試工作人員可將考生所得成績(jī)錄入設(shè)備，并由考生確認(rèn)成績(jī)進(jìn)行保存。便于后期成績(jī)核查。完成成績(jī)保存后，便可進(jìn)入下一名考生考試環(huán)節(jié)。

4 結(jié)語(yǔ)

本方案主要用于駕駛員考試中的道路駕駛項(xiàng)目，也可以用于沒(méi)有聯(lián)網(wǎng)的場(chǎng)地考試項(xiàng)目。主要目的就是解決考試前的考生身份驗(yàn)證和考生成績(jī)的上傳。本方案所使用的串行三線驅(qū)動(dòng)液晶屏，鍵盤(pán)電路，一線串行控制語(yǔ)音播放，都是非常節(jié)約資源的方式并且便于用戶調(diào)試。程序調(diào)試主要工作量在通信協(xié)議調(diào)試和語(yǔ)音顯示的同步，需要通過(guò)延時(shí)進(jìn)行語(yǔ)音和顯示的同步。經(jīng)調(diào)試完畢，設(shè)備獲得了良好的人機(jī)界面，初次接觸該終端的考官也能應(yīng)用自如，幾乎不需要參考使用說(shuō)明書(shū)。綜上所述，本設(shè)計(jì)具有較高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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