本实用新型属于指纹识别技术领域，特别是涉及一种指纹信号采集系统。
背景技术：
如今，随着科技的发展，电子产品的更新换代迅速，使得指纹识别的应用越来越广泛。然而，现有的指纹信号采集通常采用电容式感应技术，使得指纹信号采集慢以及识别准确率低。
因此，现有的指纹信号采集技术存在着指纹信号采集慢以及识别准确率低的问题。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种指纹信号采集系统，旨在解决现有的指纹信号采集技术存在着指纹信号采集慢以及识别准确率低的问题。
本实用新型提供了一种指纹信号采集系统，与上位机进行通信连接，所述指纹信号采集系统包括：
感应模块、驱动模块、同步控制模块、处理模块、模数转换模块、缓冲模块以及通信模块；
所述驱动模块的驱动端接所述同步控制模块的使能端，所述同步控制模块的第一输出端接所述感应模块的输入端，所述同步控制模块的第二输出端接所述处理模块的第一输入端，所述感应模块的输出端接所述处理模块的第二输入端，所述处理模块的输出端接所述模数转换模块的第一输入端，所述模数转换模块的输出端接所述缓冲模块的输入端，所述缓冲模块的输出端接所述通信模块的输入端，所述通信模块的输出端接所述上位机；
所述驱动模块对所述同步控制模块配置驱动电压，以及所述感应模块获取感应信号并匹配所述驱动模块，所述感应信号依序通过所述处理模块进行滤波去噪、做差、去共模以及信号放大处理、所述模数转换模块进行数模转换以及所述缓冲模块进行信号缓冲后，通过所述通信模块将信号缓冲后的所述感应信号传输给所述上位机，以使所述上位机对所述感应信号识别判断为相应的指纹信息。
综上所述，本实用新型提供了一种指纹信号采集系统，通过对感应模块获取到的感应信号依序进行滤波去噪、做差、去共模以及信号放大处理、数模转换以及信号缓冲，并将信号缓冲后的感应信号传输给上位机，以使上位机对感应信号识别判断为相应的指纹信息。由此实现了对指纹信号采集的效果，该方式采集速率快以及识别准确率高，因此解决了现有的指纹信号采集技术存在着指纹信号采集慢以及识别准确率低的问题。
附图说明
图1为本实用新型提供的一种指纹信号采集系统的模块结构示意图。
图2为本实用新型提供的一种指纹信号采集系统的模块结构示意图。
图3为本实用新型提供的一种指纹信号采集系统的示例电路图。
图4为本实用新型提供的一种指纹信号采集系统的信号处理流程示意图。
图5为上述图4中节点A的信号波形示意图。
图6为上述图4中节点B的信号波形示意图。
图7为上述图4中节点C的信号波形示意图。
图8为上述图4中节点D的信号波形示意图。
图9为上述图4中节点D的信号经过模数转换器之后输出的信号波形示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
本实用新型实施例的一种指纹信号采集系统，通过正负双向采集获取的电信号进行做差、去共模、放大处理和AD转换处理，获取到量化后的指纹数据，将该数据放入FIFO中，并通过SPI读取FIFO中的数据，最终将该数据传至上位机，完成指纹数据的采集转换和传输。
为了说明本实用新型所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
图1和图2示出了本实用新型提供的一种指纹信号采集系统的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分，详述如下：
上述一种指纹信号采集系统10，与上位机201进行通信连接，该指纹信号采集系统10包括感应模块103、驱动模块101、同步控制模块102、处理模块104、模数转换模块105、缓冲模块106以及通信模块107。
驱动模块101的驱动端接同步控制模块102的使能端，同步控制模块102的第一输出端接感应模块103的输入端，同步控制模块102的第二输出端接处理模块104的第一输入端，感应模块103的输出端接处理模块104的第二输入端，处理模块104的输出端接模数转换模块105的第一输入端，模数转换模块105的输出端接缓冲模块106的输入端，缓冲模块106的输出端接通信模块107的输入端，通信模块107的输出端接上位机201。
驱动模块101对同步控制模块102配置驱动电压，以及感应模块103获取感应信号并匹配驱动模块101，感应信号依序通过处理模块104进行滤波去噪、做差、去共模以及信号放大处理、模数转换模块105进行数模转换以及缓冲模块106进行信号缓冲后，通过通信模块107将信号缓冲后的感应信号传输给上位机201，以使上位机201对感应信号识别判断为相应的指纹信息。
作为本实用新型一实施例，所述指纹信号采集系统还包括参考模块108；
参考模块108的输入端接同步控制模块102的第三输出端，参考模块108的第一输出端接处理模块104的第三输入端，参考模块108的第二输出端接模数转换模块105的第二输入端；
参考模块108用于对处理模块104以及模数转换模块105提供配置的参考源电压。
作为本实用新型一实施例，上述感应模块103包括感应阵列行选择单元(图3采用R_Sel表示)1031、感应阵列列选择单元(图3采用C_Sel&Drive0表示)1032以及感应信号输出选择单元(图3采用Sel_Input表示)1033；感应阵列行选择单元1031和感应阵列列选择单元1032相连接，感应信号输出选择单元1033的输入端和输出端分别为感应模块103的输入端和输出端。
作为本实用新型一实施例，驱动模块101的驱动电压为通信模块107配置，感应信号输出选择单元1033的驱动电压值通过判断模数转换模块105输出值做自适应应配置，处理模块104的参考电压为自适应配置和模数转换模块105的参考电压为通信模块107配置。
图3示出了本实用新型提供的一种指纹信号采集系统的示例电路，为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分，详述如下：
作为本实用新型一实施例，上述感应阵列行选择单元1031和感应阵列列选择单元1032交叉相连接，通过感应阵列行选择单元1031和感应阵列列选择单元1032定义感应信号，即是最大化量化指纹谷和脊。
作为本实用新型一实施例，上述驱动模块101包括驱动器(图3采用Driver表示)，驱动器的驱动端为驱动模块101的驱动端。上述驱动器具体为带金属环驱动器，其驱动电压可配置。当然，驱动器也可以采用去金属环驱动器代替，同样可用于检测到有手指放上去时，打开指纹识别功能，并提供导电回路。
作为本实用新型一实施例，上述同步控制模块102包括模拟数字电路同步控制器(图3采用ANA_Control表示)，模拟数字电路同步控制器的使能端、第一输出端、第二输出端以及第三输出端分别为同步控制模块102的使能端、第一输出端、第二输出端以及第三输出端。该模拟数字电路同步控制器只需输入感应阵列的行列选择总线、配置值和指定对应频率的时钟，自动完成对感应阵列行选择单元1031、感应阵列列选择单元1032、感应信号输出选择单元1033、处理模块104、模数转换模块105、参考模块108的配置和时序控制，完成对应感应模块103的操作和输出电压信号处理，并指示将对应有效信号送入数字模块。
作为本实用新型一实施例，上述处理模块104包括微处理器(图3采用Signal_Pre表示)，微处理器的第一输入端、第二输入端以及输出端分别为处理模块104的第一输入端、第二输入端以及输出端。微处理器完成输出信号滤波去噪、做差、去共模以及信号放大处理的作用。微处理器可以是嵌入式微处理器，也可以是单片机中央处理器，只要能达到与本实施例中微处理器的功能作用即可。
作为本实用新型一实施例，上述模数转换模块105包括模数转换器(图3采用ADC表示)，模数转换器的第一输入端、第二输入端以及输出端分别为模数转换模块105的第一输入端、第二输入端以及输出端。
作为本实用新型一实施例，上述缓冲模块106包括FIFO缓冲器(图3采用FIFO表示)，FIFO缓冲器的输入端和输出端分别为缓冲模块106的输入端和输出端。
作为本实用新型一实施例，上述通信模块107包括通信器件(图3采用SPI_Slave表示)，通信器件的输入端和输出端分别为通信模块107的输入端和输出端。
作为本实用新型一实施例，上述参考模块108包括参考源(图3采用Sel_Vref表示)，参考源的输入端、第一输出端以及第二输出端分别为参考模块108的输入端、第一输出端以及第二输出端。参考源为感应阵列行选择单元1031、感应阵列列选择单元1032、微处理器、模数转换器提供各自可单独配置的参考源电压，为系统信号处理提供覆盖小孩、大人、干手指、湿润手指以及各种工作环境下的各种应用配置，确保工作正常。
本实用新型实施例提出的一种金属环指纹信号采集系统，其优点在于：
1、对选定传感模块采用分时驱动处理，获取正负两种感应模式下指纹感应电压差值；
2、信号增益分级处理，最大化量化指纹谷和脊；
3、涉及指纹信号电压产生和处理各模块，都通过模拟内部数字控制电路做同步和延时处理，确保电路工作时序准确性，降低数字版图设计时序约束精度，提高芯片产品良品率。
图4-图9示出了本实用新型提供的一种指纹信号采集系统的信号处理流程以及各个节点的信号波形，以下结合上述图4-图9，对上述一种指纹信号采集系统的工作原理进行说明：
首先，行R_sel<n:1>、列C_sel<m:0>选择结合Rst与Vin<m:0>控制，完成选定感应模块的指纹信息转换，通过Sel_Input模块选择输出对应电压信号A，信号A的波形如图5所示；
接着，信号A送入Signal_Pre，经过模拟滤波器、减法器以及信号放大处理后输出信号D，其间包括：A信号经过滤波器处理输出信号B，信号B的波形如图6所示；信号B经模拟减法器SUB处理后输出信号C，信号C的波形如图7所示；当然，SUB正向驱动操作，在0～T/4时间点采集，并在T/4～3T/4保持保存；负向驱动操作，在T/2～3T/4时间采集，并在3T/4～T时间内将采集到的信号与正向驱动采集保存的信号做差输出差值C；信号C送入信号放大器输出信号D，信号D的波形如图8所示；
再者，信号D送入ADC,转换为并行输出的数字数据，并个感应模块对应输出数据对应采集时钟和有效指示，如图9所示；
最后，ADC转换输出数据转换输入到数字系统，经处理通过SPI串口输出。
综上所述，本实用新型实施例提供了一种指纹信号采集系统，通过对感应模块获取到的感应信号依序进行滤波去噪、做差、去共模以及信号放大处理、数模转换以及信号缓冲，并将信号缓冲后的感应信号传输给上位机，以使上位机对感应信号识别判断为相应的指纹信息。由此实现了对指纹信号采集的效果，该方式采集速率快以及识别准确率高，因此解决了现有的指纹信号采集技术存在着指纹信号采集慢以及识别准确率低的问题。本实用新型实施例实现简单，不需要增加额外的硬件，可有效降低成本，具有较强的易用性和实用性。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。