ماژول اثر انگشت چیست + راه اندازی ماژول اثر انگشت با آردوینو

ماژول اثر انگشت چیست؟ راه اندازی ماژول اثر انگشت با آردوینو

احتمالا شما هم سنسورهای اثر انگشت را دیده‌اید و راجع‌ به نحوه عملکرد آن‌ها فکر کرده‌اید. استفاده از ماژول اثر انگشت یکی از ارزان‌ترین و بهترین راه‌ها برای تشخیص هویت، شناسایی و برای مقاصد امنیتی است.

هرفرد می‌تواند با آموزش و تجهیزات درست، ماژول اثر انگشت مخصوص خودش را درست کند. ما در این مقاله روش استفاده از ماژول اثر انگشت R308 و راه‌اندازی آن با استفاده از آردوینو را برای شما شرح داده‌ایم.

ماژول اثر انگشت چیست؟

ماژول اثر انگشت دستگاهی است که برای بیومتریک، امنیت و تشخیص هویت استفاده می‌شود. قطعا تابه‌حال از این ماژول‌ها استفاده کرده‌اید. سنسور اثر انگشتی که در گوشی‌های هوشمند وجود دارد، درواقع همین ماژول است.

و بازتاب این نور توسط سنسور دریافت می‌شود. با تطبیق دادن این سیگنال دریافتی با سیگنال اولیه،‌ اثر انگشت تشخیص داده می‌شود.

شما می توانید برای خرید تبدیل و کانکتور USB از جم ترونیک کلیک کنید.

ساختار ماژول اثر انگشت

در ماژول اثر انگشت قطعات زیادی مانند سنسور، LED، میکروکنترلر ‌‌built-in و تاچ آی‌سی وجود دارد. هر یک از این قطعات با یک‌دیگر کار کرده و درنهایت اثر انگشت پردازش می‌شود.

انگشت روی سنسور ماژول کشیده می‌شود و نوری از سمت LED به سمت انگشت تابیده می‌شود. این نور از یک صفحه مخصوص عبور می‌کند و اثر انگشت روی سنسور را روشن می‌کند.

سنسور تصویر داخلی نور بازتاب‌شده را دریافت می‌کند و میکروکنترلر ۳۲ بیتی داخل ماژول این تصویر را پردازش می‌کند. این پردازش با یک الگوریتم اتفاق می‌افتد و درنتیجه هر اثر انگشت از دیگری متمایز شناخته‌ می‌شود.

در این ماژول از کانکتور UART برای ارتباط با دستگاه‌های خارجی استفاده می‌شود. همچنین یک تاچ آی‌سی وجود دارد؛ زمانی‌که انگشت قاب فلزی سنسور را لمس می‌کند، یک سیگنال High-Level از این آی‌سی خارج می‌شود. کنترلر خارجی این سیگنال را قبل از روشن شدن سنسور اثر انگشت ماژول دریافت می‌کند و صرفه‌جویی زیادی در انرژی صورت می‌پذیرد.

خرید ماژول اثر انگشت r308

پایه‌های ماژول اثر انگشت

در ماژول اثر انگشت پایه‌ها و پین‌های متعددی وجود دارد که در زمان راه‌اندازی، آن‌ها را به آردوینو وصل می‌کنید. در این ماژول شش نوع پین مختلف وجود دارد؛ ما توصیه می‌کنیم برای اتصال هر پین از سیمی با رنگ متفاوت استفاده کنید.

به‌دلیل این‌که پین‌ها اندازه کوچکی دارند و بسیار نزدیک به هم طراحی شده‌اند، باید از سیم‌های جامپر برای اتصال ماژول به آردوینو استفاده کنید.

پین	رنگ سیم
DNC	سفید
VCC	قرمز
TX	آبی
RX	سبز
GND	سیاه

اتصال ماژول اثر انگشت به آردوینو

حالا که با نحوه کار ماژول اثر انگشت و پین‌های آن آشنا شدید، نوبت به راه اندازی ماژول اثر انگشت با آردوینو می‌رسد که ما در ادامه مراحل آن را برایتان شرح دادیم.

سیم سیاه را از پین GND ماژول به پین زمین یا GND آردوینو وصل کنید.
سیم قرمز را از پین VCC به پین ۵ ولت آردوینو وصل کنید.
پین TX سنسور را به پین دیجیتال شماره ۲ در آردوینو وصل کنید.
پین RX سنسور را به پین دیجیتال شماره ۳ در آردوینو وصل کنید.

برای اتصال ماژول به آردوینو به قطعات زیر نیاز خواهید داشت:

آردوینو (مدل UNO بهتر است)
ماژول اثر انگشت
برد برد Bread Board
نمایش‌گر ۰.۹۶ اینچی
سیم‌های جامپر

خرید برد آردوینو UNO

نحول اتصال نمایش‌گر به آردوینو

اتصال پین VCC نمایش‌گر به پین ۵ ولت آردوینو
اتصال پین‌های GND به یک‌دیگر
اتصال پین RST به پین دیجیتال ۹ آردوینو
اتصال پین A0 به پین دیجیتال ۸
اتصال پین CS به پین دیجیتال ۱۰
اتصال پین SDA به پین دیجیتال ۱۱
اتصال پین SCK به پین دیجیتال ۱۳
اتصال پین LED به پین ۳.۳ ولت آردوینو

برنامه‌نویسی

پس از وصل کردن سخت‌افزاری ماژول به آردوینو نوبت به کدنویسی آن می‌رسد.

نصب کتاب‌خانه‌های ضروری

راحت‌ترین راه برای کنترل ماژول با آردوینو، استفاده از کتاب‌خانه Adafruit است که می‌توانید آن را از گیت‌هاب دانلود کنید.

پس از دانلود کردن این کتاب‌خانه آن را اکسترکت کرده و اسم پوشه‌ای که ایجاد می‌شود را به Adafruit_Fingerprint_Sensor_Library تغییر دهید. پوشه را به محل نصب IDE آردوینو منتقل کنید و IDE را ریستارت کنید.

ثبت یک اثرانگشت جدید

پس از نصب کتاب‌خانه و راه اندازی ماژول اثر انگشت با آردوینو، نوبت به ثبت یک اثر انگشت جدید در سیستم می‌رسد. در IDE این مسیر را File > Examples > Adafruit Fingerprint Sensor Library > Enroll باز کنید. پس از آن کد زیر را می‌توانید وارد کنید.

#include <Wire.h>

#include <Adafruit_GFX.h>

#include <Adafruit_SSD1306.h>

#define OLED_RESET 4

Adafruit_SSD1306 display(OLED_RESET);

#include <Adafruit_Fingerprint.h>

#include <SoftwareSerial.h>

SoftwareSerial mySerial(2, 3);

Adafruit_Fingerprint finger = Adafruit_Fingerprint(&mySerial);

int fingerprintID = 0;

String IDname;

void setup(){

  //Fingerprint sensor module setup

  Serial.begin(9600);

  // set the data rate for the sensor serial port

  finger.begin(57600);

  if (finger.verifyPassword()) {

Serial.println("Found fingerprint sensor!");

  }

  else {

Serial.println("Did not find fingerprint sensor :(");

while (1) { delay(1); }

  }

  //OLED display setup

  Wire.begin();

  display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C);

  //displays main screen

  displayMainScreen();

}

void loop(){

  displayMainScreen();

  fingerprintID = getFingerprintIDez();

  delay(50);

  if(fingerprintID == 1 || fingerprintID == 3 || fingerprintID == 4 || fingerprintID == 5){

IDname = "Sara";

displayUserGreeting(IDname);

  }

  else if(fingerprintID == 2){

IDname = "Rui";

displayUserGreeting(IDname);

  }

}

// returns -1 if failed, otherwise returns ID #

int getFingerprintIDez() {

  uint8_t p = finger.getImage();

  if (p != FINGERPRINT_OK)  return -1;

  p = finger.image2Tz();

  if (p != FINGERPRINT_OK)  return -1;

  p = finger.fingerFastSearch();

  if (p != FINGERPRINT_OK)  return -1;

  // found a match!

  Serial.print("Found ID #");

  Serial.print(finger.fingerID);

  Serial.print(" with confidence of ");

  Serial.println(finger.confidence);

  return finger.fingerID;

}

void displayMainScreen(){

  display.clearDisplay();

  display.setTextSize(1);

  display.setTextColor(WHITE);

  display.setCursor(7,5);

  display.println("Waiting fingerprint");

  display.setTextSize(1);

  display.setTextColor(WHITE);

  display.setCursor(52,20);

  display.println("...");

  display.display();

  delay(2000);

}

void displayUserGreeting(String Name){

  display.clearDisplay();

  display.setTextColor(WHITE);

  display.setTextSize(2);

  display.setCursor(0,0);

  display.print("Hello");

  display.setCursor(0,15);

  display.print(Name);

  display.display();

  delay(5000);

  fingerprintID = 0;

}

100

101

102

103

104

105

106

107

108

109

110

111

112

113

114

115

116

117

118

119

120

121

122

123

124

125

126

127

128

129

130

131

132

133

134

135

136

137

138

139

140

141

142

143

144

145

146

147

148

149

150

151

152

153

154

155

156

157

158

159

160

161

162

163

#include <Wire.h>

#include <Adafruit_GFX.h>

#include <Adafruit_SSD1306.h>

#define OLED_RESET 4

Adafruit_SSD1306 display(OLED_RESET);

#include <Adafruit_Fingerprint.h>

#include <SoftwareSerial.h>

SoftwareSerial mySerial(2, 3);

Adafruit_Fingerprint finger = Adafruit_Fingerprint(&mySerial);

int fingerprintID = 0;

String IDname;

void setup(){

//Fingerprint sensor module setup

Serial.begin(9600);

// set the data rate for the sensor serial port

finger.begin(57600);

if (finger.verifyPassword()) {

Serial.println("Found fingerprint sensor!");

}

else {

Serial.println("Did not find fingerprint sensor :(");

while (1) { delay(1); }

}

//OLED display setup

Wire.begin();

display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C);

//displays main screen

displayMainScreen();

}

void loop(){

displayMainScreen();

fingerprintID = getFingerprintIDez();

delay(50);

if(fingerprintID == 1 || fingerprintID == 3 || fingerprintID == 4 || fingerprintID == 5){

IDname = "Sara";

displayUserGreeting(IDname);

}

else if(fingerprintID == 2){

IDname = "Rui";

displayUserGreeting(IDname);

}

// returns -1 if failed, otherwise returns ID #

int getFingerprintIDez() {

uint8_t p = finger.getImage();

if (p != FINGERPRINT_OK) return -1;

p = finger.image2Tz();

if (p != FINGERPRINT_OK) return -1;

p = finger.fingerFastSearch();

if (p != FINGERPRINT_OK) return -1;

// found a match!

Serial.print("Found ID #");

Serial.print(finger.fingerID);

Serial.print(" with confidence of ");

Serial.println(finger.confidence);

return finger.fingerID;

}

void displayMainScreen(){

display.clearDisplay();

display.setTextSize(1);

display.setTextColor(WHITE);

display.setCursor(7,5);

display.println("Waiting fingerprint");

display.setTextSize(1);

display.setTextColor(WHITE);

display.setCursor(52,20);

display.println("...");

display.display();

delay(2000);

}

void displayUserGreeting(String Name){

display.clearDisplay();

display.setTextColor(WHITE);

display.setTextSize(2);

display.setCursor(0,0);

display.print("Hello");

display.setCursor(0,15);

display.print(Name);

display.display();

delay(5000);

fingerprintID = 0;

}

توضیح کد

ابتدا با وارد کردن کتاب‌خانه‌های مورد نیاز با دستور #include شروع می‌کنیم. با این کار می‌توانیم روی نمایش‌گر بنویسیم. همچنین کتاب‌خانه‌های مورد نیاز سنسور اثر انگشت را هم ایمپورت می‌کنیم.

#include <Wire.h>

#include <Adafruit_GFX.h>

#include <Adafruit_SSD1306.h>

#define OLED_RESET 4

Adafruit_SSD1306 display(OLED_RESET);

#include <Adafruit_Fingerprint.h>

#include <SoftwareSerial.h>

#include <Wire.h>

#include <Adafruit_GFX.h>

#include <Adafruit_SSD1306.h>

#define OLED_RESET 4

Adafruit_SSD1306 display(OLED_RESET);

#include <Adafruit_Fingerprint.h>

#include <SoftwareSerial.h>

خط زیر از کد، سریال نرم‌افزار را روی پین‌های ۲ و ۳ تنظیم می‌کند.

SoftwareSerial mySerial(2, 3);

1	SoftwareSerial mySerial(2, 3);

پس از آن با خط زیر از کد، روی سریال پین‌هایی که تعیین کرده‌ایم، یک شی برای اثر انگشت ایجاد می‌کنیم.

Adafruit_Fingerprint finger = Adafruit_Fingerprint(&mySerial);

1	Adafruit_Fingerprint finger = Adafruit_Fingerprint(&mySerial);

دو خط زیر هم متغیرهایی ایجاد می‌کنند که شناسه اثر انگشت و نام شناسه را ذخیره کنند.

int fingerprintID = 0;

String IDname;

int fingerprintID = 0;

String IDname;

بعد از این مراحل، با تابع setup، به سنسور و نمایش‌گر یک مقدار اولیه می‌دهیم. همچنین کدی می‌نویسیم تا درصورت شناسایی سنسور اثر انگشت، پیامی را نمایش دهد.

void setup(){

//Fingerprint sensor module setup

Serial.begin(9600);

// set the data rate for the sensor serial port

finger.begin(57600);

 if (finger.verifyPassword()) {

   Serial.println("Found fingerprint sensor!");

}

 else {

   Serial.println("Did not find fingerprint sensor :(");

   while (1) { delay(1); }

}

//OLED display setup

Wire.begin();

display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C);

//displays main screen

displayMainScreen();

}

void setup(){

//Fingerprint sensor module setup

Serial.begin(9600);

// set the data rate for the sensor serial port

finger.begin(57600);

if (finger.verifyPassword()) {

Serial.println("Found fingerprint sensor!");

}

else {

Serial.println("Did not find fingerprint sensor :(");

while (1) { delay(1); }

}

//OLED display setup

Wire.begin();

display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C);

//displays main screen

displayMainScreen();

}

با استفاده تابع loop، صفحه اصلی را روی نمایش‌گر نمایش ‌می‌دهیم. این کار با استفاده از تابع displayMainScreen() انجام می‌شود. با نوشتن این خط‌ها، کد دائما در حال چک کردن اثر انگشت‌های دریافتی است. اگر اثر انگشتی پیدا شود که از قبل ذخیره شده بود، آردوینو آن را در متغیر fingerprintID ذخیره می‌کند.

در آخر کد یک دستور if/else می‌نویسیم تا شناسه هر اثر انگشت بررسی شود. شما باید این مقدارها را با توجه به پروژه خودتان عوض کنید.

if(fingerprintID == 1 || fingerprintID == 3 || fingerprintID == 4 || fingerprintID == 5){

  IDname = "Sara";

  displayUserGreeting(IDname);

}

else if(fingerprintID == 2){

  IDname = "Rui";

if(fingerprintID == 1 || fingerprintID == 3 || fingerprintID == 4 || fingerprintID == 5){

IDname = "Sara";

displayUserGreeting(IDname);

}

else if(fingerprintID == 2){

IDname = "Rui";

پس از این کار، اگر سیستم یک اثر انگشت ذخیره‌شده را شناسایی کند، یک پیام خوش‌آمد نمایش خواهد داد. این کار با تابع displayUserGreeting() انجام می‌شود.

جمع‌بندی

ما در این مقاله به شما نحوه راه اندازی ماژول اثر انگشت با آردوینو، کار با آن و کدنویسی آن برای ثبت و تشخیص اثر انگشت را آموزش دادیم. با این روش و تجهیزات، می‌توانید به آسانی و با هزینه‌ای کم، بیومتریک را به پروژه‌تان اضافه کنید و امنیت آن را بالاتر ببرید.

برای خرید قطعات لازم برای انجام این پروژه و سایر پروژه‌های الکترونیکی می‌توانید از محصولات ما در فروشگاه جم ترونیک دیدن کنید. همچنین خواندن مقاله‌های مجله جم ترونیک را از یاد نبرید!

برای تهیه انواع ماژول اثر انگشت روی خرید ماژول اثر انگشت کلیک کنید.