智能印章自动存储系统设计

摘 要 为了对印章进行防伪识别，设计了一套智能印章存储系统，将印章的使用情况自动记录下来，为以后对印章的防伪提供准确数据。给出系统的具体的硬件设计，以超低功耗MSP430单片机为核心处理器，利用电阻应变式微压力传感器将印章按下的压力转化为电信号，同时将印章按下时间记录到FLASH存储器内。

关键词 防伪识别;超低功耗;FLASH存储器

中图分类号：TP368 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）21-0023-02

印章在我国的国家机关、团体、企事业单位，是具有法律效用的 “公章”，是个人、企业单位、事业单位、社会团体及政府部门的一种具有法律意义的标记和证据。我国对公章的管理有健全司法管理体系，任何有效公章都需在公安机关进行登记备案，任何私刻公章的行为都是违法犯罪行为。当今利用假造公章进行违法犯罪的现象非常普遍，因此印章的防伪技术成为研究热点。目前，成熟印章防伪技术主要分三大类：一是章面防伪;二是印油（印泥）防伪;印章识别防伪。章面防伪技术是在印章表面的图案中增加不为常人发觉的暗记和图文;印油防伪技术有印迹发光、变色、隐藏暗记等技术;印章识别防伪是利用图像处理技术对对印章痕迹进行识别防伪。目前的仿造术非常高明，无论是多么严密的防伪措施都存在着被伪造的可能，另一方面这些专业的防伪技术，要专业的人士才能进行辨别，这样大大降低了印章防伪的效率。

1 系统组成

本系统嵌入到印章的内部，通过微压力传感器将印章按下的压力转换为电信号输出，代表着一次印章按下的动作，然后将压力传感器输出的电信号进行放大预处理，输出到单片机的A/D转换器变成数字信号，在单片机内对该数字信号进行判断，根据一定的判断准则，判断是否为一次有效的印章按下动作，如果经过算法判定，本次压力为一次有效印章按下动作所产生的，则将当前时间和印章按下动作记录到FLASH芯片内部，供事后查看。

FLASH芯片记录着本印章进行盖章的次数和精确的时间信息，通过USB接口，在计算机内的上位机程序可以将FLASH中的内容读到计算机硬盘中，可以得到印章按下的次数和每次盖章的精确时间，这样就可以通过这些数据进行查询和核实，判断该印章是否在某个时刻进行过盖章动作，这样就可以判断文件上的盖章是否出自本印章，准确判断盖章的真实性。

图1 印章自能存储系统原理框图

由于本系统为一个嵌入式系统，没有外接电源，需要使用锂电池进行供电，这样就需要选择功耗低的处理器，同时在电池电量不足时，可以对其进行充电。如图1所示，本系统通过USB接口对系统进行充电，保证本系统的长时间稳定运行。

2 硬件组成

1）微处理器设计。本智能存储自动系统是嵌入到印章中使用的，为了使用方便没有外接电源，采用锂电池对系统进行供电，因此功耗是系统硬件设计的关键因素。因此本系统采用低功耗MSP430F13X单片机作为核心处理器，MSP430F13X是TI公司的16位超低功耗系列单片，采用先进的低功耗技术，非常适合于本系统使用。其工作电压为3V，在正常工作时功耗低于1.020mW，在低功耗工作模式下，功耗低于0.0003mW。由于这种低功耗特性，使其在嵌入式系统中，尤其是电池供电的系统中得到了广泛的应用。MSP430F13X单片机的原理组成如图2所示。

图2 MSP430F13X单片机内部原理框图

如图2所示MSP430F13X单片机，具有非常高的集成度，片内集成了一个多通道12位A/D转换，在本系统中可以直接对压力传感器的模拟电信号进行模数转换;片内具有时钟振荡和开门狗电路，增加系统的可靠性;并有大量的I/O端口、大容量的片内RAM和ROM以及Flash存储器。

2）微压力传感电路设计。本系统采用电阻应变式压力传感器，由电阻应变片和弹性敏感元件组成，弹性敏感元件在受到压力会产生形变，粘贴在其表面的电阻应变片也相应的会产生形变，这样就会引起电阻应变片的电阻值发生变化。而且这种变化一般为线性变化，通过电源可以将这个阻值的变化转换为电压值的变化，然后通过电压变化得到压力的变化，就可以对压力进行感知。一般压力直接转化的电压值比较低，因此需要对进行放大处理，本系统采用的放大电路如图3所示。

如图3所示，本系统采用INA118芯片对输入的弱信号进行放大，INA118采用了标准的差分式放大结构，采用3个运算放大器进行放大，内置过压保护功能，采用调解外置电阻的大小，可实现不同的放大增益。

图3 电桥放大电路

3）USB接口电路设计。通用串行总线USB接口（以下简称USB接口）是由Intel等厂商共同制定的通用接口标准，其采用通用的接口通讯模式，用来连接计算机及具有USB接口的外界设备。USB接口的驱动开发非常复杂，本系统采用CP2101作为通讯接口芯片，其将UART接口直接转换为USB接口，且无须任何外部元件，减少了大量工作量，使USB 通信接口设计变得十分容易。

采用CP2101接口芯片的USB电路如图4所示。

图4 USB接口电路原理图

3 应用前景分析

综上所述，智能印章存储系统，将印章的使用情况自动记录下来，为以后对印章的防伪提供准确数据，具有广泛的应用前景。

参考文献

[1]魏小龙.MSP430十六位单片机接口技术与系统设计实例[M].北京：北京航空航天大学出版社，2002.

[2]沈建华，杨艳琴.M SP430系列单片机16位超低功耗单片机原理与实践[M].北京：北京航空航天大学出版社，2008：1-100.

[3]刘君华.智能传感器系统[M].西安：西安电子科技大学出版社，2004：1-50.