非接觸式只讀ic卡讀卡電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種非接觸式只讀IC卡讀卡電路，包括單片機(jī)和解碼模塊，所述解碼模塊具有第一天線，所述非接觸式只讀IC卡具有第二天線，所述解碼模塊與非接觸式只讀IC卡之間通過天線進(jìn)行信號耦合，所述解碼模塊的解調(diào)輸出口連接至所述單片機(jī)的外部中斷接口，檢測解調(diào)數(shù)據(jù)下降沿的跳變，所述解碼模塊的時鐘接口接入所述單片機(jī)的定時器中斷接口，對方波數(shù)進(jìn)行讀數(shù)。該實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，縮短了對非接觸式只讀IC卡的讀卡時間，讀卡成功率高。
【專利說明】
非接觸式只讀IC卡讀卡電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種智能IC卡領(lǐng)域，具體涉及一種非接觸式只讀IC卡讀卡電路。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技的不斷發(fā)展，社會經(jīng)濟(jì)的日新月異，智能IC卡在公共交通行業(yè)、無線通信領(lǐng)域、衛(wèi)生保健行業(yè)、封閉式場所管理等領(lǐng)域使用的越來越多，具體表現(xiàn)在身份的識別、電話通信、大樓保安系統(tǒng)等等。總而言之，人們已愈來愈多地開始接受和使用IC智能卡。特別是銀行服務(wù)系統(tǒng)，IC智能卡替代古老的磁卡而服務(wù)于大眾已日漸成熟。并且“一卡通”，一卡多用，給我們的生活質(zhì)量帶來了很大的提高。IC智能卡自動電表抄表系統(tǒng)，煤氣/自來水抄表系統(tǒng)，公交/地鐵自動售票/檢票系統(tǒng)，移動通信手機(jī)中IC智能SIM卡等等，IC智能卡已愈來愈貼近我們的生活，成為我們生活的一步分?！八⒖ā币殉蔀槿藗?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡囊徊糠帧?br>[0003]近幾年來，隨著IC智能卡中的接觸式CPU卡以及非接觸式IC智能射頻卡(內(nèi)建MCU，ASIC等)的高度安全保密性，使之在IC智能卡領(lǐng)域中異軍突起，成為當(dāng)今IC智能卡中的流行寵物，應(yīng)用前景十分廣闊。
[0004]國外對IC卡的研究和應(yīng)用較早，特別是在美國，歐洲國家等。IC卡遍布社會各個方方面面。就比如在美國，國民消費(fèi)總額的20%-30%是由“刷卡”消費(fèi)完成的，由此可見IC智能卡流行和使用的程度。
[0005]盡管國外對IC卡已有多年的研究，但真正在IC智能卡中特別是CPU卡類，非接觸式IC智能射頻卡(內(nèi)建MCU，ASIC等)方面的研究也僅有1—2年的成熟期。因?yàn)樗麄円部吹搅薈PU卡，特別是非接觸式IC智能射頻卡(內(nèi)建MCU，ASIC等)代表了整個“刷卡”領(lǐng)域的發(fā)展方向，前景光明。
[0006]非接觸式IC卡內(nèi)集成了芯片、感應(yīng)天線及電容等元件。讀寫時，將非接觸式IC卡靠近讀卡器，讀卡器的天線發(fā)出的電磁波，電磁波在非接觸式IC卡內(nèi)的天線上產(chǎn)生感應(yīng)電流，作為卡內(nèi)集成芯片的電源和時鐘信號，而該芯片內(nèi)預(yù)先存儲有一個唯一身份辨識號碼，該號碼被編碼以后調(diào)制天線上的電流信號，再以電磁波的形式傳遞回讀卡器。大多數(shù)非接觸式IC卡將卡內(nèi)的身份辨識號碼(ID號碼)編碼為以曼徹斯特碼，然后由單片機(jī)進(jìn)行解碼。
[0007]然而，目前的很多單片機(jī)的解碼對天線上的載波頻率要求比較高，對定時的準(zhǔn)確度要求也比較高，當(dāng)載波稍微偏離規(guī)定的范圍內(nèi)時將不能正確讀卡。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本實(shí)用新型的目的是提供一種能快速、準(zhǔn)確解碼的非接觸式只讀IC卡讀卡電路。
[0009]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種非接觸式只讀IC卡讀卡電路，包括單片機(jī)和解碼模塊，所述解碼模塊具有第一天線，所述非接觸式只讀IC卡具有第二天線，所述解碼模塊與非接觸式只讀IC卡之間通過天線進(jìn)行信號耦合，所述解碼模塊的解調(diào)輸出口連接至所述單片機(jī)的外部中斷接口，檢測解調(diào)數(shù)據(jù)下降沿的跳變，所述解碼模塊的時鐘接口接入所述單片機(jī)的定時器中斷接口，對方波數(shù)進(jìn)行讀數(shù)；
[0010]讀卡時，非接觸式只讀IC卡靠近所述解碼模塊，所述解碼模塊的第一天線上產(chǎn)生載波信號，通過電磁場的感應(yīng)，所述非接觸式只讀IC卡的第二天線上產(chǎn)生相同頻率的載波信號，所述非接觸式只讀IC卡將其ID號碼調(diào)制到此載波信號上，通過信號的耦合，所述解碼模塊的第一天線上產(chǎn)生該ID號碼的調(diào)制信號，解碼模塊對該調(diào)制信號進(jìn)行解調(diào)濾除載波后，發(fā)送給所述單片機(jī)進(jìn)行解碼得到該非接觸式只讀IC卡的ID號碼。
[0011 ]該非接觸式只讀IC卡讀卡電路結(jié)構(gòu)簡單，將解碼模塊的時鐘接口接入單片機(jī)的定時器中斷接口對方波數(shù)進(jìn)行讀數(shù)，將解碼模塊的解調(diào)輸出口接入單片機(jī)的外部中斷接口檢測解調(diào)數(shù)據(jù)下降沿的跳變，能夠快速得到解調(diào)輸出口兩個下降沿之間所包含的載波周期數(shù)，即解碼模塊的時鐘接口上的方波周期數(shù)，從而使得解碼模塊能快速、準(zhǔn)確的對調(diào)制信號進(jìn)行解調(diào)濾除載波，縮短了對非接觸式只讀IC卡的讀卡時間，且由于對載波頻率的變化不敏感，故讀卡成功率非常高。
[0012]進(jìn)一步的，所述解碼模塊采用EM4095解碼芯片，所述單片機(jī)采用AT89C52芯片。
[0013]EM4095解碼芯片在接收數(shù)據(jù)時，其時鐘接口上恒定輸出和第一天線上載波信號一致頻率的方波信號，即使載波頻率發(fā)生變化，每一位曼徹斯特碼數(shù)據(jù)所占的寬度仍為64個載波周期，為非接觸式只讀IC卡的解碼提供了便捷。
[0014]AT89C52芯片是一個低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲器和256bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器，性價比高。
[0015]進(jìn)一步的，所述解碼模塊還包括外圍電路；
[0016]所述外圍電路包括電感、第一電容、第二電容、第三電容、第四容、第五電容和第六電容；
[0017]所述解碼芯片EM4095的ANTl管腳連接所述電感的第一端，所述解碼芯片EM4095的ANT2管腳連接所述第一電容的一端，所述第一電容的另一端連接所述電感的第二端，所述電感的第二端與所述解碼芯片EM4095的DM_IN管腳之間連接有第二電容，所述解碼芯片EM4095的AGND管腳、FCAP管腳、DC2管腳分別對應(yīng)連接第三電容、第四電容、第五電容的一端，所述第三電容、第四電容、第五電容的另一端接地，所述解碼芯片EM4095的⑶EC_0UT管腳和⑶EC_IN管腳之間連接所述第六電容。
[0018]該電路結(jié)構(gòu)簡單，能有效實(shí)現(xiàn)解碼模塊與非接觸式只讀IC卡之間的信號耦合，同時能快速且穩(wěn)定的對非接觸式只讀IC卡進(jìn)行解碼，且對載波頻率的變化不敏感，讀卡成功率高。
[0019]本實(shí)用新型的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本實(shí)用新型的實(shí)踐了解到。
【附圖說明】
[0020]本實(shí)用新型的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0021]圖1為本實(shí)用新型的原理圖；
[0022]圖2為實(shí)施例電路結(jié)構(gòu)圖；
[0023]圖3為曼徹斯特碼解碼分析圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本實(shí)用新型，而不能理解為對本實(shí)用新型的限制。
[0025]在本實(shí)用新型的描述中，除非另有規(guī)定和限定，需要說明的是，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是機(jī)械連接或電連接，也可以是兩個元件內(nèi)部的連通，可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語的具體含義。
[0026]如圖1-2所示的一種非接觸式只讀IC卡讀卡電路，包括單片機(jī)和解碼模塊，解碼模塊具有第一天線，非接觸式只讀IC卡具有第二天線，解碼模塊與非接觸式只讀IC卡之間通過天線進(jìn)行信號耦合，解碼模塊的DEM0D_0UT管腳連接至單片機(jī)的INTO管腳，解碼模塊的RDY/CLK管腳與單片機(jī)的TO管腳連接。
[0027]本實(shí)施例中以卡體內(nèi)封裝有EM4100芯片的非接觸式只讀IC卡為例，解碼模塊采用EM4095解碼芯片，單片機(jī)采用AT89C52芯片。解碼模塊還包括外圍電路，外圍電路包括電感L、第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3、第四容C4、第五電容C5和第六電容C6。
[0028]解碼芯片EM4095的ANTl管腳連接電感L的第一端，解碼芯片EM4095的ANT2管腳連接第一電容Cl的一端，第一電容Cl的另一端連接電感L的第二端，電感L的第二端與解碼芯片EM4095的DM_IN管腳之間連接有第二電容C2，解碼芯片EM4095的AGND管腳、FCAP管腳、DC2管腳分別對應(yīng)連接第三電容C3、第四電容C4、第五電容C5的一端，第三電容C3、第四電容C4、第五電容C5的另一端接地，解碼芯片EM4095的⑶EC_0UT管腳和⑶EC_IN管腳之間連接第六電容C6。
[0029]讀卡時，非接觸式只讀IC卡靠近解碼模塊，解碼芯片EM4095的第一天線上產(chǎn)生諧振、有恒定125KHz左右的載波信號后，通過電磁場的感應(yīng)，EM4100的第二天線上也將產(chǎn)生同頻率的載波信號，EM4100將卡內(nèi)的64位曼徹斯特編碼的ID號碼調(diào)制到此載波信號上面，通過信號的耦合，EM4095的第一天線上也產(chǎn)生帶有64位ID號碼的調(diào)制信號，然后通過EM4095的解調(diào)系統(tǒng)，濾除載波，將64位數(shù)據(jù)傳送給單片機(jī)，由單片機(jī)再解碼出其中的ID號碼。
[0030]根據(jù)EM4095芯片的特點(diǎn):接收數(shù)據(jù)時，RDY/CLK上恒定輸出和第一天線上載波信號一致頻率的方波信號。即使載波頻率發(fā)生變化，每一位曼徹斯特編碼數(shù)據(jù)所占的寬度仍為64個載波周期，設(shè)64個載波為一個T。將EM4095的RDY/CLK管腳接入單片機(jī)的TO管腳對方波數(shù)進(jìn)行讀數(shù)、將輸出64位曼徹斯特碼數(shù)據(jù)的DEM0D_0UT管腳接入單片機(jī)INTO管腳檢測曼徹斯特編碼下降沿的跳變。
[0031]曼徹斯特編碼每兩個下降沿之間的間隔時間只可能有三種情況:T、1.5T和2T。利用單片機(jī)的INTO管腳和TO管腳可以計(jì)算出DEM0D_0UT管腳兩個下降沿之間所包含的載波周期數(shù)，即RDY/CLK管腳上的方波周期數(shù)。計(jì)算方法采用現(xiàn)有方法計(jì)算即可。如果周期數(shù)是64左右我們認(rèn)為間隔為T;如果周期數(shù)是1.5X64 = 96左右我們認(rèn)為間隔為1.5T;如果周期數(shù)是2 X 64 = 128左右我們認(rèn)為間隔為2T。
[0032]由于每一個曼徹斯特編碼位都存在兩個電平，一個為高，一個為低。為方便描述，我們記曼徹斯特編碼半位的高電平為“H”、低電平為“L”。
[0033]對64位數(shù)據(jù)所形成的下降沿間隔進(jìn)行分析，如圖3所示，同步頭中的9個I，會形成連續(xù)8個寬度為T的下降沿間隔。每一個T間隔的由曼徹斯特編碼半個位電平“L”和“H”組成，其中“L”是上一位“I”跳變后的電平，而“H”是下一位“I”跳變前的電平。
[0034]連續(xù)8個T間隔之后，會有同步頭的第9個I的L電平存在，則下一個間隔只能是T或1.5T。當(dāng)我們在檢測到連續(xù)8個T間隔后如果檢測到接下來的間隔為T或1.5T，我們就認(rèn)為搜索到了同步頭。當(dāng)這個間隔為T時，電平為“LH”，除去第9個I的L電平，同時余下另一個H電平等待與后續(xù)電平結(jié)合;如果寬為1.5T時，除去第9個I的L電平，會余下另外的L和H電平，這樣可以解出隨后的第一位數(shù)據(jù)“O”。
[0035]在解碼過程中，當(dāng)遇到2T寬的下降沿間隔時，肯定是曼徹斯特碼的LLHH電平，這樣，肯定上次余有I個H電平與這次的第一個L電平結(jié)合(否則，說明搜索頭失敗)，可以解出一個“I” ；余下的LHH電平可以解為“O”，同時余下一個H電平等待與后續(xù)電平結(jié)合。這樣依次下去就可以解出所有的數(shù)據(jù)。
[0036]當(dāng)然，如果連續(xù)多個O出現(xiàn)，也會形成連續(xù)的多個T間隔，可能會誤判成同步頭，但后續(xù)的解碼過程、校驗(yàn)位或停止位肯定會有出現(xiàn)錯誤的情況，這時我們可以重新搜索同步頭。
[0037]如果將DEM0D_0UT管腳取一下邏輯反，然后再接入單片機(jī)，仍舊檢測下降沿間隔，這樣，一個間隔T剛好就是一個邏輯I，對同步頭的搜索會稍微簡單一些?；蛘卟粚EM0D_OUT管腳取邏輯反，而是利用可以檢測上升沿中斷的單片機(jī)檢測M碼的上升沿間隔，也可以達(dá)到同樣的效果。
[0038]本實(shí)用新型中所涉及的方法均采用現(xiàn)有方法即可。
[0039]在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本實(shí)用新型的至少一個實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個或多個實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。
[0040]盡管已經(jīng)示出和描述了本實(shí)用新型的實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解:在不脫離本實(shí)用新型的原理和宗旨的情況下可以對這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本實(shí)用新型的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種非接觸式只讀IC卡讀卡電路，其特征在于，包括單片機(jī)和解碼模塊，所述解碼模塊具有第一天線，所述非接觸式只讀IC卡具有第二天線，所述解碼模塊與非接觸式只讀IC卡之間通過天線進(jìn)行信號耦合，所述解碼模塊的解調(diào)輸出口連接至所述單片機(jī)的外部中斷接口，檢測解調(diào)數(shù)據(jù)下降沿的跳變，所述解碼模塊的時鐘接口接入所述單片機(jī)的定時器中斷接口，對方波數(shù)進(jìn)行讀數(shù)； 讀卡時，非接觸式只讀IC卡靠近所述解碼模塊，所述解碼模塊的第一天線上產(chǎn)生載波信號，通過電磁場的感應(yīng)，所述非接觸式只讀IC卡的第二天線上產(chǎn)生相同頻率的載波信號，所述非接觸式只讀IC卡將其ID號碼調(diào)制到此載波信號上，通過信號的耦合，所述解碼模塊的第一天線上產(chǎn)生該ID號碼的調(diào)制信號，解碼模塊對該調(diào)制信號進(jìn)行解調(diào)濾除載波后，發(fā)送給所述單片機(jī)進(jìn)行解碼得到該非接觸式只讀IC卡的ID號碼。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式只讀IC卡讀卡電路，其特征在于，所述解碼模塊采用EM4095解碼芯片。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式只讀IC卡讀卡電路，其特征在于，所述單片機(jī)采用AT89C52 芯片。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的非接觸式只讀IC卡讀卡電路，其特征在于，所述解碼模塊還包括外圍電路； 所述外圍電路包括電感、第一電容、第二電容、第三電容、第四容、第五電容和第六電容； 所述解碼芯片EM4095的ANTl管腳連接所述電感的第一端，所述解碼芯片EM4095的ANT2管腳連接所述第一電容的一端，所述第一電容的另一端連接所述電感的第二端，所述電感的第二端與所述解碼芯片EM4095的DM_IN管腳之間連接有第二電容，所述解碼芯片EM4095的AGND管腳、FCAP管腳、DC2管腳分別對應(yīng)連接第三電容、第四電容、第五電容的一端，所述第三電容、第四電容、第五電容的另一端接地，所述解碼芯片EM4095的CDEC_OUT管腳和⑶EC_IN管腳之間連接所述第六電容。
【文檔編號】G06K7/00GK205540765SQ201620273896
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月5日
【發(fā)明人】劉小洋, 黃賢英, 謝晉, 熊李媛, 龍姝言
【申請人】重慶理工大學(xué)