專利名稱：紅外非接觸式智能卡的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電子現金出納機、數據識別領域，是一個或多個集成電路芯片組成的并封裝成便于攜帶的一種卡，特別是一種紅外非接觸式智能卡。
智能卡又稱集成電路卡，是隨著銀行業的電子化和自動化的發展而發展起來的，已開始在多種應用中出現，如銀行業，電話和電視譯碼等。不過迄今為止，其使用僅限于一些極為特珠的場合。智能卡所采用的封裝可從最簡單的單張卡到具有自己鍵盤、顯示口、電源、通訊接口的工作站。有觸點式的，也有射頻式的。觸接點的一般有8個按國際標準定位的觸點，其中6個觸點連接芯片，芯片通常是看不見的，這6個觸點用來提供電源、地線、時鐘、復位及一條串行數據通訊線路、典型的智能卡結構包括通訊單元、微處理器、數據存貯器、工作存貯器和程序存貯器五個主要部分。由于智能卡包含有微處理器和存貯器，它可以用來實現當前由其他設備，如紙張、鑰匙、錢包、有時甚至是別的計算機完成的多種功能，且能通過個人識別符、各種算法進行加密和秘密密鑰分配系統構成潛在的高安全等級。故智能卡技術在國際上很受重視，特別是發達國家，如美國、日體、法國和德國。國際標準化組織也積極推行智能卡的標準化工作。智能卡在中國也將有很大的發展，并且具有巨大的潛在市場。在中國已發行了像長城卡那樣的初級信用卡，而這方面的需求隨著銀行業務的發展必然更加擴大，但這種類型的卡安全措施差，經濟損失較大，必然存在著對新型智能卡的需求。另外，中國僅發行了長城卡等少數幾種卡，且數量不大，想進一步更新換代，在商業市場上的阻力也不大，故容易從高起點開始發展。
本實用新型的目的在于提供一種實時雙向交互數據傳輸的紅外非接觸式的智能卡。
本實用新型的目的通過如下技術方案完成。
本紅外非接觸式智能卡由發射器和接收器二部分組成，各包含多個集成電路芯片并封裝成便于攜帶的形式。所說的發射器做成簡單的薄形長方體，其外部含有操作鍵、發光二極管發射口和光敏二極管接收口；其內部封裝有電源、穩壓電路、發光二極管及其驅動電路，AT89C2051芯片為主的單片機，晶振，GAL20V8芯片和二片74HC4040為主的編碼和解碼電路，光敏二極管及其以LT1319芯片組成的紅外接收濾波放大電路；所說的發射器是將壓縮的信息如圖像(如身份照片、指紋、視網膜、虹膜等)、文字(如姓名、地址、年齡、身高、身份證號、信用卡用款操作記錄等)、數據(如金融、交易數據等)存入其單片機，經編碼電路變成脈沖信號，經驅動電路驅動發光二極管發送數據；發射器通過其光敏二極管接收由接收器發送過來的紅外脈沖數據，經過濾波放大電路變成電信號，再由解碼電路解碼，并輸入單片機，實現一系列的交互式指令操作；所說的編、解碼電路是在晶振結合單片機組成的時鐘電路協同下工作。所說的接收器也簡單的做成薄形長方體，其外部顯露光敏二極管接收口、發光二極管發射口及電平轉換電路的插口；其內部封裝有電源，穩壓電路，光敏二極管及其由LT1319為主的紅外接收濾放大電路，由晶振及74LSOO芯片組成的時鐘電路，由GAL20V8芯片和二塊74HC4040為主的編碼電路和解碼電路，發光二極管及其驅動電路，由MAX202芯片為主的電平轉換電路；所說的接收器由MAX202芯片為主的電平轉換電路將計算機串行口輸入的RS232電平變換為TTL電平，將計算機串行口送來的信息經由GAL20V8芯片為主的編碼電路變成脈沖信號，經驅動電路驅動發光二極管發送數據；接收器通過其光敏二極管接收由發射器發送過來的紅外脈沖數據，經過由LT1319芯片為主的濾波放大電路變成電信號，再由GAL20V8芯片為主的解碼電路解碼，并通過電平轉換電路將TTL電平轉變為RS232電平通過串行口送至計算機，實現一系列的交互式指令操作；所說的編、解碼電路是在時鐘電路協同下工作。
本實用新型具有如下有益效果1.采用了非接觸式紅外實時交互傳遞數據，其定向性好。
2.安全可靠、數據采用紅外脈沖發送；數據不易被截取，抗強光，抗干擾。
3.兼容性好，能借用現有設備擴展工作，投資少、成本低。能通過計算機串行口方便地和計算機網絡、磁卡讀出機、自動取款機(ATM)等系統進行通訊。其集成電路、微處理電路芯片、存貯器等都能與現有技術兼容。
4.智能卡采用集成芯片封裝，具小型化。其體積輕小而且非接觸式操作，靈活方便。外形可做成便于攜帶的多種形狀，如卡片、筆型、掛件、小玩具、電子錢包及裝飾品等。
本實用新型
如下圖1為本智能卡原理框圖。
圖2為本智能卡的發射器詳細框圖。
圖3為本智能卡的接收器詳細框圖。
圖4為本智能卡的發射器結構示意圖。
圖5為本智能卡的接收器結構示意圖。
圖6為本智能卡中由LT1319組成的紅外接收濾波放大電路圖。
圖7為本智能卡的接收器的電路原理圖，其紅外接收濾波放大部分另列于圖6。
圖8為本智能卡的發射器的電路原理圖。其紅外接收濾波放大部公另列于圖6。
以下結合附圖對本實用新型作進一步說明。
本實用新型設計人推薦最簡單的做成薄型長方體外型的實施例。
請參見圖1、圖2、圖4、圖6和圖8，所說的發射器1外形做成4厘米×7厘米×0.4厘米的薄型長方體，其一側置有發光二極管107的發射口和光敏二極管108的接收口。上表面顯露操作鍵111和工作指示燈112窗口，其內部封裝諸電子元部件，在上第一行順序安裝時鐘晶振1051，單片機103芯片AT89C2051，晶振1051組合單片機組成時鐘電路105，分頻芯片1041(一塊74HC4040)，驅動電路106和發光二極管107；中間一行安裝工作指示燈112，另一塊74HC4040分頻芯片1101和編碼電路104及解碼電路110的芯片GAL20V8；在下的第三行安裝電源101電池，穩壓電路102，操作鍵111，紅外接收濾波放大電路109的LT1319芯片1092及其驅動電路1091。下面對幾個主要電路作進一步說明。
所說的紅外接收濾波放大電路109，請參見圖6，這是本實用新型的硬件核心電路。電路主要由紅外光敏二極管、LT1319芯片及其外圍元件組成。紅外光敏二極管(PH302)將接收到的光電流轉換成光電壓，經低噪聲前置放大器放大的同時進行濾波，其濾波特性由LT1319的3腳取接電容CF1決定，之后信號分別進入兩路不同的增益通道，一組為低速通道，另一組為高速通道。每組增益通道都由帶通濾波器、濾波緩沖器、增益電路及高速比較器組成。濾波器主要用來消除低頻空間光干擾，并通過限制高頻達到減小帶寬，比較器門限可通過改變注入VTH端的電流大小而由外部決定。LT1319的13腳輸出接至編碼電路芯片GAL20V8的23腳。
所說的編碼電路104和解碼電路110，其芯片GAL20V8和芯片74C4040的時鐘端均與同一時鐘源相連接。GAL20V8的2-8腳及23腳配置成輸入口；9-22腳配置成輸出口，其中17、18兩腳為暫存狀態端，用來寄存中間狀，不與外部器件直接相連。74H4040為14進位異步二進制計數器，在此充當分頻器。整個編解碼電路工作原理如下編碼部分原始串行信號由TLN端進入，由TOUT端輸出編碼后的信號。U2為編碼端分頻器，由GAL20V8的TCLR(20腳)端產生適時的復位信號使U2復位以分頻出標準的波特率時鐘；解碼部分編碼后的串行信號由RIN端進入，由ROUT端輸出原始串行信號；U3為解碼端分頻器，由GA20V8的RCLR端(19腳)產生適時的復位信號使U3復位以分頻出標準的波特率時鐘。
所說的單片機電路103，選用89C2051單片機，可方便地對該單片機進行編程，大大節約了調試時更改單片機內程序的時間，該芯片在11.0592MHz晶振時串行口可達到115.2Kbps的波特率，其程序存儲器設有三級加密功能，保證程序和系統不被仿制。其18.19腳連至工作指示燈。
所說的發光二極管驅動電路106，請參閱圖8，圖中9013為NPN型三極管，工作在飽和放大狀態，編碼后的串行信號由TRANS端輸入，高電平時使9013導通，由LED1和LED2接至發光二極管，驅動發光二極管發光。低電平時使9013截止，禁止發光二極管發光。發光二極管導通時壓降約1.5伏，本實用新型中發光二極管工作在脈沖發射狀態，其脈沖峰值電流約200mA。
請參見圖1、圖3、圖5、圖6和圖7，所說的接收器2外形做成5厘米×7厘米×0.4厘米的薄型長方體，其一側置有發光二極管210的發射口和光敏二極管203的接收口。另一側置有電平轉換電路207至計算機的插口211。其內部封裝有諸電子元部件，在上第一行順序安裝有紅外接收濾波放大電路204的LT1319芯片2041及其驅動電路2042，時鐘電路206的74LSOO芯片2062和晶振2061；中間一行安裝分頻電路一塊74HC4040芯片2051；編碼電路208和解碼電路205的芯片GAL20V8和穩壓電路202；下面第三行安裝光敏二極管驅動電路209，另一塊74HC4040分頻電路2081、電平轉換電路207和電源201電池。其部分電路與發射器1的電路相仿，故僅對電平轉換電路207作補充說明如下。
計算機串行口中出來的信號為RS232電平，即用-12V表示信號“1”，+12V表示信號“0”，因此在實際應用中常常要將其變換為TTL電平，即用+5V表示信號“1”，O電平表示信號“0”。本實用新型選用了MAX202芯片，該芯片工作在單一組+5V電源下，分別具有兩組RS232電平→TTL電平接口，和兩組TTL電平→RS232電平接口，使用起來十分方便。
下面舉一個本紅外非接觸智能卡在電子身份證中的應用例子電子身份證的數據包括身份照片、姓名、性別、身份證號、身高及如虹膜指紋等生物特征，利用子波壓縮技術對身份照片(128×128bytes)進行壓縮，將壓縮數據(640bytes)連同姓名、性別、身份證號、身高等數據一同存入發射器的EPROM中，發射時，發射器將所存信息由GAL20V8編碼變成脈沖信號，再經紅外發光二極管發射給接收器，接收器由光敏探測二極管接收信號經LT1319濾波放大變為電信號，并由GAL20V8解碼，再給MAX202進行TTL與RS232電平轉換，由串行口將數據放到計算機，在計算機內對壓縮圖像進行重構，并顯示在計算機操作員前，操作員對持卡人面容進行對比識別，以及當時由計算機通過適當裝置采集持卡人如虹膜指紋等生物特征進行對比識別，確認持卡人身份。
權利要求1.一種紅外非接觸式智能卡，由發射器(1)和接收器(2)二部分組成，各包含多個集成電路芯片并封裝成便于攜帶的形式。其特征在于a.所說的發射器(1)簡單的做成薄型長方體，其外部含有操作鍵(111)，發光二極管(107)發射口和光敏二極管(108)接收口；其內部封裝有電源(101)，穩壓電路(102)，發光二極管(107)及其驅動電路(106)，由AT89C2051芯片為主的單片機(103)，由晶振(1051)結合單片機組成時鐘電路(105)，由GAL20V8芯片和二塊分頻74Hc4040芯片(1041)、(1101)為主的編碼電路(104)和解碼電路(110)，光敏二極管(108)及其由LT1319芯片為主的紅外接收濾波放大電路(109)；b.所說的發射器(1)是將壓縮的信息如圖像、文字、數據存入單片機(103)，經編碼電路(104))變成脈沖信號，再經驅動電路(106)驅動發光二極管(107)向接收器(2)發送數據；發射器通過其光敏二極管(108)接收由接收器(2)發送過來的紅外脈沖數據，經過濾波放大電路(109)變成電信號，再由解碼電路(110)解碼，并輸入單片機(103)，實現一系列的交互式指令操作；所說的編碼電路(104)和解碼電路(110)是在時鐘電路(105)協同下工作；c.所說的接收器(2)做成簡單的薄型長方體，其外部顯露光敏二極管(203)接收口、發光二極管(210)發射口及電平轉換電路(207)至計算機的插口(211)；其內部封裝有電源(201)，穩壓電路(202)，光敏二極管(203)其及由LT1319芯片為主的紅外接收濾波放大電路(204)，由晶振(2061)及74LS00芯片(2062)為主的時鐘電路(206)，由GAL20V8芯片及二塊分頻74HC4040芯片(2051)、(2081)為主的編碼電路(205)及解碼電路(208)，發光二極管(210)及其驅動電路(209)，以及由MAX202芯片為主的電平轉換電路(207)；d.所說的接收器(2)的電平轉換電路(207)將計算機串行口輸來的RS232電平變換為TTL電平，將計算機串行口送來的信息經編碼電路(208)變成脈沖信號，經驅動電路(209)驅動發光二極管(201)向發射器(1)發送數據；接收器(2)通過其光敏二極管(203)接收由發射器(1)發送過來的紅外脈沖數據，經過濾波放大電路(204)變成電信號，再由解碼電路(205)解碼，并通過電平轉換電路(207)將TTL電平轉變為RS232電平，通過串行口送到計算機，實現一系列交互式指令操作；所說的編碼電路(208)和解碼電路(205)在時鐘電路(206)協同下工作。
專利摘要本實用新型提供了一種紅外非接觸式智能卡。由發射器和接收器二部分組成，各包含多個集成芯片并封裝成便于攜帶的形式。其發射器是將壓縮的信息存入其單片機，能向接收器發送紅外脈沖數據。且接收接收器發來的數據存入單片機。接收器將計算機網絡串行口輸來的信息進行處理后向發射器發送紅外脈沖數據，且接收由發射器發送來的數據處理后送至計算機網絡。實現一系列實時交互式指令操行。適用作專業群體信息系統的基礎部件。
文檔編號G06K19/067GK2266159SQ9622314
公開日1997年10月29日 申請日期1996年12月24日 優先權日1996年12月24日
發明者王汝笠, 石振勇, 伍斌 申請人:中國科學院上海技術物理研究所