專利名稱：智能儀表的開放式防偽裝置的制作方法
目前廣泛使用了投幣式智能儀表，其中“幣”是指攜帶了“幣”值信息以及其它信息的電子卡片。利用攜帶了“幣”值信息以及其它信息的電子卡片在裝有電腦(CPU)裝置的投幣式智能儀表和管理系統(tǒng)之間人為地傳遞信息以方便管理部門進(jìn)行各項(xiàng)必須的管理工作。由于電子卡片的核心部分是EEPROM貯存器，投幣式智能儀表和管理系統(tǒng)分別讀取電子卡片上EEPROM貯存器中的信息或?qū)⑿枰獋鬟f的信息寫入EEPROM貯存器中，以達(dá)到傳遞信息的目的。由于該貯存器中的所有信息均很容易地讀取和修改，如果有人利用EEPROM貯存器的這一特點(diǎn)來(lái)非法更改電子卡片內(nèi)的信息，將導(dǎo)致管理部門對(duì)投幣式智能儀表失去控制，給國(guó)家和企業(yè)造成損失。為了克服這一致命的缺陷，通常都是在管理系統(tǒng)和投幣式智能儀表中采用加密技術(shù)來(lái)防止非法篡改電子卡片中的信息，使管理人員利用管理系統(tǒng)能安全可靠地對(duì)投幣式智能儀表進(jìn)行控制管理。
由于投幣式智能儀表大量的推廣應(yīng)用，使用投幣式智能儀表的用戶越來(lái)越多，為了防止投幣式智能儀表和電子卡片之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系發(fā)生混亂以及有人企圖利用“一卡多表”即一個(gè)電子卡片對(duì)多臺(tái)投幣式智能儀表傳遞信息來(lái)謀取不正當(dāng)?shù)睦?，和為了管理工作的方便與安全，電子卡片和投幣式智能儀表之間必須一一對(duì)應(yīng)，即一個(gè)電子卡片只對(duì)一臺(tái)指定的投幣式智能儀表有效，而一臺(tái)投幣式智能儀表也只能接受一指定的電子卡片信息。也就是說(shuō)當(dāng)電子卡片插入符合要求的投幣式智能儀表中時(shí)，投幣式智能儀表接受電子卡片中的各種信息。當(dāng)電子卡片不是插入符合要求的智能儀表中，或插入投幣式智能儀表的電子卡片不是指定的電子卡片時(shí)，投幣式智能儀表不接受電子卡片中的任何信息，即“一表一卡”。這就要求電子卡片和投幣式智能儀表的序列號(hào)必須一一對(duì)應(yīng)，并且在設(shè)置后不能對(duì)序列號(hào)作任何更改。
為了防止非法更改電子卡片中信息以及“一表多卡”現(xiàn)象，通常都是采取對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理的方法以達(dá)到防偽的目的。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密防偽處理的方法很多，如果采用常規(guī)的加密技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，存在著密碼容易被破譯和序列號(hào)未參與運(yùn)算，會(huì)產(chǎn)生“一卡多表”的現(xiàn)象等缺點(diǎn)，而不能有效地達(dá)到防偽的目的。而采用封閉式同步加密方法，即投幣式智能儀表用上次的密碼作為本次密碼運(yùn)算的初始密鑰對(duì)電子卡片中的各種運(yùn)算數(shù)據(jù)進(jìn)行密碼運(yùn)算，將運(yùn)算結(jié)果與由管理系統(tǒng)寫入電子卡片內(nèi)的本次密碼進(jìn)行比較，如果相同則表示電子卡片內(nèi)的數(shù)據(jù)都是正確的且沒(méi)有被非法更改，投幣式智能儀表將電子卡片內(nèi)的信息存入投幣式智能儀表內(nèi)的貯存器中同時(shí)將本次運(yùn)算結(jié)果作為下次運(yùn)算的初始密鑰存入投幣使智能儀表內(nèi)的貯存器。管理系統(tǒng)與投幣式智能儀表有著相同的密碼運(yùn)算方法。這種方法雖然比較安全可靠，但是作為密碼運(yùn)算的關(guān)鍵數(shù)據(jù)初始密鑰和本次密碼是分別存放在投幣式智能儀表中貯存器內(nèi)和電子卡片內(nèi)，可以容易的得到這些關(guān)鍵數(shù)據(jù)從而破譯其加密方法。并且電子卡片在管理系統(tǒng)上每寫入一次信息后，必須將電子卡片內(nèi)的信息送入投幣式智能儀表，如果不小心在管理系統(tǒng)上對(duì)電子卡片連續(xù)寫入兩次或多次信息，將導(dǎo)致投幣式智能儀表和電子卡片再也無(wú)法繼續(xù)同步使用，在實(shí)際使用中極為不便。
投幣式智能儀表只有在解決了密碼不會(huì)被破譯、保證“一卡一表”和使用方便的矛盾，才能保證投幣式智能儀表安全可靠地工作。
本發(fā)明的目的在于提出一種智能儀表的開放式防偽裝置技術(shù)方案，能連續(xù)對(duì)電子卡片寫入信息，并且難以破譯，使用方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
本發(fā)明防偽裝置由管理系統(tǒng)防偽裝置和投幣式智能儀表防偽裝置兩部分組成包括由電子卡片讀寫單元、輸送單元、加密及寫卡校驗(yàn)單元以及數(shù)據(jù)操作系統(tǒng)構(gòu)成的管理系統(tǒng)防偽裝置和由讀卡單元、序列號(hào)校驗(yàn)單元、解密和解密結(jié)果校驗(yàn)單元以及數(shù)據(jù)處理單元構(gòu)成的投幣式智能儀表防偽裝置。
管理系統(tǒng)防偽裝置包括插座A、讀寫器A、控制器A、緩沖器A、密鑰A、運(yùn)算器A、校驗(yàn)器A、開關(guān)A、開關(guān)B、開關(guān)C、開關(guān)D以及控制器B與數(shù)據(jù)操作系統(tǒng)；投幣式智能儀表防偽裝置包括插座B、讀寫器B、緩沖器B、密鑰B、運(yùn)算器B、運(yùn)算器C、校驗(yàn)器B、校驗(yàn)器C、貯存器1、貯存器2、貯存器3、開關(guān)E、開關(guān)F、開關(guān)G、開關(guān)H、開關(guān)I，以及控制器C。
其中管理系統(tǒng)防偽裝置的構(gòu)造是插座A、讀寫器A、開關(guān)A、緩沖器A和控制器A組成電子卡片讀寫單元，讀寫器A通過(guò)開關(guān)A和緩沖器A相連，開關(guān)A與控制器A相連并受控制器A的控制，緩沖器A還與開關(guān)B和數(shù)據(jù)操作系統(tǒng)相連組成輸送單元，并與控制器B相連接受控制器B的控制，緩沖器A還通過(guò)開關(guān)C和運(yùn)算器A及密鑰A相連，并通過(guò)開關(guān)D和校驗(yàn)器A相連組成加密及寫卡校驗(yàn)單元，控制器B是防偽裝置能否正確運(yùn)行的核心控制器，它與數(shù)據(jù)操作系統(tǒng)相連并依次與控制器A、開關(guān)B、開關(guān)C、開關(guān)D相連，數(shù)據(jù)操作系統(tǒng)可以是計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，也可以是由CPU(即單片機(jī))與鍵盤、顯示器和存放數(shù)據(jù)庫(kù)的貯存器構(gòu)成的數(shù)據(jù)操作系統(tǒng)；投幣式智能儀表防偽裝置的構(gòu)造是由讀寫器B、開關(guān)E、緩沖器B和插座B相連組成讀卡單元，讀卡單元與控制器C相連并接受其控制，貯存器1、開關(guān)F和校驗(yàn)器B相連組成序列號(hào)校驗(yàn)單元，序列號(hào)校驗(yàn)單元與控制器C相連并接受控制器C的控制，運(yùn)算器B、密鑰B、開關(guān)G和緩沖器B相連組成解密和解密結(jié)果校驗(yàn)單元，控制器C與開關(guān)G相連控制開關(guān)G，校驗(yàn)器C、開關(guān)H和緩沖器B相連組成解密校驗(yàn)單元，控制器C與控制開關(guān)H相連并控制開關(guān)H，運(yùn)算器C、貯存器2、貯存器3、開關(guān)I和緩沖器B相連組成數(shù)據(jù)處理單元，控制器C與控制開關(guān)I相連并控制開關(guān)I，貯存器2中貯存著“幣”值信息，貯存器3中貯存著投幣式智能儀表其它相關(guān)參數(shù)，控制器C是投幣式智能儀表防偽裝置正常運(yùn)行的核心控制部分。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)的區(qū)別在于本發(fā)明的防偽裝置由管理系統(tǒng)的加密裝置和投幣式智能儀表的解密裝置兩個(gè)部分組成。管理系統(tǒng)的加密裝置用加密密鑰和加密運(yùn)算公式對(duì)各個(gè)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行加密運(yùn)算，并將運(yùn)算結(jié)果，包括電子卡片與智能儀表相同的序列號(hào)、數(shù)據(jù)碼、校驗(yàn)碼、校驗(yàn)比較碼，以明碼和密碼兩種形式寫入電子卡片。當(dāng)電子卡片插入投幣式智能儀表后，啟動(dòng)了投幣式智能儀表的解密裝置，解密裝置用解密密鑰和解密公式對(duì)電子卡片內(nèi)的信息進(jìn)行解密運(yùn)算，對(duì)運(yùn)算結(jié)果的多組數(shù)據(jù)，或一個(gè)數(shù)據(jù)，進(jìn)行正確與否的判斷，如果正確就將電子卡片內(nèi)解密后的各種數(shù)據(jù)存入投幣式智能儀表內(nèi)相應(yīng)的貯存器或進(jìn)行指定的操作。這樣就完成了可靠地傳遞信息的防偽識(shí)別。由于本發(fā)明防偽裝置的加密運(yùn)算公式和解密運(yùn)算公式是由兩種完全不同的運(yùn)算公式組成。并且加密密鑰和解密密鑰可以相同或不同，是分別放存在加密運(yùn)行程序和解密程序中的兩個(gè)固定常數(shù)組，兩個(gè)運(yùn)行程序通過(guò)對(duì)CPU進(jìn)行可靠的加密保護(hù)而無(wú)法讀取，在電子卡片內(nèi)和投幣式智能儀表內(nèi)的貯存器中無(wú)法取得密鑰這一關(guān)鍵數(shù)據(jù)，因而無(wú)法破譯加密和解密方法，對(duì)電子卡片內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行任何更改都將導(dǎo)致智能儀表不接受電子卡片的信息，因此具有很強(qiáng)的保密性和可靠的防偽功能。由于加密密鑰和解密密鑰都是固定的常數(shù)組，加密和解密的運(yùn)算結(jié)果與寫入電子卡片信息的次數(shù)無(wú)關(guān)，因此管理系統(tǒng)對(duì)電子卡片進(jìn)行多次寫入信息，投幣式智能儀表仍然可以正確地進(jìn)行解密，讀取各種數(shù)據(jù)，使用非常方便，從而解決了目前使用的防偽技術(shù)中所存在的種種不足之處。
本發(fā)明防偽裝置的構(gòu)造和工作原理如下管理系統(tǒng)防偽裝置包括插座A、讀寫器A、控制器A、緩沖器A、密鑰A、運(yùn)算器A、校驗(yàn)器A、開關(guān)A、開關(guān)B、開關(guān)C、開關(guān)D以及控制器B與數(shù)據(jù)操作系統(tǒng)；投幣式智能儀表防偽裝置包括插座B、讀寫器B、緩沖器B、密鑰B、運(yùn)算器B、運(yùn)算器C、校驗(yàn)器B、校驗(yàn)器C、貯存器1、貯存器2、貯存器3、開關(guān)E、開關(guān)F、開關(guān)G、開關(guān)H、開關(guān)I，以及控制器C。
其中插座A、讀寫器A、開關(guān)A、緩沖器A和控制器A組成電子卡片讀寫單元，完成判斷是否插入電子卡片和對(duì)電子卡片進(jìn)行讀取信息和寫入信息的操作。讀寫器A通過(guò)開關(guān)A和緩沖器A相連，開關(guān)A在控制器A的控制下，將讀寫器A讀入的電子卡片信息送到緩沖器A或?qū)⒕彌_器A中經(jīng)加密的加密結(jié)果由讀寫器A寫入電子卡片中。緩沖器A換通過(guò)開關(guān)B和數(shù)據(jù)操作系統(tǒng)相連組成輸送單元，完成輸送原始數(shù)據(jù)和操作結(jié)果的操作，在控制器B的控制下，將數(shù)據(jù)操作系統(tǒng)輸入的原始數(shù)據(jù)送到緩沖器A或?qū)⒆x入的電子卡片序列號(hào)由緩沖器A送給數(shù)據(jù)操作系統(tǒng)并接受數(shù)據(jù)操作系統(tǒng)送來(lái)的是否能進(jìn)行加密的信號(hào)。緩沖器A還通過(guò)開關(guān)C和存放著加密運(yùn)算公式的運(yùn)算器A及密鑰A相連，并通過(guò)開關(guān)D和校驗(yàn)器A相連組成加密及寫卡校驗(yàn)單元，完成對(duì)數(shù)據(jù)操作系統(tǒng)送來(lái)的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行加密運(yùn)算，并判斷寫入電子卡片中的加密結(jié)果是否正確的操作?？刂破鰾是防偽裝置能否正常運(yùn)行的核心控制器，它完成接受數(shù)據(jù)操作系統(tǒng)的操作指令，按照操作指令，依次發(fā)出控制信號(hào)給控制器A、開關(guān)B、開關(guān)C、開關(guān)D并根據(jù)來(lái)自控制器A、緩沖器A、運(yùn)算器A以及校驗(yàn)器A中是否插入了電子卡片、是否能進(jìn)行加密運(yùn)算、加密運(yùn)算結(jié)束，讀寫校驗(yàn)結(jié)束等信號(hào)，完成對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，并將加密結(jié)果寫入電子卡片中，最后判斷寫入電子卡片的加密結(jié)果是否正確等操作。完成全部操作后控制器B將收到的讀寫校驗(yàn)是否正確的操作結(jié)果送回?cái)?shù)據(jù)操作系統(tǒng)并在數(shù)據(jù)操作系統(tǒng)上顯示提示信息，告訴操作人員和用戶本次操作是否正確完成。數(shù)據(jù)操作系統(tǒng)可以是計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，也可以是由CPU(即單片機(jī))與鍵盤、顯示器和存放數(shù)據(jù)庫(kù)的貯存器構(gòu)成的數(shù)據(jù)操作系統(tǒng)，其功能是輸入需要加密的全部原始數(shù)據(jù)和各種操作指令、顯示操作是否正確并進(jìn)行各種數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)。
當(dāng)電子卡片插入插座B后，控制器C接收已插卡的信號(hào)，啟動(dòng)投幣式智能儀表防偽裝置。由讀寫器B、開關(guān)E、緩沖器B和插座B相連組成讀卡單元，在控制器C的控制下完成將電子卡片傳遞來(lái)的信息讀入緩沖器B的操作。貯存器1、開關(guān)F和校驗(yàn)器B相連組成序列號(hào)校驗(yàn)單元，在控制器C的控制下，完成將貯存器1中貯存的投幣式智能儀表序列號(hào)和緩沖器B中讀入的電子卡片序列號(hào)一起送到校驗(yàn)器B中進(jìn)行比較，并將確認(rèn)與否的信號(hào)傳送給控制器C，以便確認(rèn)所插入的電子卡片是否是本投幣式智能儀表指定的電子卡片的操作。運(yùn)算器B、密鑰B、開關(guān)G和緩沖器B相連組成解密和解密結(jié)果校驗(yàn)單元，控制器C控制開關(guān)G，完成將緩沖器B中的電子卡片信息送到運(yùn)算器B，運(yùn)算器B用密鑰B對(duì)緩沖器B送來(lái)的信息進(jìn)行解密運(yùn)算，并將解密運(yùn)算結(jié)果送回緩沖器B的操作。校驗(yàn)器C、開關(guān)H和緩沖器B相連組成解密校驗(yàn)單元，控制器C控制開關(guān)H，由校驗(yàn)器C完成對(duì)緩沖器B中的解密結(jié)果進(jìn)行校驗(yàn)和向控制器C送出校驗(yàn)是否正確的信號(hào)操作。運(yùn)算器C、貯存器2、貯存器3、開關(guān)I和緩沖器B相連組成數(shù)據(jù)處理單元，控制器C控制開關(guān)I，完成對(duì)緩沖器B中經(jīng)解密還原的原始數(shù)據(jù)和貯存器2、貯存器3中的數(shù)據(jù)一起進(jìn)行處理并向控制器C送出投幣式智能儀表操作信號(hào)的操作，控制器C根據(jù)運(yùn)算器C送來(lái)的信號(hào)，將不同類型的數(shù)據(jù)分別送到貯存器2和貯存器3中或執(zhí)行相應(yīng)的控制操作。貯存器2中貯存著“幣”值信息，貯存器3中貯存著投幣式智能儀表其它相關(guān)參數(shù)?？刂破鰿是投幣式智能儀表防偽裝置正常運(yùn)行的核心控制部分。它控制著投幣式智能儀表防偽裝置進(jìn)行解密操作的全過(guò)程。而運(yùn)算器B、密鑰B是解密運(yùn)算的核心部分，它的結(jié)構(gòu)和運(yùn)算方法保證了能準(zhǔn)確無(wú)誤地對(duì)電子卡片中經(jīng)加密處理的密碼進(jìn)行解密，使之還原成原始數(shù)據(jù)以及正確的校驗(yàn)碼和校驗(yàn)比較碼，從而保證了防偽質(zhì)量。運(yùn)算器C對(duì)還原的原始數(shù)據(jù)和貯存器2、貯存器3中原先的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，如對(duì)新增加的“幣”值與原先的“幣”值進(jìn)行疊加，產(chǎn)生新的“幣”值，保留或修改原來(lái)的相關(guān)參數(shù)。
由電子卡片讀寫單元、輸送單元、加密及寫卡校驗(yàn)單元以及數(shù)據(jù)操作系統(tǒng)構(gòu)成的管理系統(tǒng)防偽裝置和由讀卡單元、序列號(hào)校驗(yàn)單元、解密和解密結(jié)果校驗(yàn)單元以及數(shù)據(jù)處理單元構(gòu)成的投幣式智能儀表防偽裝置，通過(guò)電子卡片傳遞信息有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，構(gòu)成本發(fā)明智能儀表的開放式防偽裝置。
本發(fā)明具有很強(qiáng)的保密性，非常難以破譯的實(shí)質(zhì)性技術(shù)特點(diǎn)在于加密密鑰和解密密鑰是兩組獨(dú)立固定不變的常數(shù)，所有的密鑰不隨電子卡片寫入次數(shù)的增加而改變，因此密鑰不需要存放在可讀寫的貯存器中以便隨時(shí)更改。所有的密鑰可以放在運(yùn)行程序的任何一個(gè)地方，或者直接放在加密或解密運(yùn)算公式中，這樣一旦有人想破譯加密或者解密方法時(shí)，找不到到密鑰也就很難下手破譯。同時(shí)，加密運(yùn)算公式和解密運(yùn)算公式是兩個(gè)完全不同的獨(dú)立運(yùn)算公式，但它們之間又通過(guò)運(yùn)算系統(tǒng)有機(jī)地聯(lián)系在一起。這就給破譯密碼增加更大的難度。本發(fā)明由于所有的密鑰都是獨(dú)立固定不便的常數(shù)，除了不能改變序列號(hào)外，在管理系統(tǒng)輸入原始數(shù)據(jù)時(shí)，對(duì)先前的參數(shù)作任何改動(dòng)都不會(huì)躁造成加密運(yùn)算錯(cuò)誤。同樣解密后所還原的原始數(shù)據(jù)也不會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。這就為投幣式智能儀表在實(shí)際使用中因需要而更改任何數(shù)據(jù)提供了先決條件。
本發(fā)明的實(shí)施例如附圖所示。
附

圖1是本發(fā)明管理系統(tǒng)防偽裝置構(gòu)造的方框圖，附圖2是本發(fā)明管理系統(tǒng)防偽裝置的電路圖，附圖3是本發(fā)明投幣式智能儀表防偽裝置構(gòu)造的方框圖，附圖4是本發(fā)明投幣式智能儀表防偽裝置的電路圖。附圖中標(biāo)號(hào)的說(shuō)明1、插座A， 2、讀寫器A， 3、控制器A， 4、控制器B，5、開關(guān)A， 6、緩沖器A， 7、數(shù)據(jù)操作系統(tǒng)，8、開關(guān)B，9、開關(guān)C， 10、密鑰A， 11、運(yùn)算器A，12、開關(guān)D，13、校驗(yàn)器A，14、插座B， 15、讀寫器B，16、控制器C，17、開關(guān)E， 18、緩沖器B， 19、校驗(yàn)器B，20、開關(guān)F，21、貯存器1，22、運(yùn)算器B， 23、開關(guān)G， 24、校驗(yàn)器C，25、開關(guān)H， 26、貯存器2， 27、貯存器3，28、開關(guān)I，29、密鑰B， 30、運(yùn)算器C。
結(jié)合實(shí)施例附圖對(duì)本發(fā)明加以具體說(shuō)明本實(shí)施例中未敘述部分與現(xiàn)有技術(shù)相同。
參照附圖1和附圖3防偽裝置的構(gòu)造框圖其中附圖1的構(gòu)造框圖中標(biāo)示的2、讀寫器A，6、緩沖器A，3、控制器A，10、密鑰A，11、運(yùn)算器A，13、校驗(yàn)器A，5、開關(guān)A，8、開關(guān)B，9、開關(guān)C，12、開關(guān)D，以及4、控制器B，均包含在附圖2中型號(hào)為16C64A的集成電路U1中，U1為CPU。附圖2中CZ2為1、插座A，U1的RA2、RA3與CZ2的3、4腳相連形成讀寫器A的輸入及輸出回路。U1的RA1腳與CZ2的第2腳相連，向控制器A輸出判斷插座A中是否插入電子卡片的信號(hào)。附圖2中的XT1、C6、C7、和U1的OSC2腳相連構(gòu)成U1工作所必須的時(shí)鐘振蕩回路。數(shù)據(jù)操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)輸出的原始數(shù)據(jù)和操作指令是通過(guò)接插件J1與集成電路U1的PSP0-PSP7腳相連來(lái)傳送的，其輸出原始數(shù)據(jù)和操作指令的同步信號(hào)經(jīng)集成電路U2送給U1，同樣，由U1中的控制器B送給計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的信號(hào)也是經(jīng)U2產(chǎn)生同步并由U1的PSP0-PSP7腳經(jīng)J1送給計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的。
附圖3構(gòu)造框圖中標(biāo)示的15、讀寫器B，18、緩沖器B，17、開關(guān)E，19、校驗(yàn)器B，20、開關(guān)F，22、運(yùn)算器B，23、開關(guān)G，24、校驗(yàn)器C，25、開關(guān)H，28、開關(guān)I，29、密鑰B，30、運(yùn)算器C以及16、控制器C均包含在附圖4中型號(hào)為PIC16C62A的集成電路IC1中，集成電路IC1為CPU。21、貯存器1，26、貯存器2，27、貯存器3是包含在附圖4中型號(hào)為24LC01B的集成電路IC2中。附圖4中的CZ1為14、插座B，其3、5腳分別與IC1的RA0和RA1腳相連，形成讀寫器B輸入回路。IC2的5、6腳與IC1的RA2和RA3腳相連，形成校驗(yàn)器B和運(yùn)算器C的輸入及輸出回路。附圖4中的DS2為數(shù)據(jù)顯示器，它與IC1的RC0-RC6和RC4-RC7腳相連，組成顯示回路，顯示投幣式智能儀表工作相關(guān)的內(nèi)容。附圖4中的R2、R3、R4、C5、Q1、D5和J2組成投幣式智能儀表的控制執(zhí)行回路，接受IC1的RB3的控制信號(hào)。附圖4中的C4、C3和XT與IC1的CLK和CLK1相連，組成CPU工作所必須的時(shí)鐘振蕩回路。附圖4中其它元器件組成投幣式智能儀表的電源部分，將市電經(jīng)變壓器、橋式整流電路、濾波器和穩(wěn)壓器后轉(zhuǎn)換為+5V的直流電，作為儀表中CPU、EEPROM和控制執(zhí)行回路正常工作的工作電源。
本發(fā)明防偽裝置的使用方法是操作人員通過(guò)數(shù)據(jù)操作系統(tǒng)輸入原始數(shù)據(jù)并發(fā)出操作指令后，控制器B首先發(fā)出檢測(cè)電子卡片是否插入插座A的控制信號(hào)給控制器A，控制器A對(duì)插座A的電子卡片插入信號(hào)加以判別，并將判別信號(hào)送給控制器B，如果控制器A送回的信號(hào)是沒(méi)有插入電子卡片的判別信號(hào)，控制器B將此信號(hào)反饋給數(shù)據(jù)操作系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)操作系統(tǒng)上顯示出沒(méi)有插卡的提示信息，并退出本次加密寫卡操作。
控制器A送出的判別信號(hào)是已經(jīng)插好電子卡片的判別信號(hào)，控制器B根據(jù)數(shù)據(jù)操作系統(tǒng)給出的操作指令進(jìn)行加密防偽操作。如果數(shù)據(jù)操作系統(tǒng)給出的操作指令是對(duì)已有電子卡片序列號(hào)進(jìn)行防偽加密操作時(shí)，控制器B先發(fā)出讀電子卡片序列號(hào)指令給控制器A，控制器A控制開關(guān)A將緩沖器A、讀寫器A與插座A組成讀卡回路，讀寫器A從電子卡片中讀出序列號(hào)并通過(guò)開關(guān)A送到緩沖器A。讀序列號(hào)操作結(jié)束后，控制器A向控制器B發(fā)出讀序列號(hào)操作結(jié)束信號(hào)，控制器B接收到信號(hào)后，控制開關(guān)B將讀入緩沖器的的序列號(hào)送回?cái)?shù)據(jù)操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)操作系統(tǒng)對(duì)送回的電子卡片序列號(hào)與數(shù)據(jù)操作系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)庫(kù)中已有的序列號(hào)依次進(jìn)行比較，查找是否有與電子卡片序列號(hào)相同的序列號(hào)，如果沒(méi)有，數(shù)據(jù)操作系統(tǒng)系統(tǒng)則判斷該電子卡片不是本操作系統(tǒng)的電子卡片，并取消本次操作。當(dāng)數(shù)據(jù)系統(tǒng)給出的操作指令是對(duì)新增加的電子序列號(hào)進(jìn)行防偽加密讀寫操作時(shí)，防偽裝置不進(jìn)行讀取序列號(hào)及判斷數(shù)據(jù)操作系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)庫(kù)中是否含有相同的序列號(hào)的操作。
如果數(shù)據(jù)操作系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中有相同的序列號(hào)或者數(shù)據(jù)操作系統(tǒng)給出的操作指令是對(duì)新增加的電子卡片序列號(hào)進(jìn)行防偽劣操作時(shí)，控制器B打開開關(guān)B，將數(shù)據(jù)系統(tǒng)送來(lái)的原始數(shù)據(jù)通過(guò)開關(guān)B送到緩沖器A，緩沖器A接收完原始數(shù)據(jù)后回送一結(jié)束信號(hào)給控制器B控制器B關(guān)斷開關(guān)B并發(fā)出加密控制信號(hào)給開關(guān)C，將運(yùn)算器A、密鑰A和緩沖器A相連接組成加密運(yùn)算回路。運(yùn)算器A用密鑰A對(duì)緩沖器A中的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行加密運(yùn)算，并將運(yùn)算結(jié)果通過(guò)開關(guān)C送回緩沖器A。運(yùn)算結(jié)束后，運(yùn)算器A送一加密運(yùn)算結(jié)束信號(hào)給控制器B，控制器B關(guān)斷開關(guān)C并發(fā)出寫電子卡片指令給控制器A，控制器A控制著開關(guān)A將讀寫器A、緩沖器A以及插座A組成寫卡回路，將緩沖器A中的加密數(shù)據(jù)通過(guò)讀寫器A和插座A寫入電子卡片中相應(yīng)的單元。寫卡操作結(jié)束后，控制器A再控制著開關(guān)A將讀寫器A、緩沖器A以及插座A組成讀卡回路，讀寫器A將剛寫入電子卡片中的加密數(shù)據(jù)讀入緩沖器A，讀卡操作結(jié)束后，控制器A關(guān)斷開關(guān)A并向控制器B發(fā)出讀、寫卡操作結(jié)束信號(hào)?？刂破鰾打開開關(guān)D，使校驗(yàn)器A通過(guò)開關(guān)D與緩沖器A相連，校驗(yàn)器A對(duì)讀入緩沖器A中的電子卡片內(nèi)容進(jìn)行校驗(yàn)，判斷剛才寫入電子卡片中的加密數(shù)據(jù)是否正確并將判斷結(jié)果送給控制器B，控制器B把校驗(yàn)器A的判斷結(jié)果送給數(shù)據(jù)操作系統(tǒng)。數(shù)據(jù)操作系統(tǒng)在顯示器上顯示讀寫操作是否正確的提示信息。如果讀寫卡操作錯(cuò)誤，數(shù)據(jù)操作系統(tǒng)則不更新數(shù)據(jù)操作系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)庫(kù)，并判本次操作無(wú)效。如果讀寫卡操作正確，數(shù)據(jù)操作系統(tǒng)則更新數(shù)據(jù)操作系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)庫(kù)以便使數(shù)據(jù)操作系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)核查工作。
當(dāng)電子卡片插入插座時(shí)，控制器C收到插座B送來(lái)的電子卡片插入信號(hào)，發(fā)出讀卡指令給讀寫器B，讀寫器B控制著開關(guān)E，使之與緩沖器B相連接，讀寫器B從電子卡片中讀取卡片內(nèi)的所有信息，通過(guò)開關(guān)E送到緩沖器B，讀卡結(jié)束后，讀寫器B送讀卡結(jié)束信號(hào)給控制器C并關(guān)斷開關(guān)E?？刂破鰿收到讀卡結(jié)束信號(hào)后控制開關(guān)F，使檢驗(yàn)器B、貯存器1、和緩沖器B相連，把貯存器1中的內(nèi)容和緩沖器B中的所讀取的電子卡片序列號(hào)通過(guò)開關(guān)F送到校驗(yàn)器B中進(jìn)行比較，校驗(yàn)器B將比較結(jié)果送回控制器C，控制器C收到校驗(yàn)器B送來(lái)的比較結(jié)果后關(guān)斷開關(guān)F，如果送給控制器C的信號(hào)是錯(cuò)誤的比較結(jié)果，表示插入插座B的電子卡片不是該智能儀表所指定的電子卡片，控制器C即取消本次插卡操作并在DS2顯示插卡錯(cuò)誤信息。如果送到控制器C的信號(hào)是正確的比較結(jié)果時(shí)，控制器C控制開關(guān)G，使緩沖器B、密鑰B和運(yùn)算器B相連，啟動(dòng)運(yùn)算器B工作，運(yùn)算器B用密鑰B對(duì)緩沖器B中從電子卡片中讀入的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行解密運(yùn)算，使緩沖器B中的數(shù)據(jù)還原成原始數(shù)據(jù)、校驗(yàn)碼和校驗(yàn)比較碼等一系列數(shù)據(jù)，解密運(yùn)算結(jié)束后運(yùn)算器B向控制器C送一結(jié)束信號(hào)，控制器C關(guān)斷開關(guān)G，控制器C控制開關(guān)H，將緩沖器B和校驗(yàn)器C相連，對(duì)緩沖器B中的校驗(yàn)碼和校驗(yàn)比較碼通過(guò)開關(guān)H送到校驗(yàn)器C進(jìn)行校驗(yàn)。校驗(yàn)結(jié)束后，校驗(yàn)器C向控制器C送校驗(yàn)結(jié)果信號(hào)?？刂破鰿收到校驗(yàn)結(jié)果信號(hào)后關(guān)斷開關(guān)H。如果校驗(yàn)結(jié)果是錯(cuò)誤的，控制器C取消本次插卡操作并在DS2中顯示插錯(cuò)卡信息。如果校驗(yàn)結(jié)果是正確的，控制器C打開開關(guān)I，將緩沖器B和運(yùn)算器C、貯存器2、3相連，把緩沖器B中經(jīng)運(yùn)算器B還原的原始數(shù)據(jù)以及貯存器2、3中的數(shù)據(jù)送到運(yùn)算器C進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算處理。經(jīng)處理后，運(yùn)算器C判斷出本次插入電子卡片的操作是顯示投幣式智能儀表信息的插卡操作還是更新投幣式智能儀表內(nèi)貯存器2和貯存器3中的信息的操作，如果是顯示投幣式智能儀表的插卡操作，運(yùn)算器C向控制器C發(fā)出顯示信息信號(hào)而不去更新貯存器2和貯存器3中的數(shù)據(jù)。此時(shí)，IC1將相應(yīng)的顯示信號(hào)送給DS2顯示。如果是更新投幣式智能儀表內(nèi)貯存器2、3中信息的操作，運(yùn)算器C將新增加的“幣”值與貯存器2中原來(lái)的“幣”值疊加后形成新的“幣”值并通過(guò)開關(guān)I將新的“幣”值存入貯存器2，運(yùn)算器C還把還原后的原始數(shù)據(jù)和貯存器3中的對(duì)應(yīng)的參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，通過(guò)開關(guān)I保留或更新貯存器3中原來(lái)的各種參數(shù)數(shù)據(jù)。上面的說(shuō)明表明，只有在電子卡片中的序列號(hào)與貯存器1中的序列號(hào)在檢驗(yàn)器B中進(jìn)行比較后，其結(jié)果正確時(shí)，也就是說(shuō)所插入的電子卡片是該智能儀表所指定的電子卡片時(shí)，防偽裝置才進(jìn)行解密運(yùn)算以及數(shù)據(jù)處理，并且電子卡片中的序列號(hào)既是一獨(dú)立的明碼，又是密碼中的一比分，更改了序列號(hào)，就不能得出正確的解密運(yùn)算結(jié)果。同樣，如果更改了投幣式智能儀表中的序列號(hào)，也無(wú)法得出正確的解密運(yùn)算結(jié)果。因此有效地防止“一卡多表”和因插錯(cuò)電子卡片而造成智能儀表中的數(shù)據(jù)發(fā)生錯(cuò)誤。由于防偽裝置中電子卡片中的所有信息經(jīng)運(yùn)算器B用密鑰B進(jìn)行嚴(yán)格的解密運(yùn)算后才產(chǎn)生的校驗(yàn)碼和校驗(yàn)比較碼，校驗(yàn)器C利用這二組數(shù)碼進(jìn)行校驗(yàn)比較后才得出讀入的電子卡片中的信息是否正確的結(jié)論，而且校驗(yàn)碼和校驗(yàn)比較碼均是以密碼形式隱藏在電子卡片中，因此在利用電子卡片傳遞信息的過(guò)程中人為地更改了電子卡片內(nèi)的信息，解密防偽裝置都將毫不留情地把插入的電子卡片判為偽卡而拒絕接受卡內(nèi)的信息。
本發(fā)明利用電子卡片傳遞信息使管理系統(tǒng)防偽裝置和投幣式智能儀表防偽裝置有機(jī)地聯(lián)系在一起，從而達(dá)到防偽的目的。
本發(fā)明所述的防偽裝置可適用于投幣式工作的智能電表、智能煤氣表、智能水表、智能有償電視收費(fèi)器等投幣式智能儀表中。
權(quán)利要求
1.一種智能儀表開放式防偽裝置，其特征在于由管理系統(tǒng)防偽裝置和投幣式智能儀表防偽裝置兩部分組成包括由電子卡片讀寫單元、輸送單元、加密及寫卡校驗(yàn)單元以及數(shù)據(jù)操作系統(tǒng)構(gòu)成的管理系統(tǒng)防偽裝置和由讀卡單元、序列號(hào)校驗(yàn)單元、解密和解密結(jié)果校驗(yàn)單元以及數(shù)據(jù)處理單元構(gòu)成的投幣式智能儀表防偽裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的防偽裝置，其特征在于管理系統(tǒng)防偽裝置包括插座A、讀寫器A、控制器A、緩沖器A、密鑰A、運(yùn)算器A、校驗(yàn)器A、開關(guān)A、開關(guān)B、開關(guān)C、開關(guān)D以及控制器B與數(shù)據(jù)操作系統(tǒng)；投幣式智能儀表防偽裝置包括插座B、讀寫器B、緩沖器B、密鑰B、運(yùn)算器B、運(yùn)算器C、校驗(yàn)器B、校驗(yàn)器C、貯存器1、貯存器2、貯存器3、開關(guān)E、開關(guān)F、開關(guān)G、開關(guān)H、開關(guān)I，以及控制器C；其中管理系統(tǒng)防偽裝置的構(gòu)造是插座A、讀寫器A、開關(guān)A、緩沖器A和控制器A組成電子卡片讀寫單元，讀寫器A通過(guò)開關(guān)A和緩沖器A相連、開關(guān)A與控制器A相連并受其控制，緩沖器A還與開關(guān)B和數(shù)據(jù)操作系統(tǒng)相連組成輸送單元、并與控制器B相連接受其控制，緩沖器A還通過(guò)開關(guān)C和存放著加密運(yùn)算公式的運(yùn)算器A及密鑰A相連，并通過(guò)開關(guān)D和校驗(yàn)器A相連組成加密及寫卡校驗(yàn)單元，控制器B是防偽裝置能否正常運(yùn)行的核心控制器，它與數(shù)據(jù)操作系統(tǒng)相連并依次與控制器E、開關(guān)B、開關(guān)C、開關(guān)D相連，數(shù)據(jù)操作系統(tǒng)可以是計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，也可以是由CPU(即單片機(jī))與鍵盤、顯示器和存放數(shù)據(jù)庫(kù)的貯存器構(gòu)成的數(shù)據(jù)操作系統(tǒng)；投幣式智能儀表防偽裝置的構(gòu)造是由讀寫器B、開關(guān)E、緩沖器B和插座B相連組成讀卡單元，讀卡單元與控制器C相連并接受其控制，貯存器1、開關(guān)F和校驗(yàn)器B相連組成序列號(hào)校驗(yàn)單元，序列號(hào)校驗(yàn)單元與控制器C相連并接受其控制，運(yùn)算器B、密鑰B、開關(guān)G和緩沖器B相連組成解密和解密結(jié)果校驗(yàn)單元，控制器C與控制開關(guān)G相連并控制開關(guān)G，校驗(yàn)器C、開關(guān)H和緩沖器B相連組成解密校驗(yàn)單元，控制器C與控制開關(guān)H相連并控制開關(guān)H，運(yùn)算器C、貯存器2、貯存器3、開關(guān)I和緩沖器B相連組成數(shù)據(jù)處理單元，控制器C與控制開關(guān)I相連并控制開關(guān)I，貯存器2中貯存著“幣”值信息，貯存器3中貯存著投幣式智能儀表其它相關(guān)參數(shù)，控制器C是投幣式智能儀表防偽裝置正常運(yùn)行的核心控制部分。
3.如權(quán)利要求2所述的防偽裝置，其特征在于讀寫器A、緩沖器A、控制器A、密鑰A、運(yùn)算器A、校驗(yàn)器A、開關(guān)A、開關(guān)B、開關(guān)C、開關(guān)D、以及控制器B均包含在型號(hào)為16C64A的集成電路U1中，U1為CPU，CZ2為插座A，U1的RA2、RA3腳與CZ2的3、4腳相連形成讀寫器A的輸入及輸出回路，U1的RA1腳與CZ2的第2腳相連，XT1、C6、C7、和U1的OSC2腳相連構(gòu)成U1的時(shí)鐘振蕩回路，數(shù)據(jù)操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)；計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)通過(guò)接插件J1與集成電路U1的PSP0-PSP7腳相連，其輸出原始數(shù)據(jù)和操作指令的同步信號(hào)經(jīng)集成電路U2送給U1，同樣，由U1中的控制器B送給計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的信號(hào)也經(jīng)U2產(chǎn)生同步并由U1的PSP0-PSP7腳經(jīng)J1送給計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)；讀寫器B、緩沖器B、開關(guān)E、校驗(yàn)器B、開關(guān)F、運(yùn)算器B、開關(guān)G、校驗(yàn)器C、開關(guān)H、開關(guān)I、密鑰B、運(yùn)算器C以及控制器C均包含在型號(hào)為PIC16C62A的集成電路IC1中，集成電路IC1為CPU，貯存器1、2、3是包含在型號(hào)為24LC01B的集成電路IC2中，CZ1為插座B，其3、5腳分別與IC1的RA0和RA1腳相連，形成讀寫器B輸入回路，IC2的5、6腳與IC1的RA2和RA3腳相連，形成校驗(yàn)器B和運(yùn)算器C的輸入及輸出回路，DS2為數(shù)據(jù)顯示器，它與IC1的RC0-RC6和RC4-RC7腳相連、組成顯示回路，R2、R3、R4、C5、Q1、D5和J2組成投幣式智能儀表的控制執(zhí)行回路，接受IC1的RB3的控制信號(hào)，C4、C3和XT與IC1的CLK和CLK1相連，組成CPU的時(shí)鐘振蕩回路。
全文摘要
一種智能儀表開放式防偽裝置,其特征在于由管理系統(tǒng)防偽裝置和投幣式智能儀表防偽裝置兩部分組成:包括由電子卡片讀寫單元、輸送單元、加密及寫卡校驗(yàn)單元以及數(shù)據(jù)操作系統(tǒng)構(gòu)成的管理系統(tǒng)防偽裝置和由讀卡單元、序列號(hào)校驗(yàn)單元、解密和解密結(jié)果校驗(yàn)單元以及數(shù)據(jù)處理單元構(gòu)成的投幣式智能儀表防偽裝置。
文檔編號(hào)G07D13/00GK1264885SQ9910088
公開日2000年8月30日 申請(qǐng)日期1999年2月24日 優(yōu)先權(quán)日1999年2月24日
發(fā)明者賴健忠, 劉魯江, 王寶燦 申請(qǐng)人:賴健忠