專利名稱：一種第二代居民身份證內(nèi)部標(biāo)識(shí)號(hào)閱讀器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及讀卡器設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體涉及一種第二代居民身份 5 證內(nèi)部標(biāo)識(shí)號(hào)閱讀的閱讀器。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)啟動(dòng)新一代的公民身份證系統(tǒng)，公民證件的查驗(yàn)和核查 也將變得更準(zhǔn)確，具有高容量、高安全性、高抗干擾性、操作快捷等特點(diǎn)的非接觸IC卡技術(shù)越來(lái)越被人們所重視，在非接觸IC卡應(yīng)用系統(tǒng) io中，閱讀器是連接非接觸IC卡和應(yīng)用程序的中間橋梁?，F(xiàn)在的身份證認(rèn)證系統(tǒng)釆用先進(jìn)的非接觸式IC卡技術(shù)，通過(guò)內(nèi)置加解密模塊的專用的閱讀器可以實(shí)現(xiàn)芯片內(nèi)信息的讀取。利用內(nèi)置加解密模塊的專用閱讀器可以獲得身份證芯片內(nèi)的具體身份信息，由于信息量大，要實(shí)現(xiàn)加解密，閱讀器內(nèi)部電路設(shè)計(jì)復(fù) 15雜、程序繁瑣，而在我們的現(xiàn)實(shí)生活中不是所有的應(yīng)用都需要使用身份證芯片內(nèi)的全部身份信息，僅僅需要一個(gè)或多個(gè)號(hào)碼組成的唯一識(shí)別序號(hào)即可。實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于彌補(bǔ)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種第二20 代身份證內(nèi)部標(biāo)識(shí)號(hào)閱讀器，不需使用加解密模塊，實(shí)現(xiàn)二代證內(nèi)部 標(biāo)識(shí)號(hào)的讀取。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型釆用如下技術(shù)方案 本實(shí)用新型提供一種第二代居民身份證內(nèi)部標(biāo)識(shí)號(hào)閱讀器，該閱 讀器包括核心控制單元、高集成度非接觸通訊讀卡IC、實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯25片、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、系統(tǒng)供電電路和天線，核心控制單元選用單片封裝微控制器，其特征在于所述核心控制單元選用單片封裝微控制器，所述微控制器與所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器相互通信，通過(guò)讀寫數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)的數(shù) 據(jù)完成系統(tǒng)設(shè)置，控制所述高集成度非接觸通訊讀卡IC讀取二代證內(nèi)部標(biāo)識(shí)號(hào)；所述系統(tǒng)供電電路包括外接電源、電源模塊；所述高集成度非接觸通訊讀卡ic通過(guò)所述天線收發(fā)射頻信號(hào)讀取二代證內(nèi)部 5標(biāo)識(shí)號(hào)，所述核心控制單元將標(biāo)識(shí)號(hào)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器并完成讀取操作；所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片內(nèi)包括電源檢測(cè)電路。所述電源模塊直接給所述核心控制單元供電，所述核心控制單元通過(guò)軟件控制實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、非接觸通訊讀卡ic模塊的電源電壓，大大減少了系統(tǒng)的功耗，提高了電源使用效率。 10 所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)有系統(tǒng)的設(shè)置參數(shù)，所述控制單元對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)內(nèi)數(shù)據(jù)的讀寫完成系統(tǒng)操作，包括系統(tǒng)上電后，根據(jù)參數(shù)初始化整個(gè)系統(tǒng)和讀卡時(shí)的讀取操作。實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路選用I2C總線高性能時(shí)鐘芯片，同時(shí)利用其內(nèi)部的電源檢測(cè)電路對(duì)系統(tǒng)的供電電池監(jiān)控，將監(jiān)測(cè)結(jié)果寫入到指定區(qū)域， 15節(jié)約系統(tǒng)資源。所述天線釆用方形或圓形或橢圓形天線，纏繞在所述閱讀器電路 板的最外側(cè)，確保品質(zhì)因數(shù)和帶寬取得最優(yōu)值，。所述閱讀器還提供串口、 USB口與PC機(jī)通訊，便于管理。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)合理，省去了讀卡器中復(fù)雜的加解密模塊，利用 20射頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)讀取二代證芯片。


圖i為本實(shí)用新型閱讀器系統(tǒng)原理框圖；圖2為本實(shí)用新型閱讀器控制單元P89LPC932芯片功能框圖； 圖3為本實(shí)用新型閱讀器系統(tǒng)的供電電路； 25 圖4為本實(shí)用新型閱讀器控制單元P89LPC932芯片控制核心電路圖；圖5為本實(shí)用新型閱讀器系統(tǒng)射頻電路圖；4圖6為本實(shí)用新型閱讀器系統(tǒng)時(shí)鐘電路圖； 圖7為本實(shí)用新型閱讀器中天線電路原理圖； 圖8為本實(shí)用新型閱讀器中天線電路板圖； 圖9為本實(shí)用新型閱讀器中數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路圖；具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖來(lái)說(shuō)明本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，以下實(shí)施例用于 說(shuō)明本實(shí)用新型，但不用來(lái)限制本實(shí)用新型的范圍。按照本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，如圖l所示的一種第二代身份證內(nèi)部標(biāo)識(shí)號(hào)閱讀器系統(tǒng)原理框圖，包括單片封裝微控制器P89LPC932 io芯片、高集成度非接觸通訊讀卡ICMFRC632/RC532芯片、實(shí)時(shí)時(shí)鐘 芯片PCF8563、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器AT45DB021芯片、系統(tǒng)供電電路和天線， 該閱讀器還提供串口和USB 口與PC機(jī)通訊，通過(guò)設(shè)置權(quán)限設(shè)置主站和 基站，核心電路高集成度非接觸通訊讀卡ICMFRC632/RC532芯片利用射頻識(shí)別技術(shù)，通過(guò)專用協(xié)議實(shí)現(xiàn)與二代芯片的通訊，讀取二代證 15芯片內(nèi)內(nèi)部標(biāo)識(shí)號(hào)。
以下結(jié)合附圖說(shuō)明該閱讀器各部分的功能和各部件之間的連接 關(guān)系，說(shuō)明該實(shí)施例的可行性。如圖2所示的P89LPC932芯片功能框圖，該芯片內(nèi)主要實(shí)現(xiàn)的功 能包括通過(guò)PortO Port3可配置I/0口連接外部信號(hào)，連接USB口、 20串口實(shí)現(xiàn)與PC機(jī)的通信；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元包括8KbFlash存儲(chǔ)系統(tǒng)程序、 256字節(jié)RAM存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、512字節(jié)輔助RAM和512字節(jié)的EEPROM存儲(chǔ) 數(shù)據(jù)，參數(shù)單元實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和程序的存儲(chǔ)；實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片接口與閱讀器 實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片連接實(shí)現(xiàn)定時(shí)功能；UART、 12C和SPI數(shù)據(jù)總線實(shí)現(xiàn)數(shù) 據(jù)傳輸；振蕩電路部分產(chǎn)生頻率信號(hào)得到CPU時(shí)鐘；模擬比較器和抽 25獲、比較單元實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)時(shí)鐘定時(shí)功能。該微控制器內(nèi)其電路圖如圖4所示，在該實(shí)施例中，單片封裝微 控制器通過(guò)管腳DATEIN、 DATEOUT、 DACLK、 FLASHCH與存儲(chǔ)器對(duì)應(yīng)管腳相連，通過(guò)讀寫存儲(chǔ)器內(nèi)系統(tǒng)設(shè)置參數(shù)完成系統(tǒng)操作，包 括上電后的系統(tǒng)初始化操作如初始化設(shè)備的ID號(hào)、主站、從站、開機(jī) 時(shí)間、關(guān)機(jī)時(shí)間、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方式等和讀卡時(shí)將內(nèi)部標(biāo)識(shí)號(hào)讀出通過(guò)USB口、串口與PC機(jī)通信。5 如圖3所示的系統(tǒng)供電電路是該閱讀器的電源模塊，本實(shí)施例在電源設(shè)計(jì)上使用了一些簡(jiǎn)單的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)電源管理，整個(gè)供電電路分 為三個(gè)部分，電池電壓通過(guò)接插件BATTER輸入，經(jīng)過(guò)降壓二極管D3 后將6V左右的電壓降為5.3V, 5.3V電壓經(jīng)過(guò)三級(jí)管VT4后輸出5V左 右電壓供給板上的5V電路，VT4由系統(tǒng)的控制核心P89LPC932芯片控io制；DC-DC芯片AS1117構(gòu)成3.3V供電電路為電路板上的控制核心 P89LPC932芯片供電；3.3V電壓經(jīng)過(guò)三級(jí)管VT2后輸出3V左右的供電 電壓，為板上的其他3V左右的電路供電。因此除了系統(tǒng)的控制核心 P89LPC932芯片采用AS1117構(gòu)成3.3V供電電路直接供電，其它電路如 系統(tǒng)時(shí)鐘電路和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器等完全由系統(tǒng)的控制核心P89LPC932通15過(guò)軟件來(lái)控制VT2和VT4來(lái)實(shí)現(xiàn)供電，這樣大大減少了系統(tǒng)的功耗， 提高了電源使用效率。如圖5所示的射頻電路是讀卡器系統(tǒng)的核心部分，高集成度非接 觸通訊讀卡選用的Mifare MF RC632芯片適用于工作頻率為 13.56MHz的非接觸式智能卡和標(biāo)簽，并且支持這個(gè)頻段范圍內(nèi)多種20 ISO非接觸式標(biāo)準(zhǔn)，其中包括IS01443和IS015693。該新型讀取IC應(yīng)用了一種特別的調(diào)制解調(diào)概念，這種技術(shù)可以改變射頻信號(hào)的振幅， 能夠識(shí)別基于RFID的各種智能卡、標(biāo)識(shí)和標(biāo)簽，并支持IS01443和 IS015693標(biāo)準(zhǔn)，其設(shè)計(jì)與飛利浦現(xiàn)有的讀取IC管腳到管腳兼容。該IC 卡并行接口可直接連接到任何8位微處理器，給讀卡器/終端的設(shè)計(jì) 25提供了極大的靈活性。此外，它所提供的SPI總線對(duì)一些l/0資源有 限的設(shè)計(jì)提供了有效的解決方式。在本實(shí)施例中，射頻電路通過(guò)TX (包括管腳TX1、 TX2、 RX、 GND)連接外部射頻天線，通過(guò)管腳RS530MISO、 RC530NSS、 RC530CS、 RC530RST與控制單元對(duì)應(yīng)管 腳相連。如圖6所示為讀卡器系統(tǒng)的時(shí)鐘電路，時(shí)鐘電路選用的PCF8563， PCF8563是一款低功耗、可編程為時(shí)鐘輸出、中斷輸出和低電壓檢測(cè) 5功能的CMOS芯片，所有地址和數(shù)據(jù)都通過(guò)串行I2C總線傳輸，最高 速率可達(dá)400kbps，內(nèi)置的字地址寄存器在每次讀寫結(jié)束后自動(dòng)加l。 本實(shí)施例中，時(shí)鐘電路除為系統(tǒng)提供時(shí)間基準(zhǔn)外，為節(jié)約系統(tǒng)的I/0 資源，選用I2C總線的時(shí)鐘芯片，同時(shí)利用其內(nèi)部的電源檢測(cè)電路對(duì) 系統(tǒng)的供電電池進(jìn)行檢控。本實(shí)時(shí)例中，時(shí)鐘電路通過(guò)管腳VDDU5 io 與電源相連，由管腳V10UT供電，管腳OSCl、OSC2與振蕩電路相連， 實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘頻率，管腳CLSCL、 CLSDA與控制單元P89LPC932對(duì)應(yīng)管 腳相連傳遞時(shí)鐘信號(hào)。如圖7、圖8所示為天線的電路圖和電路板圖，由于MFRC632的 頻率是13.56MHz，屬于短波段，因此可以釆用小環(huán)天線。小環(huán)天線 15有方型、圓形、橢圓形、三角形等，本實(shí)施例采用方型天線。天線的 最大幾何尺寸與工作波長(zhǎng)之間沒有嚴(yán)格的界限， 一般定義為 L/"l/2兀 (1) 上式中，L是天線的最大尺寸，X是工作波長(zhǎng)。對(duì)于13.6MHz的系 統(tǒng)來(lái)說(shuō)，天線的最大尺寸在50厘米左右。在天線設(shè)計(jì)中，品質(zhì)因數(shù)Q 20是一個(gè)非常重要的參數(shù)，對(duì)于電感耦合式射頻識(shí)別系統(tǒng)的PCD天線來(lái) 說(shuō)，較高的品質(zhì)因數(shù)值會(huì)使天線線圈中的電流強(qiáng)度大一些，但由此可 改善對(duì)PICC的功率傳送。品質(zhì)因數(shù)的計(jì)算公式為 Q=(27ifD-Lcoil)/Rcoil (2) 式中fO是工作頻率，Lcoil是天線的電感量，Rcoil是天線的電阻值。 25通過(guò)品質(zhì)因數(shù)可以很容易計(jì)算出天線的傳輸帶寬B=f0 / Q (3) 從式(3)中可以看出，天線的傳輸帶寬與品質(zhì)因數(shù)成反比關(guān)系。因此，過(guò)高的品質(zhì)因數(shù)會(huì)導(dǎo)致傳輸帶寬縮小，從而減弱PCD的調(diào)制邊帶，導(dǎo)致PCD無(wú)法與卡通信。 一般系統(tǒng)的最佳品質(zhì)因數(shù)為10 30，最大值 不能超過(guò)60，考慮上述因素和實(shí)現(xiàn)的方便，如圖7、圖8所示天線通過(guò) 插腳TX插在電路板上，用導(dǎo)線纏繞在電路的最外側(cè)形成方形天線。 5 如圖9所示為該閱讀器系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路，選用Flash芯片AT45DB021, AT45DB021為ATMEL公司生產(chǎn)的SPI總線接口的容量為 264KB，在本實(shí)施例中用來(lái)存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)置和備份系統(tǒng)數(shù)據(jù)，控制單元 通過(guò)軟件控制電源管理由管腳V10UT對(duì)存儲(chǔ)器供電，通過(guò)管腳 DATEIN、 DATEOUT、 DACLK、 FLASHCH實(shí)現(xiàn)與控制單元的通信，io完成系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置和改變。下面結(jié)合實(shí)施例介紹一下該閱讀器的整個(gè)工作過(guò)程 作為區(qū)別于其它二代證的唯一標(biāo)識(shí)的28個(gè)字節(jié)的內(nèi)部標(biāo)識(shí)號(hào)， 這些標(biāo)識(shí)號(hào)包括4個(gè)字節(jié)的二代證芯片生產(chǎn)廠商編碼IIN、 8個(gè)字節(jié) 的二代證卡片編碼SN和16個(gè)字節(jié)的二代證管理號(hào)DN,在身份證制15 作過(guò)程中寫入二代芯片中，同時(shí)還記入公安部門的人口信息管理數(shù)據(jù) 庫(kù)。閱讀器通過(guò)USB、串口與PC連接，系統(tǒng)上電后，控制單元 P89LPC932通過(guò)輸入輸出端口即管腳DATEIN、 DATEOUT讀取存儲(chǔ) 器AT45DB021芯片中的存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)置參數(shù)，根據(jù)參數(shù)初始化整個(gè)系20 統(tǒng)，包括設(shè)備的ID號(hào)、主站、從站、開機(jī)時(shí)間、關(guān)機(jī)時(shí)間、數(shù)據(jù)的 存儲(chǔ)方式等，當(dāng)二代證拿到閱讀器前讀卡時(shí)，通過(guò)插腳TX與閱讀器 非接觸式通訊讀卡MFRC632芯片相連的天線向外發(fā)射射頻信號(hào)，二 代證芯片內(nèi)電路在射頻信號(hào)的激勵(lì)下，產(chǎn)生電壓開始工作將卡內(nèi)存儲(chǔ) 的內(nèi)部標(biāo)識(shí)號(hào)發(fā)射出去，非接觸式通訊讀卡MFRC632芯片接受內(nèi)部25 標(biāo)識(shí)號(hào)，控制單元通過(guò)管腳RC530MISO、 RC530NSS、 RC530CS、 RC530RST與MF RC632通信，通過(guò)控制程序?qū)⒖▋?nèi)內(nèi)部標(biāo)識(shí)號(hào)讀出 存儲(chǔ)在芯片AT45DB021,由控制程序通過(guò)管腳DATEIN、 DATEOUT讀取存儲(chǔ)器AT45DB021中的存儲(chǔ)的內(nèi)部標(biāo)識(shí)號(hào)，并通過(guò)串口、 USB 口與PC機(jī)通信，完成相應(yīng)的身份核實(shí)操作。本實(shí)用新型不限制于先前所述的實(shí)施例。在不脫離本實(shí)用新型范 圍對(duì)前述實(shí)施例的可能的多種改變和修改對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而 5易見的。這些改變和修改落在本實(shí)用新型范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1. 一種第二代居民身份證內(nèi)部標(biāo)識(shí)號(hào)閱讀器，該閱讀器包括核心控制單元、高集成度非接觸通訊讀卡IC、實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、系統(tǒng)供電電路和天線，其特征在于所述核心控制單元選用單片封裝微控制器，所述微控制器與所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、高集成度非接觸通訊讀卡IC相互通信，通過(guò)讀寫數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)的數(shù)據(jù)完成系統(tǒng)設(shè)置，控制所述高集成度非接觸通訊讀卡IC讀取二代證內(nèi)部標(biāo)識(shí)號(hào)；所述系統(tǒng)供電電路包括外接電源、電源模塊；所述高集成度非接觸通訊讀卡IC通過(guò)所述天線收發(fā)射頻信號(hào)讀取二代證內(nèi)部標(biāo)識(shí)號(hào)，所述核心控制單元將標(biāo)識(shí)號(hào)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器并完成讀取操作；所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片內(nèi)包括電源檢測(cè)電路。
2、 如權(quán)利要求1所述的第二代身份證標(biāo)識(shí)號(hào)閱讀器，其特征在 于所述電源模塊直接給所述核心控制單元供電，所述核心控制單元通 過(guò)軟件控制實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、非接觸通訊讀卡IC模塊的15 電源電壓。
3、 如權(quán)利要求1所述的第二代身份證標(biāo)識(shí)號(hào)閱讀器，其特征在 于所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)有系統(tǒng)的設(shè)置參數(shù)。
4、 如權(quán)利要求1所述的第二代身份證標(biāo)識(shí)號(hào)閱讀器，其特征在 于所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路選用12C總線高性能時(shí)鐘芯片，同時(shí)利用其內(nèi)部20的電源檢測(cè)電路對(duì)系統(tǒng)的供電電池監(jiān)控，將監(jiān)測(cè)結(jié)果寫入指定區(qū)域。
5、 如權(quán)利要求1所述的第二代身份證標(biāo)識(shí)號(hào)閱讀器，其特征在 于所述天線采用方形或圓形或橢圓形天線，纏繞在所述閱讀器電路板
6、 如權(quán)利要求1所述的第二代身份證標(biāo)識(shí)號(hào)閱讀器，其特征在 25于所述閱讀器還提供串口 、 USB 口與PC機(jī)通訊。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種第二代居民身份證內(nèi)部標(biāo)識(shí)號(hào)閱讀器。該閱讀器包括核心控制單元、高集成度非接觸通訊讀卡IC、實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、系統(tǒng)供電電路和天線，核心控制單元選用單片封裝微控制器與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、高集成度非接觸通訊讀卡IC相互通信；電源模塊直接給核心控制單元供電，其它模塊的供電通過(guò)軟件控制進(jìn)行電源管理；高集成度非接觸通訊讀卡IC，通過(guò)天線實(shí)現(xiàn)與二代證芯片的通訊，并與實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片通信；實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路選用I2C總線高性能時(shí)鐘芯片，同時(shí)利用其內(nèi)部的電源檢測(cè)電路對(duì)系統(tǒng)的供電電池監(jiān)控。本實(shí)用新型利用射頻技術(shù)不需使用加解密模塊，實(shí)現(xiàn)二代證內(nèi)部標(biāo)識(shí)號(hào)的讀取。
文檔編號(hào)G06K7/08GK201111077SQ200720170348
公開日2008年9月3日 申請(qǐng)日期2007年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月23日
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