专利名称：一种第二代居民身份证内部标识号阅读器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及读卡器设计领域，具体涉及一种第二代居民身份 5 证内部标识号阅读的阅读器。
背景技术：
随着我国启动新一代的公民身份证系统，公民证件的查验和核查 也将变得更准确，具有高容量、高安全性、高抗干扰性、操作快捷等特点的非接触IC卡技术越来越被人们所重视，在非接触IC卡应用系统 io中，阅读器是连接非接触IC卡和应用程序的中间桥梁。现在的身份证认证系统釆用先进的非接触式IC卡技术，通过内置加解密模块的专用的阅读器可以实现芯片内信息的读取。利用内置加解密模块的专用阅读器可以获得身份证芯片内的具体身份信息，由于信息量大，要实现加解密，阅读器内部电路设计复 15杂、程序繁瑣，而在我们的现实生活中不是所有的应用都需要使用身份证芯片内的全部身份信息，仅仅需要一个或多个号码组成的唯一识别序号即可。实用新型内容本实用新型的目的在于弥补上述现有技术的不足，提供一种第二20 代身份证内部标识号阅读器，不需使用加解密模块，实现二代证内部 标识号的读取。为实现上述目的，本实用新型釆用如下技术方案 本实用新型提供一种第二代居民身份证内部标识号阅读器，该阅 读器包括核心控制单元、高集成度非接触通讯读卡IC、实时时钟芯25片、数据存储器、系统供电电路和天线，核心控制单元选用单片封装微控制器，其特征在于所述核心控制单元选用单片封装微控制器，所述微控制器与所述数据存储器相互通信，通过读写数据存储器内的数 据完成系统设置，控制所述高集成度非接触通讯读卡IC读取二代证内部标识号；所述系统供电电路包括外接电源、电源模块；所述高集成度非接触通讯读卡ic通过所述天线收发射频信号读取二代证内部 5标识号，所述核心控制单元将标识号存储在数据存储器并完成读取操作；所述实时时钟芯片内包括电源检测电路。所述电源模块直接给所述核心控制单元供电，所述核心控制单元通过软件控制实时时钟电路、数据存储器、非接触通讯读卡ic模块的电源电压，大大减少了系统的功耗，提高了电源使用效率。 10 所述数据存储器内存储有系统的设置参数，所述控制单元对数据存储内数据的读写完成系统操作，包括系统上电后，根据参数初始化整个系统和读卡时的读取操作。实时时钟电路选用I2C总线高性能时钟芯片，同时利用其内部的电源检测电路对系统的供电电池监控，将监测结果写入到指定区域， 15节约系统资源。所述天线釆用方形或圆形或椭圆形天线，缠绕在所述阅读器电路 板的最外侧，确保品质因数和带宽取得最优值，。所述阅读器还提供串口、 USB口与PC机通讯，便于管理。本实用新型设计合理，省去了读卡器中复杂的加解密模块，利用 20射频技术实现读取二代证芯片。
图i为本实用新型阅读器系统原理框图；图2为本实用新型阅读器控制单元P89LPC932芯片功能框图； 图3为本实用新型阅读器系统的供电电路； 25 图4为本实用新型阅读器控制单元P89LPC932芯片控制核心电路图；图5为本实用新型阅读器系统射频电路图；4图6为本实用新型阅读器系统时钟电路图； 图7为本实用新型阅读器中天线电路原理图； 图8为本实用新型阅读器中天线电路板图； 图9为本实用新型阅读器中数据存储电路图；具体实施方式
以下结合附图来说明本实用新型的具体实施例，以下实施例用于 说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。按照本实用新型的一个实施例，如图l所示的一种第二代身份证内部标识号阅读器系统原理框图，包括单片封装微控制器P89LPC932 io芯片、高集成度非接触通讯读卡ICMFRC632/RC532芯片、实时时钟 芯片PCF8563、数据存储器AT45DB021芯片、系统供电电路和天线， 该阅读器还提供串口和USB 口与PC机通讯，通过设置权限设置主站和 基站，核心电路高集成度非接触通讯读卡ICMFRC632/RC532芯片利用射频识别技术，通过专用协议实现与二代芯片的通讯，读取二代证 15芯片内内部标识号。
以下结合附图说明该阅读器各部分的功能和各部件之间的连接 关系，说明该实施例的可行性。如图2所示的P89LPC932芯片功能框图，该芯片内主要实现的功 能包括通过PortO Port3可配置I/0口连接外部信号，连接USB口、 20串口实现与PC机的通信；数据存储单元包括8KbFlash存储系统程序、 256字节RAM存储数据、512字节辅助RAM和512字节的EEPROM存储 数据，参数单元实现数据和程序的存储；实时时钟芯片接口与阅读器 实时时钟芯片连接实现定时功能；UART、 12C和SPI数据总线实现数 据传输；振荡电路部分产生频率信号得到CPU时钟；模拟比较器和抽 25获、比较单元实现系统时钟定时功能。该微控制器内其电路图如图4所示，在该实施例中，单片封装微 控制器通过管脚DATEIN、 DATEOUT、 DACLK、 FLASHCH与存储器对应管脚相连，通过读写存储器内系统设置参数完成系统操作，包 括上电后的系统初始化操作如初始化设备的ID号、主站、从站、开机 时间、关机时间、数据的存储方式等和读卡时将内部标识号读出通过USB口、串口与PC机通信。5 如图3所示的系统供电电路是该阅读器的电源模块，本实施例在电源设计上使用了一些简单的电路来实现电源管理，整个供电电路分 为三个部分，电池电压通过接插件BATTER输入，经过降压二极管D3 后将6V左右的电压降为5.3V, 5.3V电压经过三级管VT4后输出5V左 右电压供给板上的5V电路，VT4由系统的控制核心P89LPC932芯片控io制；DC-DC芯片AS1117构成3.3V供电电路为电路板上的控制核心 P89LPC932芯片供电；3.3V电压经过三级管VT2后输出3V左右的供电 电压，为板上的其他3V左右的电路供电。因此除了系统的控制核心 P89LPC932芯片采用AS1117构成3.3V供电电路直接供电，其它电路如 系统时钟电路和数据存储器等完全由系统的控制核心P89LPC932通15过软件来控制VT2和VT4来实现供电，这样大大减少了系统的功耗， 提高了电源使用效率。如图5所示的射频电路是读卡器系统的核心部分，高集成度非接 触通讯读卡选用的Mifare MF RC632芯片适用于工作频率为 13.56MHz的非接触式智能卡和标签，并且支持这个频段范围内多种20 ISO非接触式标准，其中包括IS01443和IS015693。该新型读取IC应用了一种特别的调制解调概念，这种技术可以改变射频信号的振幅， 能够识别基于RFID的各种智能卡、标识和标签，并支持IS01443和 IS015693标准，其设计与飞利浦现有的读取IC管脚到管脚兼容。该IC 卡并行接口可直接连接到任何8位微处理器，给读卡器/终端的设计 25提供了极大的灵活性。此外，它所提供的SPI总线对一些l/0资源有 限的设计提供了有效的解决方式。在本实施例中，射频电路通过TX (包括管脚TX1、 TX2、 RX、 GND)连接外部射频天线，通过管脚RS530MISO、 RC530NSS、 RC530CS、 RC530RST与控制单元对应管 脚相连。如图6所示为读卡器系统的时钟电路，时钟电路选用的PCF8563， PCF8563是一款低功耗、可编程为时钟输出、中断输出和低电压检测 5功能的CMOS芯片，所有地址和数据都通过串行I2C总线传输，最高 速率可达400kbps，内置的字地址寄存器在每次读写结束后自动加l。 本实施例中，时钟电路除为系统提供时间基准外，为节约系统的I/0 资源，选用I2C总线的时钟芯片，同时利用其内部的电源检测电路对 系统的供电电池进行检控。本实时例中，时钟电路通过管脚VDDU5 io 与电源相连，由管脚V10UT供电，管脚OSCl、OSC2与振荡电路相连， 实现时钟频率，管脚CLSCL、 CLSDA与控制单元P89LPC932对应管 脚相连传递时钟信号。如图7、图8所示为天线的电路图和电路板图，由于MFRC632的 频率是13.56MHz，属于短波段，因此可以釆用小环天线。小环天线 15有方型、圆形、椭圆形、三角形等，本实施例采用方型天线。天线的 最大几何尺寸与工作波长之间没有严格的界限， 一般定义为 L/"l/2兀 (1) 上式中，L是天线的最大尺寸，X是工作波长。对于13.6MHz的系 统来说，天线的最大尺寸在50厘米左右。在天线设计中，品质因数Q 20是一个非常重要的参数，对于电感耦合式射频识别系统的PCD天线来 说，较高的品质因数值会使天线线圈中的电流强度大一些，但由此可 改善对PICC的功率传送。品质因数的计算公式为 Q=(27ifD-Lcoil)/Rcoil (2) 式中fO是工作频率，Lcoil是天线的电感量，Rcoil是天线的电阻值。 25通过品质因数可以很容易计算出天线的传输带宽B=f0 / Q (3) 从式(3)中可以看出，天线的传输带宽与品质因数成反比关系。因此，过高的品质因数会导致传输带宽缩小，从而减弱PCD的调制边带，导致PCD无法与卡通信。 一般系统的最佳品质因数为10 30，最大值 不能超过60，考虑上述因素和实现的方便，如图7、图8所示天线通过 插脚TX插在电路板上，用导线缠绕在电路的最外侧形成方形天线。 5 如图9所示为该阅读器系统的数据存储电路，选用Flash芯片AT45DB021, AT45DB021为ATMEL公司生产的SPI总线接口的容量为 264KB，在本实施例中用来存储系统设置和备份系统数据，控制单元 通过软件控制电源管理由管脚V10UT对存储器供电，通过管脚 DATEIN、 DATEOUT、 DACLK、 FLASHCH实现与控制单元的通信，io完成系统参数的设置和改变。下面结合实施例介绍一下该阅读器的整个工作过程 作为区别于其它二代证的唯一标识的28个字节的内部标识号， 这些标识号包括4个字节的二代证芯片生产厂商编码IIN、 8个字节 的二代证卡片编码SN和16个字节的二代证管理号DN,在身份证制15 作过程中写入二代芯片中，同时还记入公安部门的人口信息管理数据 库。阅读器通过USB、串口与PC连接，系统上电后，控制单元 P89LPC932通过输入输出端口即管脚DATEIN、 DATEOUT读取存储 器AT45DB021芯片中的存储系统设置参数，根据参数初始化整个系20 统，包括设备的ID号、主站、从站、开机时间、关机时间、数据的 存储方式等，当二代证拿到阅读器前读卡时，通过插脚TX与阅读器 非接触式通讯读卡MFRC632芯片相连的天线向外发射射频信号，二 代证芯片内电路在射频信号的激励下，产生电压开始工作将卡内存储 的内部标识号发射出去，非接触式通讯读卡MFRC632芯片接受内部25 标识号，控制单元通过管脚RC530MISO、 RC530NSS、 RC530CS、 RC530RST与MF RC632通信，通过控制程序将卡内内部标识号读出 存储在芯片AT45DB021,由控制程序通过管脚DATEIN、 DATEOUT读取存储器AT45DB021中的存储的内部标识号，并通过串口、 USB 口与PC机通信，完成相应的身份核实操作。本实用新型不限制于先前所述的实施例。在不脱离本实用新型范 围对前述实施例的可能的多种改变和修改对本领域技术人员是显而 5易见的。这些改变和修改落在本实用新型范围之内。
权利要求1. 一种第二代居民身份证内部标识号阅读器，该阅读器包括核心控制单元、高集成度非接触通讯读卡IC、实时时钟芯片、数据存储器、系统供电电路和天线，其特征在于所述核心控制单元选用单片封装微控制器，所述微控制器与所述数据存储器、高集成度非接触通讯读卡IC相互通信，通过读写数据存储器内的数据完成系统设置，控制所述高集成度非接触通讯读卡IC读取二代证内部标识号；所述系统供电电路包括外接电源、电源模块；所述高集成度非接触通讯读卡IC通过所述天线收发射频信号读取二代证内部标识号，所述核心控制单元将标识号存储在数据存储器并完成读取操作；所述实时时钟芯片内包括电源检测电路。
2、 如权利要求1所述的第二代身份证标识号阅读器，其特征在 于所述电源模块直接给所述核心控制单元供电，所述核心控制单元通 过软件控制实时时钟电路、数据存储器、非接触通讯读卡IC模块的15 电源电压。
3、 如权利要求1所述的第二代身份证标识号阅读器，其特征在 于所述数据存储器内存储有系统的设置参数。
4、 如权利要求1所述的第二代身份证标识号阅读器，其特征在 于所述实时时钟电路选用12C总线高性能时钟芯片，同时利用其内部20的电源检测电路对系统的供电电池监控，将监测结果写入指定区域。
5、 如权利要求1所述的第二代身份证标识号阅读器，其特征在 于所述天线采用方形或圆形或椭圆形天线，缠绕在所述阅读器电路板
6、 如权利要求1所述的第二代身份证标识号阅读器，其特征在 25于所述阅读器还提供串口 、 USB 口与PC机通讯。
专利摘要本实用新型涉及一种第二代居民身份证内部标识号阅读器。该阅读器包括核心控制单元、高集成度非接触通讯读卡IC、实时时钟芯片、数据存储器、系统供电电路和天线，核心控制单元选用单片封装微控制器与数据存储器、高集成度非接触通讯读卡IC相互通信；电源模块直接给核心控制单元供电，其它模块的供电通过软件控制进行电源管理；高集成度非接触通讯读卡IC，通过天线实现与二代证芯片的通讯，并与实时时钟芯片通信；实时时钟电路选用I2C总线高性能时钟芯片，同时利用其内部的电源检测电路对系统的供电电池监控。本实用新型利用射频技术不需使用加解密模块，实现二代证内部标识号的读取。
文档编号G06K7/08GK201111077SQ200720170348
公开日2008年9月3日 申请日期2007年8月23日 优先权日2007年8月23日
发明者万雪松, 于晓军, 峰 易, 赵辰清 申请人:北京思创银联科技有限公司