专利名称：具有声音输出的ic卡读卡器的制作方法
技术领域：
本发明涉及IC卡(智能卡)读卡器，特别是一种便携的、掌上的提供声音输出的IC卡读卡器。
IC卡是具有典型的信用卡尺寸，含有集成电路的卡片，这种集成电路包括一种可擦除和编程的ROM(EPROM)，允许读出和修改存储的数据。IC卡是常用的用途是作为信用卡、作为信用卡，IC卡已经有了一些应用。
地铁乘客已经开始使用IC卡，乘客购买一个编号写入所要求金额的IC卡，每次使用时，从所存储的数额中减去与票价相等的钱数以获得进入地铁网。其它的卡用于自动售货机，允许用户携带一张卡来购买物品以替代使用零钱。卡上写入的数额每次购买时减少。电话储金IC卡同样很广泛。
IC卡同样已开始用于从商家购物。这样，当一个人希望从商家购物时，商家处理买主的信用卡，从存储在卡上的余额中扣除一部分，把同样的数额加在自己的银行余额中。IC卡通常存储当前的贷方余额，它可以增加，例如插入到一个仪器中用电子方式联接到用户的银行帐户；还可以减少，例如插入到一个仪器中，用电子方式联接到商家的银行帐户。
此外，不存储现金信息的IC卡同样可以使用。例如，IC卡用作存储个人或医疗数据的身份证明卡或驾驶机照，等等。
IC卡的一个不便之处是用户没有容易的方法来确知卡上所存储的数据，除非他(她)记得。如果用户忘记了，那么他(她)只有按正常方式到能接受这种卡的机器处，查明卡上存府的内容(例如，卡上剩余的金额)。
为了使持卡人能回想起卡上的余额或在任何特定的交易中，核实从他的卡上是否扣除了适当的数额，已经开发了固定的、便携的IC卡读卡器，它能够从卡上读出数据，同时在可视显示器上提供一种可视输出，例如CRT、LCD或LED显示器。这样的读卡器已知的例如Masuzawaet al申请的U.S.Pat.No.5,015,830，Rey的U.S.Pat.No.5,272,319和Takahash；的U.S.Pat.Nos.5,247,164和4,406,064。这样的仪器需要用户观看和读出信息。这样的IC卡读卡器如果可视显示器为LCD，那么在光线弱的场合很难读，而且对于视力损伤的人，任何一种可视显示器都不可能读。
视力损伤的人在现金交易中存在问题，因为这样的人没有简单可靠的方法来确知纸张货币的面额。这一问题同样存在于用常规IC卡作为使用卡来交易的情况，因为同样，在从商家购物的例子中使用使用卡，视力损伤的人没有方法来核实商家扣除的实际数额。
本发明的一个目的是提供一种装置，通过这种装置，一个IC卡的持有者，特别是视力损伤的人，能够核实卡上存储的数据的内容和变化。本发明的另一个目的是提供一种IC卡读卡器，它能以非视觉的形式输出数据，这种形式很容易被视力损伤的人知晓。
根据本发明，这些目的通过一个能够以声音形式输出数据的IC卡读卡器所达到，根据本发明的IC卡读卡器包括一个小的机盒，其设置有接受存有数据的IC卡的装置；用于读出存储的数据的装置，以及将读出的数据编码成一系列声音指令的装置。在最佳实施例中，这样的装置由微控制器提供。同时在机盒里提供了一个声音合成器电路，它响应编码数据产生一个合成的语音信号。机盒内的一个声频放大器连接到声音合成器电路用来放大合成的语音信号。机盒内部的一个微型扬声器响应合成的语音信号，通过机盒前面板上的小洞，输出与存储的数据相对应的声音信号。
通过机盒前表面的按钮闭合机体内部的薄膜开关来把微控制器以电子的方式连接到卡上。这样，在使用IC卡读卡器时，通过按下按钮闭合开关，使微控制器查访IC卡以便把卡上存储的数据读入到微控制器中。微计算机产生一个合成语音信号，经放大器放大和喇叭输出作为合成语音，当用户手持带有扬声器的读卡器贴近耳边即可听见。
这样，如果卡用作使用卡，那么根据在交易时的使用情况，例如购物或向卡上增加余额，用户可以把卡插入到读卡器中通过声音输出来验证卡上存储的余额。通过交易前后两次插卡至读卡器中，用户很容易核实从卡上的余额中记入或支出的实际数额。
参照附图，通过以下最佳实施例的详细说明，本发明的这些和其它方面可以更好理解
图1根据本发明的IC卡读卡器的透视图；图2本发明的IC卡读卡器的电路方框图；图3A、3B、3C和3DIC卡读卡器的操作流程图。
首先参照图1，根据本发明的IC卡读卡器的一个实施例10包括一个小的长方形的以硬塑料做成的机盒12，其尺寸可方便地放入衬衫或夹克口袋，例如3.75英寸长、2.5英寸宽和0.25英寸厚。机盒各面封闭，除了在侧面14有一个狭槽16用来插入常规设计的IC卡18。象在技术上受过训练的人所熟知的那样，一个常规的IC卡有一个可擦掉和编程的ROM(没有标出)和相关电路例如一个微处理器(没有标出)。这些元件嵌入到IC卡上，通过一些方法在外部连通，例如一个IC接触面19。当IC卡顶面20朝上插入到机盒12时，触面19的接触将形成与读卡器电路的电的联接，下面将详细解释。
机盒12的顶面22有一个薄膜开关的按钮24和带有许多小孔28的区域26。孔28连通一个微型扬声器(图1中没有标出)，当按钮24按下时，扬声器输出合成语音来指示卡18上的数据，下面将说明。
接着参照图2，机盒12内是一个基片(没有标出)，上面提供了一个微控制器32-它有七个接线端的声音地址口(AAP)32A、一个IC卡口32B、两个谐振器输入/输出端32C和其它标出的接线端；和一个声音合成器电路34-它有一个具有七个接线端的地址输入口34A、一个选通脉冲输入端34B、一个忙信号输出端34C和两个声频输出端34D。声音合成器电路提供两个附加端线连接一个晶振35。微控制器适合地是MCH05(在摩托罗拉公司可以买到)或等效的物。声音合成器电路34适合地是MSM6374(在oki半导体公司可买到)。基片同时提供了一个连接到声音输出端34D的声频放大器36、一个连接到端线32C的陶恣谐振器38、一个连接IC卡口32B和谐振器38的触发器40、一个薄膜开关42、一个用作卡电源开关的晶体管44、一个IC卡连接器46、用于接收3V(伏)电池组的连接器(没有标出)和一个5V的低噪声电源稳压器50。IC卡连接器46有8个卡连接器管脚(根据国际标准化组织(ISO)7816)。这些包括管脚46a、46b、46c、46d和46e，它们将按以下说明的方式进行连接；三个额外的管脚(没有标号)在目前的实施例中没有应用。机盒12内同样提供了一个通过导线48a连接在放大器36上的微型扬声器48。微控制器32、声音合成电路34和声频放大器36由电池组49通过薄膜开关42和5V电源稳压器50供电。根据来自于微控制器的信号，一根导线52a连接晶体管44的集电极到管脚46a上以通过开关44和电源稳压器50从电池组49给IC卡18供电。IC卡的复位信号通过导线52b从微控制器32送到引脚46b，并从那里送入IC卡。串行数据经由引脚46c通过导线52c从IC卡18送到微控制器32。根据来自微控制器的信号，具有陶瓷谐振器一半频率的卡时钟信号通过导线52从触发器40送至引脚46d，然后从那里至IC卡18。最后，导电引脚46e连接到地上。
声音合成电路34在内部的存储器中存储不同的声音，包括组成从0到9所有数字和嘟嘟声的音节。当微控制器32从它的APP口32A输出一个地址，然后经由合成器电路34的地址输入口34A提供给它时，选通输入端34B被激活，合成器电路34根据这一地址所指示的存储区的内容产生一个模拟的声音信号。声频的模拟信号输出到放大器36，轮流驱动扬声器48。在声音输出期间，合成器电路34经由合成器电路的忙输出端34c发回一个忙信号给微控制器32指示自己正在进行声音转换。
同样参照图3A，IC卡读卡器10以下面的方式操作。首先把卡18插入到读卡器10的狭槽16中，卡的IC接触面19与IC卡连接器46的触脚46a-46e做实际的电连接。用户接着拿着IC卡读卡器靠近他(她)的耳边以便能够听清微型扬声器48的声音输出，同时按住按钮使电源开关24关闭，从而为微控制器32、声音合成电路34和放大器36提供DC电源。微控制器32接着与IC卡18建立通信，执行初始化的内务操作(步骤S1)和把IC卡复位线52b复位至逻辑0(步骤S2)。
下一步，微控制器32启动晶体管44给卡18供电(步骤S3)。经过一段短时间的暂停，保证建立起IC卡的Vcc，微控制器通过中断清除信号使能触发器40，随后触发器40开始给IC卡提供时钟信号(步骤S4)。这启动了一个冷复位过程。微控制器32监测卡的数据线46c，同时等待预先设定的时钟周期数目例如40000个时钟周期以获得来自IC卡18的初始响应(步骤S5)。
转到下一个图4B，参照国际标准化组织(ISO)7816，初始响应为复位应答(ATR)。如果在预先给定的时钟周期数目内没有接收到ATR信号(步骤S6)，微控制器把IC卡的复位线52b置高开始热复位(步骤S7)。微控制器32接着再等待一个给定的时钟周期数目(例如40000个)(步骤S8)，同时继续监测数据线52c等待来自IC卡的ATR信号。在步骤S9做另一个检查来确定是否已接收到ATR信号。如果已经接收到ATR信号(步骤S6或S9的“是”)，在步骤S10引入一个验证步骤。如果ATR信号是无效的(步骤S11的“否”)，或者如果在等待时间终了没有ATR信号(步骤S9的“否”)，在微控制器32的内部RAM(没有标出)中设置一个错误标志，同时微控制器通过在触发器40上中止卡的时钟信号和对IC卡断电来关闭IC卡(步骤S12)。
假设在规定的等待周期内接收到有效的ATR信号(步骤S11的“是”)，微控制器请求来自IC卡内文件的卡上余额数据(步骤S13)。很多方法可以做到这一点，它取决于IC卡的细节。在最佳实施例中，微控制器32在数据线52c上向IC卡发送一条命令，同时等待响应。数据紧接着在数据线52c上从IC卡送至微控制器，接收的数据同时存放在内部RAM中(步骤S14)。微控制器32接着检查数据的奇偶误差和超时错误(步骤S15)。如果查到错误，进程走至步骤S12；也就是，微控制器在它的存储器中设置一个错误标志，同时中止卡时钟信号，断开晶体管44。
如果没有检测到错误，微控制器32通过中止卡的时钟信号和切断晶体管44来关闭IC卡(步骤S16)。微控制器接着将卡的余额数据转换成二进制编码的十进制形式(BCD)。
接下来的一系列步骤(图3C所示的输出程序)是使数据声音化。首先，微控制器32把嘟嘟声的地址编码写入到AAP32A，从这作用到合成电路34的地址输入口34A(步骤S18)。接着，在步骤S19，两个嘟嘟声由下面的方法产生微控制器32向合成器电路34的选通输入端发出一个选通脉冲，为响应这一脉冲，合成器电路产生一个嘟嘟声。合成器电路同样通过申请一个忙信号来响应微控制器32，同时在发出下一个声音编码前通过等待来响应。当一个完整的嘟嘟声发出后，忙信号被清除。微控制器32延迟100ms以使声音之间有一个清晰的停顿，接着发出另一个选通信号以引发产生另一嘟嘟声(与另一个忙信号的发出相随)，用同样方式产生第一声嘟嘟声。这两声嘟嘟声提醒用户将要以语言形式输出有效数据。
微控制器等待最近的忙信号结束(步骤S20)。在第二个忙信号的结尾，微控制器32再次延时500ms(步骤S21)，接着读出存储在RAM中的BCD码数据的有效数字(步骤S22)，然后查表获得相应的声音地址码(步骤S23)，接着把这个码字写到AAP 32A以作用于合成器电路34(步骤S24)。微控制器32接着向合成器电路发出一个选通信号来开始发音。同时，微控制器32上的一个指向数据位的内部存储器指针加1以访问下一个有效位来发音(步骤S26)。接着判断是否已经处理到数据末尾(最近有效位)(步骤S27)。如果没有，进程转到步骤S20，重复执行步骤S20到S27直到所有的有效位都已合成声音。如果数据包括小数点，它由一声短促的嘟嘟声代表。当最后一位发音完毕，在步骤S28，参照步骤S18，同以上讨论的方法一样，把嘟嘟声的编码重新装入AAP口32A；参照步骤S19，象以上讨论的方法一样，以100ms的间隔发出两个选通信号以产生两个短的嘟嘟声。此时，用户可以松开按钮24来打开薄膜开关42。
如果检测到操作过程中出错，就设置一个错误标志存储在微控制器32的RAM中，例如缺卡、无用卡或通信错误(奇偶校验错)，然后微控制器首先执行步骤S12-象上面讨论的那样中止时钟信号和向IC卡供电，接着执行图3D中所示的出错程序，以250ms间隔连续发出嘟嘟声。不同节拍的嘟嘟声(蜂呜音)使用户很容易区分从有效数据开始的错误信号。错误信号一直激活直到用户放松按钮24。
图3D所示的出错程序包括以下步骤参照步骤S18，用和以上讨论的同样的方法将嘟嘟声的编码装入AAP口32A(步骤S29)。微控制器32产生的选通信号送到合成器电路34的选通输入端34B，合成器电路34响应这一选通信号产生一个嘟嘟声(步骤S30)。合成器电路同样响应产生一个忙信号送至微控制器32，使后者在发出下一个声音码前处于等待状态(步骤S31)。当发出一个完整的嘟嘟声时，忙信号被清除。微控制器接着延迟250ms(步骤S32)，然后进程转到步骤S30产生另一个嘟嘟声。程序不断地重复执行产生连续的嘟嘟声，直到用户松开按钮24，打开薄膜开关42从而切断电源。
应知道本发明的以上说明可以有各种的变形、改变和修改，同时这些都包括在权利要求等价的意义和范围里面。例如，虽然已披露的实施例适合于阅读存储象钱款这样的数字数据的IC卡，但本发明不局限此，它很容易可以改变，用来阅读存储非钱额和非数字数据的IC卡。此外，虽然已披露的实施例阅读带有微处理器的IC卡，但本发明同样可应用于没有微处理器的IC卡，例如只有EEPROMS的电话卡。更进一步地说，虽然披露的实施例目的是对视力损伤的人，但在本机盒上只需要极少的额外开销和很小的额外空间即可在常规IC卡读卡器所提供的一样在提供可视输出，用于视力无损的用户的。本发明另外对视力无损的人在弱光线情况下很有用处。
权利要求
1.一种IC卡读卡器，包括一个便携机盒；一个基板，在所述的机盒内；在所述的基板上，用于接收其上存有数据的IC卡的装置；在所述的基板上，用于读出存储的数据的装置；在所述的基板上，用于将读出的数据编码成一系列语音指令的装置。声音合成装置，安置的所述基片上，响应编码的数据，产生合成的语音信号，而且设置在所述的机盒上装置，响应合成的语音信号，输出对应于存储的数据的声音信号。
2.一种便携的IC卡读卡器，包括一个机盒，用于可移动地接收IC卡的装置；在所述的机盒内，用于读出存储在卡上的数据的装置；在所述的机盒内，用于把读出的数据编码成一系列声音指令的装置；声音合成装置，设置在所述机盒内，响应编码的数据，产生一个合成的语音信号，以及一安装在所述的机盒内，响应合成的语音信号的装置，用于输出对应于存储的数据的合成语音。
3.根据权利要求2的便携IC卡读卡器，进一步包括在所述的机盒内容纳电池的装置，用于提供电力。
4.根据权利要求3的便携IC卡读卡器，进一步包括用于连接和断开电池的开关。
5.根据权利要求4的便携IC卡读卡器，在那里开关是一个瞬间接触开关，从机盒外面施加人工力量使其闭合。
6.根据权利要求2的便携IC卡读卡器，在那里机盒其长度小于5英寸，宽小于4英寸，高小于0.5英寸。
7.一种便携IC卡读卡器，包括一个机盒，具有可移动地接收IC卡的装置；一个微控制器，在所述的机盒内，用于读出存储在卡上的数据并把读出的数据编码成一系列声音指令；一个声音合成器电路，设置在所述的机盒内，响应编码的数据，产生合成的语音信号；一个放大器，用于放大合成的语音信号，以及一套装置，安装在所述的机盒内，响应放大的合成语音信号，输出对应于存储的数据的声音信号。
8.根据权利要求7的便携IC卡读卡器，进一步包括在所述的机盒内容纳电池的装置，一个露在所述机盒的表面用于连接所述电池和所述微控制器的开关，所述微控制器响应所述开关的闭合来询查卡以使卡上存储的数据读入微控制器中。
9.根据权利要求7的便携IC卡读卡器，其中声音信号是合成语音。
10.根据权利要求9的便携IC卡读卡器，其中，在合成语音信号的前后，由声音合成器产生，并由声音信号输出装置输出指示对应于存储数据的合成的开始和结束的音调。
全文摘要
一种能以声音形式输出数据的IC卡读卡器。包括能插入IC卡的小的便携机盒。其内，由电池供电的微控制器从IC卡读出存储数据，然后编码成一系列声音指令。声音合成器电路由编码的数据产生合成声音信号。一个放大器放大合成语音信号。一个扬声器响应合成信号，根据存储的数据，从机盒前表面的小洞中输出语音信号。当用户拿着读卡器，将扬声器靠近耳边，即可听到。
文档编号G06K17/00GK1151562SQ9611305
公开日1997年6月11日 申请日期1996年9月27日 优先权日1995年9月29日
发明者克里·雷·马修, 保尔·韦亨·昌 申请人:Oki电气工业股份有限公司