专利名称：磁卡阅读键盘的制作方法
技术领域：
本实用新型属于计算机数据处理的用户终端输入设备。具体说是一种用于操作员的数据录入的磁卡阅读键盘。
随着国家“金卡”工程的发展，磁卡的使用日益广泛，许多的场合，需要磁卡阅读器和键盘配合使用。传统的做法是把键盘和磁卡阅读器作为各自独立的输入设备，键盘接在主机的键盘口，磁卡阅读器接在主机的串行通讯口上。这种分立的输入设置缺点是1．连线多而复杂，不仅占用空间而且带来性能不可靠性；2．要编写两套驱动程序，增加了软件设计的复杂性；3．操作设备分设在主机两侧，既占用主机接口资源，又给操作员工作带来不便。
本实用新型的目的为用户提供一种简便，实用的磁卡阅读键盘。
根据本实用新型的目的，发明人设计的磁卡阅读键盘，包括键盘，磁卡阅读器。键盘可采用PC1O1键盘；磁卡阅读器由线路板、外壳、读卡头、设置开关组成。磁卡阅读器的线路板由主控电路、键盘接口控制电路、读卡头接口控制电路、开关控制电路、连接线、指示灯控制电路、蜂鸣器驱动电路组成。其特征在于键盘和磁卡阅读器通过紧固件组合成体，可拆卸，二者之间通过连接线实现电气连接。主控电路中CPU的外部中断资源分配给读卡头接口控制电路的卡时钟信号，读卡头接口控制电路的2、3道卡插入信号“线与”后占用一条CPU的I/O口线；主控电路通过开关控制电路自动切换键盘输入和磁卡阅读器输入；主控电路通过驱动指示灯闪烁，蜂鸣器鸣叫来提示读卡是否正确，并采用相应的软件设计实现，该软件固化在CPU的内部EEPROM中。
上述的磁卡阅读器固定在键盘下盖的延伸托盘上。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于1．磁卡的数据和键盘的数据都通过键盘电缆发送给主机，既节省了主机的串口资源；又不用编写磁卡阅读器的串口驱动程序；2．连线少、占用空间小、使用简单方便、实用性好；3．磁卡阅读器CPU采用89系列单片机，软件设计上采用双重缓冲、双重校验技术，既提高了磁卡数据处理速度，又把读卡误码率降到最低，大大提高系统性能价格比；4．用户可根据蜂鸣器的叫声来判定划卡正确与否，这样既直观，又提高了工作效率；5．该磁卡阅读键盘可工作在节能方式。
以下结合附图具体描述本实用新型附
图1．本实用新型结构外观图附图2．本实用新型的整体结构原理框图附图3．本实用新型主控电路原理框图附图4．本实用新型开关控制电路和键盘接口电路原理框图附图5．本实用新型蜂鸣器驱动电路原理框图附图6．本实用新型指示灯控制电路原理框图附图7．本实用新型软件模块流程图参照图1，键盘1采用PC1O1键盘，磁卡阅读器2固定在键盘1下盖的延伸托盘11上。磁卡阅读器2包括线路板21、外壳22、读卡头23、设置开关24，用户可以通过设置开关24来设定磁卡数据与主机通讯格式和磁卡阅读器是否有效。若在一段时间内不用磁卡阅读器或磁卡阅读器被损坏而不能正常工作，用户可设定磁卡阅读器为无效状态，此时，键盘1正常工作、磁卡阅读器2进入休眠状态、划卡无效，整个磁卡阅读键盘的功耗降至最低，这就是磁卡阅读键盘的节能工作方式。键盘1和磁卡阅读器2通过连接线215实现电气连接。
参照图1、2，读卡头23选用GIGA MSR216-10或KDR-1560，线路板21由主控电路211，键盘接口控制电路212，读卡头接口控制电路213，开关控制电路214，连接线215，指示灯控制电路216，蜂鸣器驱动电路217组成。主机可以是终端或PC机。
参照图3，主控电路211的中央处理器CPU采用89系列CMOS低功耗、低供电电压单片机芯片，允许的供电电压范围(2V-6V)。CPU通过读缓冲器的内容而获得设置开关的状态值。CPU的外部中断资源INT0*、INT1*分别分配给读卡头接口控制电路的2、3道卡时钟信号，读卡头接口控制电路的2、3道卡插入信号“线与”后，占用一条CPU I/O口线。CPU其它I/O口线分配给读卡头接口控制电路的卡数据线、卡插入信号、蜂鸣器驱动电路、指示灯控制电路等。CPU通过读缓冲器获得设置开关24的状态值。
参照图4，连接线215包含以下的信号线键盘1送给磁卡阅读器的时钟信号CLKOUT、数据DATAOUT、电源线、地线、磁卡阅读器2回送给键盘1的时钟信号CLKIN、数据信号DATAIN。开关控制电路214由CPU的I/O口线T0、控制开关组成。未划卡时，CPU通过T0口线，打开键盘1通道，键盘输入为默认状态；划卡时，磁卡阅读器的主控电路采样CLKOUT来判断键盘是否处于输入状态若是，则CPU等待，此时CLKOUT、DATAOUT分别与CLKIN、DATAIN处于直通状态，键盘的时钟CLKOUT、数据DATAOUT分别通过连接线215送给磁卡阅读器的开关控制电路214，又通过CLKIN、DATAIN回送给键盘，再通过5芯键盘电缆送给主机；若键盘处于空闲状态，则主控电路211通过开关控制电路214的T0口线，切断键盘1通道，把数据转换成AT或XT键盘的数据格式，分别通过CLKIN、DATAIN送给键盘，再通过5芯键盘电缆送给主机，在这期间，键盘1的输入无效，数据发送完毕，主控电路211通过T0口线，打开键盘1通道，键盘1的输入成为直通状态。
图5是蜂鸣器驱动电路217的原理框图，该电路由电阻R1、放大三极管BG1、电阻R2、电容C，蜂鸣器J、二极管D1组成，放大三极管BG1工作于共射组态，蜂鸣器J采用脉冲式蜂鸣器，其电路连接方式如下电阻R1的一端接在CPU I/O口线上，另一端接BG1的基极，电阻R2的一端接BG1的集电极，另一端接蜂鸣器J的负极，蜂鸣器J的正极接+5V的直流电源E，电容C与电阻R2并联，二极管D1与蜂鸣器J并联。指示灯控制电路216由2道指示灯电路、3道指示灯电路组成，其电路原理一样。现以2道指示灯电路为例说明，其电路如图6所示，该电路由CPU I/O口线、限流电阻R3、放大三极管BG2、指示灯D2组成。限流电阻R3一端接CPU I/O口线，另一端接在BG2的基极，指示灯D2接在BG2的发射极。划卡时，若磁卡阅读器磁头读磁卡2道磁卡数据，CPU驱动指示灯控制电路216,2道指示灯闪烁一次，若磁卡阅读器磁头读磁卡3道磁卡数据，CPU驱动指示灯控制电路216,3道指示灯闪烁一次。主控电路211采集读卡头接口控制电路213送来的磁卡数据保存在CPU的片内RAM的数据缓冲区中。CPU处理数据缓冲区中的数据若数据正确，则驱动蜂鸣器驱动电路217，蜂鸣器叫一声；若数据错误，则驱动蜂鸣器驱动电路217，蜂鸣器叫三声。
参照图7，本实用新型的磁卡阅读器2的软件采用模块化设计，它包括初始化模块、节能方式模块、磁卡数据处理模块、与主机通讯模块、CARD_ERROR(卡出错处理模块)。该软件支持正、逆向划卡。在磁卡数据处理模块中采用双重缓冲，双重校验技术。双重缓冲技术指的是划卡时，CPU保存磁卡数据于相应的数据缓冲区中，然后对缓冲区中数据进行处理，若数据正确，再保存回缓冲区中，与主机通讯模块直接从缓冲区中读取数据、转换、送给主机；若数据出错，CPU转向卡出错处理。双重检验技术指的是在处理磁卡数据的过程中，CPU对磁卡数据校验位和校验字符是否正确进行判断。软件固化在89系列单片机的内部EEPROM中，共8192字节；数据存储器直接使用CPU片内RAM，共256字节。
软件流程如附图7所示，CPU在初始化时读入设置开关24的设置值，并根据设置值来决定本实用新型的工作方式为节能方式或正常方式。在节能方式中，磁卡阅读键盘的键盘输入正常而划卡无效；在正常方式中，CPU完成初始化，等待划卡。
划卡时，CPU执行磁卡数据处理模块，过程如下CPU保存磁卡数据于相应的数据缓冲区中，然后再对数据缓冲区中磁卡数据进行判断和校验处理，若不正确，CPU执行CARD_ERROR(卡出错模块)，程序返回，等待下一次划卡；若磁卡数据正确，则保存数据。CPU再判断键盘状态若键盘处于输入状态，则CPU等待；否则，CPU切断键盘通道，程序转向与主机通讯模块。与主机通讯模块的功能是把磁卡数据转换成PCAT键盘或XT键盘的数据格式送给主机。数据传送完毕，CPU打开键盘通道，键盘输入为直通状态，程序返回，等待下次划卡。
按本实用新型构成的磁卡阅读键盘，磁卡阅读器和键盘是可拆卸的组合式结构，任一组合件失效均可更换，从而解决了键盘与磁卡阅读器使用寿命不均的问题。软件设计采用双重缓冲，双重校验技术，解决现有技术中磁卡数据处理速度慢，失误率高的问题。本键盘融合键盘及磁卡阅读的功能，可广泛用于金融、邮电、海关、交通等各个领域，具有最优的性能价格比。
权利要求1．一种磁卡阅读键盘，包括键盘(1)，磁卡阅读器(2)，其中磁卡阅读器(2)由线路板(21)、外壳(22)、读卡头(23)、设置开关(24)组成，线路板(21)由主控电路(211)、键盘接口控制电路(212)、读卡头接口控制电路(213)、开关控制电路(214)、连接线(215)、指示灯控制电路(216)、蜂鸣器驱动电路(217)组成，其特征在于键盘(1)和磁卡阅读器(2)通过紧固件组合成体，可拆卸，二者之间通过连接线(215)实现电气连接主控电路(211)的中央处理器CPU的外部中断资源分配给读卡头接口控制电路(213)的卡时钟信号，读卡头接口控制电路(213)的2、3道卡插入信号“线与”后占用一条CPU的I/O口线；主控电路(211)通过开关控制电路(214)自动切换键盘输入和磁卡阅读器输入。
2．根据权利要求1所述磁卡阅读键盘，其特征在于磁卡阅读器(2)的蜂鸣器驱动电路(217)由电阻R1、放大三极管BG1、电阻R2、电容C、蜂鸣器J、保护二极管D1组成，其电路连接方式如下电阻R1的一端接在CPU I/O口线上，另一端接BG1的基极，电阻R2的一端接BG1的集电极，另一端接蜂鸣器J的负极，蜂鸣器J的正极接+5V的直流电源E，电容C与电阻R2并联，二极管D1与蜂鸣器J并联。
3．根据权利要求1所述磁卡阅读键盘，其特征在于键盘(1)的下盖向外延伸形成托盘(11)，磁卡阅读器(2)呈可拆卸状固定在托盘(11)上。
4．根据权利要求1所述磁卡阅读键盘，其特征在于键盘(1)提供输出时钟信号CLKOUT、数据信号DATAOUT给磁卡阅读器(2)，磁卡阅读器(2)回送时钟信号CLKIN、数据信号DATAIN通过键盘(1)的5芯电缆给主机。
专利摘要一种磁卡阅读键盘,特点是磁卡阅读器和键盘是可拆卸的组合式结构,二者之间采用电缆连接;合理分配CPU的外部中断资源及I/O口线,CPU自动实现键盘输入与磁卡数据输入之间的切换;指示灯与蜂鸣器提示划卡是否正确。软件设计采用双重缓冲,双重校验技术,解决现有技术处理速度慢,失误率高的问题。同时更换组件方便,解决了键盘与磁卡阅读器使用寿命不均的问题。可广泛用于金融、邮电、海关、交通等各个领域。
文档编号G06F3/023GK2333032SQ97247830
公开日1999年8月11日 申请日期1997年11月19日 优先权日1997年11月19日
发明者陈天旺, 张芳霖 申请人:福建实达终端设备有限公司