磁条卡数据解码电路及其解码方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种磁条卡数据解码电路及其解码方法。
【背景技术】
[0002]磁条卡是一种卡片状的磁性记录介质，与各种读卡器配合使用，磁条卡利用磁性载体记录了一些信息。
[0003]磁条卡的使用已经有很长的历史了，磁条卡成本低廉，易于使用，便于管理，且具有一定的安全特性，特别是银行系统几十年的普遍推广使用使得磁条卡的普及率得到很大的发展。
[0004]随着对安全和增强性功能不断增长的需求，越来越多的磁条卡被IC卡取代，但由于现有磁条卡应用系统非常完善，存量巨大，因此在未来很长一段时间内，银行磁条卡将同智能卡以互补的方式共同存在，智能卡的中体安全保密性比磁条卡确实要好，但非常完美的磁条卡应用系统弥补了磁条卡在其安全保密性上所存在的不足。
[0005]由于读取磁条卡的磁头输出的是模拟信号，需要转换为数字信号才能被微处理器识别。目前普遍的解决方案是外挂专用磁解码芯片来完成模拟信号向数字信号的转换及对数字信号解码，大大增加了设备的成本。
【发明内容】
[0006]本发明提供一种磁条卡数据解码电路及其解码方法，无须添加专用芯片，利用低成本电子器件并结合软件编码实现磁条卡数据解码过程，能够滤除高频干扰和信号噪声，准确检测出信号峰值，降低算法难度，大大节省设备成本。
[0007]为了达到上述目的，本发明提供一种磁条卡数据解码电路，包含:
前置放大电路，其将磁头输出的模拟信号进行滤波放大；
F2F编码电路，其输入端电性连接前置放大电路的输出端，该电路将前置放大电路输出的模拟信号转换为二进制数字电平信号；
微控制器，其输入端电性连接F2F编码电路的输出端，该微控制器根据F2F编码规则对F2F编码电路输出的二进制数字电平信号进行解码。
[0008]所述的前置放大电路包含放大电路和滤波电路，放大电路对磁头输出的模拟小信号进行放大，滤波电路进行低通滤波，滤除信号中的高频部分。
[0009]所述的放大电路包含电性连接的第一电阻R35、第二电阻R33和第一比较器U4B，第一比较器U4B的正极输入端和负极输入端分别电性连接磁道的磁头的两端，第一电阻R35串联第一比较器U4B的负极输入端，第二电阻R33串联在第一比较器U4B的负极输入端和输出端之间。
[0010]所述的滤波电路包含并联的第二电阻R33和第一电容C15。
[0011]所述的F2F编码电路包含峰值检测电路和磁滞比较电路，峰值检测电路检测输入信号的峰值点，磁滞比较电路滤除小的干扰信号。
[0012]所述的峰值检测电路包含电性连接的第一二极管D7、第二二极管D8、第二电容C14和第二比较器U4A，第一二极管D7的正极和第二二极管D8负极连接第二比较器U4A的负极输入端，第一二极管D7的负极和第二二极管D8正极连接前置放大电路I的输出端、第二比较器U4A的正极输入端和输出端，第二二极管D8的负极串联第二电容Cl 4。
[0013]所述的磁滞比较电路包含电性连接的第二比较器U4A、第三电阻R36和第四电阻R38，第三电阻R36的一端连接第一二极管D7的负极和第二二极管D8正极，第三电阻R36的另一端连接第二比较器U4A的正极输入端，第四电阻R38串联在第二比较器U4A的正极输入端和输出端之间。
[0014]所述的F2F编码规则为:在一个二进制编码位的持续时间内，电平无变化则表示0，电平有变化则表示I。
[0015]本发明还提供一种磁条卡数据解码方法，包含以下步骤:
步骤S1、利用前置放大电路将磁头输出的模拟信号进行滤波放大；
其中，采用放大电路将磁头输出的模拟小信号进行放大，并采用滤波电路滤除信号中的尚频部分；
步骤S2、利用F2F编码电路将前置放大电路输出的模拟信号转换为二进制数字电平信号；
其中，采用峰值检测电路检测输入信号的峰值点，并采用磁滞比较电路滤除小的干扰信号；
步骤S3、微控制器根据F2F编码规则对F2F编码电路输出的二进制数字电平信号进行解码得到磁条卡二进制数据；
所述的F2F编码规则为:在一个二进制编码位的持续时间内，电平无变化则表示O，电平有变化则表不I;
步骤S4、微控制器将二进制编码转换为十进制编码，完成整个磁解码过程。
[0016]本发明无须添加专用芯片，利用低成本电子器件并结合软件编码实现磁条卡数据解码过程，能够滤除高频干扰和信号噪声，准确检测出信号峰值，降低算法难度，大大节省设备成本。
【附图说明】
[0017]图1是本发明提供的一种磁条卡数据解码电路的电路图。
[0018]图2是峰值检测电路的输入输出波形图。
[0019]图3是磁滞比较传输曲线图。
[0020]图4是比较器与磁滞比较器对噪声的响应比较图。
[0021]图5是F2F编码示意图。
【具体实施方式】
[0022]以下根据图1?图5，具体说明本发明的较佳实施例。
[0023]磁卡的读写都是由磁头完成。
[0024]磁卡数据的写入，首先对信息进行编码，常用的是改进调频制(F2F)，经过编码的信号电流通入写磁头，并且使写磁头与磁卡磁性面贴近，写磁头与磁卡间以一定的速度进行相对运动，磁轨被磁化，信息即被写入到磁卡磁轨上。在F2F编码记录方式中，信息的写入是依靠写入电流频率的变化来实现的，其编码规则是:记录“I”时，写电流在周期中间改变方向；记录“O”时，写电流不改变方向；写电流在每次位周期边界改变方向。
[0025]磁卡数据的读出是写入的反向过程，将磁轨贴近磁路间隙，且磁轨以一定的速度通过磁头，使磁头磁路有磁通变化，从而磁头线圈产生感应电势，即磁轨上的磁信号转换为电信号。然后通过磁解码电路转换为二进制信号。最后通过解码软件将二进制编码信号转换为十进制编码。在磁解码电路对信号处理过程中，首先要将从磁头来的电流信号进行放大，然后进行F2F编码，最后送微控制器进行软件解码。理想条件下，在编码过程中，只需要在电压信号达到峰值后，及时准确的给出一个电平跳变信号即可。
[0026]在实际处理中可能面临的困难是:磁条卡多是人工刷卡，刷卡速度不固定。起始刷卡速度一般较慢，然后慢慢加速。这样带来的问题是，初始信号频率低，毛刺多，信号峰值不明显，给编码电路带来困难;信号位周期逐渐变短，对数字解码部分的算法要求高。为了解决这个问题，需要提高信号放大部分性能，过滤掉高频干扰，然后需要准确检测出信号峰值，并且对于小信号噪声干扰要进行过滤。
[0027]如图1所示，本发明提供一种磁条卡数据解码电路，包含:
前置放大电路I，其将磁头输出的模拟信号进行滤波放大；
F2F编码电路2，其输入端电性连接前置放大电路I的输出端，该电路将前置放大电路输出的模拟信号转换为二进制数字电平信号；
微控制器3，其输入端电性连接F2F编码电路2的输出端，该微控制器根据F2F编码规则对F2F编码电路2输出的二进制数字电平信号进行解码。
[0028]所述的前置放大电路I包含放大电路和滤波电路，磁头输出的模拟信号幅度非常小，并且会有许多高频噪声，因此需要使用放大电路对磁头输出的模拟小信号进行放大，并利用滤波电路进行低通滤波，滤除信号中的高频部分。
[0029]所述的放大电路包含电性连接的第一电阻R35、第二电阻R33和第一比较器U4B，第一比较器U4B的正极输入端和负极输入端分别电性连接磁道的磁头的两端，MSP和MSN分别代表磁条卡上磁道的磁头的两端，第一电阻R35串联第一比较器U4B的负极输入端，第二电阻R33串联在第一比较器U4B的负极输入端和输出端之间；本实施例中，第一电阻R35的阻值为4.71^，第二电阻1?3的阻值为18(^，第一比较器1]48的型号为5618544，放大电路的放大倍数为38倍左右。
[0030]所述的滤波电路包含并联的第二电阻R33和第一电容C15;本实施例中，第二电阻R33的阻值为180k，第一电容Cl 5的容值为33pF，滤波电路可以滤掉200K以上的高频干扰。
[0031]所述的F2F编码电路2包含峰值检测电路和磁滞比较电路，F2F编码电路2对前置放大电路的输出信号进行处理，把模拟波按F2F编码转换为二进制数字电平信号，峰值检测电路检测到输入信号的峰值点，磁滞比较电路滤除小的干扰信号，从而输出准确的二进制数字电平信号。
[0032]所述的峰值检测电路包含电性连接的第一二极管D7、第二二极管D8、第二电容C14和第二比较器U4A，第一二极管D7的正极和第二二极管D8负极连接第二比较器U4A的负极输入端，第一二极管D7的负极和第二二极管D8正极连接前置