IC卡预付费电表的卡口保护与控制电路的制作方法

本实用新型涉及预付费卡表技术领域，尤其是涉及一种安全隔离性好、耗电量小、抗干扰能力强的IC卡预付费电表的卡口保护与控制电路。

背景技术：

随着预付费卡表的快速发展，其功能正在不断完善，常规的IC卡预付费表的IC卡接口部分的电源是持续供电的，耗电量大；IC卡接口部分常常因受到外部的人为攻击而损坏。

技术实现要素：

本实用新型的发明目的是为了克服现有技术中的预付费卡表耗电量大和容易损坏的不足，提供了一种安全隔离性好、耗电量小、抗干扰能力强的IC卡预付费电表的卡口保护与控制电路。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种IC卡预付费电表的卡口保护与控制电路，包括信号隔离转换电路、处理器和卡口电源控制保护电路；卡口电源控制保护电路包括电源控制保护电路、插卡信号隔离电路和IC卡口；处理器、信号隔离转换电路和IC卡口依次电连接，插卡信号隔离电路分别与电源控制保护电路和IC卡口电连接。

本实用新型通过IC卡口内部的按键控制电源CARD_VCC供给卡片与信号隔离转换电路部分的电源，当有IC卡片插入时供给卡片与信号隔离转换电路电源，没有插入卡片时，关闭卡片与信号隔离转换电路的隔离供电电源，降低了整表的功耗，增强了卡口部分抗干扰的能力。

有隔离电源短路保护处理功能，解决了人为插铁片对IC卡接口造成的恶意攻击，当电源电流大于一定值会对电源电流进行保护。

安全隔离性能好，IC卡接口的电源和处理器的电源是隔离的，当IC卡接口的电源遭到人为攻击损坏时，不会影响IC卡表的正常工作，不会丢失累计的电量。

抗干扰能力强，信号是由光耦隔离的，对于静电等外界因素引起的干扰有很强的保护作用；只有插卡片才会对IC卡片和信号隔离转换电路供电，不插卡时，隔离接口处于掉电状态，很难受到外界干扰的影响。

因此，本实用新型具有卡口电源短路保护功能，安全隔离性能好，抗干扰能力强的特点。

作为优选，所述信号隔离转换电路包括复位信号隔离转换电路、时钟信号隔离转换电路、数据输入隔离转换电路和数据输出隔离转换电路；复位信号隔离转换电路、时钟信号隔离转换电路、数据输入隔离转换电路和数据输出隔离转换电路的受控端均与处理器电连接，复位信号隔离转换电路、时钟信号隔离转换电路、数据输入隔离转换电路和数据输出隔离转换电路的信号输出端均与IC卡口电连接。

作为优选，复位信号隔离转换电路包括电阻R2、光耦E1和电阻R1；光耦E1通过电阻R2与处理器电连接，光耦E1通过电阻R1与电源CARD_VCC连接，光耦E1与IC卡口电连接。

作为优选，时钟信号隔离转换电路包括电阻R4、光耦E2和电阻R3；光耦E2通过电阻R4与处理器电连接，光耦E2通过电阻R3与电源CARD_VCC连接，光耦E2与IC卡口电连接。

作为优选，数据输入隔离转换电路包括电阻R7、光耦E4、电阻R8、三极管Q1、电阻R9和电阻R10，光耦E4分别与处理器、电阻R7一端、电阻R8一端和三极管Q1的发射极电连接，电阻R7另一端与电源VCC连接，电阻R8另一端与电源CARD_VCC连接，三极管Q1的基极、电阻R10和电阻R9一端依次电连接，电阻R9另一端与电源CARD_VCC连接，电阻R8和电阻R9的交点与IC卡口电连接；

数据输出隔离转换电路包括电阻R11和光耦E5，处理器通过电阻R11与光耦E5电连接，光耦E5与IC卡口电连接。

作为优选，电源控制保护电路包括电容C1、电容C2、电阻R12、MOS管Q2、瞬变抑制二极管TVS1和热敏电阻PTC1；MOS管Q2分别与电容C1、电容C2、电阻R12和瞬变抑制二极管TVS1；MOS管Q2通过热敏电阻PTC1与电源CARD_VCC连接。

作为优选，插卡信号隔离电路包括电阻R6、光耦E3、电阻R5和电阻R6；光耦E3分别与处理器、电阻R6一端、电阻R5一端和IC卡口电连接，电阻R6另一端与电源VCC连接，电阻R5另一端与MOS管Q2电连接。

因此，本实用新型具有如下有益效果：卡口电源短路保护功能，安全隔离性能好，抗干扰能力强。

附图说明

图1是本实用新型的一种原理框图；

图2是本实用新型的复位信号隔离转换电路的一种电路图；

图3是本实用新型的时钟信号隔离转换电路的一种电路图；

图4是本实用新型的数据输入隔离转换电路的一种电路图；

图5是本实用新型的数据输出隔离转换电路的一种电路图；

图6是本实用新型的电源控制保护电路的一种电路图。

图中：信号隔离转换电路1、处理器2、卡口电源控制保护电路3、复位信号隔离转换电路11、时钟信号隔离转换电路12、数据输入隔离转换电路13、数据输出隔离转换电路14、电源控制保护电路31、插卡信号隔离电路32、IC卡口33。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的描述。

如图1所示的实施例是一种IC卡预付费电表的卡口保护与控制电路，包括信号隔离转换电路1、处理器2和卡口电源控制保护电路3；卡口电源控制保护电路包括电源控制保护电路31、插卡信号隔离电路32和IC卡口33；处理器、信号隔离转换电路和IC卡口依次电连接，插卡信号隔离电路分别与电源控制保护电路和IC卡口电连接。

如图2所示，信号隔离转换电路包括复位信号隔离转换电路11、时钟信号隔离转换电路12、数据输入隔离转换电路13和数据输出隔离转换电路14；复位信号隔离转换电路、时钟信号隔离转换电路、数据输入隔离转换电路和数据输出隔离转换电路的受控端均与处理器电连接，复位信号隔离转换电路、时钟信号隔离转换电路、数据输入隔离转换电路和数据输出隔离转换电路的信号输出端均与IC卡口电连接。

如图3所示，复位信号隔离转换电路包括电阻R2、光耦E1和电阻R1；光耦E1通过电阻R2与处理器电连接，光耦E1通过电阻R1与电源CARD_VCC连接，光耦E1与IC卡口电连接，复位信号隔离转换电路用于给IC卡片提供操作时的复位信号。

如图4所示，时钟信号隔离转换电路包括电阻R4、光耦E2和电阻R3；光耦E2通过电阻R4与处理器电连接，光耦E2通过电阻R3与电源CARD_VCC连接，光耦E2与IC卡口电连接，时钟信号隔离转换电路用于给IC卡片提供读/写数据时的时钟信号。

如图5所示，数据输入隔离转换电路包括电阻R7、光耦E4、电阻R8、三极管Q1、电阻R9和电阻R10，光耦E4分别与处理器、电阻R7一端、电阻R8一端和三极管Q1的发射极电连接，电阻R7另一端与电源VCC连接，电阻R8另一端与电源CARD_VCC连接，三极管Q1的基极、电阻R10和电阻R9一端依次电连接，电阻R9另一端与电源CARD_VCC连接，电阻R8和电阻R9的交点与IC卡口电连接；数据输入隔离转换电路用于读取IC卡片里的数据。

数据输出隔离转换电路包括电阻R11和光耦E5，处理器通过电阻R11与光耦E5电连接，光耦E5与IC卡口电连接。数据输出隔离转换电路用于写入IC卡片里的数据。

电源VCC电压可以为3.3V或5V，电源CARD_VCC电压为5V，电源CARD_VCC的供给由是否插卡来决定。

处理器控制通过控制信号ICIN与ICOUT控制数据的输入、输出，为IC卡提供时钟信号ICCK，对IC卡进行复位操作ICRST。通过信号ICKEY判断IC卡口里有没有插卡，如果信号ICKEY为高电平，说明没有插IC卡片；如果为低电平，则说明有IC卡插入。

如图6所示，电源控制保护电路包括电容C1、电容C2、电阻R12、MOS管Q2、瞬变抑制二极管TVS1和热敏电阻PTC1；MOS管Q2分别与电容C1、电容C2、电阻R12和瞬变抑制二极管TVS1；MOS管Q2通过热敏电阻PTC1与电源CARD-VCC连接。电源控制保护电路用于IC卡片电源电压的供给与隔离电源的保护，防止IC卡口部分插铁片，对隔离电源的恶意攻击。通过电阻R5与插卡信号隔离装换电路相连，隔离电源CARD_VCC的输出由是否插IC卡片来控制，如果插IC卡片CARD_VCC有电压输出，否则，无电源输出。

插卡信号隔离电路包括电阻R6、光耦E3、电阻R5和电阻R6；光耦E3分别与处理器、电阻R6一端、电阻R5一端和IC卡口电连接，电阻R6另一端与电源VCC连接，电阻R5另一端与MOS管Q2电连接。

插卡信号隔离电路判断有没有IC卡片插入，ICKEY平常为高电平，如果有IC卡片插入，则ICKEY为低电平。当处理器检测到ICKEY为低电平时，对IC卡片进行信息读写操作。

IC卡口内部集成了一个按键，负责检测是否插IC卡片，与信号隔离转换电路和插卡信号隔离电路相连接。包括隔离输出复位信号IC_RST、隔离输出时钟信号IC_CK、隔离输入输出信号IC_IO、隔离电源CARD_VCC、隔离地ISOGND、隔离插卡信号IC_KEY，用于插IC卡片，负责对IC卡片进行数据的读出与写入以及IC卡片的供电。

本实用新型的工作过程如下：

当有卡片插入IC卡口时，IC卡口内部的IC_KEY对ISOGND形成短路连接，则电源控制保护电路自动启动卡口部分CARD_VCC供电，同时插卡信号隔离电路向处理器提示有IC卡片插入，此时处理器通过信号隔离装换电路对IC卡片进行读、写数据的操作。通过数据输入隔离转换电路有没有应答来判断是否正常操作。

如果在IC卡口插入的是铁片，有人为的故意攻击。一方面由于用光耦与处理器进行了隔离保护，不会对处理器部分的电路产生任何的损坏，可以确保存储数据的不丢失；另一方面电源控制保护电路加有瞬态抑制二极管TVS1与热敏电阻PTC1组成的电源保护电路，可以确保IC卡部分的电源不被损坏。同时IC卡口部分的电源供给受插卡信号隔离电路部分信号的控制，只有铁片攻击触发了插卡信号隔离电路，才会启动电源控制保护电路供电。因此对于人为进行的故意攻击具有双重的保护作用。

当没有IC卡片插入IC卡口时，IC卡口部分的电源CARD_VCC供电将不能被激活，此时整个卡口部分的电路没有电源的供给，与主处理器部分的电路完全隔离，降低了整体仪表的功耗，增强了卡口部分抗干扰的能力，提高了整机运行的可靠性。

应理解，本实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。