读卡器及门禁系统的制作方法

本实用新型涉及读卡器设计技术领域，尤其是涉及一种读卡器及门禁系统。

背景技术：

读卡器在这里指的是非接触式读卡器，它是一种平常生活中很常见的读卡器，比如公交刷卡、门禁刷卡、信用卡以及支付卡等。其采用了近距离无线通讯技术(NFC)和/或射频识别技术(RFID)，人们可以将卡片靠近相应的读卡器，读卡器读取分析卡片信息并做出相应的控制动作。我们知道，读卡器是通过内部的主控制器MCU即单片机来调控整个读卡器的所有功能，而在单独供电的情况下，单片机还具有与智能设备通过蓝牙收发装置共享数据信息的功能，单片机是读卡器中的核心部件。

目前，针对于门禁读卡器，对于一些比较重要的地方，一般需要门的两面都安装一个门禁读卡器，来实现对人员进出情况的把控，而这样的情况下，现有技术中两个读卡器都安装有单片机和蓝牙收发装置，两者的功能相同，因此显得重复且提高了使用成本，此外，在两个读卡器由独立电源供电的情况下，耗电量也会增加，使用比较繁琐。因此，本实用新型需要一种一个单片机和一个蓝牙收发装置即可控制两个读卡器并耗电量很小的门禁读卡器。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供读卡器及门禁系统，以解决用于门禁系统的读卡器的主控制器MCU和蓝牙收发装置重复使用造成的成本高以及耗电量高的技术问题。

本实用新型提供的一种读卡器，包括：主读卡器、副读卡器、主控制器MCU、NFC控制器以及蓝牙收发装置；

所述主读卡器内设有第一线路板，所述副读卡器内设有第二线路板，所述第一线路板和第二线路板分别设有一个所述NFC控制器，所述第一线路板和第二线路板电连接；

所述NFC控制器包括处理芯片和感应卡片的天线，所述天线与所述处理芯片电连接，两个所述处理芯片分别与所述主控制器MCU电连接；

所述蓝牙收发装置设置在所述第一线路板上，包括BLE芯片以及蓝牙天线，所述BLE芯片分别与所述主控制器MCU和蓝牙天线电连接。

所述主控制器MCU设置在所述第一线路板上并与独立供电设备电连接。

进一步的，所述第一线路板由相互电连接的第一主板和第一天线板组成，所述第二线路板由相互电连接的第二主板和第二天线板组成，所述主控制器MCU设置在所述第一主板上，所述NFC控制器的天线分别设置在所述第一天线板和第二天线板上。

进一步的，所述独立供电设备为电池盒，所述电池盒内设有四颗一次性AA锂电池，所述电池盒与所述主控制器MCU电连接。

进一步的，还包括分别固定主读卡器和副读卡器的两个外壳，所述第一主板和第二主板靠近所述外壳的一面设有防拆开关，所述防拆开关与所述主控制器MCU电连接；

所述防拆开关具有两个极限位置，所述外壳固定所述第一主板或第二主板时为第一极限位置；所述外壳与所述第一主板或第二主板分开时为第二极限位置。

进一步的，所述第一主板和第二主板靠近所述外壳的一面设有用于调制、开发和下载的输入接口，所述输入接口与所述主控制器MCU 电连接。

进一步的，所述第一主板和第二主板朝向所述第一天线板和第二天线板的一面设有用于验证刷卡是否成功的蜂鸣器，所述蜂鸣器与所述主控制器MCU电连接。

进一步的，所述第一天线板和所述第二天线板的中部分别设有一个贯穿孔。

进一步的，所述第一主板和第二主板朝向所述第一天线板和第二天线板的一面的中部分别设有LED灯，所述LED灯正对所述贯穿孔，所述LED灯与所述主控制器MCU电连接。

进一步的，所述第一主板和第二主板分别设有用于保密、认证的 SAM读卡器。

本实用新型还提供一种门禁系统，包括如上述所述的所有读卡器的技术特征。

本实用新型提供的读卡器及门禁系统的有益效果如下：

本实用新型提供的读卡器，包括主读卡器和副读卡器两个，读卡器只设置一个主控制器MCU且设在主读卡器的第一线路板上，且主读卡器和副读卡器都设有一个NFC控制器，NFC控制器中的天线用于感应靠近的卡片，处理芯片用于读出卡片的ID号等其他数据并与主控制器电连接，由于第一线路板和第二线路板电连接，所以两个NFC 控制器初步处理的卡片信息都可以由处理芯片传输给主控制器MCU，主控制器MCU将卡片信息与内部存储的信息作比较，认证通过后，会控制控制实现单元来完成指定的动作，如开门；通过只采用一个主控制器MCU来控制两个读卡器，在用于门禁等系统时，只需主读卡器与电源设备相连，即可同时控制门内外的两个主、副读卡器。

第一线路板上还设有蓝牙收发装置，通过同样具有蓝牙功能并安装相应云端的智能设备，相互连通之后，可以查阅人员出入等信息，此外，通过智能设备还可以实现无卡验证，使人们除了卡片验证，又多了一种开门途径，给人以方便，同时，由于蓝牙的接受距离远大于主读卡器和副读卡器之间的距离，故只需安装一个蓝牙收发装置即可。

本读卡器节省了一个主控制器MCU和一个蓝牙收发装置的费用，在对于庞大的门禁系统中，采用该读卡器可以节省大量的费用，也满足人们的需要。

本实用新型提供的门禁系统的有益效果与上述读卡器具有的技术优势相同，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的主读卡器的内部结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的主读卡器的第一主板朝外一面的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的主读卡器的第一主板朝里一面的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的主读卡器的第一天线板朝里一面的结构示意图。

图标：1－第一主板；2－第一天线板；3－单片机；4－天线；5－LED 灯；6－防拆开关；7－蜂鸣器；8－SAM读卡器；9－输入接口；10－接线端子；11－蓝牙天线；12－贯穿孔。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示，本实施例提供一种读卡器，包括：主读卡器、副读卡器、主控制器MCU以及NFC控制器；主读卡器内设有第一线路板，副读卡器内设有第二线路板，第一线路板和第二线路板分别设有一个 NFC控制器，第一线路板和第二线路板电连接；NFC控制器包括处理芯片和感应卡片的天线4，天线4与处理芯片电连接，两个处理芯片分别与主控制器MCU电连接；蓝牙收发装置设置在第一线路板上，包括BLE芯片以及蓝牙天线11，BLE芯片分别与主控制器MCU和蓝牙天线11电连接，主控制器MCU设置在第一线路板上并与独立供电设备电连接。

本实用新型提供的读卡器，包括主读卡器和副读卡器两个，读卡器只设置一个主控制器MCU且设在主读卡器的第一线路板上，且主读卡器和副读卡器都设有一个NFC控制器，NFC控制器中的天线4用于感应靠近的卡片，处理芯片用于读出卡片的ID号等其他数据并与主控制器电连接，由于第一线路板和第二线路板电连接，所以两个NFC 控制器初步处理的卡片信息都可以由处理芯片传输给主控制器MCU，主控制器MCU将卡片信息与内部存储的信息作比较，认证通过后，会控制控制实现单元来完成指定的动作，如开门；通过只采用一个主控制器MCU来控制两个读卡器，在用于门禁等系统时，只需主读卡器与电源设备相连，即可同时控制门内外的两个主、副读卡器。

第一线路板上还设有蓝牙收发装置，通过同样具有蓝牙功能并安装相应云端的智能设备，相互连通之后，可以查阅人员出入等信息，此外，通过智能设备还可以实现无卡验证，使人们除了卡片验证，又多了一种开门途径，给人以方便，同时，由于蓝牙的接受距离远大于主读卡器和副读卡器之间的距离，故只需安装一个蓝牙收发装置即可。

本读卡器还节省了一个主控制器MCU和一个蓝牙收发装置的费用，在对于庞大的门禁系统中，采用该读卡器可以节省大量的费用，也满足人们的需要。

值得一提的，上述的NFC是一种近距离无线通讯技术，NFC能在短距离内与兼容设备进行识别和数据交换。NFC控制器结合天线4，可以在13.56MHz频率运行于10厘米距离内，能够很好的感应读取相应卡片的数据信息。

此外，上述的主控制器MCU也叫做单片机3，单片机3是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统。因此，单片机3不但能接受 NFC控制器的数据信息，还能够通过A/D转换器自行处理模拟信号和数字信号的转换，并直接输出，使控制实现单元做出如开门的动作。

如图2所示，本实施例中还有多个接线端子10，它们是单片机3 的引脚，其中就包括I/O口，通过I/O口可以给单片机3连接电源等作用，当然，接线端子10还可以当做数据总线或者地址总线等其他作用。

此外，本实施例中，第一线路板由相互电连接的第一主板1和第一天线板2组成，第二线路板由相互电连接的第二主板和第二天线板组成，实际中，由于主板和天线板是需要相互电连接的，故主板和天线板之间通过连接器和排针可拆卸连接。具体的，如图1－4所示，主控制器MCU设置在第一主板1上，NFC控制器的天线分别设置在第一天线板2和第二天线板上。

优选的，本读卡器采用电池供电，独立供电设备即为一个电池盒，电池盒内设有四颗一次性AA锂电池，该电池盒与主读卡器电连接，进而实现对主读卡器和副读卡器的供电。

本读卡器还采用低能耗设计，通过对单片机3设定相应的程序以及对应的芯片，保证在一段时间内无人使用读卡器的时候，单片机3 会控制读卡器处于休眠状态，以节省电源消耗，因此，四颗AA锂电池可供应本读卡器正常使用两年左右，具有很高的独立性。

此外，上述提到的BLE是一种低成本、短距离、可交互操作的无线技术，工作在免许可的2.4GHz射频频段，BLE技术采用非常快速的连接方式，因此平时可以处于“非连接”状态(节省电源)，此时链路两端相互间只是知晓对方，只有在必要时才开启链路，然后在尽可能短的时间内关闭链路。因此，在本实施例中，与读卡器蓝牙连接的智能设备在靠近蓝牙天线11的感应范围时，才会连接电路，并在验证通过后，会自动断开，同样具有节省读卡器的能耗的作用。

蓝牙可以设置在主板上，具体的，将蓝牙天线11设置在主板1 的边缘位置，蓝牙天线11伸出两个凸起，两个凸起朝向天线板2设置；通过设置蓝牙天线11尽量的远离主板1上的金属，并设有两个凸起，避免了金属对信号的干扰，保证蓝牙天线11能够全方位的接受信号，不会有盲区。

此外，第二主板除了没有主控制器MCU即单片机3和蓝牙收发装置之外，其它的结构以及分布与第一主板1基本相同，保证了主读卡器与副读卡器的功能基本相同。

显而易见的，读卡器还包括主读卡器和副读卡器的外壳，外壳是有两个壳盖通过螺丝固定而成的，为了防范有人私自拆开读卡器，本读卡器还设置了防拆开关6，防拆开关6设置在第一主板1和第二主板靠近外壳的一面，防拆开关6与主控制器MCU电连接；本实施例中，防拆开关6具有两个极限位置，外壳固定第一主板1或第二主板时为第一极限位置，外壳与第一主板1或第二主板分开时为第二极限位置；当处于第二极限位置时，防拆开关6接通，主控制器MCU收到信号，并经过处理后，做出相应的警示动作，以避免读卡器的额外损失。

第一主板1和第二主板靠近外壳的一面还设有用于调制、开发和下载的输入接口9，输入接口9与主控制器MCU电连接，具体的，是与单片机3的I/O口相连，通过输入接口9，人们可以对读卡器内的信息进行更新或者维护，保证读卡器不会随着时间而淘汰，还可以满足客户的不同需求。

本读卡器还可以第一主板1和第二主板朝向第一天线板2和第二天线板的一面设有用于验证刷卡是否成功的蜂鸣器7，所述蜂鸣器7 与主控制器MCU电连接，可以通过蜂鸣器7发出不同的声音来提醒是否刷卡成功。此外，蜂鸣器7还可以与防拆开关6配合，通过发出尖锐的声音来吸引别人的注意。

如图1－3所示，同样的，为了直观的显示刷卡验证是否通过，作为本实施例的进一步改进，在第一天线板和第二天线板的中部分别设有一个贯穿孔12，在第一主板1和第二主板朝向第一天线板2和第二天线板的一面的中部分别设有能发出不同颜色的LED灯5，LED灯 5的灯光能够透过贯穿孔12。LED灯5与主控制器MCU电连接。其中， LED灯5可以通过主控制器控制发出不同的颜色的光，当卡片验证成功时会随机发出不同颜色的光，具有一定的观赏性。此外，在防拆开关6被触发时，也可以作为警示灯来通过视觉吸引别人的注意力。需要说明的是，本实施例中，由于读卡器由自身携带的电源(例如电池) 独立供电，为了降低功耗，LED灯的数量会在保证功能实现的前提下尽可能地减少。

显而易见的，为了防止卡片信息被盗、被复制等情况，读卡器内都会设有专门的加密认证装置，在本实施例中，是通过SAM卡来实现该功能的，相应的，在第一主板1和第二主板上分别设有供SAM卡插入的SAM读卡器8。

本实用新型还提供了一种门禁系统，具体的，包括上述提到的读卡器的所有机构。

相对于现有技术，本实用新型实施例提供的门禁系统具有以下优势：

本实用新型提供的门禁系统，包括主读卡器和副读卡器两个，读卡器只设置一个主控制器MCU且设在主读卡器的第一线路板上，且主读卡器和副读卡器都设有一个NFC控制器，NFC控制器中的天线4用于感应靠近的卡片，处理芯片用于读出卡片的ID号等其他数据并与主控制器电连接，由于第一线路板和第二线路板电连接，所以两个 NFC控制器初步处理的卡片信息都可以由处理芯片传输给主控制器 MCU，主控制器MCU将卡片信息与内部存储的信息作比较，认证通过后，会控制控制实现单元来完成指定的动作，如开门；同时主控器会将卡片信息等传给后台管理单元。通过只采用一个主控制器MCU来控制两个读卡器，在用于门禁等系统时，只需主读卡器与后台管理单元通过主线相连以及与电源相连，即可同时控制门内外的两个主、副读卡器。

第一线路板上还设有蓝牙收发装置，通过同样具有蓝牙功能并安装相应云端的智能设备，相互连通之后，可以查阅人员出入等信息，此外，通过智能设备还可以实现无卡验证，使人们除了卡片验证，又多了一种开门途径，给人以方便，同时，由于蓝牙的接受距离远大于主读卡器和副读卡器之间的距离，故只需安装一个蓝牙收发装置即可。

本读卡器还节省了一个主控制器MCU和一个蓝牙收发装置的费用，在对于庞大的门禁系统中，采用该读卡器可以节省大量的费用，也满足人们的需要。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。