专利名称：红外非接触式智能卡的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电子现金出纳机、数据识别领域，是一个或多个集成电路芯片组成的并封装成便于携带的一种卡，特别是一种红外非接触式智能卡。
智能卡又称集成电路卡，是随着银行业的电子化和自动化的发展而发展起来的，已开始在多种应用中出现，如银行业，电话和电视译码等。不过迄今为止，其使用仅限于一些极为特珠的场合。智能卡所采用的封装可从最简单的单张卡到具有自己键盘、显示口、电源、通讯接口的工作站。有触点式的，也有射频式的。触接点的一般有8个按国际标准定位的触点，其中6个触点连接芯片，芯片通常是看不见的，这6个触点用来提供电源、地线、时钟、复位及一条串行数据通讯线路、典型的智能卡结构包括通讯单元、微处理器、数据存贮器、工作存贮器和程序存贮器五个主要部分。由于智能卡包含有微处理器和存贮器，它可以用来实现当前由其他设备，如纸张、钥匙、钱包、有时甚至是别的计算机完成的多种功能，且能通过个人识别符、各种算法进行加密和秘密密钥分配系统构成潜在的高安全等级。故智能卡技术在国际上很受重视，特别是发达国家，如美国、日体、法国和德国。国际标准化组织也积极推行智能卡的标准化工作。智能卡在中国也将有很大的发展，并且具有巨大的潜在市场。在中国已发行了像长城卡那样的初级信用卡，而这方面的需求随着银行业务的发展必然更加扩大，但这种类型的卡安全措施差，经济损失较大，必然存在着对新型智能卡的需求。另外，中国仅发行了长城卡等少数几种卡，且数量不大，想进一步更新换代，在商业市场上的阻力也不大，故容易从高起点开始发展。
本实用新型的目的在于提供一种实时双向交互数据传输的红外非接触式的智能卡。
本实用新型的目的通过如下技术方案完成。
本红外非接触式智能卡由发射器和接收器二部分组成，各包含多个集成电路芯片并封装成便于携带的形式。所说的发射器做成简单的薄形长方体，其外部含有操作键、发光二极管发射口和光敏二极管接收口；其内部封装有电源、稳压电路、发光二极管及其驱动电路，AT89C2051芯片为主的单片机，晶振，GAL20V8芯片和二片74HC4040为主的编码和解码电路，光敏二极管及其以LT1319芯片组成的红外接收滤波放大电路；所说的发射器是将压缩的信息如图像(如身份照片、指纹、视网膜、虹膜等)、文字(如姓名、地址、年龄、身高、身份证号、信用卡用款操作记录等)、数据(如金融、交易数据等)存入其单片机，经编码电路变成脉冲信号，经驱动电路驱动发光二极管发送数据；发射器通过其光敏二极管接收由接收器发送过来的红外脉冲数据，经过滤波放大电路变成电信号，再由解码电路解码，并输入单片机，实现一系列的交互式指令操作；所说的编、解码电路是在晶振结合单片机组成的时钟电路协同下工作。所说的接收器也简单的做成薄形长方体，其外部显露光敏二极管接收口、发光二极管发射口及电平转换电路的插口；其内部封装有电源，稳压电路，光敏二极管及其由LT1319为主的红外接收滤放大电路，由晶振及74LSOO芯片组成的时钟电路，由GAL20V8芯片和二块74HC4040为主的编码电路和解码电路，发光二极管及其驱动电路，由MAX202芯片为主的电平转换电路；所说的接收器由MAX202芯片为主的电平转换电路将计算机串行口输入的RS232电平变换为TTL电平，将计算机串行口送来的信息经由GAL20V8芯片为主的编码电路变成脉冲信号，经驱动电路驱动发光二极管发送数据；接收器通过其光敏二极管接收由发射器发送过来的红外脉冲数据，经过由LT1319芯片为主的滤波放大电路变成电信号，再由GAL20V8芯片为主的解码电路解码，并通过电平转换电路将TTL电平转变为RS232电平通过串行口送至计算机，实现一系列的交互式指令操作；所说的编、解码电路是在时钟电路协同下工作。
本实用新型具有如下有益效果1.采用了非接触式红外实时交互传递数据，其定向性好。
2.安全可靠、数据采用红外脉冲发送；数据不易被截取，抗强光，抗干扰。
3.兼容性好，能借用现有设备扩展工作，投资少、成本低。能通过计算机串行口方便地和计算机网络、磁卡读出机、自动取款机(ATM)等系统进行通讯。其集成电路、微处理电路芯片、存贮器等都能与现有技术兼容。
4.智能卡采用集成芯片封装，具小型化。其体积轻小而且非接触式操作，灵活方便。外形可做成便于携带的多种形状，如卡片、笔型、挂件、小玩具、电子钱包及装饰品等。
本实用新型
如下图1为本智能卡原理框图。
图2为本智能卡的发射器详细框图。
图3为本智能卡的接收器详细框图。
图4为本智能卡的发射器结构示意图。
图5为本智能卡的接收器结构示意图。
图6为本智能卡中由LT1319组成的红外接收滤波放大电路图。
图7为本智能卡的接收器的电路原理图，其红外接收滤波放大部分另列于图6。
图8为本智能卡的发射器的电路原理图。其红外接收滤波放大部公另列于图6。
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。
本实用新型设计人推荐最简单的做成薄型长方体外型的实施例。
请参见图1、图2、图4、图6和图8，所说的发射器1外形做成4厘米×7厘米×0.4厘米的薄型长方体，其一侧置有发光二极管107的发射口和光敏二极管108的接收口。上表面显露操作键111和工作指示灯112窗口，其内部封装诸电子元部件，在上第一行顺序安装时钟晶振1051，单片机103芯片AT89C2051，晶振1051组合单片机组成时钟电路105，分频芯片1041(一块74HC4040)，驱动电路106和发光二极管107；中间一行安装工作指示灯112，另一块74HC4040分频芯片1101和编码电路104及解码电路110的芯片GAL20V8；在下的第三行安装电源101电池，稳压电路102，操作键111，红外接收滤波放大电路109的LT1319芯片1092及其驱动电路1091。下面对几个主要电路作进一步说明。
所说的红外接收滤波放大电路109，请参见图6，这是本实用新型的硬件核心电路。电路主要由红外光敏二极管、LT1319芯片及其外围元件组成。红外光敏二极管(PH302)将接收到的光电流转换成光电压，经低噪声前置放大器放大的同时进行滤波，其滤波特性由LT1319的3脚取接电容CF1决定，之后信号分别进入两路不同的增益通道，一组为低速通道，另一组为高速通道。每组增益通道都由带通滤波器、滤波缓冲器、增益电路及高速比较器组成。滤波器主要用来消除低频空间光干扰，并通过限制高频达到减小带宽，比较器门限可通过改变注入VTH端的电流大小而由外部决定。LT1319的13脚输出接至编码电路芯片GAL20V8的23脚。
所说的编码电路104和解码电路110，其芯片GAL20V8和芯片74C4040的时钟端均与同一时钟源相连接。GAL20V8的2-8脚及23脚配置成输入口；9-22脚配置成输出口，其中17、18两脚为暂存状态端，用来寄存中间状，不与外部器件直接相连。74H4040为14进位异步二进制计数器，在此充当分频器。整个编解码电路工作原理如下编码部分原始串行信号由TLN端进入，由TOUT端输出编码后的信号。U2为编码端分频器，由GAL20V8的TCLR(20脚)端产生适时的复位信号使U2复位以分频出标准的波特率时钟；解码部分编码后的串行信号由RIN端进入，由ROUT端输出原始串行信号；U3为解码端分频器，由GA20V8的RCLR端(19脚)产生适时的复位信号使U3复位以分频出标准的波特率时钟。
所说的单片机电路103，选用89C2051单片机，可方便地对该单片机进行编程，大大节约了调试时更改单片机内程序的时间，该芯片在11.0592MHz晶振时串行口可达到115.2Kbps的波特率，其程序存储器设有三级加密功能，保证程序和系统不被仿制。其18.19脚连至工作指示灯。
所说的发光二极管驱动电路106，请参阅图8，图中9013为NPN型三极管，工作在饱和放大状态，编码后的串行信号由TRANS端输入，高电平时使9013导通，由LED1和LED2接至发光二极管，驱动发光二极管发光。低电平时使9013截止，禁止发光二极管发光。发光二极管导通时压降约1.5伏，本实用新型中发光二极管工作在脉冲发射状态，其脉冲峰值电流约200mA。
请参见图1、图3、图5、图6和图7，所说的接收器2外形做成5厘米×7厘米×0.4厘米的薄型长方体，其一侧置有发光二极管210的发射口和光敏二极管203的接收口。另一侧置有电平转换电路207至计算机的插口211。其内部封装有诸电子元部件，在上第一行顺序安装有红外接收滤波放大电路204的LT1319芯片2041及其驱动电路2042，时钟电路206的74LSOO芯片2062和晶振2061；中间一行安装分频电路一块74HC4040芯片2051；编码电路208和解码电路205的芯片GAL20V8和稳压电路202；下面第三行安装光敏二极管驱动电路209，另一块74HC4040分频电路2081、电平转换电路207和电源201电池。其部分电路与发射器1的电路相仿，故仅对电平转换电路207作补充说明如下。
计算机串行口中出来的信号为RS232电平，即用-12V表示信号“1”，+12V表示信号“0”，因此在实际应用中常常要将其变换为TTL电平，即用+5V表示信号“1”，O电平表示信号“0”。本实用新型选用了MAX202芯片，该芯片工作在单一组+5V电源下，分别具有两组RS232电平→TTL电平接口，和两组TTL电平→RS232电平接口，使用起来十分方便。
下面举一个本红外非接触智能卡在电子身份证中的应用例子电子身份证的数据包括身份照片、姓名、性别、身份证号、身高及如虹膜指纹等生物特征，利用子波压缩技术对身份照片(128×128bytes)进行压缩，将压缩数据(640bytes)连同姓名、性别、身份证号、身高等数据一同存入发射器的EPROM中，发射时，发射器将所存信息由GAL20V8编码变成脉冲信号，再经红外发光二极管发射给接收器，接收器由光敏探测二极管接收信号经LT1319滤波放大变为电信号，并由GAL20V8解码，再给MAX202进行TTL与RS232电平转换，由串行口将数据放到计算机，在计算机内对压缩图像进行重构，并显示在计算机操作员前，操作员对持卡人面容进行对比识别，以及当时由计算机通过适当装置采集持卡人如虹膜指纹等生物特征进行对比识别，确认持卡人身份。
权利要求1.一种红外非接触式智能卡，由发射器(1)和接收器(2)二部分组成，各包含多个集成电路芯片并封装成便于携带的形式。其特征在于a.所说的发射器(1)简单的做成薄型长方体，其外部含有操作键(111)，发光二极管(107)发射口和光敏二极管(108)接收口；其内部封装有电源(101)，稳压电路(102)，发光二极管(107)及其驱动电路(106)，由AT89C2051芯片为主的单片机(103)，由晶振(1051)结合单片机组成时钟电路(105)，由GAL20V8芯片和二块分频74Hc4040芯片(1041)、(1101)为主的编码电路(104)和解码电路(110)，光敏二极管(108)及其由LT1319芯片为主的红外接收滤波放大电路(109)；b.所说的发射器(1)是将压缩的信息如图像、文字、数据存入单片机(103)，经编码电路(104))变成脉冲信号，再经驱动电路(106)驱动发光二极管(107)向接收器(2)发送数据；发射器通过其光敏二极管(108)接收由接收器(2)发送过来的红外脉冲数据，经过滤波放大电路(109)变成电信号，再由解码电路(110)解码，并输入单片机(103)，实现一系列的交互式指令操作；所说的编码电路(104)和解码电路(110)是在时钟电路(105)协同下工作；c.所说的接收器(2)做成简单的薄型长方体，其外部显露光敏二极管(203)接收口、发光二极管(210)发射口及电平转换电路(207)至计算机的插口(211)；其内部封装有电源(201)，稳压电路(202)，光敏二极管(203)其及由LT1319芯片为主的红外接收滤波放大电路(204)，由晶振(2061)及74LS00芯片(2062)为主的时钟电路(206)，由GAL20V8芯片及二块分频74HC4040芯片(2051)、(2081)为主的编码电路(205)及解码电路(208)，发光二极管(210)及其驱动电路(209)，以及由MAX202芯片为主的电平转换电路(207)；d.所说的接收器(2)的电平转换电路(207)将计算机串行口输来的RS232电平变换为TTL电平，将计算机串行口送来的信息经编码电路(208)变成脉冲信号，经驱动电路(209)驱动发光二极管(201)向发射器(1)发送数据；接收器(2)通过其光敏二极管(203)接收由发射器(1)发送过来的红外脉冲数据，经过滤波放大电路(204)变成电信号，再由解码电路(205)解码，并通过电平转换电路(207)将TTL电平转变为RS232电平，通过串行口送到计算机，实现一系列交互式指令操作；所说的编码电路(208)和解码电路(205)在时钟电路(206)协同下工作。
专利摘要本实用新型提供了一种红外非接触式智能卡。由发射器和接收器二部分组成，各包含多个集成芯片并封装成便于携带的形式。其发射器是将压缩的信息存入其单片机，能向接收器发送红外脉冲数据。且接收接收器发来的数据存入单片机。接收器将计算机网络串行口输来的信息进行处理后向发射器发送红外脉冲数据，且接收由发射器发送来的数据处理后送至计算机网络。实现一系列实时交互式指令操行。适用作专业群体信息系统的基础部件。
文档编号G06K19/067GK2266159SQ9622314
公开日1997年10月29日 申请日期1996年12月24日 优先权日1996年12月24日
发明者王汝笠, 石振勇, 伍斌 申请人:中国科学院上海技术物理研究所