CN2507072Y - 非接触式只读智能卡读卡模块 - Google Patents

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蒋南峰
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Abstract

本实用新型属于电子技术领域。包括封装于一块28脚双列直插式集成电路外壳中的由晶体振荡器、发射控制电路及功率放大器组成发射单元,接收单元和数据处理单元;所说的发射单元由晶体振荡器、发射控制电路及功率放大器组成,接收单元由检波器、谐振放大器、卡检测电路及鉴相器组成,该数据处理单元由单片机构成,单片机的输出端输出数据。本实用新型灵敏度高,工作距离远,功耗低,体积小,可以正确读取13.56MHz非接触式只读智能卡中的ID数据,也可以正确读取其他的符合ISO 14443 TypeB标准的非接触式只读智能卡中的ID数据。可被广泛地应用于各种应用领域。

Description

非接触式只读智能卡读卡模块
技术领域
本实用新型属于电子技术领域。特别涉及非接触式只读智能卡的读卡模块设计。
背景技术
目前国内市场上已有的非接触式只读智能卡(亦简称为RFID卡)其工作频率多为125KHz的，因其工作频率低，天线线圈圈数多，制出的卡比较厚，往往限制了它的应用，如需要把天线印到纸上的商品防伪应用等。与125KHz的非接触式只读智能卡相配合使用的读卡模块工作频率低，其副载频只有62.5KHz，其谐振电路的体积大，模块的成本高，多采用较简单的电路实现，如：不用锁相技术，直接进行数字鉴相等，影响了模块的性能。
针对125KHz非接触式只读智能卡的问题，清华微电子所开发研制了工作频率为13.56MHz的非接触式只读智能卡(其型号为THRC13)。这种非接触式智能卡接收来自读卡模块的13.56MHz的射频能量，用847KHz的副载频以BPSK(相移键控)方式返回卡内数据。这种非接触只读智能卡符合ISO 14443 TypeB标准。
发明内容
本实用新型的目的是针对13.56MHz非接触式只读智能卡使用需求，设计出一种非接触式只读智能卡读卡模块，可以通过天线发射13.56MHz的射频功率给RFID卡，正确接收来自RFID卡的847KHz的副载频，并可正确解出和鉴别副载频中BPSK调制的卡的ID(数据)。本实用新型灵敏度高，工作距离远，功耗低，体积小，可以正确读取13.56MHz非接触式只读智能卡中的ID数据，也可以正确读取其他的符合ISO 14443 TypeB标准的非接触式只读智能卡中的ID数据。
本实用新型设计的一种非接触式只读智能卡读卡模块，包括封装于一块28脚双列直插式集成电路外壳中的发射单元，接收单元和数据处理单元；所说的发射单元由晶体振荡器、发射控制电路及功率放大器组成，该晶体振荡器的输出端连接发射控制电路的输入端，该发射控制电路还连接外部的发射控制信号，该发射控制电路的输出端连接功率放大器的输入端，该功率放大器的输出端与外部的天线发射端相连；其特征在于，所说的接收单元由检波器、谐振放大器、卡检测电路及鉴相器组成，该检波器的输入端连接模块外部的天线接收端，该检波器的输出端连接谐振放大器的输入端，该谐振放大器的输出端分别连接卡检测电路及鉴相器的输入端，该鉴相器还与卡检测电路输出的控制信号相连，该卡检测电路及鉴相器的输出端与所说的数据处理单元相连；该数据处理单元由单片机构成，该单片机的输入端连接鉴相器的输出端，并连接外部的协议选择信号及卡检测电路输出的控制信号，单片机的输出端输出数据。
本实用新型上述的各组成部件均可选用已知的常规元器件；本实用新型通过与其相匹配的天线即可读取13.56MHz非接触式只读智能卡的数据。
本实用新型的特点在于：灵敏度高，工作距离远，可达5cm，功耗低，约500mw，体积小，采用标准的28脚双列直插式封装，采用单一5V电源，接口方便，支持多种通讯协议；即可用于读取13.56MHz非接触式只读智能卡的数据，也可以读取其他的符合ISO 14443 TypeB标准的非接触式只读智能卡的数据。
本实用新型和清华微电子所研制的THRC13卡一起，可被广泛地应用于：校园一卡通、小区一卡通、公园门票、商品防伪、安防、物流等各种应用领域。
附图说明
图1是本实用新型的非接触式只读智能卡读卡模块的原理结构框图。
图2是本实用新型的非接触式只读智能卡读卡模块的实施例电路原理图。
图3是本实施例的非接触式只读智能卡读卡模块的天线原理图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例进一步说明本实用新型的结构及其技术特点。
本实用新型设计的非接触式只读智能卡读卡模块的结构如图1所示，包括发射单元，接收单元和数据处理单元；所说的发射单元由晶体振荡器、发射控制电路及功率放大器组成，该晶体振荡器的输出端连接发射控制电路的输入端，该发射控制电路还连接整个模块外部的发射控制信号，该发射控制电路的输出端连接功率放大器的输入端，该功率放大器的输出端与整个模块外部的天线发射端相连；所说的接收单元由检波器、谐振放大器、卡检测电路及鉴相器组成，该检波器的输入端连接模块外部的天线接收端，该检波器的输出端连接谐振放大器的输入端，该谐振放大器的输出端分别连接卡检测电路及鉴相器的输入端，该鉴相器还与卡检测电路输出的控制信号相连，该卡检测电路及鉴相器的输出端与所说的数据处理单元相连；该数据处理单元由单片机构成，该单片机的输入端连接鉴相器的输出端，并连接整个模块外部的协议选择信号及卡检测电路输出的控制信号，单片机的输出端输出数据。
上述各部件封装于一块28脚双列直插式集成电路外壳中构成一读卡模块。
本实用新型的工作原理为：由晶体振荡器产生13.56MHz的射频振荡，经发射控制电路送至功率放大器，放大后送至天线，为非接触式只读智能卡提供射频能量；非接触式只读智能卡接收到足够的13.56MHz的射频能量后，用847KHz的副载频以BPSK调制方式将数据发出；天线的接收线圈收到射频信号，送至检波器，检波器检出847KHz的副载频信号，送至谐振放大器，谐振放大器将放大后的副载频信号送至卡检测电路及鉴相器，卡检测电路根据谐振放大器送来副载频信号的大小确定是否有卡在天线复盖的工作区内，并控制鉴相器和单片机的工作；鉴相器从谐振放大器送来的副载频调相信号中检出数据翻转(由“1”变“0”或由“0”变“1”)脉冲，送单片机；单片机进行数据恢复和数据合法性的检查，并按照协议选择要求的格式输出数据。
本实用新型设计的一种非接触式只读智能卡读卡模块实施例的实现电路如图2所示，该模块的采用的元部件及其功能结合图2详细说明如下：
1、U1(74HC00)的A和B被接成两个反相器，其一与晶体X1及C1、C2构成晶体振荡器，其二作为13.56MHz信号的缓冲和放大；U1的C和D分两路向功率放大器输出13.56MHz的信号，并接受TEN(发射允许)信号的控制。
2、功率放大器为共发射极、乙类、推挽放大器，由T1(2SB1132)和T2(2SD1619)构成，其输出功率大，功耗小。输入端并两只箝位二极管D2、D3(4148)用作输入保护。
3、T5、T6(3904)构成两级谐振放大器，两级的L1、C8和L2、C10均谐振于副载频847KHz，保证对副载频信号有足够的增益，并抑制其他频率的杂波，灵敏度高；第二级T6为发射极输出，可保证对其后卡检测电路及鉴相器的驱动及谐振中心频率的稳定。
4、卡检测电路的第一级T8(3904)为发射极检波器，保证副载波的幅度达到一定的值时才输出直流信号，并驱动其第二级——直流开关T9(3904)，输出低电平，控制鉴相器U2及数据处理部分的单片机U3的工作。
5、鉴相器电路由U2(HC4046)构成模拟锁相环，锁定在副载频847KHz上，当信号的相位翻转时，锁相环重新锁定，并在重新锁定的过程中输出相位误差信号脉冲。相位误差信号脉冲经T7(3904)放大后送数据处理部分的单片机U3处理。
6、数据处理部分的单片机U3(89C2051)将收到的误差信号脉冲恢复成接收的数据，对数据进行解密运算及CRC校验，以确定数据的合法性，然后按照协议选择端PS0、PS1要求的格式输出数据。
7、当PS0、PS1均为1时，用RS232串行通讯协议从TXD端输出数据；当PS0、PS1一个为1另一个为0时，用三线串行数据传送协议从TXD端输出低电平(DEN数据允许信号)，从DATO端输出时钟信号(CLK)，从DAT1端输出数据；当PS0、PS1均为0时，用Weigand数据传送协议分别从DAT0和DAT1端输出数据的0和1。
8、单片机U3还输出控制蜂呜器和发光二极管的SPK和LED信号。
本实施例的非接触式只读IC卡读卡模块配接的天线如图3所示，并联谐振回路C1、L2呈高阻抗，经储能电感L1的转换，与功率放大器输出端TA的低阻抗相匹配。L3是接收线圈与读卡模块的检波器输入端RA相连，G为接地端。

Claims (1)

1、一种非接触式只读智能卡读卡模块，包括封装于一块28脚双列直插式集成电路外壳中的发射单元，接收单元和数据处理单元；所说的发射单元由晶体振荡器、发射控制电路及功率放大器组成，该晶体振荡器的输出端连接发射控制电路的输入端，该发射控制电路还连接外部的发射控制信号，该发射控制电路的输出端连接功率放大器的输入端，该功率放大器的输出端与外部的天线发射端相连；其特征在于，所说的接收单元由检波器、谐振放大器、卡检测电路及鉴相器组成，该检波器的输入端连接模块外部的天线接收端，该检波器的输出端连接谐振放大器的输入端，该谐振放大器的输出端分别连接卡检测电路及鉴相器的输入端，该鉴相器还与卡检测电路输出的控制信号相连，该卡检测电路及鉴相器的输出端与所说的数据处理单元相连；该数据处理单元由单片机构成，该单片机的输入端连接鉴相器的输出端，并连接外部的协议选择信号及卡检测电路输出的控制信号，单片机的输出端输出数据。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100454328C (zh) * 2006-11-17 2009-01-21 蒋南峰 中频射频识别卡的远距离读卡头

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