DE4120265C2 - IC-Karte - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine IC-Karte
gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Der Aufbau einer herkömmlichen Karte ohne Anschlußkontakte ist
in Fig. 6 dargestellt. Eine Zentraleinheit CPU 1 zur Verarbeitung
von Daten und zur Steuerung des Betriebes der Karte
ist über einen Bus 8 an einem ROM 2 und einen RAM 3 angeschlossen.
Der ROM 2 ist vorgesehen, um Programme zu speichern, während
der RAM 3 vorgesehen ist, um Daten zu speichern. Der Bus
8 ist mit einer Eingabe/Ausgabe-Steuerschaltung 5 verbunden,
um die Eingabe von Daten von und die Ausgabe von Daten zu
einer externen Vorrichtung zu steuern, die in der Zeichnung
nicht dargestellt ist. Die Eingabe/Ausgabe-Steuerschaltung 5
ist über eine Modulations/Demodulations-Schaltung 6 an eine
Antenne 7 angeschlossen. Die Karte enthält weiterhin eine eingebaute
Batterie 4, um den vorstehend genannten elektrischen
Schaltungen und Komponenten elektrische Energie zuzuführen.
Wenn mit einer solchen Karte ein Signal einzugeben ist, das
in Form einer elektromagnetischen Welle vorliegt, wird es von
einer externen Vorrichtung mit der Antenne 7 empfangen, und
das Signal wird mit der Modulations/Demodulations-Schaltung 6
digitalisiert. Anschließend wird das Signal der CPU 1 über die
Eingabe/Ausgabe-Steuerschaltung 5 zugeführt. Die CPU 1 verarbeitet
das Eingangssignal in Abhängigkeit von den in dem ROM 2
gespeicherten Programmen und speichert die entsprechenden Daten,
falls erforderlich, in dem RAM 3.
Daten, die in Abhängigkeit von der Anforderung einer externen
Vorrichtung auszugeben sind, beispielsweise die Resultate einer
Verarbeitung, werden über die Eingabe/Ausgabe-Steuerschaltung
5 der Modulations/Demodulations-Schaltung 6 zugeführt, in der
die Daten in analoge Äquivalente umgewandelt werden. Dann werden
die Daten als elektromagnetische Wellen über die Antenne 7
zu der externen Vorrichtung ausgesendet.
Damit die Karte ein Signal von einer externen Vorrichtung empfangen
und das Eingangssignal verarbeiten kann, muß jede der
in die Karte eingebauten elektrischen Schaltungen stets mit
elektrischem Strom von der Batterie 4 versorgt werden, damit
die Karte in Bereitschaft und in der Lage ist, Signale zu empfangen.
Da jedoch die Batterie 4 während der Herstellung der
Karte in die Karte eingebaut wird, beginnt der Stromfluß von
elektrischem Strom aus der Batterie 4 schon vor dem Versand
der Karte. Somit wird die von der Batterie 4 gelieferte Energie
rasch verbraucht.
Wegen der Gestalt der Karte, die üblicherweise flach ausgebildet
ist, muß die eingebaute Batterie 4 sehr dünn sein. Aus diesem
Grunde ist es nicht möglich, eine Batterie einzubauen, die
eine große Stromkapazität besitzt. Da weiterhin der Außenumfang
der Karte normalerweise von einer Außenabdeckung aus
Kunststoff oder dergleichen eingeschlossen ist, ist es nicht
möglich, die Batterie 4 durch eine neue Batterie zu ersetzen.
Infolgedessen tritt bei einer herkömmlichen Karte das Problem
auf, daß die Lebensdauer der Batterie 4, wenn sie in Umlauf
gebracht worden ist, sehr kurz ist, so daß
auch der Zeitraum kurz ist, in welchem die Karte verwendbar
ist. Ein anderes Problem besteht darin, daß die Lebensdauer
der Batterie von Karten, die in Verkehr gebracht
worden sind, von der Länge der Zeitdauer abhängt, die
von dem Einbau der Batterie 4 in die Karte bis zum Versand der
Karte verstreicht.
Die Erfindung wird nachstehend, auch hinsichtlich weiterer
Vorteile, anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen
und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen
näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in
Fig. 1 ein Blockschaltbild zur Erläuterung des Aufbaus einer
IC-Karte ohne Anschlußkontakte gemäß einer Ausführungsform;
Fig. 2 ein Blockschaltbild zur Erläuterung des internen Aufbaus
einer Takterzeugungsschaltung und einer Taktunterbrechungsschaltung
der Karte;
Fig. 3 bis 5 schematische Darstellungen zur Erläuterung von verschiedenen
Arten der Eingabe eines Taktunterbrechungssignals; und in
Fig. 6 ein Blockschaltbild zur Erläuterung des Aufbaus einer
herkömmlichen Karte ohne Anschlußkontakte.
Im folgenden wird zunächst auf Fig. 1 Bezug genommen. Eine IC-Karte
10 ohne Anschlußkontakte gemäß einer ersten Ausführungsform
der Erfindung hat eine Zentraleinheit CPU 11, an die
ein Bus 18 angeschlossen ist. Der Bus 18 ist weiterhin verbunden
mit einem ROM 12 zur Speicherung von Programmen, mit denen
der Betrieb der CPU 11 gesteuert wird, einem RAM 13 zum Speichern
von Daten, und einer Eingabe/Ausgabe-Steuerschaltung 15
zur Steuerung der Eingabe von Daten von und zur Ausgabe von
Daten zu einer nicht dargestellten externen Vorrichtung. Die
Eingabe/Ausgabe-Steuerschaltung 15 ist an eine Modulations/Demodulations-
Schaltung 16 angeschlossen, die ihrerseits mit
einer Antenne 17 verbunden ist.
Die CPU 11 ist an eine Takterzeugungsschaltung 19 angeschlossen,
um der CPU 11 ein Taktsignal zuzuführen; die Takterzeugungsschaltung
19 ist mit einer Taktunterbrechungsschaltung 20
verbunden, um in Abhängigkeit von einem Taktunterbrechungssignal
von einer externen Schaltung außerhalb der Karte 10 den
Betrieb der Takterzeugungsschaltung 19 zu unterbrechen.
Die Karte 10 enthält ferner eine eingebaute Batterie
14, um den elektrischen Schaltungen innerhalb
der Karte 10 elektrische Energie zuzuführen.
Die Modulations/Demodulations-Schaltung 16 und die Antenne 17
bilden Datenübertragungs- und Datenempfangseinrichtungen; die
CPU 11 bildet eine Datenverarbeitungseinrichtung.
Fig. 2 zeigt den inneren Aufbau der Takterzeugungsschaltung 19
und der Taktunterbrechungsschaltung 20. Der Ausgang Q eines ersten
Flip-Flops 21 ist über ein erstes AND-Glied 22, ein erstes
NAND-Glied 23 und Frequenzteiler 24 und 25 mit einem Teilerverhältnis
von 1/2 an ein zweites NAND-Glied 26 angeschlossen. Das
NAND-Glied 26 ist ausgangsseitig mit der CPU 11 verbunden.
Der Ausgang des Frequenzteilers 24 mit dem Teilerverhältnis 1/2
ist außerhalb über einen Frequenzteiler 27 mit einem Teilerverhältnis
von 1/8, ein zweites AND-Glied 28, einen vorgeschalteten
Frequenzteiler 29 und ein Zeitglied 30 an den Setzeingang
S eines zweiten Flip-Flops 31 angeschlossen. Der Ausgang Q des
zweiten Flip-Flops ist über ein drittes AND-Glied 32 mit dem
zweiten NAND-Glied 26 verbunden. Das erste NAND-Glied 23 ist an
einen Resonator 33 angeschlossen. Das erste NAND-Glied 23 und
der Resonator 33 bilden eine Resonanzschaltung 34.
Als nächstes wird der Betrieb dieser Ausführungsform der Karte
näher erläutert. Bei dem Verfahren zur Herstellung der Karte
werden die einzelnen Schaltungen
der Karte 10 hergestellt, und die Batterie 14 wird auf der Karte
10 montiert. Danach werden Produkttests durchgeführt, falls dies
erforderlich ist.
Vor den Tests wird hinsichtlich der Konstruktion gemäß Fig. 2
ein Rücksetzsignal an den Setzeingang S des ersten Flip-Flops
21 und den Rücksetzeingang R des zweiten Flip-Flops 31 angelegt.
Ferner wird ein Taktunterbrechungssignal mit hohem Pegel "H" an
jedes der ersten und dritten AND-Glieder 22 und 32 angelegt. Das
erste Flip-Flop 21, dessen Setzeingang S ein Rücksetzsignal erhalten
hat, liefert an seinem Ausgang Q ein Oszillations-Freigabesignal
mit hohem Pegel "H" an das erste NAND-Glied 23 über
das erste AND-Glied 22. Dieses Ausgangssignal startet eine Oszillation
der Resonanzschaltung 34.
Das Ausgangssignal der Resonanzschaltung 34 hat eine Frequenz,
die von den beiden Frequenzteilern 24 und 25 mit dem Teilerverhältnis
1/2 auf 1/4 reduziert ist, und wird dann als internes
Taktsignal von dem zweiten NAND-Glied 26 abgegeben. Damit eine
Verzögerung erreicht wird, bis die Oszillationswellenform sich
stabilisiert hat, arbeiten der Frequenzteiler 27 mit dem Teilerverhältnis
1/8, der vorgeschaltete Frequenzteiler 29,
das Zeitglied 30 und das zweite Flip-Flop
31 in der Weise miteinander zusammen, daß ein internes Taktsignal
abgegeben wird, nachdem eine vorgegebene Zeitspanne seit
dem Start einer Oszillation der Resonanzschaltung 34 verstrichen
ist, bis ein Überlauf des Zeitgliedes 30 (Zähler) erfolgt.
Das auf diese Weise erzeugte interne Taktsignal macht die CPU
11 betriebsfähig. In diesem Zustand werden Produkttests durchgeführt,
um zu prüfen, ob die Karte 10 ohne Anschlußkontakte
normal arbeitet oder nicht.
Wenn die Produkttests beendet worden sind, wird ein Taktunterbrechungssignal
mit niedrigem Pegel "L" eingegeben, und zwar
sowohl an das erste AND-Glied 22 als auch das dritte AND-Glied
32. Dieses Eingangssignal sorgt dafür, daß das AND-Glied 22
verhindert, daß das Oszillations-Freigabesignal von dem ersten
Flip-Flop 21 an das erste NAND-Glied 23 gegeben wird. Dementsprechend
wird die Oszillation der Resonanzschaltung 34 unterbrochen.
Das Anlegen des Taktunterbrechungssignals mit niedrigem Pegel
"L" an das dritte AND-Glied 32 sorgt dafür, daß dieses AND-Glied
32 verhindert, daß das Ausgangssignal von dem zweiten
Flip-Flop 31 an das zweite NAND-Glied 26 angelegt wird. Somit
wird die Erzeugung des internen Taktsignals von dem NAND-Glied
26 unterbrochen. Infolgedessen wird der Betrieb
der CPU 11 unterbrochen und infolgedessen wird auch die gesamte
Funktion der Karte 10 unterbrochen, so daß der Verbrauch von
Energie, die von der Batterie 14 geliefert wird, so lange ausgesetzt
wird, bis das interne Taktsignal wieder erzeugt wird.
Auf diese Weise wird nach den Produkttests der Verbrauch von
elektrischer Energie, die von der Batterie 14 geliefert wird,
so lange unterbrochen, bis der Versand oder die Auslieferung
erfolgen. Somit ist es möglich, jeglichen Verbrauch von Energie,
die von der Batterie 14 geliefert wird, zu vermeiden; damit
wird die nutzbare Periode der Karte ohne Anschlußkontakte
verlängert, wenn diese in
Verkehr gebracht worden ist.
Die Erzeugung des internen Taktsignals kann unnmittelbar vor
dem Versand der Karte 10 wieder gestartet werden, so daß die
Karte versandt wird, während sie in einem betriebsfähigen Zustand
ist. Alternativ dazu kann die Karte 10 ohne Anschlußkontakte
auch versandt werden, während die Erzeugung des internen
Taktsignals unterbrochen ist, und die Erzeugung des internen
Taktsignals kann von dem Benutzer unmittelbar vor dem Beginn
der Benutzung wieder gestartet werden.
Während des Betriebes sendet und empfängt die Karte 10 Daten
zu und von einer externen Vorrichtung in ähnlicher Weise wie
eine herkömmliche Karte, die in Fig. 6 dargestellt ist. Das bedeutet,
wenn ein Signal aufzunehmen ist, das in Form einer
elektromagnetischen Welle vorliegt, wird es von der nicht dargestellten
externen Vorrichtung mit der Antenne 17 empfangen,
und das Eingangssignal wird von der Modulations/Demodulations-Schaltung
16 digitalisiert. Anschließend wird das Signal über
die Eingabe/Ausgabe-Steuerschaltung 15 in die CPU 11 eingegeben.
Die CPU 11 arbeitet das Eingangssignal in Abhängigkeit von
den in dem ROM 12 gespeicherten Programmen und speichert Daten,
falls erforderlich, in dem RAM 13 ab. Daten, die auf Anfrage
einer externen Vorrichtung auszugeben sind,
wie die Resultate der Verarbeitung, werden über die Eingabe/Ausgabe-
Steuerschaltung 15 an die Modulations/Demodulations-
Schaltung 16 gegeben, in welcher die Daten in analoge
Äquivalente umgewandelt werden. Dann werden die Daten als elektromagnetische
Wellen von der Antenne 17 zu der externen Vorrichtung
ausgesendet.
Ein Taktunterbrechungssignal wird den AND-Gliedern 22 und 32
gemäß Fig. 2 in der nachstehend beschriebenen
Weise zugeführt. Wie in Fig. 3 dargestellt, ist eine Außenabdeckung
einer versiegelten Karte 40 mit
einem Paar von Einstecklöchern 41a und 41b ausgebildet. Ein
Paar von Schenkelteilen 42a und 42b eines leitenden Teiles 42
werden in die jeweiligen Einstecklöcher 41a und 41b eingesteckt.
Das eine Einsteckloch 41a ist in einer Position vorgesehen, die
einem der jeweiligen Eingangsanschlüsse von dem ersten und dem
dritten AND-Glied 22 und 32 gemäß Fig. 2 entspricht, und das
andere Einsteckloch 41b ist in einer Position ausgebildet, die
einer nicht dargestellten Masseleitung entspricht.
Wenn die Schenkelteile 42a und 42b des leitenden Teiles 42 eingesteckt
sind, so daß sie mit den Eingangsanschlüssen der AND-Glieder
22 und 32 und der Masseleitung verbunden sind, wird
ein Taktunterbrechungssignal mit niedrigem Pegel "L" über das
leitende Teil 42 an die AND-Glieder 22 und 32 angelegt.
Auf diese Weise kann die Erzeugung des internen Taktsignals
leicht gesteuert werden, auch wenn die Karte 40
versiegelt ist. Das bedeutet, nach den Produkttests wird
das leitende Teil 42 auf der Karte 40 angebracht, und danach
wird das leitende Teil 42 unmittelbar vor der
Benutzung der Karte 40 von der Karte 40 entfernt.
Alternativ dazu kann ein Taktunterbrechungssignal dadurch eingegeben
werden, daß man, wie in Fig. 4 dargestellt, Einstecklöcher
51a und 51b in einem seitlichen Bereich einer Karte 50
vorsieht und in diese Schenkelteile 52a und 52b eines leitenden
Teiles 52 einsteckt.
Bei einer weiteren alternativen Ausführungsform kann ein Substrat
60, auf welchem die oben beschriebenen Schaltungen
montiert sind, einen in einem Bereich davon ausgebildeten
Anschluß 61 aufweisen, der mit
einem der jeweiligen Eingangsanschlüsse von den ersten und
dritten AND-Gliedern 22 und 32 gemäß Fig. 2 verbunden ist.
Wenn ein an Masse liegendes Kontaktteil, das in
der Zeichnung nicht dargestellt ist, wie ein Masseclip
oder dergleichen mit dem Anschluß 61 in Kontakt gebracht wird,
wird dieser Anschluß 61 auf Massepegel gebracht.
Aus der DE 37 11 601 A1 ist ein IC-Kartensystem bekannt, wobei
eine dort verwendete IC-Karte eine interne Batterie aufweist.
In dem Falle, wo die IC-Karte in ein Terminal eingeschoben wird,
besteht die Möglichkeit des Abschaltens der in der IC-Karte vorhandenen
internen Batterie, so daß sich deren Lebensdauer erhöht.
Mit anderen Worten wird also nach Herstellung einer Kontaktverbindung
zwischen IC-Karte und Terminal die energiemäßige Versorgung
der IC-Karte über das Terminal gewährleistet. In dem Falle jedoch,
wo ein in der bekannten IC-Karte vorhandener Schaltkontakt bzw.
Schalter zum Unterbrechen einer internen Stromversorgung nicht
mehr zuverlässig funktioniert, d. h. ein sicheres Schließen des
Stromkreises gestattet, ist die Funktionsfähigkeit der Karte gestört.
Da aufgrund der konstruktiven Ausführung der IC-Karte, nämlich
flachbauend und nahezu hermetisch abgeschlossen, eine Reparatur
bzw. ein Ersetzen des mechanischen Schalters nicht ohne weiteres
möglich ist, verbleibt nur der Austausch der kompletten
Karte mit allen damit verbundenen Nachteilen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine bekannte IC-Karte
derart weiterezubilden, daß für den Fall, wenn eine mechanische
Unterbrechungseinrichtung zur Erhöhung der Lebensdauer einer
internen Batterie keinen sicheren Kontakt liefert, die Funktionsfähigkeit
der Karte prinzipiell erhalten bleibt.
Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt mit einem Gegenstand
nach den Merkmalen des Patentanspruches 1, wobei die Unteransprüche
mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen umfassen.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht nun darin, in der IC-Karte
eine logische Schaltung vorzusehen, welche beim Anliegen eines
Taktunterbrechungssignales sich ständig in einem geöffneten Zustand
befindet, wodurch ein stromsparender Betrieb einstellbar
ist. Die Taktunterbrechungseinrichtung ist erfindungsgemäß als
leitendes Teil ausgebildet, das an der Karte außen lösbar angebracht
ist, wodurch das Taktunterbrechungssignal angelegt werden
kann. Dadurch, daß nur dann, wenn das leitende Teil an der Karte
angebracht ist, eine Verbindung der logischen Schaltung mit der
internen Massenleitung der Karte hergestellt ist und eine
Taktunterbrechung erfolgt, ist sichergestellt, daß die
Funktionsfähigkeit der Karte erhalten bleibt, wenn irgendwelche
Kontaktschwierigkeiten beim außen angebrachten leitenden Teil
auftreten.
Claims (7)
1. IC-Karte,
umfassend
- - Datenübertragungs- und Datenempfangseinrichtungen (16, 17) zum Empfangen und Aussenden von Daten,
- - eine Datenverarbeitungseinrichtung (11) zum Verarbeiten von Daten, welche an die Datenübertragungs- und Datenempfangseinrichtungen (16, 17) angeschlossen ist,
- - eine Takterzeugungseinrichtung (19) zum Erzeugen eines Taktsignals für die Datenverarbeitungseinnrichtung (11),
- - eine in der IC-Karte (10) angeordnete Batterie (14), welche zur Lieferung elektrischer Energie für die Datenübertragungs- und Datenempfangseinrichtungen (16, 17), die Datenverarbeitungseinrichtung (11) und die Takterzeugungseinrichtung (19) mit diesen Einrichtungen elektrisch verbunden ist,
- - eine logische Schaltung (20, 22, 23) zum zeitweiligen Unterbrechen der internen Taktsignalerzeugung mittels der Takterzeugungseinrichtung (19) und einem externen Taktunterbrechungssignal, dadurch gekennzeichnet, daß beim Anliegen des Taktunterbrechungssignales die logische Schaltung sich in einem geöffneten Zustand befindet, so daß der Betrieb der IC-Karte (10) unterbrochen, und damit der Verbrauch elektrischer Energie von der Batterie (14) reduziert ist, solange das externe Taktunterbrechungssignal anliegt, wobei die Taktunterbrechungseinrichtung (20) ein leitendes Teil (42, 52) aufweist, das an der Karte (40, 50) außen frei anbringbar und von dieser lösbar ist und dazu dient, das Taktunterbrechungssignal anzulegen, und wobei weiterhin das leitende Teil (42, 52) nur dann, wenn es an der Karte (40, 50) angebracht ist, einen Anschluß der logischen Schaltung (22, 23) mit einer internen Masseleitung der Karte (40, 50) verbindet.
2. IC-Karte nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Taktunterbrechungseinrichtung (20) eine zweite logische
Schaltung (26, 27) aufweist, die beim Anlegen
des Taktunterbrechungssignals das Weiterleiten des
internen Taktsignals der Takterzeugungseinrichtung (19) an
die Datenverarbeitungseinrichtung (11) derart unterbricht,
daß die Datenverarbeitungseinrichtung (11) in einem definierten
Zustand angehalten wird.
3. IC-Karte nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das leitende Teil (42, 52) ein erstes Schenkelteil (42a,
52a), das an den Anschluß an der ersten logischen Schaltung
(22, 23) anschließbar ist, und ein zweites Schenkelteil (42b,
52) aufweist, das an die Masseleitung der Karte anschließbar
ist.
4. IC-Karte nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine äußere Hülle vorgesehen ist, die ein Paar von Einstecklöchern
(41a, 41b; 51a, 51b) aufweist, durch welche die
ersten und zweiten Schenkelteile (42a, 52a; 42b, 52b) des
leitenden Teiles (42, 52) einsteckbar sind.
5. IC-Karte nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Einstecklöcher (41a, 41b) in einer Oberfläche einer
kartenförmigen äußeren Hülle ausgebildet sind.
6. IC-Karte nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Einstecklöcher (51a, 51b) in einem seitlichen Bereich
der kartenförmigen äußeren Hülle ausgebildet sind.
7. IC-Karte nach Anspruch 2,
gekennzeichnet durch
ein Substrat (60), auf welchem die Einrichtungen (11, 16, 17,
19, 20) montiert sind, und einen Kontaktanschluß (61), der in
einem Bereich des Substrates (60) ausgebildet und mit jeweils
einem Eingang der ersten und zweiten logischen Schaltung (22,
23; 26, 32) verbunden ist, wobei dann, wenn der Kontaktanschluß
(61) mit Masse verbunden wird, das Taktunterbrechungssignal
an die erste und zweite logische Schaltung (22, 23;
26, 32) angelegt wird.
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Family Applications (1)
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DE4120265A Expired - Fee Related DE4120265C2 (de) | 1990-06-22 | 1991-06-19 | IC-Karte |
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