專利名稱：：一種磁卡讀卡器數(shù)碼磁頭及其控制方式的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種磁卡讀卡器數(shù)碼磁頭及其控制方式，尤其涉及一種不需外加解碼電路就能直接把銀行系統(tǒng)的信用卡、磁卡和存折數(shù)據(jù)讀出，并通過RS232接口或USB接口直接傳輸給電腦或終端的數(shù)碼磁頭及其控制方式。
背景技術(shù)：
：目前，眾所周知，磁卡的使用已經(jīng)有很長的歷史了。由于磁卡成本低廉，易于使用，便于管理，且具有一定的安全特性，因此它的發(fā)展得到了很多世界知名公司，特別各國政府部門幾十年的鼎立支持，使得磁卡的應(yīng)用非常普及，遍布國民生活的方方面面。磁卡記錄原理記錄磁頭由內(nèi)有空隙的環(huán)形鐵芯和繞在鐵芯上的線圖構(gòu)成。磁卡是由一定材料的片基和均勻地涂布在片基上面的微粒磁性材料制成的。在記錄時，磁卡的磁性面以一定的速度移動，或記錄磁頭以一定的速度移動，并分別和記錄磁頭的空隙或磁性面相接觸。磁頭的線圈一旦通上電流，空隙處就產(chǎn)生與電流成比例的磁場，于是磁卡與空隙接觸部分的磁性體就被磁化。如果記錄信號電流隨時間而變化，則當(dāng)磁卡上的磁性體通過空隙時(因?yàn)榇趴ɑ虼蓬^是移動的)，便隨著電流的變化而不同程度地被磁化。磁卡被磁化之后，離開空隙的磁卡磁性層就留下相應(yīng)于電流變化的剩磁。如果電流信號(或者說磁場強(qiáng)度)按正弦規(guī)律變化，那么磁卡上的剩余磁通也同樣按正弦規(guī)律變化。當(dāng)電流為正時，就引起一個從左到右(從N到S)的磁極性；當(dāng)電流反向時，磁極性也跟著反向。其最后結(jié)果可以看作磁卡上從N到S再返回到N的一個波長，也可以看作是同極性相接的兩塊磁棒。剩磁Br是按正弦變化的。當(dāng)信號電流最大時，縱向磁通密度也達(dá)到最大。記錄信號就以正弦變化的剩磁形式記錄，Hfc存在磁卡上。傳統(tǒng)讀卡磁頭的工作原理磁卡上面剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br在磁卡工作過程中起著決定性的作用。磁卡以一定的速度通過裝有線圈的工作磁頭，磁卡的的外部磁力線切割線圈，在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，從而傳輸了被記錄的信號。一根很細(xì)的金屬直線可以作為一個簡單的重放設(shè)備，金屬直線與磁卡緊貼，方向垂直于磁卡運(yùn)行方向，磁卡運(yùn)行時，金屬直線切割磁力線而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，電動勢的大小與切割的磁力線成正比/當(dāng)磁卡的運(yùn)行速度保持不變時，金屬直線的感應(yīng)電動勢與磁卡表面剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比，而導(dǎo)體中的感應(yīng)電動勢可由下式表示e-BrWv式中Br-表面剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度；W-記錄道跡的寬度；v-重放時磁卡的運(yùn)行速度。在Br=27Tf/vcl)rmcos27ift的情況下，綜合Br和e的關(guān)系式，得到e=27TfW(J)rmcos27Tft。當(dāng)然，用一根金屬線作磁卡工作設(shè)備，由于輸出很小，故而是不實(shí)用的。而磁頭是用高導(dǎo)磁系數(shù)的軟磁材料制成的鐵芯，上面纏有繞組線圈，磁頭前面有一條很窄的縫隙，這時進(jìn)入工作磁頭的磁卡磁通量而言，可以看作是兩個并聯(lián)的有效磁阻，即空隙的磁阻和磁頭鐵芯的磁阻。因?yàn)榭障兜挠行Т抛柽h(yuǎn)大于工作磁頭鐵芯的磁阻，所以磁卡上磁通量的絕大部分輸入到磁頭鐵芯，并與工作磁頭上線圈繞組發(fā)生交連，因而感應(yīng)出電動勢，在這種情況下，單根金屬重放線所得到的感應(yīng)電動勢公式完全適用于環(huán)形磁卡工作磁頭，只是比例系數(shù)不同而已。設(shè)N為線圈的匝數(shù)，m為與工作磁頭鐵芯的大小和磁性有關(guān)的系數(shù)，則環(huán)形工作磁頭繞組中所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為e=2TrfWmN(})rmcos2丌ft因?yàn)樵诠ぷ鞔爬@組中所感應(yīng)的電動勢正比于磁通量的變化率，即電動勢e^Bycx頻率f。在記錄時i-Isinwt,縱向剩磁密度Bxai(傳遞曲線的直線部分)，所以，Bx=KlIsinWt。由于Byadbx/dt，e°=By,所以，e=K2Iwcoswt。這里的K2取決于工作磁頭的效率、匝數(shù)、磁帶材料等。這些公式還表明輸出電壓正比記錄電流；輸出電壓正比于信號頻率?？偠灾?，目前傳統(tǒng)的磁頭在一個讀卡設(shè)備完成把卡內(nèi)信息讀出傳輸?shù)诫娔X或終端的過程中只是擔(dān)任把磁卡刷卡運(yùn)動時磁體切割磁感線產(chǎn)生電流的變化輸出，還必須經(jīng)過復(fù)雜的信號放大和解碼電路才能完成磁卡數(shù)據(jù)重現(xiàn)功能。目前巿場上已有的磁條卡讀卡器都是有三部分組成磁頭，解碼模塊，刷卡座。所以磁頭在讀卡器整體中只是一個小部分，完成簡單的刷卡產(chǎn)生的電流變化的采集。如果使用傳統(tǒng)讀卡磁頭生產(chǎn)一個讀卡設(shè)備存在缺點(diǎn)成本高，開發(fā)周期長，體積大，易破解。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明針對上述諸多問題進(jìn)行了改進(jìn)，使用本磁卡讀卡數(shù)碼磁頭就解決了目前常規(guī)讀卡設(shè)備所使用的磁頭的這些缺點(diǎn)，把解碼電路簡化到可以SMT到10腿X10mmX0,5隨的PCB板上，并嵌入到磁頭內(nèi)部，與磁頭形成一整體，使用本磁卡讀卡數(shù)碼磁頭加上刷卡座就能組成讀卡器，不需要另加解碼部分?？梢怨?jié)省成本，縮短開發(fā)周期，縮小體積。具體的技術(shù)方案為一種磁卡讀卡器數(shù)碼磁頭，其包括磁頭，所述磁頭信號輸出端連有信號整形電路，信號整形電路與CPU連接，CPU輸出端連有運(yùn)算放大器，運(yùn)算放大器與輸出接口連接，輸出接口的一個腳位通過施密特觸發(fā)器與CPU輸入端連接；電路供電采用3.3V穩(wěn)壓器。所述磁頭為三軌磁頭?！剿鲚敵鼋涌跒閁SB接口。所述輸出接口為RS232接口。一種磁卡讀卡器數(shù)碼磁頭的控制方式其控制方式由以下步驟組成A、信號整形電路將刷卡時產(chǎn)生的電信號放大和整形，把信號轉(zhuǎn)變成一串脈沖信號；B、當(dāng)CPU接收到由高電平下降到低電平的下降沿信號時，判定刷卡開始，并判別刷卡方向后，記錄下脈沖信號，當(dāng)CPU接收到連續(xù)兩個以上高電平時，判定刷卡結(jié)東；C、將所收集到的脈沖信號進(jìn)行計算編碼，計算到刷卡數(shù)據(jù)的起始符和刷卡數(shù)據(jù)的結(jié)東符，一個刷卡過程完成，起始符和結(jié)束符中間的部分為卡內(nèi)數(shù)據(jù)；D、經(jīng)過TX和RX傳輸?shù)酱冢瓿砂汛趴ㄐ畔⒅噩F(xiàn)的過程。本發(fā)明的數(shù)碼磁頭可聯(lián)接任何具有RS-232串口或USB接口的電腦或終端，標(biāo)準(zhǔn)的DC+5￥供電，可讀300Oe~40000e的磁條卡或存折本上的磁條信息。操作簡單，該產(chǎn)品性能穩(wěn)定可靠，并且兼容性好，是計算機(jī)系統(tǒng)理想的外圍設(shè)備?？蓮V泛用于金融、郵電、交通、海關(guān)等各個領(lǐng)域，特別是銀行系統(tǒng)的信用卡、磁卡和存折的讀取。圖i為本發(fā)明實(shí)施例的電路工作框圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例的工作電路圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例的磁卡刷卡時經(jīng)過磁頭和Ul整形后波形圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例的磁卡讀卡數(shù)碼磁頭使用接線圖。具體實(shí)施方式以下通過實(shí)施例來描述本發(fā)明，應(yīng)該指出的是，所列舉的實(shí)施例不應(yīng)理解對發(fā)明的限制。如圖所示本實(shí)施例一種磁卡讀卡器數(shù)碼磁頭，其包括磁頭和磁頭內(nèi)部解碼電路，所述磁頭信號輸出端連有信號整形電路，信號整形電路與CPU連接，CPU輸出端連有運(yùn)算放大器，運(yùn)算放大器與輸出接口連接，輸出接口的一個腳位通過施密特觸發(fā)器與CPU輸入端連接；電路供電釆用3.3V穩(wěn)壓器。磁頭為三軌磁頭。輸出接口為RS232接口或USB接口。電路工作原理介紹C0N7是磁頭三個軌道線圈接入端，來自刷卡時產(chǎn)生的電磁信號經(jīng)Ul信號放太和整形，把信號轉(zhuǎn)變成一串脈沖信號，如下圖3所視，當(dāng)CPU接收到下圖3,Tl處由高電平下降到低電平的下降沿時，程序判斷刷卡開始，并記錄下脈沖信號T2，當(dāng)CPU接收到連續(xù)兩個以上高電平時T3，程序判斷刷卡結(jié)東.接著程序?qū)⑺占降拿}沖信號進(jìn)行計算編碼，如第一軌以七位二進(jìn)制編碼規(guī)則，當(dāng)計算到編碼為1000101代表字符％時為刷卡信號的起始符，當(dāng)計算到編碼為0011111代表字符？時為刷卡信號的結(jié)東符，一個刷卡過程完成，％與？中間的部分就是卡內(nèi)數(shù)據(jù).再經(jīng)過TX和RX傳輸?shù)酱?，完成把磁卡信息重現(xiàn)的過程。(七位編碼規(guī)則表l),電路中U4是單路施密特觸發(fā)反向器閘，U5是運(yùn)算放大器，主要功能是協(xié)助U2把數(shù)字信號通過C0N5串口連接器傳輸?shù)诫娔X或終端。U3是3.3V穩(wěn)壓器件。七位編碼規(guī)則表<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>本電路最大特點(diǎn)就是巧妙使用體積較小的元件，使整體電路體積較小，可以SMT到10mmXlOmmX0.5腿的PCB板上，并嵌入到磁頭內(nèi)部，與磁頭形成一整體，但卻能快速的完成讀卡和解碼功能，使用本磁卡讀卡數(shù)碼磁頭加上刷卡座就能組成讀卡器，不需要另加解碼部分，使得安裝簡便，而且器件之間工作穩(wěn)定，相互干擾較小，能耗較低。產(chǎn)品特點(diǎn)1.可同時讀出多個磁道(第1.2.3磁道)，反應(yīng)速度快。2.體積小，將磁頭，解碼電路，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口整合為一體，這是本產(chǎn)品獨(dú)有特點(diǎn)。3.采用屏蔽抗干擾措施，適合各種環(huán)境使用。有效避免與終端連接所產(chǎn)生的雜波干擾讀卡效果。4.兼容性好，可與任一品種終端連接使用，非常適合于二次開發(fā)。這是本產(chǎn)品獨(dú)有的巿場價值。5，本磁卡讀卡數(shù)碼磁頭還可根據(jù)客戶需求，在生產(chǎn)時在程序中加入客戶公司英文名稱，當(dāng)本磁頭與電腦或終端連接時會自動顯示出公司英文名稱標(biāo)志.6,本磁卡讀卡數(shù)碼磁頭可以根據(jù)客戶需求，在生產(chǎn)時程序中加入客戶指定在讀取卡數(shù)據(jù)的前面或后面加入特定的一串字符.例如卡的原本數(shù)據(jù)為1234567890,而在按客戶要求在程序中加入特定代號為ABCD,則刷卡讀出結(jié)果就是ABCD1234567890，這樣的好處是在你的電腦或終端使用軟件平臺中可以通過本磁卡讀卡磁頭的這一功能，設(shè)定電腦或終端要讀出卡信息前必須接受到這串特定的字符，判斷正在使用的讀卡器是與本電腦或終端設(shè)定配對的設(shè)備，否則，不讀卡或報錯。這樣就可以避免不法分子用相同外形并內(nèi)部裝有盜取卡號的裝置的讀卡器替換了原本的讀卡器，大大提高使用安全性。產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)1.拉卡速度10~18Gcm/s2.讀寫標(biāo)準(zhǔn)ISO7811-78153.記錄密度第一磁道210BPI第二磁道75BPI第三磁道210BPI4.記錄字符第一磁道79個字符第二磁道40個字符(低密75BPI)104個字符(高密210BPI)第三磁道107個字符5.輸出接口RS-232,波特率為9600;或USB接口。6.電源DC5V±5%30mA.7.工作環(huán)境溫度(TC~+60°C;濕度10%~90%RH8.數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)ANSI/IS0/和IBM標(biāo)準(zhǔn)9.供電方式直接RS232或USB接口供電或終端輔口供電顯然，上述內(nèi)容只是為了說明本發(fā)明的特點(diǎn)，而并非對本發(fā)明的限制，有關(guān)
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明在相應(yīng)的
技術(shù)領(lǐng)域：
做出的變化應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范疇。權(quán)利要求1、一種磁卡讀卡器數(shù)碼磁頭，其包括磁頭，其特征在于所述磁頭內(nèi)部信號輸出端連有信號整形電路，信號整形電路與CPU連接，CPU輸出端連有運(yùn)算放大器，運(yùn)算放大器與輸出接口連接，輸出接口的一個腳位通過施密特觸發(fā)器與CPU輸入端連接；電路供電采用3.3V穩(wěn)壓器。2、根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種磁卡讀卡器數(shù)碼磁頭，其特征在于所述磁頭為三軌磁頭。3、根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種磁卡讀卡器數(shù)碼磁頭，其特征在于所述輸出接口為USB接口。4、根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種磁卡讀卡器數(shù)碼磁頭，其特征在于所述輸出接口為RS232接口。5、一種如權(quán)利要求1至4任一所述的磁卡讀卡器數(shù)碼磁頭的控制方式，其特征在于其控制方式由以下步驟組成A、信號整形電路將刷卡時產(chǎn)生的電信號放大和整形，把信號轉(zhuǎn)變成一串脈沖信號；B、當(dāng)CPU接收到由高電平下降到低電平的下降沿信號時，判定刷卡開始，并判別刷卡方向后，記錄下脈沖信號，當(dāng)CPU接收到連續(xù)兩個以上高電平時，判定刷卡結(jié)束；C、CPU將所收集到的脈沖信號進(jìn)行計算編碼，計算到刷卡數(shù)據(jù)的起始符和刷卡數(shù)據(jù)的結(jié)束符，一個刷卡過程完成，起始符和結(jié)東符中間的部分為卡內(nèi)數(shù)據(jù)；D、經(jīng)過TX和RX傳輸?shù)酱冢瓿砂汛趴ㄐ畔⒅噩F(xiàn)的過程。全文摘要一種磁卡讀卡器數(shù)碼磁頭及其控制方式，其包括磁頭，所述磁頭信號輸出端連有信號整形電路，信號整形電路與CPU連接，CPU輸出端連有運(yùn)算放大器，運(yùn)算放大器與輸出接口連接，輸出接口的一個腳位通過施密特觸發(fā)器與CPU輸入端連接；電路供電采用3.3V穩(wěn)壓器。本發(fā)明的數(shù)碼磁頭可聯(lián)接任何具有RS-232串口或USB接口的電腦或終端，標(biāo)準(zhǔn)的DC+5V供電，可讀300Oe～4000Oe的磁條卡或存折本上的磁條信息。操作簡單，該產(chǎn)品性能穩(wěn)定可靠，并且兼容性好，是計算機(jī)系統(tǒng)理想的外圍設(shè)備。可廣泛用于金融、郵電、交通、海關(guān)等各個領(lǐng)域，特別是銀行系統(tǒng)的信用卡、磁卡和存折的讀取。文檔編號G06K7/08GK101593086SQ200910106288公開日2009年12月2日申請日期2009年4月8日優(yōu)先權(quán)日2009年4月8日發(fā)明者洪煒棟申請人:洪煒棟;深圳市健馬科技開發(fā)有限公司