專利名稱：智能卡及其加密讀寫裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種串行通訊電擦除存儲(chǔ)器(EEPROM)構(gòu)成的智能卡及其加密讀寫裝置，屬于計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)識別技術(shù)領(lǐng)域。
目前，各種信用卡的使用給我們的生活帶來了極大的方便，促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)發(fā)展。常用的信用卡有磁卡、條形碼卡、光電卡等。這些卡既有各自的優(yōu)點(diǎn)，又有各自的不足之處。許多可以采用信用卡的智能小儀表，如用電量卡電表、用氣量卡煤氣表、用水量卡水表等，要求結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、其卡上記載的信息要能根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況在線改寫并具有保密性。磁卡保密性強(qiáng)，但其讀寫裝置復(fù)雜、成本高，所以難以用于這些智能小儀表。條形碼卡、光電卡上記載的信息不能在線改寫且其保密性差，因而也不適合于這些智能小儀表。專利文獻(xiàn)CN2143795Y公開了一種由串行EEPROM構(gòu)成的“電子信用卡”，專利文獻(xiàn)CN2154486Y公開了一種由串行EEPROM卡作電量卡的“防竊電預(yù)購電量自動(dòng)計(jì)費(fèi)電度表”。串行EEPROM構(gòu)成信用卡的優(yōu)點(diǎn)是，串行EEPROM卡可以直接與單片機(jī)CPU接口。磁卡、條形碼卡、光電卡不能直接與單片機(jī)CPU接口。這三種卡上記載的信息，只有經(jīng)過有關(guān)接口電路的轉(zhuǎn)換單片機(jī)CPU才能識別。所以由串行EEPROM卡構(gòu)成的智能小儀表電路簡單、成本低廉，但是串行EEPROM是一種通用微處理器外圍集成電路芯片，其上記載的信息，對微處理器硬件技術(shù)人員而言，沒有保密性。用串行EEPROM構(gòu)成的卡片作為用電卡、用氣卡、用水卡、食堂就餐卡等有價(jià)證券卡時(shí)，必須采取保密措施。否則其卡上記載的信息被復(fù)制或改寫時(shí)，將給管理部門或用戶造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。串行EEPROM卡在插入及退出過程中，應(yīng)防止對其內(nèi)部信息的讀寫，以免造成讀取的信息不準(zhǔn)確或損壞卡內(nèi)存儲(chǔ)的信息。
本發(fā)明的目的旨在解決由串行EEPROM構(gòu)成信用卡時(shí)，其卡內(nèi)信息的安全問題，以及防止在卡片插入退出過程中讀寫卡內(nèi)信息，提供一種串行EEPROM構(gòu)成的智能卡及其加密讀寫裝置。
本發(fā)明的智能卡由一塊絕緣板及一塊串行EEPROM集成塊構(gòu)成，串行EEPROM集成塊焊接按裝在絕緣板上。絕緣板上位于插接的一端有5個(gè)互相絕緣的金屬片，串行EEPROM的管腳分別連接在這5個(gè)金屬片上。串行EEPROM中存有密碼信息及有價(jià)證券信息。絕緣板上靠插接的一端有一小圓孔，如圖2所示。圖2中的6為焊點(diǎn)，7為一小圓孔，8為金屬片。
智能卡上記載的信息是由該卡片管理部門寫入的，其中的信息既包含有價(jià)證券信息，又有密碼信息。有價(jià)證券信息與密碼信息是按設(shè)計(jì)人員設(shè)定的某一特定規(guī)律排列的(下面把設(shè)計(jì)人員所設(shè)定的排列規(guī)律稱為規(guī)律E)，例如，有價(jià)證券信息密碼信息均設(shè)定為16位二進(jìn)制數(shù)據(jù)，將這32位二進(jìn)制數(shù)據(jù)分為4組，每組有8位二進(jìn)制數(shù);這32位數(shù)據(jù)寫入智能卡時(shí)，第一組取密碼信息的低8位，第二組取有價(jià)證券信息的高8位，第三組取有價(jià)證券信息的低8位，第四組為密碼信息的高8位;按上述排列順序，把這32位數(shù)據(jù)寫入EEPROM內(nèi)相臨的4個(gè)存儲(chǔ)單元中。
更換智能卡時(shí)，新卡片中的密碼信息按設(shè)計(jì)人員預(yù)先約定的規(guī)律改變，如新密碼＝原密碼+2，下面將這一密碼改變規(guī)律稱為規(guī)律G。
本發(fā)明的智能卡加密讀寫裝置，由單片機(jī)CPU IC2、地址鎖存器IC3、程序存儲(chǔ)器IC4、隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器IC6、光電檢測電路、掉電檢測電路、顯示電路、報(bào)警信號電路、輸入輸出信號電路、插件槽及外殼等組成，如

圖1及圖3中的A所示。CPU IC2起中心控制作用，具有取指令分析執(zhí)行指令、采集輸入數(shù)據(jù)、輸出報(bào)警信號執(zhí)行信號顯示信息、定時(shí)中斷、外部中斷等功能。地址鎖存器IC3的8根輸入線及信號線LE分別接至CPU IC2的數(shù)據(jù)總線和PSEN線。地址鎖存器IC3鎖存CPU輸出的地址信息，IC3的輸出為低8位地址總線。程序存儲(chǔ)器IC4的數(shù)據(jù)線接至CPU IC2的數(shù)據(jù)總線，地址線的低8位接至地址鎖存器IC3的輸出，高5位接至CPU IC2的P2口，OE線與CPU IC2的ALE/P線連接。程序存儲(chǔ)器IC4用來存儲(chǔ)預(yù)先編好的指令機(jī)器碼。顯示電路、輸出信號電路及報(bào)警信號電路的輸入信號線分別接至CPU IC2輸出口線上。顯示電路顯示智能卡中的有價(jià)證券信息。輸出信號電路用來驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。報(bào)警信號電路驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)出報(bào)警信號。隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器IC6的信號線接至CPU IC2的輸入輸出雙向口線上。隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器IC6用來存儲(chǔ)CPU工作過程中需要記憶的動(dòng)態(tài)信息。輸入信號電路接至CPU IC2的定時(shí)/計(jì)數(shù)器輸入端。輸入信號電路將需要采集的物理量變?yōu)镃PU能夠識別的數(shù)字信號。光電檢測電路、掉電檢測電路的輸出信號分別接至CPU IC2的外部中斷口線上。光電檢測電路與智能卡上的小圓孔配合，檢測智能卡的插入及退出。掉電檢測電路檢測掉電信號，中斷CPU存儲(chǔ)不允許丟失的信息。CPU IC2有3根輸入輸出雙向口線接至插件槽。除顯示電路外，組成上述電路的器件均按裝在一塊電路板上，電路板按裝于外殼內(nèi)。組成顯示電路的器件按裝在一塊固定于外殼面板的電路板上。
讀寫裝置的程序存儲(chǔ)器IC4中固化有一解碼規(guī)律與上述智能卡中有價(jià)證券信息及密碼信息的排列規(guī)律E相對應(yīng)(下面把解碼規(guī)律稱為規(guī)律F)，例如，讀寫裝置讀取智能卡內(nèi)相應(yīng)的4個(gè)存儲(chǔ)單元中的信息后，把第四和第一單元中的信息分別作為密碼信息的高8位和低8位，把第二第三單元中的信息分別作為有價(jià)證券信息的高8位和低8位，再將讀得的密碼信息與預(yù)先存儲(chǔ)在讀寫裝置中的密碼信息相比較，以辨別密碼信息正確否。規(guī)律E與規(guī)律F一一對應(yīng)。
讀寫裝置的程序存儲(chǔ)器IC4中固化有另一解碼規(guī)律與上述智能卡換卡時(shí)的密碼信息的改變規(guī)律G相對應(yīng)(下面將該解碼規(guī)律稱為規(guī)律H)，如讀寫裝置讀取智能卡的密碼信息后減去2，再與所存儲(chǔ)的密碼信息進(jìn)行比較。規(guī)律G與規(guī)律H一一對應(yīng)。
智能卡由外殼上的插卡口插入，通過金屬片與插件槽內(nèi)相應(yīng)的金屬觸片聯(lián)接，以接通EEPROM與CPU IC2的聯(lián)接線，如圖3中的J1所示。圖3中的B即為構(gòu)成智能卡的串行EEPROM IC5的接線圖。
本發(fā)明的工作過程將智能卡插入其讀寫裝置時(shí)，裝置中的光電檢測電路輸出一脈沖信號，該信號起動(dòng)CPU IC2讀取智能卡中的信息，并解碼識別。密碼錯(cuò)誤時(shí)由報(bào)警信號電路給出報(bào)警信號，密碼正確時(shí)CPU IC2將讀得的信息存于隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器IC6中，再由輸出信號電路給出正常工作信號。
正常運(yùn)行過程中，CPU IC2由輸入信號電路采集數(shù)據(jù)，一方面在線加密改寫智能卡上的有價(jià)證券信息，另一方面將寫入智能卡的信息存儲(chǔ)隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器IC6中。在不更換新卡時(shí)，CPU IC2在線加密寫入智能卡的信息中，其密碼信息保持不變，且有價(jià)證券信息所代表的金額數(shù)據(jù)只允許減少，而不允許增加。智能卡上的金額接近用完時(shí)，CPU IC2通過報(bào)警信號電路發(fā)出更換新卡信號。智能卡既可以在其金額用完后更換，又可以在尚有剩余時(shí)更換。讀寫裝置既可以在智能卡的金額用完時(shí)立刻停止正常運(yùn)行給出報(bào)警信號，也可以延時(shí)停止正常運(yùn)行，而先發(fā)報(bào)警信號。更換智能卡的過程中裝置可以正常運(yùn)行，即在線換卡。更換智能卡時(shí)，原卡片中剩余的金額以及換卡過程中因正常運(yùn)行所消耗的金額數(shù)值，讀寫裝置都存儲(chǔ)在其內(nèi)部，待新卡插入后結(jié)算清楚。設(shè)置這些功能給管理部門及用戶帶來許多方便。
掉電時(shí)，掉電檢測電路輸出信號，中斷CPU IC2將不允許丟失的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器IC6中。
智能卡被偽造有兩種情況其一是改寫智能卡中的信息，其二是將智能卡中的信息復(fù)制(將原卡EEPROM中的數(shù)據(jù)全部讀出，而寫入其它EEPROM中做成新卡)用在原卡所插的讀寫裝置上，或同一類型其它的讀寫裝置上。對于第一種情況，因?yàn)閭卧煺卟恢乐悄芸ㄖ械挠袃r(jià)證券信息與密碼信息的排列規(guī)律E以及密碼信息，所以改寫過的智能卡插入讀寫裝置后，讀寫裝置便會(huì)立即識別出來，發(fā)出報(bào)警信號，并停止正常運(yùn)行。對于第二種情況本發(fā)明提供的裝置也可以有效地進(jìn)行限制。首先，由原智能卡復(fù)制而得到的新卡插入原卡所插的讀寫裝置時(shí)，讀寫裝置認(rèn)為復(fù)制卡片是正確的，便根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況在線加密改寫復(fù)制卡上的有價(jià)證券信息，使有價(jià)證券信息代表的金額數(shù)據(jù)減少，此時(shí)若將復(fù)制卡退出而插入原卡則讀寫裝置會(huì)發(fā)出報(bào)警信號并使原卡變?yōu)閺U卡。同理，將原卡先插入讀寫裝置運(yùn)行，而復(fù)制卡便成為廢卡。即在此情況下只能使一個(gè)卡為有效卡。這是因?yàn)橹悄芸ㄉ厦艽a信息保持不變時(shí)，其有價(jià)證券信息所代表的金額數(shù)值只許減少而不允許增加。密碼信息相同的兩個(gè)卡片或多個(gè)卡片，先插入者金額數(shù)據(jù)已經(jīng)減少，后插入者金額值未變，讀寫裝置讀取后插入者時(shí)，出現(xiàn)了密碼信息相同金額數(shù)據(jù)增加的現(xiàn)象，所以讀寫裝置判定后插入者為偽卡。其次，由原卡片復(fù)制而得到的新卡插入到同一類型的其它讀寫裝置時(shí)，其它讀寫裝置也能識別出來。如果所有同一類型的讀寫裝置之間有通訊聯(lián)系，則其識別過程同上述復(fù)制卡插入原卡所插讀寫裝置的識別過程一樣，只能有一個(gè)卡為有效卡。如果所有同一類型的讀寫裝置之間沒有通訊聯(lián)系，復(fù)制卡將被其它讀寫裝置識別為偽造卡，發(fā)出報(bào)警信號。這是因?yàn)橛杀景l(fā)明提供的讀寫裝置在交付使用時(shí)，其第一次使用卡片的密碼信息是確定的，一塊卡(或一批卡)只能用于交付使用時(shí)確定的讀寫裝置，這些卡片的密碼信息在更換新卡時(shí)，由管理部門按規(guī)律G改變。所以同一類型的讀寫裝置之間在沒有通訊聯(lián)系時(shí)，它們所識別的卡片無兼容性，不能互換，要想互換使用必須經(jīng)過管理部門改寫密碼信息，因此由原卡復(fù)制的卡片也不能應(yīng)用到同一類型的其它讀寫裝置上。
原卡的金額數(shù)據(jù)用完時(shí)，可到管理部門交費(fèi)更換新卡，或由管理部門將新信息寫入原卡。更換的新卡或已寫入新信息的原卡，其中的密碼信息已按預(yù)先約定規(guī)律G改變，這與偽造所得到的信息不一樣，所以本發(fā)明提供的讀寫裝置能識別出由管理部門處理過的卡為真。
綜上所述本發(fā)明提供的智能卡及其讀寫裝置，解決了串行通訊電擦除存儲(chǔ)器(EEPROM)構(gòu)成信用卡時(shí)，其卡內(nèi)信息的安全問題。由于光電檢測電路能夠檢測出卡片的插入及退出，所以防止了在卡片的插入或退出過程中讀寫卡內(nèi)信息。
下面結(jié)合實(shí)施例1進(jìn)一步對本發(fā)明進(jìn)行描述。
實(shí)施例1圖1、圖2、圖3、圖4為實(shí)施例1的附圖。圖1為外型圖，圖2為串行EEPROM構(gòu)成的智能卡片，圖3為電路原理圖，圖4為程序框圖。
圖1中，1為顯示窗口，2為插卡口，3為按鍵，4為插座J3的插接口，5為插座J2的插接口。
圖3中LED-1、LED-2、LED-3、LED-4為4只數(shù)碼管，IC1為串行輸入BCD碼十進(jìn)制譯碼驅(qū)動(dòng)顯示器MC14499，它們與每段的限流電阻一起組成顯示電路。IC1的3根輸入信號線接至CPU IC2的3根輸出口線上，IC1輸出的8根字段線(A、B、C、D、E、F、G、DP)經(jīng)限流電阻分別接至數(shù)碼管的7根字段線及小數(shù)點(diǎn)線上，IC1輸出的4根字位選線分別接至4位數(shù)碼管的公共端。由IC1組成顯示電路，可以大大減少CPU I/O口線的占用數(shù)量。
圖1面板上有一按鍵3，即圖3中的K1，按一下按鍵3時(shí)，智能卡中存儲(chǔ)的有價(jià)證券信息由CPU IC2送到IC1，經(jīng)IC1譯碼驅(qū)動(dòng)顯示到數(shù)碼管上，以便用戶隨時(shí)觀察卡片內(nèi)的有價(jià)證券信息。延時(shí)一段時(shí)間后，數(shù)碼管關(guān)閉，以降低能耗。
圖3中IC2為單片機(jī)CPU、IC3為地址鎖存器、IC4為紫外線擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(EPROM)。單片機(jī)CPU有多個(gè)系列，每個(gè)系列中又有多個(gè)類型供選擇，如MCS-51系列、MCS-96系列、68HC05系列等。MCS-51系列中，又有8031、80C31、8751、87C51供選擇。本實(shí)施例中選取價(jià)格低廉的8031做CPU。若選用8751做CPU，則IC3、IC4可以省略。8751內(nèi)部帶有程序存儲(chǔ)器EPROM，選取8751做CPU，則電路結(jié)構(gòu)更簡單，保密性更強(qiáng)，但目前8751的價(jià)格與8031相比太高，隨著電子技術(shù)的發(fā)展8751的價(jià)格下降后，最好采用8751做CPU。8031(8751)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、引腳功能及指令系統(tǒng)，在單片機(jī)原理書籍中有詳細(xì)介紹。
有多種集成電路芯片可以做地址鎖存器IC3和程序存儲(chǔ)器IC4，如74LS373、74LS273、8228等可作地址鎖存器，又如2732、2764、27128、27256等可作程序存儲(chǔ)器。本實(shí)施例中采用74LS373做地址鎖存器，2764做程序存儲(chǔ)器。
圖3中IC5為串行EEPROM93C46，即智能卡圖2上的串行EEPROM。
電擦除可編程只讀存儲(chǔ)器EEPROM，可在+5伏電壓下擦除或?qū)懭霐?shù)據(jù)，在斷電情況下，其內(nèi)部數(shù)據(jù)可以長期保存。EEPROM有并行和串行數(shù)據(jù)通訊兩大類。并行EEPROM存儲(chǔ)容量大速度快，但外接線多，如2817A有28個(gè)引腳，應(yīng)用時(shí)一般需外接26條引線，所以并行EEPROM不適合做成卡片，否則卡片與讀寫裝置的連接復(fù)雜，而且并行EEPROM的價(jià)格遠(yuǎn)比串行EEPROM高。串行EEPROM存儲(chǔ)容量較小，但做信用卡時(shí)，其存儲(chǔ)容量完全能滿足要求，特別是它的外接線很少、價(jià)格低廉、加上本發(fā)明提供的加密讀寫裝置又使串行EEPROM卡具有很強(qiáng)的保密性，故適合于做成信用卡。專利文獻(xiàn)CN2143795Y和CN2154486Y中公開的串行EEPROM卡與其讀寫裝置的聯(lián)接線有6根，其中2根為電源線，4根為信號線。本發(fā)明提供的串行EEPROM卡與其加密讀寫裝置之間的聯(lián)接線只有5根，其中2根為電源線，3根為信號線，節(jié)省了CPU的一根口線，并使卡片與其讀寫裝置之間的聯(lián)接進(jìn)一步簡化。
圖3中IC6為另一塊串行EEPROM 93C46，用來存放CPU所需的掉電不丟失的動(dòng)態(tài)信息。為避免CPU所需的重要信息因掉電丟失，除采用串行或并行EEPROM外，還可以在CPU上加備用電池，掉電時(shí)備用電池只對CPU供電，保持CPU內(nèi)部RAM中的內(nèi)容不丟失，但對于要求長期運(yùn)行免維護(hù)的儀表而言，在存儲(chǔ)量不大時(shí)采用串行EEPROM最佳。并行EEPROM價(jià)格高。
圖3中F1為蜂鳴器，T1為三極管，T1、F1及連接在T1基極上的電阻組成報(bào)警信號電路。F1的一端接+5V電源，另一端接T1的集電極，T1的發(fā)射極接地。CPU IC2輸出的報(bào)警信號經(jīng)T1放大使蜂鳴器F1發(fā)出聲音。
圖3中T2為三極管，K2為一繼電器的線圈，D2為二極管，T2、K2、D2及連接在T2基極的電阻組成輸出信號電路。K2的一端接+5V電源，另一端接T2的集電極，T2的發(fā)射極接地，D2的陽極接T2的集電極，陰極接+5V電源。CPU IC2輸出的開關(guān)量信號由T2驅(qū)動(dòng)繼電器，以繼電器的觸點(diǎn)輸出。D2用于吸收繼電器線圈突然斷電時(shí)感應(yīng)出的高電壓保護(hù)T2。
圖3中D1為發(fā)光二極管，T3為光敏三極管，D1、T3及電阻R7、R8組成光電檢測電路。D1的陽極串電阻R7接至+5V電源，陰極接地，T3的集電極接+5V電源，發(fā)射極經(jīng)電阻R8接地。光電檢測電路與圖2中小孔7配合，用來檢測是否有智能卡插入或退出。智能卡插入后才能進(jìn)行讀寫，以確保讀得正確的信息。讀寫裝置先將要寫入智能卡的信息寫入IC6中，然后再寫入智能卡中。退卡時(shí)立即停止對智能卡進(jìn)行信息寫入，以存儲(chǔ)在IC6中的數(shù)據(jù)為標(biāo)準(zhǔn)。
圖3中P3.4是CPU IC2定時(shí)計(jì)數(shù)器T0的引腳，由P3.4引一根線至插座J2，用來采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)?，F(xiàn)場數(shù)據(jù)以脈沖的形式輸入到P3.4。CPU IC2用T1定時(shí)，T0計(jì)數(shù)，T1中斷CPU讀取T0的脈沖個(gè)數(shù)，經(jīng)計(jì)算便可測量出現(xiàn)場的一些物理量。
圖3中IC8為電壓比較器LM311，IC8與電阻R3、R4、R5、R6以及穩(wěn)壓二極管DW1，組成掉電檢測電路。電阻R3的一端接+5V電源，另一端接IC8的同相輸入端，電阻R4一端接IC8的同相輸入端，另一端接地，電阻R5、R6的一端接+5V電源，電阻R5的另一端接IC8的反相輸入端，電阻R6的另一端接IC8的輸出，IC8的輸出接至CPU IC2的一外部中斷口線，DW1的陰極接IC8的反相輸入端，DW1的陽極接地。掉電時(shí)，掉電檢測電路輸出一脈沖，立即中斷CPU，將不允許丟失的重要信息寫入EEPROM IC6，停止再對智能卡及EEPROM IC6進(jìn)行讀寫，防止破壞數(shù)據(jù)。
圖3中T為變壓器將220V電壓變?yōu)?V，D3、D4、D5、D6為整流二極管，把變壓器T輸出的交流電壓變?yōu)橹绷麟妷?，?jīng)電容C2、C3濾波，穩(wěn)壓塊7805穩(wěn)壓后，輸出+5伏電壓，作為裝置所需的+5V電源。
圖3中的J1插接智能卡片，J2連接輸入信號，J3引入交流電源及輸出開關(guān)量信號。
實(shí)施例1的工作過程剛通電無智能卡插入時(shí)，P1.7＝0繼電器常開觸點(diǎn)斷開。智能卡插入時(shí)，T3的發(fā)射極產(chǎn)生一脈沖，中斷CPU IC2。CPU IC2執(zhí)行相應(yīng)的服務(wù)程序首先，將智能卡內(nèi)的信息讀到CPU內(nèi)部的RAM區(qū);其次，按解碼規(guī)律F分出有價(jià)證券信息及密碼信息;第三，判斷密碼是否正確，若不正確，則由P1.6發(fā)出報(bào)警信號，P1.7＝0繼電器常開觸點(diǎn)斷開。若正確，則P1.7＝1，使繼電器常開觸點(diǎn)閉合，智能卡中的有價(jià)證券信息代表的金額數(shù)據(jù)由CPU輸送給IC1，經(jīng)IC1譯碼驅(qū)動(dòng)LED1、LED2、LED3、LED4顯示出來，延時(shí)關(guān)閉;第四，CPU每隔一定時(shí)間讀取一次計(jì)數(shù)器記錄的脈沖個(gè)數(shù)，定時(shí)間隔由CPU的定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1決定，脈沖個(gè)數(shù)由CPU的定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0記錄;第五，每次退卡再插入新卡時(shí)，CPU都要鑒別其真?zhèn)?第六，當(dāng)卡片所代表的金額數(shù)據(jù)快用完時(shí)，CPU發(fā)出報(bào)警信號。全部用完時(shí)，CPU延時(shí)使P1.7＝0，繼電器常開觸頭斷開。
其主要步驟如圖4程序框圖所示。
實(shí)施例1中的數(shù)據(jù)采集采用脈沖的形式，輸出信號為開關(guān)量。若輸入加A/D轉(zhuǎn)換電路，則可以采集模擬信號。若輸出加D/A轉(zhuǎn)換電路，則可以輸出模擬信號控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
實(shí)施例2智能卡電度表圖5為實(shí)施例2的原理框圖。如圖5所示，實(shí)施例1中的串行EEPROM構(gòu)成的智能卡做用電量卡9，以加密讀寫裝置為核心10，再配上用電量采集電路11，繼電器12，便構(gòu)成了智能卡電度表中的繼電器12觸點(diǎn)容量大，可用于接通或斷開用戶電源線路。
圖6是用電量采集電路的原理圖，其中13是反射式光電器，14為一鋁盤，其上有一圈黑白相間的符號位，黑色不反光，傳感器輸出低電平，白色反光輸出高電平。鋁盤每轉(zhuǎn)一周便定個(gè)數(shù)的脈沖輸出，此脈沖輸送給CPU IC2的定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0。
實(shí)施例2的工作過程用電卡量由用電管理部門進(jìn)行管理發(fā)行，用戶到用電管理部門的卡片發(fā)行處預(yù)交電費(fèi)，領(lǐng)取用電量卡。將用電量卡插入智能電度表，智能電度表讀取用電量卡上的預(yù)購用電度數(shù)及用電卡量的密碼，核實(shí)密碼是否正確。密碼正確時(shí)，智能電度表存儲(chǔ)預(yù)購用電度數(shù)，發(fā)出信號驅(qū)動(dòng)繼電器接通用戶電源線路。密碼不正確時(shí)，則發(fā)出報(bào)警信號，拒絕接通用戶電源線路。
隨著用戶消耗電能，智能電度表減少存儲(chǔ)的預(yù)購用電度數(shù)，并隨時(shí)將剩余用電度數(shù)在線加密寫入電量卡。當(dāng)用電量卡上的預(yù)購用電度數(shù)快用完時(shí)，智能電度表發(fā)出催費(fèi)信號，用戶可以將用電量卡拔出，到用電管理發(fā)卡處交費(fèi)更換新卡，或由發(fā)卡處將原卡數(shù)據(jù)改寫后再交用戶使用。用戶剩余的用電度數(shù)，以及原卡拔出后，用戶又消耗的電能度數(shù)都存儲(chǔ)在智能電表內(nèi)。用戶將新卡插入后，智能電度表馬上結(jié)算清楚，并顯示出來。當(dāng)用電量卡上的預(yù)購用電度數(shù)全部用完時(shí)，智能電度表延時(shí)切斷電源。延時(shí)階段用戶消耗的電能電度表同樣存儲(chǔ)起來，供用戶插入新卡時(shí)結(jié)算用。
若用戶偽造用電量卡改寫其上的數(shù)據(jù)，則改寫后的卡便成了廢卡。因?yàn)橛脩舨恢烙秒娏靠ㄖ械念A(yù)購用電度數(shù)及密碼是怎樣排列的，也不知道密碼信息，所以改寫后的用電量卡，智能電度表識別為偽卡，斷電報(bào)警。若用戶去復(fù)制用電量卡，并將復(fù)制卡或原卡用于本表，則只有先插入的用電量卡有效，其余卡均無效。因?yàn)橄炔迦肟ǖ念A(yù)購用電度數(shù)已被CPU在線減少，后插入卡的預(yù)購用電度數(shù)大于先插入卡，而它們的密碼信息相同，違反了密碼信息相同時(shí)，預(yù)購用電度數(shù)不能增加的規(guī)定，所以后插入卡均被識別為偽卡。如果將復(fù)制的用電量卡插入其它智能電度表，則其它智能電度表也識別復(fù)制卡為偽卡并斷電報(bào)警，因?yàn)槊總€(gè)智能電度表上所使用的用電量卡的密碼不同，不能互換使用。要想互換使用，需由用電管理部門改寫密碼信息。用戶在用電量卡的預(yù)購電量將盡或用完時(shí)，到用電管理部門所換的新卡或經(jīng)過改寫信息的原卡，其密碼信息已經(jīng)按預(yù)定規(guī)律G改變，所以智能電度表能將這一情況與偽造情況區(qū)別開來。
綜上所述，本發(fā)明提供的智能卡及其加密讀寫裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)①解決了串行通訊電擦除存儲(chǔ)器(EEPROM)構(gòu)成信用卡時(shí)，其卡內(nèi)信息的安全問題。
②防止了在卡片的插入或退出過程中讀寫卡內(nèi)信息。
③與磁卡、條碼卡的讀寫裝置相比該裝置結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉。
④外加不同的數(shù)據(jù)采集電路和執(zhí)行機(jī)構(gòu)后，可組成智能電表、智能水表、智能煤氣表等智能小儀表，實(shí)現(xiàn)用電、用水、用氣的微型計(jì)算機(jī)管理，節(jié)省大量抄表、制表統(tǒng)計(jì)人員，堵塞人為漏洞，提高工作效率。
權(quán)利要求
1.一種智能卡，其特征在于，由一塊絕緣板及一塊串行EEPROM集成塊構(gòu)成，串行EEPROM集成塊焊接按裝在絕緣板上；絕緣板上位于插接的一端有5個(gè)互相絕緣的金屬片，串行EEPROM的管腳分別連接在這5個(gè)金屬片上；串行EEPROM中存有密碼信息及有價(jià)證券信息；絕緣板上靠近插接的一端有一小圓孔。
2.如權(quán)利要求1所述的智能卡，其特征在于，智能卡中的有價(jià)證券信息及密碼信息是按設(shè)計(jì)人員所設(shè)定的規(guī)律E排列的。
3.如權(quán)利要求1所述的智能卡，其特征在于，更換卡片時(shí)，其中的密碼信息按設(shè)計(jì)人員所設(shè)定的規(guī)律G改變。
4.一種用于權(quán)利要求1所述智能卡的加密讀寫裝置，包括單片機(jī)CPU(IC2)、地址鎖存器(IC3)、程序存儲(chǔ)器(IC4)、插件槽及外殼等;地址鎖存器(IC3)的8根輸入線及信號線LE分別接至CPU(IC2)的數(shù)據(jù)總線和PSEN線;程序存儲(chǔ)器(IC4)的數(shù)據(jù)線接至CPU(IC2)的數(shù)據(jù)總線，地址線的低8位接至地址鎖存器(IC3)的輸出，高5位接至CPU(IC2)的P2口，OE線與CPU(IC2)的ALE/P線連接;智能卡由外殼上的插卡口插入，通過金屬片與插件槽相聯(lián)接;其特征在于還包括顯示電路、報(bào)警信號電路、輸入輸出信號電路、隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(IC6)、光電檢測電路、掉電檢測電路;顯示電路、輸出信號電路及報(bào)警信號電路的輸入信號線分別接至CPU(IC2)輸出口線上;隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(IC6)的信號線接至CPU(IC2)的輸入輸出雙向口線上;輸入信號電路接至CPU(IC2)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器輸入端;光電檢測電路、掉電檢測電路的輸出信號分別接至CPU(IC2)的外部中斷口線上;CPU(IC2)有3根輸入輸出雙向口線接至插件槽;除顯示電路外，組成上述電路的器件均按裝在一塊電路板上，電路板按裝于外殼內(nèi);組成顯示電路的器件按裝在一塊固定于外殼面板的電路板上。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，裝置的程序存儲(chǔ)器(IC4)中固化有設(shè)計(jì)人員所設(shè)定的解碼規(guī)律F和解碼規(guī)律H，規(guī)律F與權(quán)利要求2所述的智能卡中的有價(jià)證券信息及密碼信息的排列規(guī)律E一一對應(yīng)，規(guī)律H與權(quán)利要求3所述的更換卡片時(shí)，密碼信息的改變規(guī)律G一一對應(yīng)。
6.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，裝置在線加密寫入智能卡的信息中，在密碼不變時(shí)，有價(jià)證券信息所代表的金額數(shù)據(jù)只允許減少，而不允許增加。
7.一種由權(quán)利要求1的智能卡和權(quán)利要求4的讀寫裝置所組成的智能卡及其加密讀寫裝置的工作方法，其特征在于，按下列步驟工作①智能卡插入讀寫裝置時(shí)，光電檢測電路輸出一脈沖信號，起動(dòng)CPU(IC2)讀取智能卡中的信息;②CPU(IC2)對讀得的信息進(jìn)行解碼識別，密碼錯(cuò)誤時(shí)由報(bào)警信號電路給出報(bào)警信號，密碼正確時(shí)CPU(IC2)將讀得的信息存于隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(IC6)，由輸出信號電路給出正常工作信號;③CPU(IC2)由輸入信號電路采集數(shù)據(jù)，在線加密改寫智能卡中的信息，并將寫入智能卡的信息儲(chǔ)存在隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(IC6)中;④退卡時(shí)，CPU(IC2)立即停止對智能卡進(jìn)行讀寫;⑤每次插卡時(shí)CPU(IC2)都要鑒別其真?zhèn)?⑥掉電時(shí)，掉電檢測電路輸出信號，中斷CPU(IC2)將不允許丟失的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(IC6)中。
全文摘要
一種智能卡及其加密讀寫裝置，屬于計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)識別技術(shù)領(lǐng)域。智能卡由串行EEPROM構(gòu)成，讀寫裝置由單片機(jī)為核心組成。讀寫裝置在線加密讀寫卡中的信息，解決了卡內(nèi)的信息安全問題，防止了插卡或退卡過程中讀寫卡內(nèi)信息?？▋?nèi)有價(jià)證券信息隨時(shí)可以顯示出來。在線換卡，原卡中的剩余金額及換卡過程中的消耗，待新卡插入后結(jié)算清楚。該裝置線路簡單成本低廉，可用于智能電表、水表、煤氣表等，實(shí)現(xiàn)用電、用水、用氣的微機(jī)管理。
文檔編號G06K19/067GK1111377SQ9411057
公開日1995年11月8日 申請日期1994年5月4日 優(yōu)先權(quán)日1994年5月4日
發(fā)明者齊保良 申請人:山東建筑工程學(xué)院