CN106649153A - 一种免驱动的、双端口的中国居民身份证信息获取装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种免驱动的、双端口的中国居民身份证信息获取装置，单片机电路和射频电路相连发送明文指令数据配置射频电路，射频电路在读卡区内发出高频载波，读卡区内身份证上的线圈接收高频信号，身份证密文数据通过高频信号耦合到射频电路，经射频电路解调后，身份证密文数据通过SPI接口传送到单片机；本发明既支持串行接口、又支持的USB接口，解决了以往产品输出接口单一的问题；单片机内置USB具有免驱动功能，方便了用户操作；同时在射频电路、单片机电路中引入阻抗匹配组件、降低了产品成本，缩小了产品的硬件电路体积。本发明实现了读取二代身份证、指纹身份证功能；实现了产品的简化设计；降低了产品成本，使本产品可以搭载更多的平台。
Description
技术领域
本发明涉及一种免驱动的、双端口的中国居民身份证信息获取装置，公开一种将提取身份证明文信息的方法和设备，属于身份证识别技术领域。
背景技术
随着科技的发展和进步，二代身份证上承载了更多的个人信息，如年龄、性别、住址、指纹、照片、血型等。在许多场所都需要用身份证检测设备对持证人的身份信息进行核验，如边防、出入境检验、公安、部队、机场、社保、医保、金融、保险、交通、教育、电信、证券、购买机票、车票等场所。二代身份证识别技术和设备已经发展成为一个新兴的行业，更多的设备制造商业加入了这一领域。
目前市场上的二代身份证识别产品普遍使用的是直连型二代证识别设备，其输出接口功能单一，一种只支持串行接口，另一种只支持USB接口，且必须安装厂家的驱动程序才能运行，给用户操作带来不便。市场迫切需要一种既支持串行接口的，又支持USB接口、且具有免驱动安装方式的二代身份证读取装置。
发明内容
本发明提供了一种免驱动的、双端口的中国居民二代身份证信息的获取方法和装置，本发明在实现读取二代身份证信息的基础上，既支持串行接口、又支持的USB接口，解决了以往产品输出接口单一的问题；本发明在单片机内置USB驱动程序，在安装硬件是具有免驱动功能，方便了用户操作；同时在射频电路、单片机电路中引入阻抗匹配组件、降低了产品成本，缩小了产品的硬件电路体积。
本发明所述的中国居民二代身份证信息的获取装置***框图如附图1所示，由电源电路、单片机电路、射频电路、SAM安全模块电路、指示电路、计算机终端组成。电源电路的VCC端和单片机电路、射频电路、SAM安全模块电路、指示电路的电源端相连，给其供电；电源电路的AVCC端和单片机电路的模拟供电端相连，给其供电；单片机电路的通过SPI接口和射频电路的SPI接口相连，发送明文指令数据配置射频电路，射频电路在读卡区内发出高频载波，当身份证放入到读卡区内，身份证上的线圈接收高频信号，感应出的电源为身份证内的IC芯片提供电源能量，芯片内的身份证密文数据通过高频信号耦合到射频电路，经射频电路解调后，身份证密文数据通过SPI接口传送到单片机；单片机的I2C接口和SAM安全模块电路的I2C接口相连，单片机将身份证密文数据通过I2C 接口传送到由SAM安全模块电路，在安全模块里内置公安部的解密算法，安全模块对密文数据进行解析，得到身份证明文数据；再通过SAM安全模块电路的串行总线0传送到单片机；单片机将身份证明文数据分成两路，一路由串行总线1输出到接口电路，另一路由USB总线输出到接口电路，在单片机内置USB驱动程序；再由接口电路将数据传送到计算机终端，完成数据上传；单片机电路通过接口电路和计算机终端进行通讯、数据交互；单片机电路通过IO接口和指示电路相连，驱动发光管闪亮和蜂鸣器鸣笛，作为产品的状态提示。
本发明所述的射频电路如附图2所示，射频电路由射频芯片、阻抗匹配组件、天线、晶体、电阻、电容组成，实现射频芯片配置、射频信号发送、身份证密文信息的接收、解调的功能；单片机的SPI接口连接到射频芯片的SPI接口上，对其进行芯片配置，使射频芯片通过阻抗匹配组件、天线发出高频载波信号；当身份证放入读卡区后，身份证上的线圈接收高频信号，使身份证内置芯片得电，其存储的身份证密文信息通过电磁耦合到天线、阻抗匹配组件和射频芯片, 射频芯片对高频信号进行解调，将解调后的身份证密数据通过SPI接口输出到单片机，完成射频收发、解调工作。
本发明所述的SAM安全模块电路如附图3所示，SAM安全模块电路由安全模块、电阻、电容组成，单片机的I2C接口和SAM安全模块电路的I2C接口相连，单片机将身份证密文数据通过I2C 接口传送到由SAM安全模块电路，在安全模块里内置公安部的解密算法，安全模块对密文数据进行解析，得到身份证明文数据，并将身份证明文信息通过串行接口连接到单片机上串口上，由单片机进行数据打包。
本发明所述的接口电路如附图4所示，所述的接口电路由串口芯片、串口连接器、USB连接器、电容共模电感组成，单片机的串行接口 连接到串口芯片进行电平转换，由串口芯片与串口连接器连接，最终通过串口线连接到计算机终端上，计算机终端通过串口对单片机发送读卡指令，单片机将身份证明文数据通过串口传送到计算机终端，实现了串行数据的交互和通讯；单片机的USB接口经共模电感耦合连接到USB连接器，再通过USB线连接到用户的计算机终端，计算机终端通过USB口对单片机发送读卡指令，单片机将身份证明文数据通过USB口传送到计算机终端，实现了数据的交互和通讯，由于在U3的内部烧录了USB的驱动程序，当该装置通过J4和计算机终端连接时，无需外加USB驱动，具有免驱的功能。
本发明所述的电源电路如附图5所示，所述的电源电路由电源芯片、USB连接器、电感、电容、电阻组成，USB连接器提供的USB5v电源电压经电感滤波、电源芯片稳压后，输出两路电源，一路由VCC网络输出到接口电路、射频电路、SAM安全模块电路、单片机电路；另一路在经过电感由AVCC输出到单片机电路；由电阻和电阻的分压比电路控制输出电压。
本发明所述的指示电路如附图 6 所示，所述的指示电路由发光管、电阻、蜂鸣器、MOS管组成，单片机根据***状态，在单片机的IO端口驱动电源发光管闪亮、在单片机分别驱动***工作发光管闪亮及动蜂鸣器鸣笛，指示当前***的工作状态。
本发明积极效果在于：本发明在实现读取二代身份证信息的基础上，既支持串行接口、又支持的USB接口，解决了以往产品输出接口单一的问题；本发明在单片机内置USB驱动程序，在安装硬件是具有免驱动功能，方便了用户操作；同时在射频电路、单片机电路中引入阻抗匹配组件、降低了产品成本，缩小了产品的硬件电路体积。本发明实现了读取二代身份证、指纹身份证功能；本发明支持计算机串口、免驱动的USB口；本发明实现了产品的简化设计；本发明降低了产品成本，使本产品可以搭载更多的平台。
附图说明
图1为本发明的***框图；
图2为本发明的射频电路；
图3为本发明的SAM安全模块电路；
图4为本发明的接口模块；
图5为本发明的指示电路；
图6为本发明的电源电路。
具体实施方式
通过以下实施例进一步举例描述本发明，并不以任何方式限制本发明，在不背离本发明的技术解决方案的前提下，对本发明所作的本领域普通技术人员容易实现的任何改动或改变都将落入本发明的权利要求范围之内。
实施例1
本发明所述的中国居民二代身份证信息的获取装置***框图如附图1所示，由电源电路、单片机电路、射频电路、SAM安全模块电路、指示电路、计算机终端组成。电源电路的VCC端和单片机电路、射频电路、SAM安全模块电路、指示电路的电源端相连，给其供电；电源电路的AVCC端和单片机电路的模拟供电端相连，给其供电；单片机电路的通过SPI接口和射频电路的SPI接口相连，发送明文指令数据配置射频电路，射频电路在读卡区内发出13.58Mhz高频载波，当身份证放入到读卡区内，身份证上的线圈接收高频信号，感应出的电源为身份证内的IC芯片提供电源能量，芯片内的身份证密文数据通过高频信号耦合到射频电路，经射频电路解调后，身份证密文数据通过SPI接口传送到单片机；单片机的I2C接口和SAM安全模块电路的I2C接口相连，单片机将身份证密文数据通过I2C 接口传送到由SAM安全模块电路，在安全模块里内置公安部的解密算法，安全模块对密文数据进行解析，得到身份证明文数据；再通过SAM安全模块电路的串行总线0传送到单片机；单片机将身份证明文数据分成两路，一路由串行总线1输出到接口电路，另一路由USB总线输出到接口电路，在单片机内置USB驱动程序；再由接口电路将数据传送到计算机终端，完成数据上传；单片机电路通过接口电路和计算机终端进行通讯、数据交互；单片机电路通过IO接口和指示电路相连，驱动发光管闪亮和蜂鸣器鸣笛，作为产品的状态提示。
本发明所述的射频电路如附图2所示，由射频芯片U1、阻抗匹配组件RT1、天线J5、晶体Y2、电阻R6、电容C38、C13、C16、C15组成，实现射频芯片配置、射频信号发送、身份证密文信息的接收、解调的功能。单片机U3的SPI接口连接到射频芯片U1的SPI接口上，对其进行芯片配置，使U1通过RT1、J5发出13.56Mhz高频载波信号；当身份证放入读卡区后，身份证上的线圈接收高频信号，使身份证内置芯片得电，其存储的身份证密文信息通过电磁耦合到J5、RT1和U1,U1对高频信号进行解调，将解调后的身份证密数据通过SPI接口输出到单片机U3，完成射频收发、解调工作。RT1是最新的天线阻抗匹配组件，内部集成了所需的电阻、电容、电感，大大降低了阻抗设计难度，更减小了网络体积；射频芯片选用华世微电子公司的CV628；U1的18、8、25脚连接到VCC电源网络，此网络还连接着滤波电容C38、电阻R6的一端；R6的另一端连接到U1的27脚，提供上拉电压；U1的7、9脚和滤波电容C13的一端相连；U1的19、20脚连接着振荡器组件Y2、C16、C15，为其提供13M震荡源时钟；U1的14脚和RT1的9脚连接在一起；U1的28、29、30、31、32脚，是射频芯片的SPI接口引脚，分别连接到单片机的SPI接口34、33、32、31、30脚上，和单片机进行数据交互、通讯，其中U3的34脚是单片机数据发送端，发送配置指令到U1的28脚，配置U1芯片的工作状态，U3的33脚是时钟信号，发送同步时钟到U1的29脚，U3的32脚是数据接收端，连接到U1的30脚，接收解调后的身份证密文数据，U3的31脚输出片选信号，连接到U1的31脚，使能U1工作；U3的42脚连接到U1的21脚，连接到PDOWN网络上，是U1的另一个使能管脚，由单片机给其提供使能信号，U1的32脚是中断申请端，连接到U3的30脚，当高频磁场中检测到身份证后，由U1的32脚发出中断申请，单片机 U1响应中断；U1的15、17脚输出13.56Mhz载波信号到RT1的2、4脚； U1的15、17脚连接到RT1的1、5脚，接收身份证RF射频信号； RT1的6、7、8脚分别连接到天线端J5的3、2、1脚上，提供一个高频电磁场，当身份证放入磁场中，身份证上的IC感应磁场信号得电，身份证内置的身份证密文数据以磁场耦合的方式到经RT11，传送到U1的12、13脚，U1进行解调，得到身份证密文数据 。
本发明所述的SAM安全模块电路如附图3所示，由安全模块J1、电阻R5、电容C6组成，单片机U3的I2C接口19、20、21、22脚分别和SAM安全模块电路的I2C接口23、12、10、26脚相连，单片机将身份证密文数据通过I2C 接口传送到由SAM安全模块电路，在安全模块里内置公安部的解密算法，安全模块对密文数据进行解析，得到身份证明文数据，并将身份证明文信息通过串行接口20、19脚连接到单片机上串口17、18脚上，由单片机进行数据打包。J1的1、34、17脚、电容C6的一端连接到VCC网络上，VCC网络经电路R5，连接到J1的13脚，提供上电复位信号；J1的3、8、9、18、22、32脚、电容C6的另一端连接到GND网络上；J1的10脚和U3的21脚相连；J1的12脚和U3的20脚相连；J1的19脚和U3的22脚相连；J1的20脚和U3的21脚相连；J1的23脚和U3的19脚相连； J1的26脚和U3的22脚相连。
本发明所述的接口电路如附图4所示，由串口芯片U2、串口连接器J3、USB连接器J4、电容C1、C2、C3、C4、共模电感CM1组成，单片机U3的串行接口6、7脚连接到U2的11、12脚，进行电平转换，由U2的13、14脚连接到J3的3、2脚上，最终通过串口线连接到计算机终端上，计算机终端通过串口对U3发送读卡指令，U3将身份证明文数据通过串口传送到计算机终端，实现了串行数据的交互和通讯；U3的USB接口16、15脚经CM1耦合连接到USB连接器J4，再通过USB线连接到用户的计算机终端，计算机终端通过USB口对U3发送读卡指令，U3将身份证明文数据通过USB口传送到计算机终端，实现了数据的交互和通讯，由于在U3的内部烧录了USB的驱动程序，当该装置通过J4和计算机终端连接时，无需外加USB驱动，具有免驱的功能。U2的16脚是电源端和VCC网络相连；U2的15脚、J3的1脚、2脚，J4的5脚、电容C3、C4的一端和GND网络相连；U3的6脚和U2的12脚相连；U3的7脚和U2的11脚相连；U3的16脚和CM1的3脚相连；U3的15脚和CM1的1脚相连；CM1的4脚和J4的3脚相连；CM1的2脚和J4的2脚相连；U2的13脚和J3的4脚相连；U2的14脚和J3的3脚相连； U2的1脚和3脚间连接着电容C1；U2的4脚和5脚间连接着电容C2；U2的2脚连接着电容C3；U2的6脚间连接着电容C4。
本发明所述的电源电路如附图5所示，由电源芯片U4、USB连接器J4、电感LB2、LB3、L4、电容C33、C35、C36、C8、电阻R18、R19、R20、R21组成，J4提供的USB5v电源电压经LB2滤波、U4稳压后，输出两路电源，一路由VCC网络输出到接口电路、射频电路、SAM安全模块电路、单片机电路；另一路在经过LB3由AVCC输出到单片机电路；输出电压由R19和R20的分压比决定。稳压芯片选用AOS公司的AOZ1915，J4的1脚是USB电源输入端，和LB2的一端相连； U4的1、2脚是芯片的电源输入端，连接着到VCCUSB网络上，此网络还连接着LB2、C33、L4的一个引脚；U4的12、13、14脚连接到L4的另一端；U4的4脚是芯片使能端，经电阻R18连接到VCCUSB网络上；U4的7脚连接着电阻R21、串联着电容；U4的6、11脚为芯片输出端，和R19、C35、LB3的一端相连，接到VCC网络上，为单片机电路、接口电路、射频电路、SAM安全模块电路、指示电路提供电源；LB3的另一端和C8的一端相连，接到AVCC网络，为单片机电路提供电源。
本发明所述的指示电路如附图 6 所示，由发光管LEDD1、LEDD2、电阻R30、R31、R3、蜂鸣器BZ1、MOS管Q1组成，单片机U3根据***状态，在U3的IO端口28脚驱动电源发光管D1闪亮，在U3的26脚驱动蜂鸣器鸣笛，指示当前***的工作状态。VCC网络连接到R30的一端，R30的另一端连接到D1的正极，D1的负极连接到U3的28脚；VCC网络连接到R31的一端，R31的另一端连接到D2的正极，D2的负极连接到U3的29脚；VCC网络连接到BZ1的一端，BZ1的另一端连接到MOS管的D极上，MOS管的S极连接到GND上，MOS管G极连接到R3的一端，R3的另一端连接到U3的26脚。
Claims (6)
1.一种免驱动的、双端口的中国居民二代身份证信息的获取装置，其特征在于：
由电源电路、单片机电路、射频电路、SAM安全模块电路、指示电路、计算机终端组成；电源电路的VCC端和单片机电路、射频电路、SAM安全模块电路、指示电路的电源端电连接；电源电路的AVCC端和单片机电路的模拟供电端相连，给其供电；单片机电路的通过SPI接口和射频电路的SPI接口相连，发送明文指令数据配置射频电路，射频电路在读卡区内发出高频载波，当身份证放入到读卡区内，身份证上的线圈接收高频信号，感应出的电源为身份证内的IC芯片提供电源能量，芯片内的身份证密文数据通过高频信号耦合到射频电路，经射频电路解调后，身份证密文数据通过SPI接口传送到单片机；单片机的I2C接口和SAM安全模块电路的I2C接口相连，单片机将身份证密文数据通过I2C 接口传送到由SAM安全模块电路，在安全模块里内置公安部的解密算法，安全模块对密文数据进行解析，得到身份证明文数据；再通过SAM安全模块电路的串行总线传送到单片机；单片机将身份证明文数据分成两路，一路由串行总线输出到接口电路，另一路由USB总线输出到接口电路，在单片机内置USB驱动程序；再由接口电路将数据传送到计算机终端，完成数据上传；单片机电路通过接口电路和计算机终端进行通讯、数据交互；单片机电路通过IO接口和指示电路相连，驱动发光管闪亮和蜂鸣器鸣笛，作为产品的状态提示。
2.如权利要求1所述的一种免驱动的、双端口的中国居民二代身份证信息的获取装置，其特征在于：
射频电路由射频芯片、阻抗匹配组件、天线、晶体、电阻、电容组成，实现射频芯片配置、射频信号发送、身份证密文信息的接收、解调的功能；单片机的SPI接口连接到射频芯片的SPI接口上，对其进行芯片配置，使射频芯片通过阻抗匹配组件、天线发出高频载波信号；当身份证放入读卡区后，身份证上的线圈接收高频信号，使身份证内置芯片得电，其存储的身份证密文信息通过电磁耦合到天线、阻抗匹配组件和射频芯片, 射频芯片对高频信号进行解调，将解调后的身份证密数据通过SPI接口输出到单片机，完成射频收发、解调工作。
3.如权利要求1所述的一种免驱动的、双端口的中国居民二代身份证信息的获取装置，其特征在于：
SAM安全模块电路由安全模块、电阻、电容组成，单片机的I2C接口和SAM安全模块电路的I2C接口相连，单片机将身份证密文数据通过I2C 接口传送到由SAM安全模块电路，在安全模块里内置公安部的解密算法，安全模块对密文数据进行解析，得到身份证明文数据，并将身份证明文信息通过串行接口连接到单片机上串口上，由单片机进行数据打包。
4.如权利要求1所述的一种免驱动的、双端口的中国居民二代身份证信息的获取装置，其特征在于：
所述的接口电路由串口芯片、串口连接器、USB连接器、电容共模电感组成，单片机的串行接口 连接到串口芯片进行电平转换，由串口芯片与串口连接器连接，最终通过串口线连接到计算机终端上，计算机终端通过串口对单片机发送读卡指令，单片机将身份证明文数据通过串口传送到计算机终端，实现了串行数据的交互和通讯；单片机的USB接口经共模电感耦合连接到USB连接器，再通过USB线连接到用户的计算机终端，计算机终端通过USB口对单片机发送读卡指令，单片机将身份证明文数据通过USB口传送到计算机终端，实现了数据的交互和通讯。
5.如权利要求1所述的一种免驱动的、双端口的中国居民二代身份证信息的获取装置，其特征在于：
所述的电源电路由电源芯片、USB连接器、电感、电容、电阻组成，USB连接器提供的USB5v电源电压经电感滤波、电源芯片稳压后，输出两路电源，一路由VCC网络输出到接口电路、射频电路、SAM安全模块电路、单片机电路；另一路在经过电感由AVCC输出到单片机电路；由电阻和电阻的分压比电路控制输出电压。
6.如权利要求1所述的一种免驱动的、双端口的中国居民二代身份证信息的获取装置，其特征在于：
所述的指示电路由发光管、电阻、蜂鸣器、MOS管组成，单片机根据***状态，在单片机的IO端口驱动电源发光管闪亮、在单片机分别驱动***工作发光管闪亮及动蜂鸣器鸣笛，指示当前***的工作状态。
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