一种磁条卡信号处理电路及方法技术

本发明专利技术公开了一种磁条卡信号处理电路，所述处理电路包括信号放大及滤波电路、基准电压产生电路，所述基准电压产生电路和信号放大及滤波电路连接，所述信号放大及滤波电路连接微控制器。本发明专利技术的优点是：和现有技术相比，本发明专利技术提高信号放大部分性能，提供稳定的基准电压，过滤掉高频干扰，然后在软件处理中需要准确检测出信号峰值，并能够动态检测当前的刷卡频率，提高兼容性。

Magnetic stripe card signal processing circuit and method

The invention discloses a magnetic stripe card signal processing circuit, the processing circuit includes a signal amplifying and filtering circuit, a reference voltage generating circuit, the reference voltage generating circuit and a signal amplifying and filtering circuit connected to the signal amplifying and filtering circuit is connected with the micro controller. The invention has the advantages that: compared with the prior art, the invention improves the signal amplification performance, provide the reference voltage stable, filter out high frequency interference, and then need to accurately detect the signal peak in software processing, and can dynamically detect the current credit card frequency, improve compatibility.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及磁条卡信号处理领域，更具体的说，是涉及一种磁条卡信号处理电路及方法。
技术介绍
磁条卡是一种卡片状的磁性记录介质，与各种读卡器配合使用，磁条卡利用磁性载体记录了一些信息。磁条卡的使用已经有很长的历史了，磁条卡成本低廉，易于使用，便于管理，且具有一定的安全特性，特别是银行系统几十年的普遍推广使用使得磁条卡的普及率得到很大的发展。随着对安全和增强性功能不断增长的需求，越来越多的磁条卡被IC卡取代，但由于现有磁条卡应用系统非常完善，存量巨大，因此在未来很长一段时间内，银行磁条卡将同智能卡以互补的方式共同存在，智能卡的中体安全保密性比磁条卡确实要好，但非常完美的磁条卡应用系统弥补了磁条卡在其安全保密性上所存在的不足。由于读取磁条卡的磁头输出的是微小的模拟信号，需要进行放大，转换为数字信号才能被微控制器识别。目前普遍的解决方案是外挂专用磁解码芯片来完成模拟信号向数字信号的转换及对数字信号解码，大大增加了设备的成本。在实际处理中面临的困难是：磁条卡多是人工刷卡，起始刷卡速度一般较慢，然后慢慢加速。这样带来的问题是，初始信号频率低，毛刺多，信号峰值不明显，给编码电路带来困难；信号位周期逐渐变短，对数字解码部分的算法要求高。另一方面，由于刷卡速度不固定，需要解码软件自适应刷卡的频率。因此，本专利技术对磁条卡信号特性进行深入研究，采用软硬件结合的方法实现低成本磁条卡解码技术方案。
技术实现思路
本专利技术针对现有产品的不足，而提供一种无须添加专用芯片，利用低成本通用器件设计电路及微控制器自带的ADC接口来实现磁条卡模拟信号向数字信号的转换，并结合软件实现磁条卡信号处理电路及方法。本专利技术的一种磁条卡信号处理电路，所述处理电路包括信号放大及滤波电路、基准电压产生电路，所述基准电压产生电路和信号放大及滤波电路连接，所述信号放大及滤波电路连接微控制器；所述基准电压产生电路采用负反馈运放电路，减小运放电路输出的波动，用于为信号放大电路的磁头线圈提供稳定的1/2VCC的基准电压；所述信号放大及滤波电路采用前置放大电路对磁头输出的模拟小信号进行放大，并进行低通滤波，滤除高频部分；微控制器通过ADC接口对信号放大及滤波电路的输出信号进行周期性采样，得到磁卡波形数据，用于软件解码使用。一种磁条卡信号处理方法，包括如下步骤：通过信号放大及滤波电路的磁头线圈读取磁条卡信号；将从磁头线圈来的信号进行放大，然后发送给微控制器进行周期性采样再通过软件解码；软件解码具体包括以下步骤：1)检测波形的峰值，在峰值点的前后，波形的斜率会发生突变，由正变为负，或由负变为正，取当前点之后连续的3个点进行判断，假设当前点之前的波形斜率为正，则后续需要检测负的斜率，即1-2点和2-3点构成的直线斜率都为负，则认为检测到峰值；同理，如果当前点之前波形斜率为负，则后续需要检测正的斜率，即1-2点和2-3点构成的直线斜率都为正，则认为检测到峰值；计算出连续两个峰值之间的时间，实现模拟波形向数字脉冲的转换；2)检测波形当前位置的信号频率，取最近几位已解码的脉冲数据的均值作为当前频率对应的时钟CLK；3)通过峰值检测，把模拟波形转换为脉冲数据，通过频率检测得到当前波形的频率，根据F2F的编码规则，记录“0”时，脉宽等于当前频率对应的时钟CLK，记录“1”时，连续两个脉冲宽度之和等于当前频率对应的时钟CLK，按此规则软件进行解码，得到磁条卡二进制数据，然后再把二进制编码转换为十进制编码，完成整个磁解码过程。本专利技术的有益效果是：和现有技术相比，本专利技术提高信号放大部分性能，提供稳定的基准电压，过滤掉高频干扰，然后在软件处理中需要准确检测出信号峰值，并能够动态检测当前的刷卡频率，提高兼容性。附图说明图1是本专利技术的磁解码电路图；图2是本专利技术的峰值检测示意图；图3是本专利技术的解码示意图；具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步的描述。磁卡的读写都是由磁头完成。本专利技术的一种磁条卡信号处理电路，所述处理电路包括信号放大及滤波电路、基准电压产生电路，所述基准电压产生电路和信号放大及滤波电路连接，所述信号放大及滤波电路连接微控制器；所述基准电压产生电路采用负反馈运放电路，减小运放电路输出的波动，用于为信号放大电路的磁头线圈提供稳定的1/2VCC的基准电压；所述信号放大及滤波电路采用前置放大电路对磁头输出的模拟小信号进行放大，并进行低通滤波，滤除高频部分；微控制器通过ADC接口对信号放大及滤波电路的输出信号进行周期性采样，得到磁卡波形数据，用于软件解码使用。一种磁条卡信号处理方法，包括如下步骤：通过信号放大及滤波电路的磁头线圈读取磁条卡信号；将从磁头线圈来的信号进行放大，然后发送给微控制器进行周期性采样再通过软件解码；软件解码具体包括以下步骤：1)检测波形的峰值，在峰值点的前后，波形的斜率会发生突变，由正变为负，或由负变为正，取当前点之后连续的3个点进行判断，假设当前点之前的波形斜率为正，则后续需要检测负的斜率，即1-2点和2-3点构成的直线斜率都为负，则认为检测到峰值；同理，如果当前点之前波形斜率为负，则后续需要检测正的斜率，即1-2点和2-3点构成的直线斜率都为正，则认为检测到峰值；计算出连续两个峰值之间的时间，实现模拟波形向数字脉冲的转换；2)检测波形当前位置的信号频率，取最近几位已解码的脉冲数据的均值作为当前频率对应的时钟CLK；3)通过峰值检测，把模拟波形转换为脉冲数据，通过频率检测得到当前波形的频率，根据F2F的编码规则，记录“0”时，脉宽等于当前频率对应的时钟CLK，记录“1”时，连续两个脉冲宽度之和等于当前频率对应的时钟CLK，按此规则软件进行解码，得到磁条卡二进制数据，然后再把二进制编码转换为十进制编码，完成整个磁解码过程。磁卡数据的写入，首先对信息进行编码，常用的是改进调频制(F2F)，经过编码的信号电流通入写磁头，并且使写磁头与磁卡磁性面贴近，写磁头与磁卡间以一定的速度进行相对运动，磁轨被磁化，信息即被写入到磁卡磁轨上。在F2F编码记录方式中，信息的写入是依靠写入电流频率的变化来实现的，其编码规则是：记录“1”时，写电流在周期中间改变方向；记录“0”时，写电流不改变方向；写电流在每次位周期边界改变方向。磁卡数据的读出是写入的反向过程，将磁轨贴近磁路间隙，且磁轨以一定的速度通过磁头，使磁头磁路有磁通变化，从而磁头线圈产生感应电势，即磁轨上的磁信号转换为电信号。然后通过磁解码电路转换为二进制信号。最后通过解码软件将二进制编码信号转换为十进制编码。在磁解码电路对信号处理过程中，首先要将从磁头来的电流信号进行放大，然后送微控制器进行进行AD采样及软件解码。在实际处理中可能面临的困难是：磁条卡多是人工刷卡，起始刷卡速度一般较慢，然后慢慢加速。这样带来的问题是，初始信号频率低，毛刺多，信号峰值不明显，给编码电路带来困难；信号位周期逐渐变短，对数字解码部分的算法要求高。另一方面，由于刷卡速度不固定，需要解码软件自适应刷卡的频率。为了解决这个问题，需要提高信号放大部分性能，提供稳定的基准电压，过滤掉高频干扰，然后在软件处理中需要准确检测出信号峰值，并能够动态检测当前的刷卡频率，提高兼容性。本专利技术的主要实现方式如下：本磁解码电路原理如图1所示，分为两大部分：信号放大及滤波电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁条卡信号处理电路，其特征是，所述处理电路包括信号放大及滤波电路、基准电压产生电路，所述基准电压产生电路和信号放大及滤波电路连接，所述信号放大及滤波电路连接微控制器；所述基准电压产生电路采用负反馈运放电路，减小运放电路输出的波动，用于为信号放大电路的磁头线圈提供稳定的1/2VCC的基准电压；所述信号放大及滤波电路采用前置放大电路对磁头输出的模拟小信号进行放大，并进行低通滤波，滤除高频部分；微控制器通过ADC接口对信号放大及滤波电路的输出信号进行周期性采样，得到磁卡波形数据，用于软件解码使用。

【技术特征摘要】
1.一种磁条卡信号处理电路，其特征是，所述处理电路包括信号放大及滤波电路、基准电压产生电路，所述基准电压产生电路和信号放大及滤波电路连接，所述信号放大及滤波电路连接微控制器；所述基准电压产生电路采用负反馈运放电路，减小运放电路输出的波动，用于为信号放大电路的磁头线圈提供稳定的1/2VCC的基准电压；所述信号放大及滤波电路采用前置放大电路对磁头输出的模拟小信号进行放大，并进行低通滤波，滤除高频部分；微控制器通过ADC接口对信号放大及滤波电路的输出信号进行周期性采样，得到磁卡波形数据，用于软件解码使用。2.一种磁条卡信号处理方法，其特征是，包括如下步骤：通过信号放大及滤波电路的磁头线圈读取磁条卡信号；将从磁头线圈来的信号进行放大，然后发送给微控制器进行周期性采样再通过软件解码。3.根据权利要求2所述的一种磁条卡信号处理方法，其特征是，软件解码具体包括以下步骤：1)检测波形的峰值，在...

【专利技术属性】
技术研发人员：张松波，周玉洁，谭永伟，
申请(专利权)人：上海爱信诺航芯电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31