磁卡记录原理

磁卡记录原理：记录磁头由内有空隙的环形铁芯和绕在铁芯上的线图构成。磁卡是由一定材料的片基和均匀地涂布在片基上面的微粒磁性材料制成的。在记录时，磁卡的磁性面以一定的速度移动，或记录磁头以一定的速度移动，并分别和记录磁头的空隙或磁性面相接触。磁头的线圈一旦通上电流，空隙处就产生与电流成比例的磁场，于是磁卡与空隙接触部分的磁性体就被磁化。如果记录信号电流随时间而变化，则当磁卡上的磁性体通过空隙时（因为磁卡或磁头是移动的），便随着电流的变化而不同程度地被磁化。磁卡被磁化之后，离开空隙的磁卡磁性层就留下相应于电流变化的剩磁。如果电流信号（或者说磁场强度）按正弦规律变化，那么磁卡上的剩余磁通也同样按正弦规律变化。当电流为正时，就引起一个从左到右（从N到S）的磁极性；当电流反向时，磁极性也跟着反向。其最后结果可以看作磁卡上从N到S再返回到N的一个波长，也可以看作是同极性相接的两块磁棒。这是在某种程度上简化的结果，然而，必须记住的是，剩磁Br是按正弦变化的。当信号电流最大时，纵向磁通密度也达到最大。记录信号就以正弦变化的剩磁形式记录，贮存在磁卡上。磁卡工作原理：磁卡上面剩余磁感应强度Br在磁卡工作过程中起着决定性的作用。磁卡以一定的速度通过装有线圈的工作磁头，磁卡的的外部磁力线切割线圈，在线圈中产生感应电动势，从而传输了被记录的信号。当然，也要求在磁卡工作中被记录信号有较宽的频率响应、较小的失真和较高的输出电平。一根很细的金属直线可以作为一个简单的重放设备。金属直线与磁卡紧贴，方向垂直于磁卡运行方向，磁卡运行时，金属直线切割磁力线而产生感应电动势，电动势的大小与切割的磁力线成正比。当磁卡的运行速度保持不变时，金属直线的感应电动势与磁卡表面剩余磁感应强度成正比，而导体中的感应电动势可由下式表示：e=BrWv式中Br－表面剩余磁感应强度；W－记录道迹的宽度；v－重放时磁卡的运行速度。在Br=2f/vrmcos2ft的情况下，综合Br和e的关系式，得到e=2fWrmcos2ft。当然，用一根金属线作磁卡工作设备，由于输出很小，故而是不实用的。而磁头是用高导磁系数的软磁材料制成的铁芯，上面缠有绕组线圈，磁头前面有一条很窄的缝隙，这时进入工作磁头的磁卡磁通量而言，可以看作是两个并联的有效磁阻，即空隙的磁阻和磁头铁芯的磁阻。因为空隙的有效磁阻远大于工作磁头铁芯的磁阻，所以磁卡上磁通量的绝大部分输入到磁头铁芯，并与工作磁头上线圈绕组发生交连，因而感应出电动势，在这种情况下，单根金属重放线所得到的感应电动势公式完全适用于环形磁卡工作磁头，只是比例系数不同而已。设N为线圈的匝数，m为与工作磁头铁芯的大小和磁性有关的系数，则环形工作磁头绕组中所产生的感应电动势为：e=2fWmNrmcos2ft因为在工作磁绕组中所感应的电动势正比于磁通的变化率，即电动势eBy频率f。在记录时i=Isinwt，纵向剩磁密度Bxi（传递曲线的直线部分），所以，Bx=K1Isinwt。由于Bydbx/dt,eBy，所以，e=K2Iwcoswt。这里的K2取决于工作磁头的效率、匝数、磁带材料等。这些公式还表明：输出电压正比记录电流；输出电压正比于信号频率；输出电压得到90的相应变化（即由正弦项改变到余弦项）。相关文章非接触智能卡的优点有：1、可靠性高、使用寿命长卡片与读写器之间无机械接触，避免了由于接触读写而产生的各种故障，既便于卡片的印刷，又提高了卡片的使用可靠性。特别在一些条件恶劣、干扰很大的环境里，非接触智能卡更具有突出的优点。由于其完全封闭的封装形式，不仅可以防止由于粗暴插卡、非卡外物插入、灰尘和油污等导致接触不良，而且具有防水汽、防静电、防震动和防电磁干扰的优良特性；2、操作方便、快捷由于采用非接触通信方法，读写器在某个距离范围内就可以对卡片操作，所以不必插拔卡，而且非接触智能卡使用时没有方向性，用户不必将卡片从钱包中取出来即可刷卡，大大提高了每次使用的方便性和系统运作的速度。3、防止冲突、抗干扰性好非接触智能卡中有主冲突机制，能防止卡片之间出现数据干扰，可以“同时”处理多张卡片，提高了应用的并行性，无形中提高了系统工作效率和速度。4、确保安全非接触智能卡与读写器之间采用双向验证机制和三次相互确认，卡中各个扇区都有自己的操作密码和访问条件，而且具有传递数据加密，传输密码和访问密码保护，可防复制伪造，确保使用的安全性。5、适用范围广、一卡多用非接触智能卡的存储器结构特点使它适合于一卡多用，能广泛应用于不同的系统，用户可以根据不同的应用设置不同的密码和访问条件，真正做到一卡通。6、体积小，重量轻，便于携带，质量可靠，性能稳定，使用成本便宜。智能住宅小区管理一卡通系统配置包括感应器、控制器、感应卡、收款机、接口转换器、系统管理软件和感应通讯软件等。感应式控制器能自动控制电铃和电锁，非接触式感应卡可外贴一片pvc图像卡，配印住户卡、工作证卡等，实现一卡多用。当住户或员工持一张有效卡在感应器前一晃时，会有声音和电子灯提示“刷卡有效”，如果有无效卡，感应器会发出声报警声。非接触智能卡无法复制伪造，使用无磨损、防水、防磁、防电、防污染、寿命长、安全可靠。非接触式智能卡分为住户卡和员工卡，其中住户卡又分为金卡、银卡和一般卡，不同级别的卡优惠情况不一样，持卡人可以在娱乐、消费、购物等活动中享受不同等级的优惠。同时可以直接用卡清帐，服务功能一体化的实现方便了住在小区的一切活动，从而提高了小区的管理水平。IC卡读写器原理图卡读写器原理图—图为IC卡及其读写器硬件电路图。其中读写器由单片机、键盘、显示、监控电路等部分组成。IC卡采用XICOR公司的X76F100Y。2.1IC卡及卡座X76F100为128×8位的保密串行FLASHE2PROM，其中读密码和写密码分别为64位。图2为其智能卡SmartCard封装的引脚图。把芯片封装在一个卡片上，将卡片插入IC卡读写器的卡座中，读写器就可以对它进行读写，实现加密、查询、存款、取款等功能。IC卡座有8个引脚，当X76F100Y插入时，正好同这几个引脚相连。另外还有两个固定端，其中一个固定端同卡座上一个弹簧片相连，两个触点和簧片就相当于一个常闭开关。当卡未插入时，簧片闭合，P3.2脚保持低电平；当卡插入时，簧片被顶开，P3.2脚变为高电平。当单片机检测到P3.2脚变高，通过P1.3使X76F100的RST引脚变高，使其复位。2.2单片机单片机采用LG公司的GMS97C52。它有8K字节的ROM，256个字节的RAM以及32个I/O口，P1口与串行器件X25045和X76F100连接，P0、P2口用于键盘和显示，P3口中P3.2用于检测IC卡是否插入，其余7个口，可作其它功能扩充。2.3监控电路监控电路采用X25045芯片，它包括看门狗定时器、电压监控电路和E2PROM存贮器。其功能是：上掉电时对GMS97C52产生RESET信号；看门狗对系统进行监控，防止死机。2.4键盘电路为了方便，键盘接口电路用I/O口实现，它为4×4结构，16个键。其中数字键11个，功能键4个，回车键1个。数字键：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、←（退格）。功能键：查询？、存储+、取款－、改密码*。查询？：用户通过读密码可以查询卡中所存的款额。存款+：用户通过写密码可以将款存入卡中。取款－：用户通过写密码可以从卡中取款。改密码*：分为修改读密码和写密码。为方便起见，令读密码和写密码一致，按此键将同时修改读密码和写密码。回车键：8位密码或存取款数输入完确认，以及新密码输入完确认。2.5显示电路显示部份采用LED显示器，也用I/O口实现。用于显示系统状态、输入的密码或所要存取的款额以及出错信息等。由于GMS97C52的驱动电流有限，在P0、P2口加反向器SN74F04，增加驱动能力。它的吸入电流为64mA，输出电流为15mA，可以保证位选所需的吸入电流。IC卡|磁卡|刮刮卡的制作工艺流程图1IC卡|磁卡|刮刮卡|卡片制作流程图2智能卡分类：智能卡是智能卡技术的核心，它的性能和成本对智能卡技术的推广和使用起着举足轻重的作用，为了提高智能卡的标准化和通用性，国际标准化组织对智能卡的接口和通讯协议作了详细规定，生产智能卡的厂家有SIEMENS，ATMEL，GEMPLUS，MOTOROLA，MICROCHIP等公司。智能卡属于半导体卡。半导体卡片采用微电子技术进行信息的存储、处理。按照其组成结构，智能卡可以分为一般存储卡、加密存储卡、CPU卡和超级智能卡：非加密存储器卡（MemoryCard）其内嵌芯片相当于普通串行E2PROM存储器，有些芯片还增加了特定区域的写保护功能，这类卡信息存储方便，使用简单，价格便宜，很多场合可替代磁卡，但由于其本身不具备信息保密功能，因此，只能用于保密性要求不高的应用场合。加密存储器卡（SecurityCard）加密存储器卡内嵌芯片在存储区外增加了控制逻辑，在访问存储区之前需要核对密码，只有密码正确，才能进行存取操作，这类信息保密性较好，使用与普通存储器卡相类似。CPU卡（SmartCard）CPU卡内嵌芯片相当于一个特殊类型的单片机，内部除了带有控制器，存储器，时序控制逻辑等外，还带有算法单元和操作系统，由于CPU卡有存储容量大，处理能力强，信息存储安全等特性。因此，广泛用于信息安全性要求特别高的场合。超级智能卡在卡上具有MPU和存储器并装有健盘、液晶显示器和电源，有的卡上还具有指纹识别装置等。按照数据读写方式，智能卡又可分为接触式IC卡和非接触式IC卡两类：接触式IC卡前者由读写设备的触点和卡片上的触点相接触，进行数据读写；国际标准ISO7816系列对此类IC卡进行了规定。非接触式IC卡后者则与读写设备无电路接触，由非接触式的读写技术进行读写（例如，光或无线电技术）。其内嵌芯片除了存储单元。控制逻辑外，增加了射频收发电路。这类卡一般用在存取频繁，可靠性要求特别高的场合。国际标准ISO10536系列阐述了对非接触式IC卡的有关规定。按照数据交换格式分类，智能卡可以分为串行和并行两种：串行IC卡智能卡和外界进行数据交换时，数据流按照串行方式输入输出。当前应用中大多数IC卡都属于串行IC卡类，串行IC卡接口简单，使用方便，国际标准化组织为之专门开发了相关标准。并行IC卡与串行IC卡相反，并行IC卡的数据交换以并行方式进行，由此可以带来两方面的好处，一是数据交换速度提高，二是在现有技术条件下存储容量可以显著增加。有关厂商再者方面作出了探索，并有产品投入使用，但由于没有形成相应的国际标准，大规模应用方面还存在一些问题。此外，有关厂商还设计制造了各种适合实际用途的智能卡，例如：预付费卡（PrepaymentCard）预付费卡在出厂后，初始化前的特性与加密存储器卡相类似，只是容量较小，一旦经用户初始化后，其信息的读取与普通存储卡类似，其内嵌芯片相当于一个计数器，只是该计数器只能作减法，不能作加法，当计数为零时，芯片便作废，因此，是一次性的。这样卡是专门为预付费用途设计的。混合卡混合卡也存在多种形式，将IC芯片和磁卡同做在一张卡片上，将接触式和非接触式融为一体，一般都称为“混合卡”。另外，在1981年由美国一家公司提出光卡概念，从而丰富了卡片式数据存储方式。光卡（OpticalCard）由半导体激光材料组成的，能够储存记录并再生大量信息。光卡纪录格式目前形成了两种格式：Canon型和Delta型。这两种形式均已被国际标准化组织接收为国际标准。光卡具有体积小，便于随身携带，数据安全可靠，容量大，抗干扰性强，不易更改，保密性好和相对价格便宜等优点。智能卡有些已作为标准产品提供，在以后章节中将详细介绍，有些需要用户定制，本书只作纲领性介绍。除此之外，一些公司正计划采用闪烁存储器（FlashMemory）技术制造智能卡，以进一步扩大容量，提高速度，降低成本和功耗，这将是智能卡技术的又一飞越。预计，随着新技术和新工艺的不断发展、进步，今后还会不断出现新的卡型。提到智能卡，人们首先会想到