一種磁條卡解碼電路及方法
【專利摘要】本發明提供一種磁條卡解碼電路及方法，其中解碼電路包括磁頭、信號放大單元、濾波單元、峰值檢測單元和數字輸出單元，所述磁頭與信號放大單元連接，所述信號放大單元與濾波單元連接，所述濾波單元與峰值檢測單元連接，所述峰值檢測單元與數字輸出單元連接。本發明通過信號放大單元對輸入的信號進行適當放大后使用濾波單元進行濾波，濾除干擾信號，有利于峰值檢測單元對信號的檢測，具有較高的解碼成功率，數字輸出單元直接輸出磁條卡數字信號，方便后級處理器的信號處理。
【專利說明】-種磁條卡解碼電路及方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及磁條卡信號的解碼【技術領域】，尤其涉及一種基于峰值檢測的磁條卡解 碼電路及方法。

【背景技術】
[0002] 現有的磁條卡解碼電路一般采用如下方式：1、如中國專利文獻，申請號為 201310586193. 9,名稱為"基于AD采樣的磁條卡解碼電路"的專利，主要是采用磁頭信號、 信號放大、ADC電路后進行CPU解碼，該方案電路簡單，問題是需要消耗大量的CPU資源，快 速刷卡成功率比較低。2、采用分立器件的方案，采用兩級的運算放大器方案，電路成本高， 比較占PCB的板面積，刷卡成功率不高。


【發明內容】

[0003] 本發明要解決的技術問題，在于提供一種磁條卡解碼電路及方法，解決磁條卡解 碼成功率不高的問題。
[0004] 本發明是這樣實現的：
[0005] -種磁條卡解碼電路，包括磁頭、信號放大單元、濾波單元、峰值檢測單元和數字 輸出單元，所述磁頭與信號放大單元連接，所述信號放大單元與濾波單元連接，所述濾波單 元與峰值檢測單元連接，所述峰值檢測單元與數字輸出單元連接，其中：
[0006] 所述峰值檢測單元用于檢測濾波單元輸入的信號的峰值和谷值，并輸出峰值到谷 值的時間參數和谷值到峰值的時間參數；
[0007] 所述數字輸出單元用于將峰值檢測單元輸出的時間參數轉換為時間參數的占空 比信號并輸出。
[0008] 進一步地，所述的濾波單元為低通濾波單元。
[0009] 進一步地，所述的信號放大單元為自動增益信號放大單元。
[0010] 進一步地，所述自動增益信號放大單元包括可調增益放大器和自動增益控制器， 所述可調增益放大器與自動增益控制器連接，所述磁頭與可調增益放大器連接，所述可調 增益放大器與濾波單元連接。
[0011] 進一步地，所述自動增益控制器與濾波單元連接。
[0012] 進一步地，所述數字輸出單元為FIFO數字輸出單元。
[0013] 以及本發明還提供一種磁條卡解碼方法，包括如下步驟：
[0014] 通過磁頭采集磁條卡信號；
[0015] 放大磁條卡信號；
[0016] 過濾放大后的磁條卡信號；
[0017] 將過濾后的磁條卡信號解碼為數字信號并輸出。
[0018] 進一步地，所述放大磁條卡信號具體包括：放大磁條卡信號為峰值相同的磁條卡 信號。
[0019] 進一步地，將過濾后的磁條卡信號解碼為數字信號并輸出具體包括如下步驟：先 輸出過濾后的峰值到谷值的時間參數和谷值到峰值的時間參數，再根據時間參數輸出時間 參數的占空比信號。
[0020] 進一步地，所述過濾放大后的磁條卡信號具體包括：濾除放大后的磁條卡信號中 的高頻信號。
[0021] 本發明具有如下優點：通過信號放大單元對輸入的信號進行適當放大后使用濾波 單元進行濾波，濾除干擾信號，有利于峰值檢測單元對信號的檢測，而后由數字輸出單元輸 出不同占空比的信號給后級CPU進行解碼，具有較高的解碼成功率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022] 圖1為本發明磁條卡解碼電路實施例的示意圖；
[0023] 圖2為本發明解碼電路的對信號前后解碼示意圖；
[0024] 圖3為本發明磁條卡解碼方法實施例的流程圖。
[0025] 附圖標記說明：
[0026] 1、磁頭，
[0027] 2、信號放大單元，
[0028] 20、可調增益放大器，
[0029] 21、自動增益控制器，
[0030] 3、濾波單元，
[0031] 4、峰值檢測單元，
[0032] 5、數字輸出單元。

【具體實施方式】
[0033] 為詳細說明本發明的技術內容、構造特征、所實現目的及效果，以下結合實施方式 并配合附圖詳予說明。
[0034] 請參閱圖1，本實施例提供一種磁條卡解碼電路，用于將讀取磁條卡并解碼后輸出 磁條卡數字信號。包括磁頭1、信號放大單元2、濾波單元3、峰值檢測單元4和數字輸出單 元5,磁頭1與信號放大單元2連接，信號放大單元2與濾波單元3連接，濾波單元3與峰值 檢測單元4連接，峰值檢測單元4與數字輸出單元5連接。本實施例中，當磁條卡經過磁頭 1時，磁頭1會感應磁條卡的卡面上的磁性涂層并輸出磁條卡模擬信號，具體的波形形狀可 以參考圖2的波形A。磁頭1采集到的模擬信號幅值相對較小，一般為幾十毫伏到幾百毫伏 (如20mv到400mv)，這將給后級電路的解碼產生較大的困難，因此本實施例中使用信號放 大單元2對磁頭1輸出的模擬信號進行適當的放大。具體的放大倍數可以根據后級電路的 解碼需求來確定，信號放大單元2可以采用運算放大器來實現。
[0035] 由于磁頭1采集到的信號幅值比較小，容易受到其他電路元件的干擾以及外部電 磁信號的干擾（如手機信號、電池充放電等信號干擾），而使得磁條卡模擬信號中的干擾信 號較多，信號放大單元2同樣也會放大干擾信號。如果直接對放大后的信號進行后級解碼， 會產生較多錯誤。為了解決該問題，本實施例還包含濾波單元3,濾波單元3用于濾除放大 后模擬信號的干擾信號。
[0036] 濾波單元3可以采用濾波器實現，現有的濾波器類型按照通頻帶分類可分為低通 濾波器、高通濾波器、帶通濾波器、帶阻濾波器等。由于不受干擾的磁條卡模擬信號頻率較 低，而干擾信號的頻率都相對較高，在優選實施例中，濾波單元3為低通濾波單元。經過濾 波后的磁條卡模擬信號較為純凈，如圖2中的波形A所示。
[0037] 模擬信號經過濾波后，后級的峰值檢測單元4以及數字輸出單元5要對模擬信號 進行解碼并輸出數字信號以便于后級CPU的解碼。具體地，峰值檢測單元4用于檢測濾波 單元3輸入的信號（即濾波后的模擬信號）的峰值和谷值，并輸出峰值到谷值的時間參數 和谷值到峰值的時間參數。時間參數可以用不同電平的數字信號的時間長度表示，由于數 字信號包括高電平和低電平，并用高電平表示比特信號1，低電平表示比特信號0。峰值檢 測單元4可以將峰值到谷值的信號轉換為比特信號1或者0,而將谷值到峰值的信號轉換 為與峰值到谷值所轉換的不同比特信號，上述的對應的為比特信號〇或者1。如圖2所示， 峰值檢測單元4將波形A的峰值到谷值的信號（即下降的信號）轉換為波形B的比特信號 1，即比特信號1的長度表明峰值到谷值的時間參數，而將谷值到峰值的信號（即上升的信 號）轉換為比特信號0。通過峰值檢測單元4的轉換，方便后級數字輸出單元5對信號的解 碼。峰值檢測單元4的實現方式可以是多種的，如直接采用一個帶有模數轉換的MCU進行 模數轉換后再進行峰值和谷值的檢測和變換；或者用JK觸發器通過上升沿和下降沿的判 斷并轉換為不同的比特信號；又或者使用一個模數轉換器不斷將濾波后的模擬信號轉變為 數字信號在交由邏輯控制器（如FPGA)進行邏輯轉換后得到不同的比特信號。
[0038] 最后再由數字輸出單元5根據峰值檢測單元4輸出的時間參數轉換為時間參數的 占空比信號并輸出。由于峰值檢測單元4是直接對模擬信號進行變換，模擬信號的產生由 于是人工刷卡后產生，則可能會存在峰值檢測單元4輸出的時間參數不是那么標準，則通 過數字輸出單元5可以輸出符合后級CPU解碼的占空比信號，以便于后級CPU的正確解碼。 數字輸出單元5可以采用如下方式進行實現：由于這屬于邏輯處理，可以使用邏輯控制器 進行邏輯運算并輸出，當然也可以使用分立的邏輯芯片進行邏輯運算，或者使用MCU進行 判斷處理，本實施例并不對數字輸出單元5的實現方式進行限定。
[0039] 以上實施例中，先對波形進行放大、后濾波、再轉換和輸出，可以使得后級CPU較 好地對磁頭的磁條卡模擬信號進行解碼，成功率很高。同時本實施例轉換出的不同占空比 的數字信號，大大減少了數字輸出單元5后面連接的后級CPU的解碼工作量，后級CPU可以 將絕大部分的處理資源用于處理業務相關的工作。
[0040] 具體地，后級CPU需要根據磁條卡的解碼規則（F2F解碼）進行相應的解碼。其中， F2F解碼規則為：在一個時間周期內，如果電平具有翻轉，則解碼為1，否則解碼為0。如圖 2所示，信號C為后級CPU解碼后的信號。具體時，即對數字輸出單元5輸出的占用比信號 進行占空比判斷，有電平翻轉則占空比為50%，沒有電平翻轉則占空比為0%或者100%， 由于占空比差別很大，后級CPU對占用比信號進行占空比判斷可以較好地解碼出磁條卡數 字信號。而在某些實施例中，上述的后級CPU還可以將數字輸出單元5輸出的磁條卡信號 封裝成特定格式的信號并進行發送，如USB通信格式或者WIFI通信格式，這些通信格式可 以被更多的平臺所兼容和讀取，提高了本解碼電路的適用范圍。
[0041] 上述實施例并不限定信號放大單元2的類型，可以選用固定增益的信號放大單 元，在優選實施例中，信號放大單元2為自動增益信號放大單元。由于磁條卡上的磁性可能 由外界磁場的影響或者磁條卡的形狀的改變，并不那么均衡，則磁頭1采集到的信號可能 是幅值有大有小，此時自動增益信號放大單元可以將磁頭1的信號放大為幅值信號基本相 同的信號，以便于后級的信號轉換。自動增益信號放大單元具有多種實現方式，可以直接采 用現有的自動增益放大芯片。在某些實施例中，自動增益信號放大單元包括可調增益放大 器20和自動增益控制器21，如圖1所示，可調增益放大器20與自動增益控制器21連接，磁 頭1與可調增益放大器20連接，可調增益放大器20與濾波單元3連接。其中，自動增益控 制器21用于獲取可調增益放大器20的后級電路的信號，并根據獲取到信號的幅值大小控 制可調增益放大器20進行適當的放大，使得可調增益放大器20將磁頭1的信號放大帶幅 值基本相同后輸出到濾波器3進行濾波。其中，自動增益控制器21獲取的信號可以是可調 增益放大器20輸出的信號。為了使得自動增益控制器21獲取到更為純凈的信號，以便于 對可調增益放大器20進行準確的控制，在某些實施例中，如圖1所示，自動增益控制器21 獲取到的信號為濾波單元3輸出的信號。因為濾波單元3已經對信號進行了濾波，濾波單 元3輸出的信號具有更少的干擾信號，信號更純凈。
[0042] 為了方便數字輸出單元5的緩沖和輸出，在某些實施例中，數字輸出單元5為 FIF0(First Input First Output,先入先出隊列）數字輸出單元，數字輸出單元對輸入的 信號進行緩沖和回放，有利于后級CPU的解碼。
[0043] 以及本實施例還提供一種磁條卡解碼方法，如圖3所示，包括如下步驟：
[0044] 首先在步驟S101通過磁頭采集磁條卡信號，可以采集到不同時間寬度的波形信 號。由于磁頭采集的波形信號幅值較小，則在步驟S102放大磁條卡信號，信號的放大有助 于后級的解碼。以及由于外部電路和環境的干擾，放大后的信號也包含有較多的干擾信號， 則本實施例進入步驟S103過濾放大后的磁條卡信號。而后在步驟S104將過濾后的磁條卡 信號解碼為數字信號并輸出。本實施例通過以上方法，可以得到較為純凈的數字信號，便于 后級CPU的解碼。在某些實施例中，如果磁頭采集到的信號是模擬信號，可以用模數轉換器 將模擬信號轉換成數字信號在進行放大、數字濾波以及解碼。
[0045] 步驟S102在對信號進行放大時，可以采用固定的放大倍率，或者采用多個檔位的 放大倍率，如分為8檔進行放大，如果信號幅值相對較小，則使用8檔中最大的較大倍率，如 果幅值相對較大，可以采用較小的放大倍率，這個可以有一個線性關系進行確定。而在某 些實施例中，步驟S102放大磁條卡信號具體包括：放大磁條卡信號為峰值相同的磁條卡信 號。則放大的倍率可以通過如下方式確定，將希望得到的峰值除于采集到磁條卡信號的峰 值得到放大倍率后對此峰值的波形信號進行放大。峰值相同的信號為較理想的信號，方便 下一步的解碼。
[0046] 雖然濾波有多種濾波方式，但是由于磁條卡信號為人刷卡后產生的信號，人的刷 卡速度相對較慢，則產生的磁條卡信號頻率也相對較慢，則干擾信號很大部分為頻率較高 的信號，為了減少濾波的工作量，可以采用低通濾波算法，即濾除放大后的磁條卡信號中的 高頻信號，可以使用相對較少的運算達到較好的效果。
[0047] 步驟S104對信號的解碼并輸出數字信號可以有多種的數字信號輸出格式，如直 接根據F2F解碼出磁條卡信息的數字信號。為了適應不同解碼規格的解碼需要，本實施例 中，步驟S104將過濾后的磁條卡信號解碼為數字信號并輸出具體包括如下步驟：先輸出過 濾后的峰值到谷值的時間參數和谷值到峰值的時間參數，再根據時間參數輸出時間參數的 占空比信號。這種占空比信號可以使得后級CPU根據自定義的解碼規則進行快速、方便的 解碼，節省了后級CPU解碼所需的處理資源。
[0048] 以上所述僅為本發明的實施例，并非因此限制本發明的專利保護范圍，凡是利用 本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關 的【技術領域】，均同理包括在本發明的專利保護范圍內。
【權利要求】
1. 一種磁條卡解碼電路，其特征在于：包括磁頭、信號放大單元、濾波單元、峰值檢測 單元和數字輸出單元，所述磁頭與信號放大單元連接，所述信號放大單元與濾波單元連接， 所述濾波單元與峰值檢測單元連接，所述峰值檢測單元與數字輸出單元連接，其中： 所述峰值檢測單元用于檢測濾波單元輸入的信號的峰值和谷值，并輸出峰值到谷值的 時間參數和谷值到峰值的時間參數； 所述數字輸出單元用于將峰值檢測單元輸出的時間參數轉換為時間參數的占空比信 號并輸出。
2. 根據權利要求1所述的磁條卡解碼電路，其特征在于：所述的濾波單元為低通濾波 單元。
3. 根據權利要求1所述的磁條卡解碼電路，其特征在于：所述的信號放大單元為自動 增益信號放大單元。
4. 根據權利要求3所述的磁條卡解碼電路，其特征在于：所述自動增益信號放大單元 包括可調增益放大器和自動增益控制器，所述可調增益放大器與自動增益控制器連接，所 述磁頭與可調增益放大器連接，所述可調增益放大器與濾波單元連接。
5. 根據權利要求4所述的磁條卡解碼電路，其特征在于：所述自動增益控制器與濾波 單元連接。
6. 根據權利要求1所述的磁條卡解碼電路，其特征在于：所述數字輸出單元為FIFO數 字輸出單元。
7. -種磁條卡解碼方法，其特征在于：包括如下步驟： 通過磁頭采集磁條卡信號； 放大磁條卡信號； 過濾放大后的磁條卡信號； 將過濾后的磁條卡信號解碼為數字信號并輸出。
8. 根據權利要求7所述的磁條卡解碼方法，其特征在于：所述放大磁條卡信號具體包 括：放大磁條卡信號為峰值相同的磁條卡信號。
9. 根據權利要求7所述的磁條卡解碼方法，其特征在于：將過濾后的磁條卡信號解碼 為數字信號并輸出具體包括如下步驟：先輸出過濾后的峰值到谷值的時間參數和谷值到峰 值的時間參數，再根據時間參數輸出時間參數的占空比信號。
10. 據權利要求7所述的磁條卡解碼方法，其特征在于：所述過濾放大后的磁條卡信號 具體包括：濾除放大后的磁條卡信號中的高頻信號。
【文檔編號】G06K7/10GK104112111SQ201410365856
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年7月29日 優先權日:2014年7月29日
【發明者】汪梅香 申請人:福建超瑞創原信息技術有限公司