IC卡身份识别课程设计

1、 目录绪论TOC o 1-5 h z1、IC卡技术概论3 HYPERLINK l bookmark4 1.1、概述3 HYPERLINK l bookmark6 1.2、身份识别技术概述42、指纹识别技术错误！未定义书签。2.1、指纹识别技术概述.错误！未定义书签。 HYPERLINK l bookmark10 2.2、指纹识别技术应用53、设计 HYPERLINK l bookmark14 3.1、系统结构及工作过程53.2、芯片电路原理73.3、数据结构与通信方式错误！未定义书签。 HYPERLINK l bookmark28 3.4、芯片版图设计94、应用94.1、智能大厦管理系统.错误

2、！未定义书签。4.2、门禁系统5、心得体会6、元器件清单错误！未定义书签。错误！未定义书签。错误！未定义书签。绪论IC卡（IntegratedCircuitCard，集成电路卡）,有些国家和地区也称智能卡、智慧卡、微电路卡或微芯片卡等。它是将一个微电子芯片嵌入符合ISO7816标准的卡基中，做成卡片形式。IC卡读写器是IC卡与应用系统间的桥梁，在ISO国际标准中称之为接口设备IFD。IFD内CPU通过一个接口电路与IC卡相连并进行通信。IC卡接口电路是IC卡读写器中至关重要的部分，根据实际应用系统的不同，可选择并行通信、半双工串行通信和I2C通信等不同的IC卡读写芯片。非接触式IC卡又称射频卡

3、。IC卡是继磁卡之后出现的又一种新型信息工具OIC卡是指集成电路卡，一般用的公交车卡就是IC卡的一种，一般常见的IC卡采用射频技术与IC卡的读卡器进行通讯。IC卡与磁卡是有区别的，IC卡是通过卡里的集成电路存储信息，而磁卡是通过卡内的磁力记录信息。IC卡的成本一般比磁卡高，但保密性更好。非接触式IC卡又称射频卡，成功地解决了无源（卡中无电源）和免接触这一难题，是电子器件领域的一大突破。主要用于公交、轮渡、地铁的自动收费系统，也应用在门禁管理、身份证明和电子钱包。本文介绍了非接触式指纹IC卡身份认证系统的设计与开发，详细分析了系统的原理，相关算法的设计和软硬件的实现。简要的介绍了芯片的版图设计、

4、测试结果及其典型应用。硬件方面包括主控模块、非接触式IC卡接口电路、天线电路、指纹模块、液晶触摸屏模块等几部分。软件部分则从启动程序、应用程序三个层次分别进行了描述。IC卡身份识别有好几种方式，非接触式指纹IC卡技术融合了最新的指纹识别技术和非接触式IC卡技术，极大地提高了系统的安全性。它在身份认证领域开辟了一条新途径，有着广阔的市场前景。1、IC卡技术概论11、概述IC卡是集成电路卡的英文名称，即IntegratedCircuitCard的缩写。它是将一个集成电路芯片镶嵌于基片中，圭寸装成卡的形式。IC卡的概念是20世纪70年代初提出来的，法国布尔公司于1976年首先创造出IC卡产品，并将这

5、项技术应用到金融、交通、医疗、保险等多个行业，它是将微电子技术和计算机技术结合在一起，提高了人们生活和工作的现代化程度。IC卡具有突出的3S特点，即Standard（国际标准化），Smart（灵巧智能化）和Security（安全性），因而发展迅速。IC卡芯片具有写入数据和存储数据的能力，IC卡存储器中的内容根据需要可以有条件地提供外部读取，或供内部信息处理和判断之用。IC卡可以按照多种方式进行分类，按照卡中所镶嵌的集成电路的不同，IC卡可以分为金融卡和非金融卡，金融卡又有信用卡和现金卡等。按卡与外界的数据传送形式来分，IC卡可分为接触式和非接触式两种。非接触式IC卡的集成电路不向外引出触电，通

6、过线圈频感应从读写器获取能量和交换数据，因而又成这种IC卡位感应式卡或射频卡。现在，使用最多的是接触式IC卡，即卡中的芯片通过触电与读写设备接触而完成二者之间的通信。这种接触式IC可爱存在一些问题，如来自触点的静电可能会破坏数据，接触不良会导致数据出错或不能进行数据传送，以及卡上触点与读写设备频繁的机械接触照成二者的磨损等。而非接触式IC卡则可避免这些问题，其优点在于：1）使用时无需插/拔卡，操作快捷；2）高抗干扰性，允许多张卡片同时操作；3）配合具体应用具有多种工作距离；4）由于使用时无机械触点磨损，提高了应用的可靠性及设备寿命；5）适于一卡多用；6）高安全性。这些特点使它在诸如公路自动收费

7、系统、公交车和地铁自动售票系统、门禁系统及电子钱包等领域得到了广泛应用，取得了可喜的经济效益和社会效益。12、身份识别技术概述现在的各种身份识别手段，如照片、密码、用户名，普遍存在着可靠性不高、密码难记、易丢失等缺点，已不能满足许多行业（如政府管理部门、金融等）对身份识别技术的要求。相对于这些鉴定技术，IC卡识别具有以下4个方面的特性使其成为理想的身份认证技术：1、普遍性，即每个正常人都具有；2、唯一性，每个人都有着不一样的IC卡信息；3、永久性，即一直存在的特性；4可采集性、即可通过一定的器械设备获取信息样本，易于开发识别系统，实用性强。射频读写器向IC卡发一组固定频率的电磁波，卡片内有一个

8、LC串联谐振电路，其频率与读写器发射的频率相同，这样在电磁波激励下，LC谐振电路产生共振，从而使电容内有了电荷；在这个电荷的另一端，接有一个单向导通的电子泵，将电容内的电荷送到另一个电容内存储，当所积累的电荷达到2V时，此电容可作为电源为其它电路提供工作电压，将卡内数据发射出去或接受读写器的数据。一般将IC卡中存储器的数据分成3个基本区：公开区、工作区和保密区；用户鉴别，用户鉴别又叫个人身份鉴别，一般有验证用户个人识别PIN，生物鉴别，手写签名。下面只介绍生物鉴别技术中的一种指纹识别技术。2、指纹识别技术2.1指纹识别技术概述指纹识别技术是利用指纹唯一、不变、不可伪造、随身携带等的特点和IC卡

9、作为个性化数据载体及大容量内存的优势，既实现了人物合一的真实身份认证，又满足了各种应用系统对数据载体卡片化、脱机化的需求，是用软硬结合方式确保信息安全可靠实用的途径。用IC卡保存指纹特征数据、使用人员信息、私钥等关键信息、通过指纹识别认证持卡人真实身份，解决网络信息安全瓶颈最有效的手段，是对信息安全（软件）认证、密钥体系最有效的补充。既是IC卡应用更高层次的系统创新，又是用户真实身份认证领域的一次。智能卡读卡器验证卡的有效性，后指纹身份验证，通过双重验证，确保系统安全可靠。2.2指纹识别技术应用可根据需要将指纹信息储存在IC卡内，通过输入用户的活体指纹信息与卡内的指纹资料进行比对，实现用户真实

10、身份的认证及IC卡的各种应用。亦可将指纹资料储存在计算机或网络系统内，通过输入用户的活体指纹信息与储存的指纹信息资料进行比对，实现用户真实身份的认证，具有很大的灵活性。指纹IC卡鉴别技术可广泛应用于网络通信、数据库管理、电子商务与电子支付中的权限设置、数据存取、密钥管理等。包括计算机系统、互联网、电子商务系统、政府、企业局域网系统中管理员的身份认证以及金融、保险、证券等行业重要系统及部门职员的授权管理，证券交易所、信用卡用户、保险受益人的身份认证以及安防业等应用。3、设计非接触式IC卡是射频技术与IC卡技术相结合的产物，它成功的解决了无源和免接触的问题。这里设计的非接触式IC卡属于只读卡，载波

11、频率为125kHz，存储容量为64位，可用于门禁系统、考勤机、就餐卡、工作证等领域。31、系统结构及工作过程该系统由控制器、读卡器和非接触式IC卡组成，其框图如图1所示。其中控制器为后台计算机，负责处理读卡器接受的数据。这种非接触卡是一种只读卡，每张卡内存储唯一的卡号，用于身份识别。卡号在封卡前通过熔断熔丝一次性写入，每张卡对应唯一的卡号，写后不可更改。非接触卡由电感线圈、卡外电容和芯片组成，其中，芯片电路由射频接口、读出控制和存储器三个模块组成。卡号保存在存储器中，读出控制模块负责控制对存储器的读取和编码。射频接口模块只要完成以下功能：1）通过其中的整流、滤波、稳压电路为芯片提供工作电压；2

12、）由时钟发生器提供芯片工作所需的系统时钟；3）由上电复位电路提供芯片工作所需的初始化复位脉冲；4）将编码后的卡内数据调制在125kHz的载波上向外发送。系统的工作过程如下：1）读卡器将125kHz的载波信号经天线向外发送；2）卡进入读卡器的工作区域后，由电感线圈和电容组成的谐振回路接收读卡器发射的载波信号；3）芯片中的射频接口模块由此信号产生出电源电压、复位信号及系统时钟；4）读取控制模块将存储器中的卡号编码后调制在125kHz的载波上经天线发送给读卡器；5）读卡器对接收到的信号进行调解、解码和解密后送至后台计算机；6）后台计算机根据卡号做出相应的处理。_就島丄*图1(a)非接触式IC卡系统框

13、图薛林融坨卡mSS口电踣ft*图1(b)非接触式IC卡系统框图3.2芯片电路原理IC卡的电路框图如图2所示，虚线框内为芯片电路。其中控制逻辑电路由计数器、译码电路和时序电路组成，负责访问熔丝阵列和控制输出。图1中的射频接口模块由电源产生电路、时钟发生器、上电复位电路和调制器等组成。电irllLrITT3阵利一t昴i图2非接触式IC卡芯片电路框图3.3数据结构与通信方式卡内利用熔丝存储64位数据，数据结构由两部分组成。前32位数据为制造商代码，由制造厂商在芯片出厂时对同一批芯片写入一特定的标识代码，此代码同时用作卡与读卡器问的通信协议及芯片测试入后不可更改。后32位效据为发行商代码，由发行商在发

14、行给个人的时候写入，每张卡卡号唯一，写入后不可更改。为了在确保卡与读卡器安全通讯的基础上简化芯片电路，结合只读卡的特点，卡内效据的加密工作在片外完成，即制造商和发行商以一定的加密算法将卡号进行加密运算后再加入一些技验位写人卡中，读卡器接收到效据后利用技验位检查其正确后，再通过解密运算还原出卡号，并以标准的效据格式送交后台计算机处理。这样既达到了提高安全性，防止他人分析卡号卡内数据的对应关系，以伪造卡片或通讯效据的目的，又避免在芯片内设置复杂的加密运算电路，降低了芯片的成本。在卡内效据的编码和调制方式的设计上，我们考虑在简化芯片电路的同时减小读卡器接收效据的误码率。卡内效据加载在62.5kHz的

15、方渡上，每位效据的宽度为16个周期。而后以AM方式加载在125kHz的载波上向读卡器回送。为了减小效据传输过程中的误码率和提高系统的抗干扰能力，编码方式采用调相编码，即逻辑“1和0的相位相差18，编码波形如图3所示。圈中，D1为编码前的效据，D2:为编码后的效据。图3编码波形图3.4芯片版图设计结合清华大学微电子所的工艺条件，采用2仇mN阱硅栅CMOS工艺，利用COMPASS系统设计了卡内芯片。在版图设计中，效字逻辑电路采用了标准单元法。由于此非接触式IC卡内部没有电源，为了降低功耗，保证一定的工作距离，我们建立了一套小尺寸、低功耗的标准单元库，用来完成自动布局布线。射频接口电路采用了全定制，

16、在设计中考虑刊低功耗同题和效模隔离问题，将芯片的工作电压设置在3V以下，为此，在工艺上散了相应的调整。设计的芯片尺寸为1.5mm*1.5mm。4、应用41智能大厦管理系统下面以智能大厦管理系统为例，介绍这种用于身份识别的非接触IC卡的典型应用。智能大厦管理系统是利用IC卡代替传统身份证和钥匙进行身份识别，实现一个单位内部（或一个建筑物内）的人员进出控制及其人事管理的系统。这种IC卡管理系统具有以下主要功能：1）门禁保安管理。2）考勤管理。3）代替出入证、工作证等证件。4）食堂就餐管理。应用时，将配合具体应用的感应和控制设备通过计算机网络连至后台主机，将大厦内职员的姓名、性别、年龄、卡号、职务、

17、部门等个人资料送放电脑，建立效据库并配置应用软件。使用时，感应设备将读到的卡号送至后台计算机，从职员效据库中调出个人资料，而后根据具体应用进行操作。图4IC卡的门控系统结构图4.2门禁系统下面门禁系统为例介绍这种IC卡管理系统的具体应用。该系统由四奄昏丹组成，如图4所示。1）IC卡一即钥匙卡或身份识别卡。卡上存有个人身份号，表面印有图像、文字、照片，还可以作为身份证、出入证使用由个人持有。2）门控机一内含读卡器，执行IC卡的识别、开锁、闭锁以及和后台管理主机实时通讯等功能。3）网络一连接门控机和后台管理主机，进行信息传递。4）后台管理主机一为通用PC机，用于后台实时监控管理。这种IC卡门禁系统

18、与用钥匙开启的门锁相比，具有以下特点：1）安全可靠。传统的钥匙极易复制，丢失或被窃后只有通过更换门锁以确保安全。IC卡板难复制，这种非接触IC卡通过无线方式传递信息，卡中数据经过加密，使得信息很难伪造。而卡一旦丢失，只需修改后台管理主机的数据即可使卡的非法持有者无机可乘。2）易于管理。后台管理主机可控制各个区域和房间的进出权限。记录各个区域和房间的进出者和进出时闻，使得管理方便。3）使用方便。由于采用非接触卡，使用者在进门时只需将卡在门前“晃”一下门即可自动开启，使用快捷方便。5、心得体会这次课程设计历时三个星期，虽然完成的比较慢，但是经过三个星期的实践和体验下来，对我来说学到的不仅是那些知识，更多的是团队和合作。现在想来，也许学校安排的课程设计有着它更深层的意义吧，它不仅仅让我们综合那些理论知识来运用到设计和创新，还让我们知道了一个团队凝聚在一起时所能挥发出的巨大潜能。三周的课程设计结束了，今天，我才明白课程设计对我来说的意义，它不仅仅是让我们把所学的理论知识与实践相结合起来，提高自己的实际动手能力和独立思考的能力，更重要的是同学间的团结。在做这次课程设计过程中，我感触最深的当属查阅大量的设计资料了。为了让自己的设计更加完善，查