本发明提供一种用于识别HID感应卡的读卡装置，读卡装置的读卡端从前向后依次电性连接有微控制单元、图腾柱输出电路、LC谐振电路、二极管检波电路、滤波放大比较电路；微控制单元输出方波信号，图腾柱输出电路对方波信号放大后，LC谐振电路提取正弦波信号，产生正弦交变电流形成电场对外发射载波信号；HID感应卡接收载波信号生成感应电压，将待发送的数据耦合到载波信号上形成调制信号，将调制信号回送给读卡装置；二极管检波电路拾取调制信号并从中提取包络信号，滤波放大比较电路对包络信号进行放大，并与参考电平进行比较生成矩形信号，微控制单元对矩形信号进行解码获取对应HID感应卡的身份信息。该读卡装置能够识别HID卡。
1.一种用于识别HID感应卡的读卡装置，其特征在于：
所述读卡装置包括读卡端(1)，所述读卡端(1)中从前向后依次电性连接有微控制单元(11)、图腾柱输出电路(12)、LC谐振电路(13)、二极管检波电路(14)、滤波放大比较电路(15)；
所述微控制单元(11)输出一方波信号至所述图腾柱输出电路(12)；
所述图腾柱输出电路(12)对所述方波信号进行放大后，将经放大的方波信号输送至所述LC谐振电路(13)；
所述LC谐振电路(13)提取所述经放大的方波信号中的正弦波信号，并产生正弦交变电流形成一电场，通过该电场对外发射一载波信号；
所述HID感应卡在所述电场中接收所述载波信号并生成一感应电压，在该感应电压的作用下，HID感应卡将待发送的数据耦合到所述载波信号上形成一调制信号，并将该调制信号回送给所述读卡装置的LC谐振电路(13)；
所述二极管检波电路(14)接收由所述LC谐振电路(13)输入的所述调制信号，并对该调制信号进行包络检波提取包络信号；
所述滤波放大比较电路(15)对从调制信号中提取的包络信号进行放大，再将该放大后的包络信号与一设置的参考电平进行比较，将低于参考电平的信号定义为低电平，将高于参考电平的信号定义为高电平，由此生成一矩形信号；
所述微控制单元(11)接收所述滤波放大比较电路(15)发来的所述矩形信号并进行解码，从而获取HID感应卡中的身份信息；
所述微控制单元(11)对所述矩形信号的解码方法包括如下步骤：
步骤一：在矩形信号中，将时间差值小于等于90μs的相邻两个上升沿所对应的高电平视为连续的高电平，将时间差值在400至700μs范围内的相邻两个上升沿所对应的低电平视为一个低电平时间，将时间差值在760至1000μs范围内的相邻两个上升沿所对应的低电平视为两个低电平时间，将时间差值在1100至1900μs范围内的相邻两个上升沿所对应的低电平视为三个低电平时间；将连续5n±1个高电平定义为连续n个“1”，其中n为正整数，将每个低电平时间定义为一个“0”，将转化后的数据定义为数据A；
步骤二：在数据A中找到连续3个“1”作为起始标识符；
步骤三：从所述起始标识符后第一位字符开始，将数据A中的相邻字符两两分组，形成字符组“01”、“10”，将字符组“01”转换为“0”，将字符组“10”转换为“1”，将转换后的数据定义为数据B；
步骤四：将数据B中的每4位二进制字符转化成为1位十六进制字符，将转换后的数据定义为数据C；
步骤五：将数据C中的第8至11位字符定义为数据D，所述数据D为对应HID感应卡的身份信息。
2.根据权利要求1所述的一种用于识别HID感应卡的读卡装置，其特征在于：所述图腾柱输出电路(12)、LC谐振电路(13)共同构成一激励回馈电路，包括第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第一电容(C1)、第二电容(C2)、第三电容(C3)、第一三极管(Q1)、第二三极管(Q2)、第一线圈(J1)；第一电阻(R1)的第一端连接所述微控制单元(11)输出所述方波信号的输出端，第二端连接第一三极管(Q1)、第二三极管(Q2)的基极，第一三极管(Q1)的集电极分别连接所述微控制单元(11)的3V3供电端口和第一电容(C1)、第二电容(C2)的第一端，第一电容(C1)、第二电容(C2)的第二端接地，第一三极管(Q1)的发射极分别连接第二三极管(Q2)的发射极、第二电阻(R2)的第一端，第二三极管(Q2)的集电极接地，第二电阻(R2)的第二端连接第一线圈(J1)的第一端，第一线圈(J1)的第二端连接第三电容(C3)的第一端，第三电容(C3)的第二端接地。
3.根据权利要求2所述的一种用于识别HID感应卡的读卡装置，其特征在于：所述第一线圈(J1)为绕制圆形线圈，电感值为250uH。
4.根据权利要求1所述的一种用于识别HID感应卡的读卡装置，其特征在于：所述二极管检波电路(14)、滤波放大比较电路(15)共同构成一信号拾取处理电路，包括第一二极管(D1)、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)、第五电阻(R5)、第六电阻(R6)、第七电阻(R7)、第八电阻(R8)、第九电阻(R9)、第十电阻(R10)、第十一电阻(R11)、第四电容(C4)、第五电容(C5)、第六电容(C6)、第七电容(C7)、第八电容(C8)、第九电容(C9)、第一运算放大器(U1A)、第二运算放大器(U1B)；第一二极管(D1)的正极连接输出所述调制信号的输出端，负极分别连接第九电阻(R9)的第一端、第六电容(C6)的第一端、第四电容(C4)的第一端，第九电阻(R9)的第二端和第六电容(C6)的第二端接地，第四电容(C4)的第二端分别连接第十电阻(R10)的第一端、第七电容(C7)的第一端、第一运算放大器(U1A)的同相输入端，第十电阻(R10)的第二端和第七电容(C7)的第二端接地，第一运算放大器(U1A)的反相输入端连接第六电阻(R6)的第一端，第一运算放大器(U1A)的输出端连接第八电阻(R8)的第一端、第八电容(C8)的第一端、第五电容(C5)的第一端，第八电阻(R8)的第二端、第八电容(C8)的第二端连接第六电阻(R6)的第一端，第六电阻(R6)的第二端接地，第五电容(C5)的第二端连接第五电阻(R5)的第一端，第五电阻(R5)的第二端连接第四电阻(R4)的第一端、第三电阻(R3)的第一端、第二运算放大器(U1B)的同相输入端，第四电阻(R4)的第二端接地，第三电阻(R3)的第二端连接第二运算放大器(U1B)的输出端，第二运算放大器(U1B)的反相输入端分别连接第七电阻(R7)的第一端、第十一电阻(R11)的第一端、第九电容(C9)的第一端，第七电阻(R7)的第二端连接所述微控制单元(11)的3V3供电端口，第十一电阻(R11)的第二端、第九电容(C9)的第二端接地，第二运算放大器(U1B)的正电源端连接所述微控制单元(11)的3V3供电端口，负电源端接地，第二运算放大器(U1B)的输出端连接所述微控制单元(11)的矩形信号输入端。
5.根据权利要求1所述的一种用于识别HID感应卡的读卡装置，其特征在于：所述读卡装置还包括控制端(2)、通信模块(3)，所述读卡端(1)的微控制单元(11)与所述控制端(2)之间通过所述通信模块(3)实现数据互通。
6.根据权利要求5所述的一种用于识别HID感应卡的读卡装置，其特征在于：所述微控制单元(11)获取对应HID感应卡的身份信息后，将该身份信息与本地的授权卡号信息进行对比，若该身份信息属于授权卡号信息，则判定身份认证通过，若该身份信息不属于授权卡号信息，则判定身份认证不通过。
7.根据权利要求6所述的一种用于识别HID感应卡的读卡装置，其特征在于：所述读卡端(1)还包括执行模块(16)，该执行模块(16)电性连接所述微控制单元(11)。
8.根据权利要求1所述的一种用于识别HID感应卡的读卡装置，其特征在于：所述微控制单元(11)采用型号为STM32F103的单片机。
一种用于识别HID感应卡的读卡装置
技术领域
[0001] 本发明涉及一种感应卡读卡装置，特别地，涉及一种用于识别HID感应卡的读卡装置。
背景技术
[0002] 市面上存在一种感应卡称为HID卡，HID卡是美国HID公司旗下的125KHz低频感应卡，由于HID卡在出厂时，其内部芯片会按地区设定序列号进行加密，导致HID卡不能被其它品牌的读卡器识别，只能配合专门的HID读卡器使用。
[0003] HID公司占据了40%以上的国际市场份额，国内公司在设计感应读卡系统时有必要考虑到能够配合HID卡；如果直接进口专用HID读卡器使用，一方面专用HID读卡器极其高昂的成本会使国内产品成本居高不下，导致产品市场竞争力下降，另一方面专用HID读卡器不一定适合国内产品的设计，难以充分利用产品设计空间、减小产品体积。
[0004] 因此，提供一种不需要通过专用HID读卡器来识别HID卡的读卡装置是有其积极意义的。
发明内容
[0005] 针对上述问题，本发明提供一种用于识别HID感应卡的读卡装置，该读卡装置能够识别HID卡。
[0006] 为达到上述目的，本发明读卡装置采用的技术方案是：一种用于识别HID感应卡的读卡装置，其创新在于：所述读卡装置包括读卡端，所述读卡端中从前向后依次电性连接有微控制单元、图腾柱输出电路、LC谐振电路、二极管检波电路、滤波放大比较电路；
[0007] 所述微控制单元输出一方波信号至所述图腾柱输出电路；所述图腾柱输出电路对所述方波信号进行放大后，将经放大的方波信号输送至所述LC谐振电路；所述LC谐振电路提取所述经放大的方波信号中的正弦波信号，并产生正弦交变电流形成一电场，通过该电场对外发射一载波信号；所述HID感应卡在所述电场中接收所述载波信号并生成一感应电压，在该感应电压的作用下，HID感应卡将待发送的数据耦合到所述载波信号上形成一调制信号，并将该调制信号回送给所述读卡装置的LC谐振电路；所述二极管检波电路接收由所述LC谐振电路输入的所述调制信号，并对该调制信号进行包络检波提取包络信号；所述滤波放大比较电路对从调制信号中提取的包络信号进行放大，再将放大后的包络信号与一设置的参考电平进行比较，将低于参考电平的信号定义为低电平，将高于参考电平的信号定义为高电平，由此生成一矩形信号；所述微控制单元接收所述滤波放大比较电路发来的所述矩形信号并进行解码，从而获取HID感应卡中的身份信息。
[0008] 上述技术方案中的有关内容解释如下：
[0009] 1.上述方案中，所述微控制单元对所述矩形信号的解码方法包括如下步骤：
[0010] 步骤一：在矩形信号中，将时间差值小于等于90μs的相邻两个上升沿所对应的高电平视为连续的高电平，将时间差值在400至700μs范围内的相邻两个上升沿所对应的低电平视为一个低电平时间，将时间差值在760至1000μs范围内的相邻两个上升沿所对应的低电平视为两个低电平时间，将时间差值在1100至1900μs范围内的相邻两个上升沿所对应的低电平视为三个低电平时间；将连续5n±1个高电平定义为连续n个“1”，其中n为正整数，将每个低电平时间定义为一个“0”，将转化后的数据定义为数据A；
[0011] 步骤二：在数据A中找到连续3个“1”作为起始标识符；
[0012] 步骤三：从所述起始标识符后第一位字符开始，将数据A中的相邻字符两两分组，形成字符组“01”、“10”，将字符组“01”转换为“0”，将字符组“10”转换为“1”，将转换后的数据定义为数据B；
[0013] 步骤四：将数据B中的每4位二进制字符转化成为1位十六进制字符，将转换后的数据定义为数据C；
[0014] 步骤五：将数据C中的第8至11位字符定义为数据D，所述数据D为对应HID感应卡的身份信息。
[0015] 2.上述方案中，所述图腾柱输出电路、LC谐振电路共同构成一激励回馈电路，包括第一电阻、第二电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第一三极管、第二三极管、第一线圈；第一电阻的第一端连接所述微控制单元输出所述方波信号的输出端，第二端连接第一三极管、第二三极管的基极，第一三极管的集电极分别连接所述微控制单元的3V3供电端口和第一电容、第二电容的第一端，第一电容、第二电容的第二端接地，第一三极管的发射极分别连接第二三极管的发射极、第二电阻的第一端，第二三极管的集电极接地，第二电阻的第二端连接第一线圈的第一端，第一线圈的第二端连接第三电容的第一端，第三电容的第二端接地。
[0016] 其中，所述第一线圈为绕制圆形线圈，电感值为250uH。
[0017] 3.上述方案中，所述二极管检波电路、滤波放大比较电路共同构成一信号拾取处理电路，包括第一二极管、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第八电容、第九电容、第一运算放大器、第二运算放大器；第一二极管的正极连接输出所述调制信号的输出端，负极分别连接第九电阻的第一端、第六电容的第一端、第四电容的第一端，第九电阻的第二端和第六电容的第二端接地，第四电容的第二端分别连接第十电阻的第一端、第七电容的第一端、第一运算放大器的同相输入端，第十电阻的第二端和第七电容的第二端接地，第一运算放大器的反相输入端连接第六电阻的第一端，第一运算放大器的输出端连接第八电阻的第一端、第八电容的第一端、第五电容的第一端，第八电阻的第二端、第八电容的第二端连接第六电阻的第一端，第六电阻的第二端接地，第五电容的第二端连接第五电阻的第一端，第五电阻的第二端连接第四电阻的第一端、第三电阻的第一端、第二运算放大器的同相输入端，第四电阻的第二端接地，第三电阻的第二端连接第二运算放大器的输出端，第二运算放大器的反相输入端分别连接第七电阻的第一端、第十一电阻的第一端、第九电容的第一端，第七电阻的第二端连接所述微控制单元的3V3供电端口，第十一电阻的第二端、第九电容的第二端接地，第二运算放大器的正电源端连接所述微控制单元的3V3供电端口，负电源端接地，第二运算放大器的输出端连接所述微控制单元的矩形信号输入端。
[0018] 4.上述方案中，所述读卡装置还包括控制端、通信模块，所述读卡端的微控制单元与控制端之间通过通信模块实现数据互通。所述微控制单元获取对应HID感应卡的身份信息后，将该身份信息与本地的授权卡号信息进行对比，若该身份信息属于授权卡号信息，则判定身份认证通过，若该身份信息不属于授权卡号信息，则判定身份认证不通过。
[0019] 所述读卡端还包括执行模块，该执行模块电性连接所述微控制单元。
[0020] 5.上述方案中，所述微控制单元采用型号为STM32F103的单片机。
[0021] 本发明的有益效果在于：本读卡装置从调制和解调的基本原理出发，通过硬件电路结构并结合微控制单元对矩形信号的解码方法，能够实现对HID感应卡的识别，同时结构简单、成本低廉、性能稳定，解决了目前为了识别HID感应卡而必须采购价格昂贵的专用HID读卡器的问题，有利于降低产品成本、充分利用产品设计空间，从而提高产品竞争力。
附图说明
[0022] 附图1为本发明读卡装置实施例的工作流程图；
[0023] 附图2为图1所示实施例中激励回馈电路的电路图；
[0024] 附图3为图1所示实施例中信号拾取处理电路的电路图；
[0025] 附图4为图1所示实施例中载波信号的波形图；
[0026] 附图5为图1所示实施例中调制信号的波形图；
[0027] 附图6为图1所示实施例中矩形信号表现形式一的波形图；
[0028] 附图7为图1所示实施例中矩形信号表现形式二的波形图。
[0029] 以上附图中：1．读卡端；11．微控制单元；12．图腾柱输出电路；13．LC谐振电路；14．二极管检波电路；15．滤波放大比较电路；16．执行模块；2．控制端；3．通信模块；R1．第一电阻；R2．第二电阻；R3．第三电阻；R4．第四电阻；R5．第五电阻；R6．第六电阻；R7．第七电阻；R8．第八电阻；R9．第九电阻；R10．第十电阻；R11．第十一电阻；C1．第一电容；C2．第二电容；
C3．第三电容；C4．第四电容；C5．第五电容；C6．第六电容；C7．第七电容；C8．第八电容；C9．第九电容；Q1．第一三极管；Q2．第二三极管；J1．第一线圈；D1．第一二极管；U1A．第一运算放大器；U1B．第二运算放大器。
具体实施方式
[0030] 以下将以图式及详细叙述对本案进行清楚说明，任何本领域技术人员在了解本案的实施例后，当可由本案所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本案的精神与范围。
[0031] 本文的用语只为描述特定实施例，而无意为本案的限制。单数形式如“一”、“这”、“此”、“本”以及“该”，如本文所用，同样也包含复数形式。
[0032] 关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
[0033] 关于本文中所使用的用词（terms），除有特别注明外，通常具有每个用词使用在此领域中、在本案内容中与特殊内容中的平常意义。某些用以描述本案的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本案之描述上额外的引导。
[0034] 实施例：一种用于识别HID感应卡的读卡装置；
[0035] 如图1至7所示，该读卡装置包括读卡端1、控制端2、通信模块3，读卡端1、控制端2之间通过通信模块3实现数据互通，所述读卡端1中从前向后依次电性连接有微控制单元11、图腾柱输出电路12、LC谐振电路13、二极管检波电路14、滤波放大比较电路15。
[0036] 在另一方案中，控制端2的功能也可集成于微控制单元11中，由此该方案无需设置通信模块3。
[0037] 在工作状态下，所述微控制单元11输出125KHz方波信号至所述图腾柱输出电路12，所述图腾柱输出电路12对所述方波信号进行放大后，将经放大的方波信号输送至所述LC谐振电路13，所述LC谐振电路13提取所述经放大的方波信号中的正弦波信号，并产生正弦交变电流形成一电场，通过该电场对外发射一载波信号。
[0038] 所述HID感应卡（本案中HID是美国HID Corporation公司的简称，而非其他含义）在所述电场中接收所述载波信号并生成一感应电压，在该感应电压的作用下，HID感应卡根据本身已经固化的特性将待发送的数据耦合到所述载波信号上形成一调制信号，并将该调制信号回送给所述读卡装置的LC谐振电路13，使读卡装置能够通过识别调制信号获取HID感应卡所要发送的数据；该HID感应卡的具体工作原理为现有技术，为本领域技术人员所熟知，且非本案发明点，故本案不对其赘述。
[0039] 此后，所述二极管检波电路14从LC谐振电路13处拾取所述调制信号，并对该调制信号进行包络检波，提取信号大于零部分的包络信号；其中，包络检波是基于滤波检波的振动信号处理方法，从调幅信号中将低频信号解调出来的过程就叫做包络检波，也就是说包络检波是幅度检波，包络检波常用的方法是采用二极管进行单向过滤后再进行低通滤波。没有二极管而直接进行低通滤波的话，会使正、负包络线抵消，从而检不出低频信号；将图5中的信号峰值连成一条线，就会出现波形的包络，二极管检波电路14在此处就起到了提取该包络的作用。
[0040] 由于从调制信号中提取出的包络信号太小，所以需要进行放大，本案中通过所述滤波放大比较电路15对从调制信号中提取的包络信号进行放大处理，再将该放大后的包络信号与一设置的参考电平进行比较，将低于参考电平的信号定义为低电平，将高于参考电平的信号定义为高电平，由此生成一矩形信号；其中，所述的参考电平指人为设定在包络信号中较低信号和较高信号之间的一个合适的数值，该参考电平的设置方法为本领域技术人员所熟知。
[0041] 而后所述微控制单元11从所述滤波放大比较电路15处接收所述矩形信号，并对该矩形信号进行解码获取HID感应卡中的身份信息；其中，上述微控制单元11的“解码并获取信息”的具体操作方法可以采用如下方法实现，亦可采用其它原理相同或相似的解码方法来实现。
[0042] 值得一提的是，上述矩形信号包括两种表现形式，表现形式一由高电平信号和低电平信号构成（见图6），表现形式二（见图7）由较宽高电平信号（等同于表现形式一中的高电平信号）和较窄高电平信号（等同于表现形式一中的低电平信号）构成，这两种表现形式实质上表示的是同一种矩形信号，本质上是一致的，在操作时可以随使用者心意进行切换，所以操作时无论采取哪一种表现形式皆在本案的保护范围内。
[0043] 此处以表现形式一进行举例，所述微控制单元11对所述矩形信号的解码方法包括如下步骤：
[0044] 步骤一：在矩形信号中，将时间差值小于等于90μs的相邻两个上升沿所对应的高电平视为连续的高电平（例如，连续五个上升沿中的任意相邻两个上升沿时间差值皆小于90μs，即可认为其所对应的高电平为连续五个高电平），将时间差值在400至700μs范围内的相邻两个上升沿所对应的低电平视为一个低电平时间，将时间差值在760至1000μs范围内的相邻两个上升沿所对应的低电平视为两个低电平时间，将时间差值在1100至1900μs范围内的相邻两个上升沿所对应的低电平视为三个低电平时间；将连续5n±1个高电平定义为连续n个“1”，其中n为正整数，将每个低电平时间定义为一个“0”，将转化后的数据定义为数据A；本步骤将矩形信号转换为二进制的数字信号，实际操作中通过微控制单元11记录各上升沿的时值，并对各相邻上升沿的时间差值进行比较判断得到数据A，由于数据特性，相邻两个上升沿时间差值只会在上述范围内；
[0045] 步骤二：在数据A中找到连续3个“1”作为起始标识符；
[0046] 步骤三：从所述起始标识符后第一位字符开始，将数据A中的相邻字符两两分组，形成字符组“01”、“10”，将字符组“01”转换为“0”，将字符组“10”转换为“1”，将转换后的数据定义为数据B；例如数据A从起始标识符开始为“111 01010101 01010110 01010101 01010101 01011010 10011001 10011001 01010110 10010101 01010110 10010110
10010101 01010110 10010110......”，转化为数据B即为“0000 0001 0000 0000 0011
1010 1010 0001 1000 0001 1001 1000 0001 1001......”；需要注意的是，由于数据本身特性，在数据A中从所述起始标识符后第一位字符开始，将相邻字符两两分组后，仅会存在字符组“01”、“10”，而不存在“11”、“00”；
[0047] 步骤四：将数据B中的每4位二进制字符转化成为1位十六进制字符，将转换后的数据定义为数据C，依照步骤四中的举例，数据C即为“01003AA1819819......”；
[0048] 步骤五：将数据C中的第8至11位字符定义为数据D，依照步骤四中的举例，数据D即为“1819”，所述数据D为对应HID感应卡的身份信息。
[0049] 在所述微控制单元11获取对应HID感应卡的身份信息后，将该身份信息与本地的授权卡号信息进行对比，若该身份信息属于授权卡号信息，则判定身份认证通过，若该身份信息不属于授权卡号信息，则判定身份认证不通过。
[0050] 所述读卡端1还包括执行模块16，该执行模块16电性连接所述微控制单元11，并根据所述身份认证的结果做与之对应的操作；其中，执行模块16可以包括提示单元如LED显示灯、蜂鸣器，LED显示灯可以根据客户需求在不同状态显示不同颜色，蜂鸣器部分可以根据客户需求在不同状态下发出不同响声，例如可以定义授权卡给予显示绿色灯，蜂鸣器响一声，非授权卡则给予显示红灯，蜂鸣器以某一固定频率持续响以示告警；执行模块16还可以包括动作单元如电磁铁、电机、继电器等，其中电磁铁可以应用于驱动门锁的栓轴向运动，进行智能锁的开和闭，电机可以应用于拦车杆旋转以阻拦或放行相应车辆，继电器可以应用于智能电表，判断是否给用户通电，当符合要求时继电器得电，用户能够用电，当不符合要求时继电器断电使电路被切断，用户就不能继续用电。
[0051] 本实施例中，如图2所示，所述图腾柱输出电路12、LC谐振电路13共同构成一激励回馈电路，用于发出放大信号并接收回馈信号，包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第一三极管Q1、第二三极管Q2、第一线圈J1；第一电阻R1的第一端连接所述微控制单元输出所述方波信号的输出端，第二端连接第一三极管Q1、第二三极管Q2的基极，第一三极管Q1的集电极分别连接所述微控制单元的3V3供电端口和第一电容C1、第二电容C2的第一端，第一电容C1、第二电容C2的第二端接地，第一三极管Q1的发射极分别连接第二三极管Q2的发射极、第二电阻R2的第一端，第二三极管Q2的集电极接地，第二电阻R2的第二端连接第一线圈J1的第一端，第一线圈J1的第二端连接第三电容C3的第一端，第三电容C3的第二端接地。
[0052] 其中，图腾柱输出电路12由第一三极管Q1和第二三极管Q2构成，此处的作用是对I/O信号的驱动能力进行放大，当输入的信号是高电平，则第一三极管Q1导通，第二三极管Q2截止；当输入信号是低电平，则第一三极管Q1截止，第二三极管Q2导通；放大能力是通过比较流过第二电阻R2电流与流过第一电阻R1的电流的比值确定。
[0053] LC谐振电路13是由电感和电容串联组成，此处的电感即为第一线圈J1，电容即为第三电容C3，电感和电容需要遵循公式一的数学关系：
[0054] 公式一：
[0055] 本实施例中，电感是由自粘漆包线绕制而成，其尺寸可以根据实际组装环境而定，在允许的条件下尽量的尺寸大；由于本设计要求小巧，在不引起干涉（结构维度）的条件下，第一线圈J1选择了绕制圆形线圈，规格参数为内直径15mm，线圈外径20.5mm，线径0.2mm，电感值250uH；而根据公式一的数学关系，第三电容C3电容值为6.48nF。
[0056] 本实施例中，如图3所示，所述二极管检波电路14、滤波放大比较电路15共同构成一信号拾取处理电路，用于拾取调制信号并对该信号进行处理，包括第一二极管D1、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9、第一运算放大器U1A、第二运算放大器U1B；第一二极管D1的正极连接输出所述调制信号的输出端，负极分别连接第九电阻R9的第一端、第六电容C6的第一端、第四电容C4的第一端，第九电阻R9的第二端和第六电容C6的第二端接地，第四电容C4的第二端分别连接第十电阻R10的第一端、第七电容C7的第一端、第一运算放大器U1A的同相输入端，第十电阻R10的第二端和第七电容C7的第二端接地，第一运算放大器U1A的反相输入端连接第六电阻R6的第一端，第一运算放大器U1A的输出端连接第八电阻R8的第一端、第八电容C8的第一端、第五电容C5的第一端，第八电阻R8的第二端、第八电容C8的第二端连接第六电阻R6的第一端，第六电阻R6的第二端接地，第五电容C5的第二端连接第五电阻R5的第一端，第五电阻R5的第二端连接第四电阻R4的第一端、第三电阻R3的第一端、第二运算放大器U1B的同相输入端，第四电阻R4的第二端接地，第三电阻R3的第二端连接第二运算放大器U1B的输出端，第二运算放大器U1B的反相输入端分别连接第七电阻R7的第一端、第十一电阻R11的第一端、第九电容C9的第一端，第七电阻R7的第二端连接所述微控制单元的3V3供电端口，第十一电阻R11的第二端、第九电容C9的第二端接地，第二运算放大器U1B的正电源端连接所述微控制单元的3V3供电端口，负电源端接地，第二运算放大器U1B的输出端连接所述微控制单元的矩形信号输入端。
[0057] 其中，所述调制信号的输出端即第一线圈J1的第二端，也就是说二极管检波电路14是从LC谐振电路13处获得调制信号的。
[0058] 为了能够获取到HID感应卡加载到载波信号上的微弱信号，此处采取了二极管检波方式进行信号的拾取，当调制信号大于后端第六电容C6的电压，第一二极管D1导通，由于导通的充电回路电阻比较小，所以充电的时间常数比较小，即充电很迅速，充电波形随着调制信号的变化而变化；当调制信号小于后端第六电容C6的电压，第一二极管D1截止，第六电容C6的电压通过后续的负载进行放电；由于电阻大，放电时间常数大，因此放电很慢；所以通过二极管检波电路14可以将调制信号的包络进行检出。
[0059] 另外，所述控制端2为具有GUI界面、具备展示和互动功能的设备，例如PC机或可控制的LCD显示界面。
[0060] 所述通信模块3可以采用无线通讯方式如UHF/ZigBee/Lora/WiFi/BLE/NB‑IoT/移动网络等，也可以采用有线通讯方式如电线开关量/RS232/RS485/USB等，只要能够实现两个独立的模块间通信的方式都属于本通信模块3的范畴内；此外，本案中所述的通信模块3也包括读卡端1和控制端2上用于通信的部分。
[0061] 所述微控制单元11是指具有中央处理单元，并配有一定外设（如内存、计数器）的芯片，本实施例中采用型号为STM32F103的单片机，也可以采用其他型号的单片机如STM8系列，只要能够配置I/O端口生成某一频率的信号和处理外部中断信号的单片机都属于本微控制单元11的范畴内；本实施例中通过配置STM32F103定时器设置I/O输出所需的125KHz的方波信号。
[0062] 为了能够降低功耗，在兼顾客户刷卡体验的条件下可以适当放宽方波信号停歇的间隔时间（间隔时间可以是100mS，200mS，500mS）；STM32F103输出的信号经第一电阻R1接到图腾柱的输入端。在第一电阻R1的输入端可以验证I/O端口输出信号是否符合要求；如果想提高发射电流，此处可以再增加一级放大电路或者采用更高的电压驱动；由于本设计的刷卡距离可以达到20mm，客户刷卡基本上是会贴近读卡器，因此本案从成本和客户需求综合考虑没有对I/O输出信号进行放大。
[0063] 此外，控制端2可以根据使用者需要设置感应卡的权限级别及其属性，例如开通权限的卡可以根据需要设置为永久开通权限或部分时间段开通权限，又或是开通有限次数的权限。
[0064] 总而言之，本读卡装置从调制和解调的基本原理出发，通过硬件电路结构、并结合微控制单元11对矩形信号的解码方法，能够实现对HID感应卡的识别并进行相应操作，同时能够根据控制端2的命令确定是否给对应感应卡开通/取消权限，结构简单、成本低廉、性能稳定，解决了目前为了识别HID感应卡而必须采购价格昂贵的专用HID读卡器的问题，有利于降低产品成本、充分利用产品设计空间，从而提高产品竞争力。
[0065] 上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
