讀卡機

讀卡系統大多是以圖像掃描儀、攝像頭進行信息錄入的，由於信息處理過程複雜，導致工作速度慢、效率低．其系統龐大，軟硬件都很複雜，因而成本高．因此，迫切需要一種系統簡單、工作效率高、價格低廉的讀卡設備來完成這些枯燥而繁重的工作。由於答題卡上的顏色差別很大，大多是黑白之分，可採用光電傳感器辨別，光電傳感器價格適中，成本遠遠低於圖像掃描儀。

在光電讀卡機設計中，下位機的控制中心需要一片微處理器．其高端可選擇DSP、RAM等16位或32位微處理器，低端可選擇常用的8031，89C51，AT89S51等芯片．因為8031需外擴存儲器，89C51需要專門的燒寫器，而AT89S51具有ISP功能，只需單片機的4個IO口便能夠通過上位機實現在線擦寫、在線調試，便於系統的軟硬件調試．所以，選擇了AT89S51 ^[1]  。

光電讀卡器設計，是以17路由反射式光電傳感器、電壓比較器、電阻等元器件組成的信息採集模塊為核心，以單片機AT89S51為控制中心，用EDM1602A液晶顯示屏實現閲讀信息的實時顯示功能；以RS232通用異步串行通訊為信息傳輸方式，由上位機中基於虛擬儀器開發平台Labview的評分系統進行必要的分析和處理，再通過其他部件如電源、機械支架等使整個系統有機的組合在一起，從而實現設計所要求的各項功能。

（1）反射式光電傳感器按答題卡上答案位置的排列形式，固定在PCB板上，辨別答案的填塗情況，完成對答題卡上的信息的採集。

（2）由於傳感器輸出的信息是不規則的，需要調理後才可以處理，由電壓比較器LM339、LM393加外圍電阻等對信號進行調理並送至S51。

（3）用S51的P0、P1口作為信號輸入口，通過讀這些IO口，辨別出A、B、C、D，實現對所塗答案的獲取。

（4）用S51的P2口及P3的部分端口與EDM1602A液晶顯示屏進行信息傳遞，並實現對S51採集到信號的實時顯示功能，方便調試。

（5）用MAX232及外圍器件，實現把採集到的數據傳遞至上位機，由上位機進行數據分析和處理。

（6）上位機中基於虛擬儀器開發平台Labview的評分系統，把串口傳輸過來的信息進行分析處理，最後給出考生的最終得分，並且對最終的信息進行相關處理和數據存取。

磁卡廣泛應用於銀行、證券交易、社會保險業務、圖書館管理、會務管理、POS終端銷售機、安全保密系統等領域。磁卡以其價格低廉、保密性好、攜帶操作方便等優點仍保持着一定的生命力。磁卡採用的是在同一磁道中記錄數據與時鐘脈衝疊加信號的記錄方式。 ^[2]  讀卡時需要準確地分離出數據和時鐘信號。

磁卡採用F2F的記錄方式，在同一磁道中記錄數據與時鐘脈衝疊加信號。在一定的間隔（t）發生磁化反轉的時候，相鄰的磁化反轉間的距離為一個位單元。位單元內存在磁化反轉的場合，是數據位“1”。磁化反轉只發生在位單元邊界上的，是數據位“0”。

磁卡的標準一般採用國際通行標準IS07810～7813。磁卡上的磁條分為三條軌道，從靠近卡邊緣開始依次為磁道1（Track1）、磁道2（Track2）、磁道3（Track3）。每條磁道的記錄順序為時鐘位區、開始標誌、數據區、結束標誌、校驗、時鐘位區。記錄密度Track1、Track3為8.3bits/mm;Track2為3bits/mm。Track1採用7位編碼可記錄79個字符；Track2、Track3是5位編碼分別記錄40個字符、107個字符。

從讀取磁頭讀取磁卡上的信號，通過放大器放大，再由峯值檢波電路(微分)檢出峯值，然後通過波形整形電路變換為脈衝波形。從而恢復與寫入脈衝相同的脈衝序列，送入單片機進行處理。要從恢復的信號中取出數據，需檢測從位週期邊界開始在1位長（t）的約75%的基準時間內是否有磁化反轉，如果存在反轉，數據信號就為“1”，反之則為“0”。單片機進一步將該數據信號分離，輸出數據信號RDP、時鐘信號RCL、正在讀卡信號CLS。輸出信號電平為標準的TTL電平。