自動售貨機非接觸式cpu卡拍卡支付系統的製作方法

2023-04-24 19:45:21 4

專利名稱：自動售貨機非接觸式cpu卡拍卡支付系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及自動售貨機的技術領域，尤其是指自動售貨機非接觸式CPU卡拍卡支付系統。
背景技術：
自動售貨機方便快捷，可以每天M小時售貨，被稱為「永不下班的超級營業員」， 這種前衛的零售方式在發達國家已經十分普及。我國從上世紀90年代初期從國外引進第一臺自動售貨機到現今國內自主研發或代理國外的自動售貨機，已經開始遍布機場，商場等一些公共場所；然而這些售貨機終端大都採用CAN總線或採用485總線連接控制主機，由於分布零散等因素造成系統的建設投資大、運營費用高、監控維護不及時等缺點，另外這些售貨機都存在只接受硬幣和小額面值鈔票等缺點，直接影響了自動售貨機的銷售數量，間接制約了其發展速度。針對傳統的自動售貨設備交易時結算為現金支付(包括紙幣支付和硬幣支付)的不足，較新型的自動售貨機採用了刷卡(接觸式)支付方式。但接觸式卡片存在著操作慢、環境適應性差、可靠性欠佳等問題，這些先天不足限制了它們在一些重要領域的應用。非接觸式IC卡與傳統的接觸式IC卡相比，它在繼承了接觸式IC卡的優點的同時，如大容量，高安全性等，又克服了接觸式IC卡所無法避免的缺點，如讀寫故障率高， 由於粗暴插卡，非卡外物插入導致的故障，由於晶片外露而導致的汙染、劃傷、磨損、靜電造成的故障等；非接觸式IC卡完全密封的形式及無接觸的工作方式，使之不易受到外界不良因素的影響，從而使用壽命完全接近IC晶片的自然壽命，因而卡本身的使用頻率和期限以及操作的便利性都大大高於接觸式IC卡；由於非接觸式IC卡具有磁卡和接觸式IC卡無可比擬的品質，使之一推出，倍受各種收費部門的關注，並以驚人的速度在各部門得已推廣和應用。目前市場上最常見的非接觸式IC卡是非接觸式邏輯加密卡，這類IC卡憑藉其良好的性能和較高的性價比得到了廣大用戶的青睞，並已被廣泛應用於公交、醫療、校園一卡通，門禁等領域；由於非接觸式邏輯加密卡晶片採用的是流密碼技術，密鑰長度也不是很長 (比較典型的密碼長度是Mifare的48 bit)，因此邏輯加密卡晶片普遍存在著一定的安全隱患，有被黑客破解的可能；在金融、身份識別、電子護照等對安全要求比較高的領域目前更傾向於使用內嵌微處理器的非接觸式CPU卡晶片。CPU卡具有用戶空間大、讀取速度快、支持一卡多用等特點，並已經通過中國人民銀行和國家商秘委的認證。非接觸CPU卡卡內集成電路中包括中央處理器(CPU)、只讀存儲器(ROM)、隨機存取存儲器(RAM)、電可擦除可編程只讀存儲器(EEPROM)以及片內作業系統COS等主要部分。CPU卡晶片內部都有雙重安全機制，第一重是晶片本身集成的加密算法模塊，晶片設計公司通常都會將經實踐檢驗最安全的幾種加密算法集成入晶片，目前比較常見的安全算法有RSA，3-DES等。國內晶片設計公司還會引入國密算法(SSF33，SCB2, SM2，SM3等)來加強晶片的安全性。國密算法是不對外公開的，因此國密算法一般比其他公開算法的加密算法具有更高的安全性。第二重保護則是CPU卡晶片特有的C0S(Card Operation System) 系統，COS可以為晶片設立多個相互獨立的密碼，密鑰以目錄為單位存放，每個目錄下的密鑰相互之間獨立，並且有防火牆功能(不同目錄下密鑰不會互相影響)。同時COS內部還設立密碼最大重試次數以防止惡意攻擊。由此可見，非接觸式CPU卡比非接觸式邏輯加密卡具有更高的安全性。非接觸CPU卡拍卡支付作為一種新的支付手段，無論是在用戶的使用習慣、方便上還是在支付安全方面都有著傳統的支付方式無法比擬的優勢，再加上產業鏈中各個廠商和運營商的積極介入和推動，使得非接觸式拍卡支付面臨著非常良好的發展機遇。綜上所述，開發一種適應現代支付手段的自動售貨機，已經成為業內關注的焦點， 可以預期，非接觸式CPU卡自動售貨機也一定會成為自動售貨機行業的主流產品。
發明內容本實用新型的目的在於克服現有技術的不足，提供一種自動售貨機非接觸式CPU 卡拍卡支付系統，其結構簡單，操作方便，可使得售貨機適應現代支付手段的需要，有利於推廣使用。為實現上述目的，本實用新型所提供的技術方案為自動售貨機非接觸式CPU卡拍卡支付系統，它包括有自動售貨機的X86控制核心板模塊，CPU卡讀卡器模塊，具有觸摸輸入方式的自助購物觸控螢幕模塊，購物流程控制程序模塊，具有收費、計算、儲存數據以及支持財務報表的支付系統模塊，作業系統模塊，顯示屏模塊，FPGA控制板模塊，出貨執行機構模塊，其中，所述的自助購物觸控螢幕模塊連接於購物流程控制程序模塊，CPU卡讀卡器模塊、購物流程控制程序模塊、支付系統模塊、作業系統模塊、顯示屏模塊和FPGA控制板模塊分別與X86控制核心板模塊的埠相連接，通過該X86控制核心板模塊將CPU卡讀卡器模塊、購物流程控制程序模塊和支付系統模塊的軟體程序載入作業系統模塊中，並且該X86 控制核心板模塊通過通信接口接受來自非接觸式CPU卡控制電路的信號或向非接觸式CPU 卡控制電路發出信號；所述的出貨執行機構模塊連接於FPGA控制板模塊，接受FPGA控制板模塊的指令。所述的CPU卡讀卡器模塊由主處理器控制器、安全模塊、專用智能讀寫模塊和天線、電源管理及調諧電路組成，並配有與PC的通訊接口 ；CPU卡讀卡器模塊與非接觸式CPU 卡之間通過無線電波來完成讀寫操作。所述的非接觸式CPU卡為無源卡。本實用新型在採用了上述方案後，具有以下優點1、提供的商品品種和種類多，涉及的領域廣，包括實物商品和虛擬商品(服務)，是一般網上購物無法比擬的。2、其支付方式採用電子貨幣形式，使用的RFID非接觸式CPU卡，是一張內含大規模集成電路的智慧卡片，上面登記有用戶的重要數據和信息，包括有所有權人的存款餘額
^fn 息。3、交易安全快捷，操作簡單，所有權人購買商品時，只需用在植入的專有的支付系統上就能實現拍卡刷卡購物支付消費；所有權人拍卡刷卡消費後，即可獲得自動售貨機內出售的商品或者服務商會在第一時間內掌握購貨者提供的信息，方便即時準確送貨或提供有關服務。4、它可以作為物聯網智能化平臺的終端，通過物聯網電子商務技術，實現對物流、 資金流、信息流和財務的高效管理。

圖1為非接觸式CPU卡讀寫卡模塊框圖。圖2為支付系統結構圖。圖3為支付系統自助購物流程圖。圖4為本實用新型自動售貨機的外形結構圖。圖5為自動售貨機控制系統框圖。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本實用新型作進一步說明。在圖1中非接觸式CPU卡讀寫卡模塊包括主處理器MCU、射頻調製/解調器、電源管理、RS232接口、天線。其中主處理器晶片內部包含安全晶片THK 20F07 AC和多協議射頻讀卡器晶片THM 3060 L/ABC，其完全兼容IS0/IEC 14443 A/B、IS0/IEC 15693射頻卡國際標準，支持接觸卡國際標準IS07816 T=O和T =1協議；支持非接觸射頻卡協議ISO 14443 Α/Β協議的106 KBPS、212 KBPS、424 KBPS速率；支持接觸卡協議ISO 7816協議9600 223200 BPS多種
速率；滿足用戶高速通訊需求。晶片內置112 K字節FLASH存儲器，即可以作為程序區也可以作為數據區，程序開發者可靈活劃分程序空間和數據空間大小；晶片具有硬體RSA、DES/3DES等加密引擎， 同時通過加密協處理CCP，可以實現加密算法的增加和擴展。採用本系統可以方便地進行雙界面或非接觸卡讀寫器的設計。電源管理採用高可靠的LDO晶片，提供整個系統3. 3V電壓。RS232接口採用超薄接口設計，使產品整體更為輕薄小巧，接口帶ESD保護及過流保護。射頻調製/解調採用分立元件設計，並進行了精準的調諧，以使天線工作在最佳狀態，達到最好的卡片操作效果。天線採用標準的射頻天線，工作頻率在13. 56 MHz，能夠支持包括交通卡在內的多種標準卡片的讀寫。根據附圖2至附圖5所示，本實施例的自動售貨機非接觸式CPU卡拍卡支付系統， 包括有自動售貨機的X86控制核心板模塊1，CPU卡讀卡器模塊2，具有觸摸輸入方式的自助購物觸控螢幕模塊3，購物流程控制程序模塊4，具有收費、計算、儲存數據以及支持財務報表的支付系統模塊5，作業系統模塊6，顯示屏模塊7，FPGA控制板模塊8，出貨執行機構模塊9，其中，所述的自助購物觸控螢幕模塊3連接於購物流程控制程序模塊4，CPU卡讀卡器模塊2、購物流程控制程序模塊4、支付系統模塊5、作業系統模塊6、顯示屏模塊7和FPGA控制板模塊8分別與X86控制核心板模塊1的埠相連接，通過該X86控制核心板模塊1將 CPU卡讀卡器模塊2、購物流程控制程序模塊4和支付系統模塊5的軟體程序載入作業系統模塊6中，並且該X86控制核心板模塊1通過通信接口接受來自CPU卡控制電路的信號或向CPU卡控制電路發出信號；所述的出貨執行機構模塊9連接於FPGA控制板模塊8，接受 FPGA控制板模塊8的指令，FPGA控制底板8指令自動售貨機觸摸顯示窗口選中的商品由出貨執行機構9出貨。本實用新型非接觸式CPU卡RFID讀寫卡模塊的工作流程是由PC端上層應用軟體發起對RFID讀卡模塊的讀寫指令，RFID讀卡模快進入待讀卡狀態，讀寫卡完畢後，發送 RFID卡數據到上層應用軟體進行運算處理。本實用新型的應用系統涉及如下實體清算銀行，支付系統服務商，網上商城服務商，服務提供方，客戶；其中清算銀行提供資金劃撥服務。支付系統服務商負責支付系統的建設、運行維護。網上商城服務商負責網上系統的建設，包括網絡、設備維護、商戶開拓等。商戶負責產品提供，信息發布，產品的售後服務。持卡人支付系統使用人，支付系統、網上商城服務商、自助購物、商戶的客戶。本實用新型的自助購物流程為用戶在自動售貨機選擇了自動售貨機內儲存的商品後，並拍卡確認後，伺服器接收請求，並將數據提交到清算後臺，接收後臺對數據進行處理，將包含交易成功的數據返回給自動售貨機，自動售貨機控制系統解析用戶指令，根據用戶輸入的售貨機編號和貨道號，在資料庫中查明貨物類型等信息後，對用戶指定商品進行吐貨，售貨機吐貨後，用戶成功獲得商品，自動售貨機通過印表機列印用戶交易單，告知用戶交易明細。本實用新型的自動售貨機主要包括箱體10，CPU卡讀卡器2、自助購物觸控螢幕3及主機控制系統、商品儲存裝置、商品出貨裝置；其中箱體10為各種部件安裝提供空間。CPU卡讀卡器2讀寫器由主處理器控制器、安全模塊、專用智能讀寫模塊和天線、 電源管理及調諧電路組成，並配有與PC的通訊接口 ；CPU卡讀卡器2與非接觸式CPU卡之間通過無線電波來完成讀寫操作，二者之間的通訊頻率為13. 56MHZ ；非接觸性CPU卡本身是無源卡，當CPU卡讀卡器2對卡進行讀寫操作時，CPU卡讀卡器2發出的信號由兩部分疊加組成一部分是電源信號，該信號由卡接收後，與本身的L/C產生一個瞬間能量來供給晶片工作，另一部分則是指令和數據信號，指揮晶片完成數據的讀取、修改、儲存等，並返回信號給CPU卡讀卡器2，完成一次讀寫操作。主機控制系統是自動售貨機的指揮中心，包括有x86主機控制板和FPGA控制底板，具有完成設定、信息採集處理、顯示、人機對話、檢測、通信等各種控制功能，在本實施方式中通過接收購物流程控制程序發出的交易指令和通過通信接口接受來自CPU卡讀卡器2 傳送的數據信號，以控制商品驅動裝置將用戶所選商品送出，完成自助購物過程。商品儲存裝置完成自助購物者所需商品的儲存放置。商品出貨裝置完成自動售貨機把商品提供給自助購物者的任務。以上所述之實施例只為本實用新型之較佳實施例，並非以此限制本實用新型的實施範圍，故凡依本實用新型之形狀、原理所作的變化，均應涵蓋在本實用新型的保護範圍內。
權利要求1.自動售貨機非接觸式CPU卡拍卡支付系統，其特徵在於它包括有自動售貨機的 X86控制核心板模塊(1)，CPU卡讀卡器模塊(2)，具有觸摸輸入方式的自助購物觸控螢幕模塊(3)，購物流程控制程序模塊(4)，具有收費、計算、儲存數據以及支持財務報表的支付系統模塊(5)，作業系統模塊(6)，顯示屏模塊(7)，FPGA控制板模塊(8)，出貨執行機構模塊 (9)，其中，所述的自助購物觸控螢幕模塊(3)連接於購物流程控制程序模塊(4)，CPU卡讀卡器模塊(2)、購物流程控制程序模塊(4)、支付系統模塊(5)、作業系統模塊(6)、顯示屏模塊 (7)和FPGA控制板模塊(8)分別與X86控制核心板模塊(1)的埠相連接，通過該X86控制核心板模塊(1)將CPU卡讀卡器模塊(2)、購物流程控制程序模塊(4)和支付系統模塊(5) 的軟體程序載入作業系統模塊(6)中，並且該X86控制核心板模塊(1)通過通信接口接受來自CPU卡控制電路的信號或向CPU卡控制電路發出信號；所述的出貨執行機構模塊(9)連接於FPGA控制板模塊(8 )，接受FPGA控制板模塊(8 )的指令。
2.根據權利要求1所述的自動售貨機非接觸式CPU卡拍卡支付系統，其特徵在於所述的CPU卡讀卡器模塊(2)包括主處理器控制器、安全模塊、專用智能讀寫模塊、電源管理和天線及調諧電路，並配有與PC的通信接口 ；CPU卡讀卡器模塊(2)與非接觸式CPU卡之間通過無線電波來完成讀寫操作。
3.根據權利要求2所述的自動售貨機非接觸式CPU卡拍卡支付系統，其特徵在於所述的非接觸式CPU卡為無源卡。
專利摘要本實用新型為自動售貨機非接觸式CPU卡拍卡支付系統，它包括有自動售貨機的X86控制核心板模塊，自助購物觸控螢幕模塊，出貨執行機構模塊以及分別與X86控制核心板模塊的埠相連接的CPU卡讀卡器模塊、購物流程控制程序模塊、支付系統模塊、作業系統模塊、顯示屏模塊和FPGA控制板模塊；自助購物觸控螢幕模塊連接於購物流程控制程序模塊，X86控制核心板模塊通過通信接口接受來自非接觸式CPU卡控制電路的信號或向非接觸式CPU卡控制電路發出信號；出貨執行機構模塊連接於FPGA控制板模塊，接受FPGA控制板模塊的指令。本實用新型提供的商品品種和種類多，其支付方式採用電子貨幣形式，交易安全快捷，操作簡單。
文檔編號G07F7/08GK202167079SQ20112028920
公開日2012年3月14日 申請日期2011年8月10日 優先權日2011年8月10日
發明者關儉文, 關林藝, 關海文, 周卓林 申請人:佛山市南海科西亞數碼電氣有限公司