電工學(xué)概論（第三版）課件 第12章-辦公設(shè)備及智能卡系統(tǒng)

電工學(xué)概論（第三版）

電子教案第十二章辦公設(shè)備及智能卡系統(tǒng)2/43第12章辦公設(shè)備及智能卡系統(tǒng)12.2接觸式智能卡及其應(yīng)用12.4智能卡系統(tǒng)12.3非接觸式智能卡及其應(yīng)用12.1辦公設(shè)備3/43

辦公自動化(OfficeAutomation)是一門新興的綜合性科學(xué)技術(shù),是現(xiàn)代信息社會的產(chǎn)物和重要標(biāo)志。12.1辦公設(shè)備12.1.1打印機打印機是計算機重要的輸出設(shè)備之一。打印機針式打印機噴墨打印機激光打印機1.針式打印機是靠打印頭的出針來打印信息的。

針式打印機的缺點是噪聲大、故障率高、打印速度慢、打印質(zhì)量稍差，并且不支持多色打印，但打印成本低，適合打印多層紙、蠟紙，特別適于打印票據(jù)，因此在銀行、商店、郵政、保險等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。2.噴墨打印機

是在紙通過噴頭時，借助強電場的作用使從細(xì)噴嘴噴出的墨水高速噴射到紙上形成點陣字符或圖像。

噴墨打印機的噴墨方式有連續(xù)式和隨機式兩種。4/43

噴墨打印機結(jié)構(gòu)簡單、小巧方便、價格低、噪聲小、打印色彩豐富，并且支持從普通紙到膠片、照相紙、卷紙等各種打印紙介，能適應(yīng)不同層次的需要。3.激光打印機

是利用激光掃描和電子照相轉(zhuǎn)印技術(shù)進(jìn)行印刷的。5/43激光打印機的工作過程可分為以下幾步：

(1)激光調(diào)制：將要打印的信息調(diào)制到激光器所產(chǎn)生的激光束上。

(2)充電：電暈放電使感光鼓表面充上電荷。

(3)曝光：感光鼓充電后，用調(diào)制后的激光束對其進(jìn)行軸面橫向掃描。被掃描光照射到區(qū)域,電荷釋放掉，未經(jīng)掃描光照射到區(qū)域保持原有的電荷不變，這樣,由留存的電荷在感光鼓表面形成要打印的圖像，稱為“靜電潛像”。6/43

(4)顯影：對“靜電潛像”使用帶相反極性電荷的墨粉進(jìn)行顯影，得到可見的墨粉圖像。

(5)轉(zhuǎn)印：用電暈在打印紙背面充上與墨粉極性相反的電荷，當(dāng)打印紙與感光鼓接觸時，感光鼓上的墨粉圖像被解吸并轉(zhuǎn)移到打印紙上。

(6)定影：通過加熱融化或常溫加壓等方法使圖像固定于紙上。

(7)清除：清掃感光鼓表面的殘留墨粉，利用光照清除剩余電荷，以便進(jìn)入下一個循環(huán)。

激光打印機結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價格高,但噪聲小、打印速度快、打印效果好。7/43

掃描儀是一種捕獲圖像,并將之轉(zhuǎn)化為計算機可以顯示、編輯、存儲和輸出的一種數(shù)字化輸入設(shè)備。結(jié)構(gòu)上分為光學(xué)成像、光電轉(zhuǎn)換和機械傳動三部分。12.1.2掃描儀

光學(xué)成像部分俗稱掃描頭，是圖像信息的讀取部件，主要由光源、鏡頭、感光元件和光路組成。

光電轉(zhuǎn)換部分是掃描儀內(nèi)部的主板，包括A/D轉(zhuǎn)換器、BIOS芯片、I/O控制芯片和高速緩存等。它控制掃描儀機械部分的運動，對感光傳來的模擬信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換并發(fā)送給計算機。

機械傳動部分由步進(jìn)電機、傳動齒輪、傳動皮帶和支撐滑桿組成。8/43電荷耦合器件的掃描儀工作過程如圖所示。①將欲掃描的原稿正面朝下鋪在掃描儀的玻璃板上。②啟動掃描儀驅(qū)動程序后，機械傳動部分帶動光電轉(zhuǎn)換部分與圖稿進(jìn)行相對運動完成掃描。9/43③照射到原稿上的光線經(jīng)反射穿過一個很窄的縫隙，形成橫向光帶，再經(jīng)過一組反光鏡后由光學(xué)透鏡聚焦照射到感光元件上，由感光元件將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)槟M信號，再由A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。④掃描儀每掃描一行就可得到原稿一行的圖像信息，隨著光源的豎向移動,計算機內(nèi)部逐步形成原稿的全圖。10/4312.1.3復(fù)印機

復(fù)印機的工作原理與激光打印機相似，使用的也是電子照相轉(zhuǎn)印技術(shù)。只是曝光光源的產(chǎn)生方式不同。復(fù)印機的基本工作原理曝光的光源來自復(fù)印機原件的反射光線11/43

這一通信方式的最大特點就是利用頻帶很窄的電話線來傳送圖文信息。12.1.4傳真機

傳真機是傳真通信的基本設(shè)備。傳真通信是使用傳真機，借助公用通信網(wǎng)或其他通信線路傳送圖片、文字等信息，并在接收方獲得與發(fā)送方原件相同的副本的一種通信方式。

傳真機的基本工作過程大致可分為發(fā)送掃描、光電轉(zhuǎn)換、傳真信號的調(diào)制解調(diào)、記錄變換和接收掃描五個環(huán)節(jié)。12/43傳真通信的基本工作原理圖(1)發(fā)送掃描：將原件上的圖像信息經(jīng)掃描分解成像素，并將像素轉(zhuǎn)換成光信號。（2）光電轉(zhuǎn)換：將光信號轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的電信號。13/43(3)傳真信號的調(diào)制調(diào)解：調(diào)制即是發(fā)送方將電信號轉(zhuǎn)換為適合電話網(wǎng)傳輸?shù)男盘?。解調(diào)即是接收方把被調(diào)制的信號還原。(4)記錄變換：是指為采用的記錄方法所作的能量變換。把解調(diào)后的圖像信號記錄在紙上的方法有電、光、熱、磁、壓力等幾種，不同的記錄方法要求的輸入能量形式不同。(5）接收掃描：把隨時間序列變化的像素，還原成圖像信息的過程。14/43投影機是一種用來放大顯示圖像的裝置。12.1.5投影機DLP(DigitalLightProcession，即數(shù)碼光處理）投影技術(shù)。三種主要的顯示技術(shù)：CRT（CathodeRayTube，即陰極射線管）投影技術(shù)LCD(LiquidCrystalDisplay,即液晶顯示屏）投影技術(shù)、

所有類型的投影機顯示圖像的原理基本相同：先將光線照射到圖像顯示元件上產(chǎn)生影像，然后通過鏡頭進(jìn)行投影。15/4312.2.1智能卡的起源與分類12.2接觸式智能卡及其應(yīng)用

智能卡（又稱為“集成電路卡”即IC卡）是通過將具有存儲、加密及數(shù)據(jù)處理能力的集成電路芯片封裝于和磁卡尺寸一樣大小的塑料基片中。

智能卡具有突出的3S特點：Standard(標(biāo)準(zhǔn)化）、Smart（智能化）和Security（安全性）。

根據(jù)內(nèi)部特征的不同，智能卡可以分為不同種類。1.按物理接口形式分類(1)接觸式智能卡：使用時通過有形的電極觸點將卡的芯片與外部接口設(shè)備直接接觸連接進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。16/43(2)非接觸式智能卡：使用無線電波或電磁感應(yīng)的方式使芯片與外部接口設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。2.按卡內(nèi)芯片分類(1)存儲器（Memory)智能卡：芯片內(nèi)主要有數(shù)據(jù)存儲電路，不包含微處理器(CPU)。芯片內(nèi)部電路可分為數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)加密控制兩部分。(2)微處理器（CPU)智能卡：芯片中帶有微處理器（CPU）。芯片內(nèi)部電路一般包括微處理器單元、存儲器單元和輸入/輸出單元。17/4312.2.2接觸式智能卡接觸式智能卡內(nèi)部組成示意圖18/43

智能卡相當(dāng)于一個數(shù)據(jù)存儲區(qū)，這個區(qū)可劃分為很多數(shù)據(jù)存儲單元，允許任意指定使用某個單元來存儲某個數(shù)據(jù)，并能進(jìn)行隨機讀寫。

電極模片是芯片的各個輸入輸出信號引腳與外部接口設(shè)備接觸的電導(dǎo)體。接口設(shè)備可通過電極模片段觸點向芯片提供能量，使其啟動并工作。

接觸式智能卡存儲容量大，保密功能強，可實現(xiàn)一卡多用。但讀寫速度較慢，操作也不太方便，且卡的觸點暴露在外，容易損壞或變臟導(dǎo)致接觸不良。19/4312.2.3接觸式智能卡讀寫器智能卡讀寫器：是一種能對智能卡的內(nèi)部數(shù)據(jù)進(jìn)行讀出、擦除或?qū)懭氲炔僮鞯碾娮釉O(shè)備。1.智能卡讀寫器的分類

根據(jù)智能卡讀寫器所支持的智能卡種類不同，可分為接觸式智能卡讀寫器和非接觸式智能卡讀寫器。

根據(jù)智能卡讀寫器功能上的差異，可分為通用讀寫器和專用讀寫器。20/43通用讀寫器：是指能夠?qū)崿F(xiàn)對卡的信息讀出、寫入或擦除操作，甚至實現(xiàn)對卡內(nèi)數(shù)據(jù)的簡單運算操作；但本身不限于某種固定用途的智能卡。如通用智能卡的收費機、通用智能卡的查詢機等。通用讀寫器應(yīng)用結(jié)構(gòu)示意圖

通用讀寫器一般都配有與外部設(shè)備進(jìn)行信息交換的接口，要與計算機連接在一起才能對卡操作。21/43專用讀寫器：是指以智能卡作為設(shè)備本身或設(shè)備使用過程中信息存儲與管理的部件，可獨立完成對卡的操作，并具有完整的固定用途的電子設(shè)備，如智能卡電話機、智能卡電度表等。專用讀寫器與智能卡的作用關(guān)系22/432.接觸式智能卡讀寫器

接觸式智能卡讀寫器一般由智能卡座、微處理器和接口電路等幾部分組成，具有智能卡的插入識別、與智能卡交換數(shù)據(jù)及與上位計算機通信等功能。智能卡座：是接收智能卡的裝置，與智能卡通過觸點傳輸電流和數(shù)據(jù)信號。微處理器：負(fù)責(zé)控制各部分電路協(xié)調(diào)工作、判別智能卡的種類、建立通信時序、與智能卡或上位計算機交換數(shù)據(jù)，并處理各種異常情況。接口電路：主要是通信線路，用以實現(xiàn)數(shù)據(jù)信號傳輸。23/43

讀寫器應(yīng)用中最重要的問題是保證通信的安全性和系統(tǒng)的可靠性。也即要對智能卡中的靜態(tài)數(shù)據(jù)和動態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行可靠的控制和管理。具體可分為內(nèi)部靜態(tài)安全控制和傳輸安全控制兩方面。(1)內(nèi)部靜態(tài)安全控制

主要功能有兩個：①對數(shù)據(jù)及功能的存取執(zhí)行權(quán)限進(jìn)行控制。②對內(nèi)部靜態(tài)保密數(shù)據(jù)進(jìn)行安全管理。（2）傳輸安全控制

傳輸安全控制就是對傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行安全保護。它是為了提高動態(tài)傳輸信息的安全性和可靠性。24/4312.2.4接觸式智能卡的典型應(yīng)用1.IC卡公用電話IC卡公用電話是利用接觸式智能卡作為識別卡完成通話和收費的公用電話。由IC卡和IC卡電話機兩部分組成。IC卡內(nèi)儲存用戶的預(yù)付資金，作為資金扣除的媒介；IC卡電話機既有智能卡讀寫器的功能，又有公用電話機的通信功能。

用戶需通話時，將IC卡插入IC卡電話機，IC卡電話機檢測到IC卡后，立即驗證卡的合法性并讀出卡內(nèi)余額，給用戶開放相應(yīng)的撥號權(quán)限，提示用戶撥號。在通話中，IC卡電話機根據(jù)通話時間進(jìn)行計費，自動在用戶卡中扣除。25/432.手機SIM卡

手機SIM卡由通信服務(wù)商發(fā)行，里面存儲著手機用戶的身份標(biāo)識，是服務(wù)商對用戶進(jìn)行通信轉(zhuǎn)接和計費的重要依據(jù)。

手機SIM卡直接安裝在手機內(nèi)部，手機一上電，就立即檢測SIM卡是否存在、是否有效，只有檢測到SIM卡有效后，才給用戶開放使用正常通信的權(quán)限。26/4312.3非接觸式智能卡及其應(yīng)用12.3.1非接觸式智能卡

非接觸式智能卡將射頻識別技術(shù)和智能卡技術(shù)結(jié)合起來，解決了無源（卡中無電源）和免接觸這一難題。在卡靠近讀寫器表面時就可完成卡中的讀寫操作，使用方便、快捷，卡不易損壞。所以廣泛用于電子錢包、公交自動售票、停車收費、考勤等場合，并在許多方面逐步取代接觸式智能卡。

非接觸式智能卡的外形尺寸與接觸式智能卡相同,但內(nèi)部組成有所不同。它由集成電路芯片、感應(yīng)天線和塑料基片組成，在卡上無外露部分。27/43

非接觸式智能卡分為：只讀卡和讀寫卡兩種。只讀卡內(nèi)部沒有數(shù)據(jù)存儲器，一般只能用于比較簡單的身份或物體識別系統(tǒng)。讀寫卡內(nèi)部有數(shù)據(jù)存儲器，用戶可以存放數(shù)據(jù)，并能使用讀寫器進(jìn)行讀寫，大多數(shù)應(yīng)用的卡都采用讀寫卡。12.3.2非接觸式智能卡讀寫器

非接觸式智能卡讀寫器一般由微處理器、專用智能模塊和天線等部件組成；實現(xiàn)非接觸式智能卡的檢測、識別、與智能卡及上位計算機的數(shù)據(jù)交換等功能。28/43非接觸式智能卡讀寫器結(jié)構(gòu)

微處理器：主要功能是與上位計算機進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，決定卡上的數(shù)據(jù)處理過程，通過專用智能模塊操作智能卡。

專用智能模塊：是實現(xiàn)射頻識別的關(guān)鍵器件，負(fù)責(zé)與智能卡的無線通信；主要功能包括射頻信號的產(chǎn)生、數(shù)據(jù)信息調(diào)制解調(diào)、安全管理和防沖突處理等。29/43天線：其功能是實現(xiàn)信號轉(zhuǎn)換，即將專用智能模塊不斷發(fā)出的電信號以無線電磁波的方式發(fā)射出去，并將從外界接收到的電磁波信號轉(zhuǎn)換為電信號傳送給專用模塊。12.3.3非接觸式智能卡的典型應(yīng)用1.動物識別2.高速公路收費30/4312.3.4多界面智能卡接觸式智能卡：優(yōu)點安全性能高，缺點交易速度慢智能卡非接觸式智能卡：優(yōu)點交易速度快，缺點安全性能較差。

為了同時發(fā)揮這兩種卡的優(yōu)勢，既支持接觸式通信，又支持非接觸式通信的雙界面智能卡就成為最具吸引力的選擇。目前雙界面智能卡有三種方案：

第一種是接觸和非接觸完全獨立，僅在物理上復(fù)合在一張卡片上。31/43

第二種是接觸和非接觸彼此獨立，但共享某些存儲空間。

第三種是接觸和非接觸運行狀態(tài)相同，由一個處理器控制。嚴(yán)格地說，只有這種類型才是真正意義上的雙界面卡。12.3.5智能卡終端

智能卡終端：就是指以智能卡為數(shù)據(jù)載體，通過操作智能卡，能夠完成一定的功能，具有某種用途的電子產(chǎn)品。

智能卡終端的形式一般有獨立式和組合式兩種。32/43

獨立式智能卡終端就是專用智能卡讀寫器，設(shè)備本身既對卡操作,又完成所有功能,結(jié)構(gòu)較簡單,功能較單一。如公共交通中使用的公交售卡機。

組合式智能卡終端就是由通用讀寫器、計算機以及其他部件組成，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，功能強大。在組合式智能卡終端中，通用讀寫器完全在計算機控制下進(jìn)行卡的操作，并直接將結(jié)果返回給計算機處理。如軌道交通或場所出入口的檢票門機。33/4312.4智能卡系統(tǒng)12.4.1金融智能卡系統(tǒng)金融智能卡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

在金融智能卡系統(tǒng)中，智能卡以電子存折和電子錢包兩種形式實現(xiàn)脫機賬戶功能。34/43②中心賬務(wù)系統(tǒng)要保存智能卡對應(yīng)的電子存折、電子錢包與專用錢包的賬戶余額與交易明細(xì)，還要開設(shè)并管理一個非常重要的賬戶—主賬戶。③中心前置機系統(tǒng)負(fù)責(zé)對所有交易進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)、監(jiān)控，并驗證它們的合法性。①中心發(fā)卡系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)密鑰卡的制作及保管、智能卡的制作和初始化。④銀行網(wǎng)點業(yè)務(wù)系統(tǒng)主要有以下幾個功能：主賬戶交易（如存款、取款等）、電子存折的圈存和圈提、電子錢包的圈存或存現(xiàn)、賬戶余額查詢、智能卡管理、密碼管理、結(jié)算及各種銀行服務(wù)功能。⑤商戶POS系統(tǒng)實現(xiàn)卡的各種客戶付費功能，如購物消費、醫(yī)療付費等。35/4312.4.2交通智能卡系統(tǒng)交通智能卡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖36/43

①發(fā)卡中心：專門用于對智能卡進(jìn)行初始化。

②售卡充值中心：負(fù)責(zé)智能卡的發(fā)售和充值。

③業(yè)務(wù)結(jié)算中心：對本行業(yè)的交易數(shù)據(jù)進(jìn)行采集分析，將數(shù)據(jù)導(dǎo)入本地數(shù)據(jù)庫,并上傳到系統(tǒng)清算中心。

④清算中心：是整個系統(tǒng)的核心，主要功能有：(a)乘客卡的合法性檢查(b)乘客卡營運數(shù)據(jù)劃撥(c)中心管理(d)綜合信息查詢37/4312.4.3小區(qū)智能卡系統(tǒng)智能卡門禁系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖38/431.門禁系統(tǒng)用來實現(xiàn)小區(qū)內(nèi)的各種出入通行控制。①門禁系統(tǒng)計算機主要有以下功能：設(shè)置操作人員權(quán)限、設(shè)置持卡人進(jìn)出權(quán)限、監(jiān)控各控制點門的開關(guān)狀況、對異常情況報警、查詢開門及報警記錄、生成各種綜合管理報表等。②門禁控制器根據(jù)系統(tǒng)下發(fā)的名單，判斷每個持卡人的通行權(quán)限，借助各個輸入/輸出設(shè)備控制門的開啟與關(guān)閉，并將所以正常通行記錄和異常報警信息上傳到系統(tǒng)計算機。③門禁讀寫器是讀取智能卡中的持卡人身份標(biāo)識，并將發(fā)送給門禁控