【正文】 損壞，提高了電路的性能。 在智能卡鑰匙的加密方面，智能門鎖的各種智能卡鑰匙均 應(yīng) 采用具備物理密碼驗(yàn)證功能、安全性好、可靠性高的電子鑰匙，可保存數(shù)據(jù)在 10 年以上，而所有的電子鑰匙為了提高保密性能在編碼上都采用加密算法，除了采用具有獨(dú)立知識產(chǎn)權(quán)開發(fā)的軟件系統(tǒng)制作電子鑰匙外，電 子鑰匙是根本不可能復(fù)制的，克服了機(jī)械鑰匙很強(qiáng)的可復(fù)制性，使門鎖整體的安全性能降低的缺點(diǎn)，提高了門鎖的安全性能。 這幾個(gè)國家的密碼鎖識別的密碼更復(fù)雜，并且綜合性比較好，已經(jīng) 進(jìn)入了成熟期，出現(xiàn)了感應(yīng)卡式門禁系統(tǒng)，指紋門禁系統(tǒng)，虹膜門禁系統(tǒng)，面部識別門禁系統(tǒng)，亂序鍵盤門禁系統(tǒng)等各種技術(shù)的系統(tǒng)，它們在安全性，方便性，易管理性等方面都各有特長，新型的密碼鎖 系統(tǒng)的應(yīng)用也越來越廣 [8]。 硬件方面要解決單片機(jī)與外圍電路的接口問題，還要解決紅外遙控系統(tǒng)的編碼解碼。采用這個(gè)芯片的彩電非常普遍，很容易買到，且價(jià)格也便宜，所以只需要了解紅外遙控發(fā)射器的編碼。 在軟件方面，主要工作是怎樣防止人為的多次試探密碼和增加破解密碼的難度。 4 2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的研究 為了提高智能密碼鎖的安全性和可靠性，成熟的紅外遙控智能密碼鎖除在器件選擇上采取措施（如采用低工耗、寬溫度范圍的器件）外，在設(shè)計(jì)中還要求采用以下關(guān)鍵技術(shù)： （ 1）線路復(fù)用技術(shù) 智能監(jiān)控器和電子鎖具異地放置，智能監(jiān)控器供給電子鎖具所需的電源并接收其發(fā)送的報(bào)警信息。 在發(fā)送端，電子鎖具通過脈沖變壓 器 T 將調(diào)制好的數(shù)據(jù)信號升壓后發(fā)送出去：在接收端，脈沖器 T 到的數(shù)據(jù)信號降壓后送解調(diào)器，以減少載波信號在傳輸過程中的損耗。 設(shè)載波頻率 f0=40 千赫茲 ,為了保證絕大部分能量傳輸?shù)浇邮斩?，?L=微亨 ,c1= 微法拉。電流監(jiān)視器采用 MAXIM 公司生產(chǎn)的電流 /電壓轉(zhuǎn)換芯片 AX471，該芯 片能將被測電流 I 轉(zhuǎn)化成對地輸出電壓 U，且有測量范圍大、精度高、輸出電壓 U和被測電流 I 成正比等特點(diǎn)。 （ 3）數(shù)據(jù)通訊與預(yù)處理技術(shù) 智能監(jiān)控器接收鎖具發(fā)來的狀態(tài)信息（其中包括鎖具的開啟、 關(guān)閉、第一次密碼錯(cuò)、第二次密碼錯(cuò)、第三次密碼錯(cuò)等）、流過電磁執(zhí)行器線圈的電流值，并讀取該時(shí)刻通訊線路的供電電流值，三者結(jié)合起來構(gòu)成一個(gè)數(shù)據(jù)塊，其中操作狀態(tài)占 1 個(gè)字節(jié)，供電電流占 2 個(gè)字節(jié)，線圈電流占 2 個(gè)字節(jié) 。為了提高 通信可靠性，本文在通信協(xié)議中采用重復(fù)發(fā)送的方式，電子鎖具對每一組數(shù)據(jù)重復(fù)發(fā)送 5 次，智能監(jiān)控器接收到這組數(shù)據(jù)后，采用大數(shù)譯碼定律糾錯(cuò)，保證了數(shù)據(jù)接收的準(zhǔn)確性。而智能密碼鎖是與紅外線遙控和單片機(jī)密不可分的。該信號被紅外接 收二極管所接收變成電信號，再經(jīng)放大，限幅檢波及波形等處理后送入微處理器。它包括只讀存儲器（ ROM）、隨機(jī)存?。ㄗx /寫）存儲器（ RAM）及專用數(shù) /模（ D/A）轉(zhuǎn)換器等單元電路。 接口電路介于 CPU與被控制電路之間。 存儲器用來記憶或存儲各種控制參數(shù)，一般采用 EAROM（電可改寫只讀存儲器），它所存儲的信息可長時(shí)間地保存下來，即使關(guān)閉電源，存儲的信息也不會丟失。 單片機(jī)接收鍵入的代碼，并與存貯在 EEPROM 中的密碼進(jìn)行比較。 51系列單片機(jī) LED 顯示 電 源 EEPROM 紅外接收部件 繼電器部件 揚(yáng)聲器部件 圖 電子鎖具的組成框圖 6 大部分紅外 遙控智能密碼鎖 在 硬件 結(jié)構(gòu)的 設(shè)計(jì) 上差別不大， 整個(gè) 紅外部分 電路主要 由 紅外遙控發(fā)射電路和紅外接收解碼電路組成 。 單片機(jī)接收鍵入的代碼，并與存貯在 EEPROM 中的密碼進(jìn)行比較，如果密碼正確，則驅(qū)動電磁執(zhí)行器開鎖；如果密碼不正確，則允許操作人員重新輸入密碼，最多可輸入三次；如果三次都不正確，則單片機(jī)通過通信線路向智能監(jiān)控器報(bào)警。 紅外遙控發(fā)射電路 本 電 路使用的紅外線遙控編碼芯片為 LC7461，該芯片常常用在彩電遙控器中，我們可以直接采用市售成品彩電遙控器。 發(fā)射部分包括鍵盤矩陣、編碼調(diào)制、 LED 紅外發(fā)送器；接收部 分包括光 、電轉(zhuǎn)換放大器 ， 解調(diào)、解碼電路。當(dāng)發(fā)射器按鍵按下后，即有遙控碼發(fā)出，所按的鍵不同遙控編碼也不同。 上述 “0” 和 “1” 組成的 42 位二進(jìn)制碼經(jīng) 38kHz 的載頻進(jìn)行二次調(diào)制以提高發(fā)射效率，達(dá)到降低電源功耗的目的。后 16 位為8 位的操作碼和 8 位的操作反碼用于核對數(shù)據(jù)是否接收準(zhǔn)確。 解碼的關(guān)鍵是如何識別 “0” 和 “1” ，從位的定義我們可以發(fā)現(xiàn) “0” 、“1” 均以 的低電平開始，不同的是高電平的寬度不同， “0” 為,“1” 為 ,所以必須根據(jù)高電平的寬度區(qū)別 “0” 和 “1” 。 根據(jù)紅外編碼的格式，程序應(yīng)該等待 9ms 的起始碼和 的結(jié)果碼完成后才能讀碼。 8 3 紅外遙控密碼鎖的設(shè)計(jì) 元件的選用 為使基于單片機(jī)控制的紅外線遙控密碼鎖在實(shí)際使用過程中方便快捷，并且具有較高的性能 /價(jià)格比，所以對該系統(tǒng)的元器件作了精心挑選。其中， AT89C51 單片機(jī)是整個(gè)電路的核心，它控制其他模塊來完成各種復(fù)雜的操作；紅外線一體化接收頭負(fù)責(zé)接受命令；繼電器是開鎖執(zhí)行部件；發(fā)光二極管和蜂鳴器用來提示和報(bào)警。其主要特點(diǎn)為采用 Flash 存貯器技術(shù)，降低了制造成本，其軟件、硬件與 MCS51完全兼容， 且 采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造 ， 將多功能 8 位CPU 和閃爍存儲器組合在單個(gè)芯片中 ， 可以很快被中國廣大用戶接受 。 89C51 有很寬的工作電源電壓，可為 ～ 6V,當(dāng)工作在 3V 時(shí)，電流相當(dāng)于6V 工作時(shí)的 1/4。這樣小的功耗很適合于電池供電的小型控制系統(tǒng)。 （ 2） AT89C51 的功能描述 AT89C51 是一種低損耗、高性能、 CMOS 八位微處理器，片內(nèi)有 4k字節(jié)的在線可重復(fù)編程、快速擦除快速寫入程序的存儲器，能重復(fù)寫入 /擦除 1000 次，數(shù)據(jù)保存時(shí)間為十年。 AT89C51 可構(gòu)成真正的單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)，縮小系統(tǒng)體積，增加系統(tǒng)的可靠性，降低系統(tǒng)的成本。可用 5V電壓編 程 ,而且擦寫時(shí)間僅需 10 毫秒，僅為 8751/87C51 的擦除時(shí)間的百分之一 ,與 8751/87C51 的 12V電壓擦寫相比，不易損壞器件，沒有兩種電源的要求，改寫時(shí)不拔下芯片，適合許多嵌入式控制領(lǐng)域。 AT89C51 芯片提供三級程序存儲器加密，提供了方便靈活而可靠的硬加密手段，能完全保證程序或系統(tǒng)不被仿制。 （ 3） AT89C51 引腳功能 10 AT89C51 單片機(jī)為 40 引腳芯片，如上圖 。 P0 口也用以輸出外部存儲器的低 8 位地圖 1 址。 ② P1 口是 專門供用戶使用的 I/O 口，是準(zhǔn)雙向口。不擴(kuò)展外部存儲器時(shí)， P2 口也可以作為用戶 I/O 口線使用， P2 口也是準(zhǔn)雙向口。作為第一功能使用時(shí)操作同 P1 口。 控制口線 RESET(復(fù)位控制 )、 PSEN(片外選取控制 )、 ALE/PROG(地址鎖存控制 )、 PSEN（ 選通信號 ）、 EA/VPP(片外存儲器選擇 )、 XTAL1 /XTAL2（晶震）； RST：當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖 ； 在平時(shí)， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，將跳過一個(gè) ALE 脈沖。此表 P3 口的第二功能 11 時(shí)， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。在由外部程序存儲器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。 EA/VPP ：當(dāng) /EA 保持 低電 平時(shí) ，則 在此 期間 外部 程序 存儲 器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V編程電源（ VPP）。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 （ 4） 操作方法 ① 程序存儲器加密。 ② 工作模式。間歇模式是由軟件來設(shè)置的 ,當(dāng)外圍器件仍然處于工作狀態(tài)時(shí)， CPU 可根據(jù)工作情況適時(shí)地進(jìn)入睡眠狀態(tài)，內(nèi)部 RAM 和所有特殊的寄存器值將保持不變。 掉電模式是 VCC 電壓低于電源下限，振蕩器停止振動， CPU 停止執(zhí)行指令。只有 VCC 電壓恢復(fù)到正常工作范圍而且在振蕩器穩(wěn)定振蕩后，通過硬件復(fù)位掉電模式可被終止。采用這個(gè)芯片的彩電非常普遍，很容易買到，且價(jià)格也便宜。它主要由形成遙控信號的微 處理器芯片、晶體振蕩器、放大晶體管、紅外發(fā)光二極管以及鍵盤矩陣組成。此信號送入定時(shí)信號發(fā)生器后產(chǎn)生40KHz 的正弦信號和定時(shí)脈沖信號。 IC1 內(nèi)部的掃描信號發(fā)生器產(chǎn)生五種不同時(shí)間的掃描脈沖信號，由 5～ 9 腳輸出送至鍵盤矩陣電路。然后由指編碼器輸出指令碼信號，經(jīng)過調(diào)制器調(diào)制在載波信號上，形成包含有功能信息的高頻脈沖串，由 17 腳輸出經(jīng)過晶體管 BG 放大，推動紅外線發(fā)光二極管 D 發(fā)射出脈沖調(diào)制信號。 圖 遙控器的基本組成電路圖 圖 脈寬調(diào)制的串行碼 示意圖 13 紅外遙控接收組件 （ 1）紅外線傳感器 系統(tǒng)選用性價(jià)比高的紅外線傳感器集成芯片 BISS0001，該芯片主要特點(diǎn)是： 用 CMOS 工藝，功耗低 [22]； 獨(dú)立的高輸入阻抗的運(yùn)算放大器，可與多種傳感器匹配； 雙向鑒幅器可有效抑制干擾信號內(nèi) 設(shè)延時(shí)和封鎖定時(shí)器，性能穩(wěn)定，調(diào)節(jié)范圍寬； 內(nèi)置參考電源工作電壓范圍寬（ 3V—— 6V）。 1 腳（ A）：可重復(fù)觸發(fā)或不可重復(fù)觸發(fā)控制端。 2 腳（ V0）：控制信號輸出端。在輸出延遲時(shí)間 Tx 之外和無 Vs 的上跳變時(shí)， V0 為低電平狀態(tài)。 6 腳（ RC2， RR2）：觸發(fā)封鎖時(shí) 間的調(diào)整端 Ti， Ti=24R2C2。 8 腳（ Vrf/Reset）：參考電壓及復(fù)位輸入端。 9 腳（ Vc）：觸發(fā)禁止端。10 腳（ IB）：運(yùn)算放大器偏置電流設(shè)置端。 11 腳（ Vdd）：電源端。 12 腳（ 2OUT）：第二級運(yùn)算放大器輸出端。 14 腳（ 1IN+）：第一級運(yùn)算放大器同向輸 入端。 16 腳（ 1OUT）：第一級運(yùn)算放大器輸出端。當(dāng) Vdd=5V時(shí)，可有效地抑制 +或 1V的噪聲干擾，提高各級系統(tǒng)的可靠性。 14 （ 2） 紅外接收解碼電路 解碼的關(guān)鍵是如何識別 “0”和 “1”，從位的定義我們可以發(fā)現(xiàn) “0”、 “1”均以 的低電平開始，不同的是高電平的寬度不同， “0”為 ,“1”為 ,所以必須根據(jù)高電平的寬度區(qū)別 “0”和 “1”。 遙控接收放大器由遙控接收放大器集成電路 TDA3047/48 及周圍元件組成。 紅外遙控接收器由紅外檢波二極管 D放大集成電路 IC1和外圍元件組成。 CX20206A集成電路具有以下特點(diǎn)： 低功率損耗； 低 電源電壓（ Vcc=5v）； 帶通濾波器制造在塊內(nèi)芯片上，它不使用電感，故能防止電磁干擾，同時(shí)內(nèi)裝的濾波器可用外加電阻改變中心頻率； 可以直接連接到發(fā)光二極管； 集電極開路輸出可以直接接到 TTL 和 CMOS。該指令碼脈沖在送至單片機(jī)，經(jīng)處理后，發(fā)出命令執(zhí)行相應(yīng)的動作。下圖 為 AT24C02 的引腳圖。 Vcc 和 Vss分別為正、負(fù)電源。 SCL 為串行時(shí)鐘輸入線。第 7 腳需要接地。在電路中 3位地址輸入引腳必須接 Vcc 或 Vss，不能懸空。它們很適合應(yīng)用于一些非高速系統(tǒng)中。 系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 電路原理圖如下圖 ： 圖 系統(tǒng) 電路原理圖 把“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中的 “音頻放大模塊”區(qū)域中的 SPK IN 端子上； 16 把“音頻放大模塊”區(qū)域中的 SPK OUT 端子接喇叭或蜂鳴器； 把“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中的 － “四路靜態(tài)數(shù)碼顯示”區(qū)域中的任一 ABCDEFGH 端子上； 把“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中的 用導(dǎo)線連接到“八路發(fā)光二極管模塊”區(qū)域中的 L1 端子上； 把“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中的 、 “獨(dú)立式