廖海強

（中山市基信鎖芯有限公司，廣東中山528416）

數(shù)碼防盜電子機械鎖的設計與應用

廖海強

（中山市基信鎖芯有限公司，廣東中山528416）

伴隨著現(xiàn)代電子信息科技技術的發(fā)展，數(shù)碼技術的應用逐步廣泛化。就數(shù)碼防盜電子機械鎖的設計以及應用進行展開，對于傳統(tǒng)電子機械鎖的設計中數(shù)碼技術的添加，可以有效的提升其操作性、防盜性以及可靠性。探討的過程中將對于數(shù)碼防盜電子鎖的設計目標以及設計原理、設計步驟等多方面進行了詳細的描述；旨在全面的介紹數(shù)碼電子機械鎖的結構設計以及功能實現(xiàn)原理。

電子鎖；數(shù)碼鎖；機械鎖

DOI：10.3969/j.issn.1009-9492.2015.01.029

0　引言

伴隨著現(xiàn)代經濟的發(fā)展，民眾對于自身財產以及人身安全的重視度提升，對于居家門鎖在選擇的問題上也有了一定的提升。居家門鎖就我國民眾選擇較多的兩大類為機械門鎖和電子門鎖［1］。機械鎖原理簡單，且操作較為簡單，適合普通家庭的使用習慣，機械鎖雖好，但無論再高級的機械鎖都可以通過技術開鎖進行打開，因而其安全性較低。而電子鎖的原理則相比較為復雜，且其一旦斷電，則會處于常開的狀態(tài)，安全性較差。本文中所主要進行介紹的是基于傳統(tǒng)機械鎖以及電子鎖的技術結合，同時添加現(xiàn)代數(shù)碼科技技術所設計開發(fā)的一種新型鎖，該鎖可以有效的通過內部結構的保護，保障開鎖鑰匙的唯一性，同時一旦有非法開鎖的現(xiàn)象發(fā)生，該鎖內部的防盜機制便會開啟，直接遠程報警至指定的監(jiān)管系統(tǒng)，從而大大提升了其安全穩(wěn)定性。

1　設計目標

（1）安全性

安全性是本文設計方案的第一目標，只有足夠的保障數(shù)碼防盜電子機械鎖的安全性能，才能真正意義上實現(xiàn)本文設計方案的價值體現(xiàn)。就本文的設計方案來說，其安全性目標應當體現(xiàn)在對于非指定數(shù)碼鑰匙進行開鎖的過程中，能夠有效的向控制中心報警；還有就是在鑰匙丟失的過程中，用戶可以任意刪除指定的鑰匙，從而解除由于鑰匙丟失而帶來的安全性問題。

（2）穩(wěn)定性

穩(wěn)定性主要是為了保障本文設計方案數(shù)碼防盜電子機械鎖能夠持續(xù)的工作，其應當展現(xiàn)于當電路被切斷之后，電子機械鎖會啟用備用內置電路。還有對于本文數(shù)碼防盜電子機械鎖機器重要的一點是一定要保障鑰匙特征以及信息的存儲穩(wěn)定性，因為一旦信息存儲出現(xiàn)故障，那么原本的鑰匙便不能進行有效的開鎖。

2　設計原則

（1）簡易化原則

在進行數(shù)碼防盜電子鎖設計的過程中，應當提倡簡易化原則，提倡建議的設計的方案，以提升鎖在工作過程中的穩(wěn)定性，避免由于過多復雜繁瑣的元器件組合由于元器件或是模塊的不穩(wěn)定性，影響到鎖的穩(wěn)定性。

（2）協(xié)調性原則

數(shù)碼防盜電子機械鎖，在設計的過程中，其包含多種技術，因而在多種技術的并合設計過程中，一定要保障協(xié)調性，突出主體，集合不同技術的優(yōu)劣勢進行彌補，體現(xiàn)最佳效能展現(xiàn)。

3　設計方案

在對于數(shù)碼防盜電子機械鎖的設計過程中，應當結合電子鎖以及機械鎖兩大基礎鎖本身的特點，同時通過現(xiàn)代數(shù)碼技術進一步的完善補充，以提升本設計方案的完善性以及科學性。概括性的來說，設計方案的內容展現(xiàn)主要為：如圖1所示，該設計方案內部結構主要由數(shù)碼鑰匙、鎖芯/接插件、控制器模塊、無線通信模塊、電源模塊、警鈴以及存儲器模塊［2］；其主要的工作原理為，數(shù)碼鑰匙在插入鑰匙孔的過程中，通過空氣其模塊結合存儲器模塊內的鑰匙信息進行對比，如果信息吻合，那么允許開門，如果鑰匙信息不吻合，那么控制器模塊便通過無線通訊模塊對于管理中心以及電話報警模塊發(fā)送報警信息，報警信息發(fā)送的同時，鎖內置警鈴也將啟動，直至確認安全后被用戶關閉。

4　設計步驟

4.1數(shù)據(jù)傳輸與控制系統(tǒng)設計

在數(shù)據(jù)傳說與控制系統(tǒng)的設計上面，數(shù)碼防盜電子機械鎖將在傳統(tǒng)機械鎖鑰匙結構的基礎之上添加一個64位的二進制編碼的數(shù)碼芯片，同時此64位的二進制編碼的數(shù)碼芯片具有全球的惟一性［3］。就數(shù)碼防盜電子機械鎖的數(shù)據(jù)傳輸，其主要通過兩大部分組成，一部分是無限通信模塊，一部分是內部通信連接線組成，內部通訊線路連接線共同穿成一種惟一性的數(shù)碼識別系統(tǒng)。內部的數(shù)據(jù)傳輸主要體現(xiàn)了對于鑰匙的識別以及開鎖行為。鑰匙在插入的過程中，通過數(shù)碼防盜電子機械鎖內部的ROM（存在于數(shù)碼防盜電子機械鎖的存儲器模塊）對于芯片內容以及編碼進行識別，這次數(shù)碼防盜電子機械鎖的首次通訊需求，此時其需要將相關的信息發(fā)送至控制器模塊，然后控制器模塊將調取存儲器模塊的信息對于鑰匙信息進行識別以及確認；而外部通信模塊的通信展開是基于第一階段的內部數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)具有一定成果為基礎的，無論是否得到開鎖，該項信息都會被傳輸給用戶信息中心?？刂破髂K還有一大控制功能便是功耗的降低，在系統(tǒng)無工作的狀態(tài)下，系統(tǒng)將處于待機的狀態(tài)，也就是不工作的狀態(tài)，只有鑰匙插入才能起到控制器系統(tǒng)以及內部相關工作模塊。

圖1　數(shù)碼防盜電子機械鎖設計方案圖

4.2控制電路設計

在控制電路的設計過程中，本設計主要采用了PIC16F72單片機，其主要作用于電路板上的電路、驅動電路、發(fā)射電路、鑰匙數(shù)碼組的控制與管理等。就該單片機的選擇問題上，其具有較為明顯的優(yōu)勢，功耗低、高速運作處理能力、精簡化的指令等。其可以在系統(tǒng)無工作的狀態(tài)下控制電路的模塊進入待機狀態(tài)，極大的降低功耗，同時也延長了電源模塊的使用壽命問題。PIC16F72單片機在電路控制的過程中對于鑰匙設置鍵、對碼鍵、電路板電路、電池電壓控制、發(fā)射電路等多個模塊進行電路控制，其具體性的工作原理闡述如下。

鑰匙設置鍵：其作用為首次對于鑰匙的設置，當用戶按下鑰匙設置鍵時，此時數(shù)碼防盜電子機械鎖的控制器則會進入一個鑰匙的設置狀態(tài)，在該狀態(tài)下，用戶可以設置自己使用的鑰匙，同時并將此信息傳輸至控制中心以及數(shù)據(jù)存儲中心，作為今后開鎖的依據(jù)以及憑證。

對碼鍵：當用戶按下對碼鍵時，此時控制器將會進行一個對碼的狀態(tài)，此時所說的對碼主要是使得數(shù)碼防盜電子機械鎖內部的鑰匙識別碼與用戶設定的電子鑰匙識別碼進行批對，形成惟一性的數(shù)碼鑰匙。

電路板電路控制：在通常情況下電路板上的電池與電路板是不直接進行電路連接的，只有當鑰匙插入的狀態(tài)下，才能實現(xiàn)電路與電路板的連接，同時當鑰匙拔出之后，電路板與電路依然會斷開連接。當然，在鑰匙插入的過程中，電路板與電路實現(xiàn)連接的過程中，此時鑰匙拔出，兩者之間的連接關系斷開，并不是說電路板的任何工作都會處于一個停止的狀態(tài)，其可以繼續(xù)進行未完成的工作，例如當鑰匙不匹配時，其會進行接下來的報警工作。

電池電壓檢測：為了更好的延長電源的使用壽命問題，實現(xiàn)對于電池電壓的檢測是尤為必要的，其可以通過實時的電池電壓檢測，以保障電池的工作時效，同時一旦電池電壓較低時，用戶便會接收到信息，以便用戶及時的進行電池的更換。

發(fā)射電路：在數(shù)碼防盜電子機械鎖中的發(fā)射電路采用聲表諧振器SAW進行，其工作的頻率為315M/433M，此類發(fā)射電路采用的是高品質的電容，同時溫差的變化以及震動都可以保障發(fā)射電路的發(fā)射頻點不會進行變更。

圖2　工作流程

4.3控制軟件設計

控制軟件主要是指系統(tǒng)化的通過一種匯編語言實現(xiàn)對于系統(tǒng)的快速訪問以及控制權限的一種設計方法。通常來說在進行控制軟件的開發(fā)過程中，要經過多次的調試以及完善，以保障控制軟件的bug及時發(fā)現(xiàn)以及修訂。在控制軟件設計的過程中，工作流程以及原理如圖2所示，在鑰匙插入的過程中，其會進入一個初始化的過程，在初始化的之后進行數(shù)碼鑰匙的確認，以及確認開門信息。

［1］樂偉明.電子密碼鎖［J］.科技致富向導，2013（33）：194.

［2］莫暢峰，張興敢.現(xiàn)代數(shù)碼電子機械鎖的設計與應用［J］.電子測量技術，2008（1）：63-65.

［3］周高懷，戴瑜興，閻博文.智能無線防盜系統(tǒng)的設計［J］.單片機與嵌入式系統(tǒng)應用，2004，25（7）：73-76.

（編輯：向飛）

Design and Application of Digital Electronic Anti-Theft Mechanical Lock

LIAO Hai-qiang
（Zhongshan JIXIN Core Lock Co.，Ltd.，Zhongshan528416，China）

With the development of modern electronic information technology，the application of digital technology extensively，during this research mainly on digital electronic anti-theft mechanical lock design and the application of digital technology to design，to add a lock of traditional electronic machinery，can effectively improve the interoperability，security and reliability.This process will be described in detail the design goal of digital electronic anti-theft lock and the design principle，design procedure and other aspects，to introduce digital electronic machinery overall structure design and function realization of the principle of lock.

electronic lock；digital lock；mechanical lock

TS914.211+.7

A

1009-9492（2015）01-0105-03

2014-08-02

廖海強，男，1976年生，廣西貴港人，大學?？?，工程師。研究領域：各種機械及電子防盜鎖芯。