廖海強(qiáng)

（中山市基信鎖芯有限公司，廣東中山528416）

數(shù)碼防盜電子機(jī)械鎖的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

廖海強(qiáng)

（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(shù)的發(fā)展，數(shù)碼技術(shù)的應(yīng)用逐步廣泛化。就數(shù)碼防盜電子機(jī)械鎖的設(shè)計(jì)以及應(yīng)用進(jìn)行展開(kāi)，對(duì)于傳統(tǒng)電子機(jī)械鎖的設(shè)計(jì)中數(shù)碼技術(shù)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(guò)程中將對(duì)于數(shù)碼防盜電子鎖的設(shè)計(jì)目標(biāo)以及設(shè)計(jì)原理、設(shè)計(jì)步驟等多方面進(jìn)行了詳細(xì)的描述；旨在全面的介紹數(shù)碼電子機(jī)械鎖的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及功能實(shí)現(xiàn)原理。

電子鎖；數(shù)碼鎖；機(jī)械鎖

DOI：10.3969/j.issn.1009-9492.2015.01.029

0　引言

伴隨著現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，民眾對(duì)于自身財(cái)產(chǎn)以及人身安全的重視度提升，對(duì)于居家門鎖在選擇的問(wèn)題上也有了一定的提升。居家門鎖就我國(guó)民眾選擇較多的兩大類為機(jī)械門鎖和電子門鎖［1］。機(jī)械鎖原理簡(jiǎn)單，且操作較為簡(jiǎn)單，適合普通家庭的使用習(xí)慣，機(jī)械鎖雖好，但無(wú)論再高級(jí)的機(jī)械鎖都可以通過(guò)技術(shù)開(kāi)鎖進(jìn)行打開(kāi)，因而其安全性較低。而電子鎖的原理則相比較為復(fù)雜，且其一旦斷電，則會(huì)處于常開(kāi)的狀態(tài)，安全性較差。本文中所主要進(jìn)行介紹的是基于傳統(tǒng)機(jī)械鎖以及電子鎖的技術(shù)結(jié)合，同時(shí)添加現(xiàn)代數(shù)碼科技技術(shù)所設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的一種新型鎖，該鎖可以有效的通過(guò)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的保護(hù)，保障開(kāi)鎖鑰匙的唯一性，同時(shí)一旦有非法開(kāi)鎖的現(xiàn)象發(fā)生，該鎖內(nèi)部的防盜機(jī)制便會(huì)開(kāi)啟，直接遠(yuǎn)程報(bào)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(shè)計(jì)目標(biāo)

（1）安全性

安全性是本文設(shè)計(jì)方案的第一目標(biāo)，只有足夠的保障數(shù)碼防盜電子機(jī)械鎖的安全性能，才能真正意義上實(shí)現(xiàn)本文設(shè)計(jì)方案的價(jià)值體現(xiàn)。就本文的設(shè)計(jì)方案來(lái)說(shuō)，其安全性目標(biāo)應(yīng)當(dāng)體現(xiàn)在對(duì)于非指定數(shù)碼鑰匙進(jìn)行開(kāi)鎖的過(guò)程中，能夠有效的向控制中心報(bào)警；還有就是在鑰匙丟失的過(guò)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(lái)的安全性問(wèn)題。

（2）穩(wěn)定性

穩(wěn)定性主要是為了保障本文設(shè)計(jì)方案數(shù)碼防盜電子機(jī)械鎖能夠持續(xù)的工作，其應(yīng)當(dāng)展現(xiàn)于當(dāng)電路被切斷之后，電子機(jī)械鎖會(huì)啟用備用內(nèi)置電路。還有對(duì)于本文數(shù)碼防盜電子機(jī)械鎖機(jī)器重要的一點(diǎn)是一定要保障鑰匙特征以及信息的存儲(chǔ)穩(wěn)定性，因?yàn)橐坏┬畔⒋鎯?chǔ)出現(xiàn)故障，那么原本的鑰匙便不能進(jìn)行有效的開(kāi)鎖。

2　設(shè)計(jì)原則

（1）簡(jiǎn)易化原則

在進(jìn)行數(shù)碼防盜電子鎖設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)提倡簡(jiǎn)易化原則，提倡建議的設(shè)計(jì)的方案，以提升鎖在工作過(guò)程中的穩(wěn)定性，避免由于過(guò)多復(fù)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(diào)性原則

數(shù)碼防盜電子機(jī)械鎖，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，其包含多種技術(shù)，因而在多種技術(shù)的并合設(shè)計(jì)過(guò)程中，一定要保障協(xié)調(diào)性，突出主體，集合不同技術(shù)的優(yōu)劣勢(shì)進(jìn)行彌補(bǔ)，體現(xiàn)最佳效能展現(xiàn)。

3　設(shè)計(jì)方案

在對(duì)于數(shù)碼防盜電子機(jī)械鎖的設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)結(jié)合電子鎖以及機(jī)械鎖兩大基礎(chǔ)鎖本身的特點(diǎn)，同時(shí)通過(guò)現(xiàn)代數(shù)碼技術(shù)進(jìn)一步的完善補(bǔ)充，以提升本設(shè)計(jì)方案的完善性以及科學(xué)性。概括性的來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)方案的內(nèi)容展現(xiàn)主要為：如圖1所示，該設(shè)計(jì)方案內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由數(shù)碼鑰匙、鎖芯/接插件、控制器模塊、無(wú)線通信模塊、電源模塊、警鈴以及存儲(chǔ)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(guò)程中，通過(guò)空氣其模塊結(jié)合存儲(chǔ)器模塊內(nèi)的鑰匙信息進(jìn)行對(duì)比，如果信息吻合，那么允許開(kāi)門，如果鑰匙信息不吻合，那么控制器模塊便通過(guò)無(wú)線通訊模塊對(duì)于管理中心以及電話報(bào)警模塊發(fā)送報(bào)警信息，報(bào)警信息發(fā)送的同時(shí)，鎖內(nèi)置警鈴也將啟動(dòng)，直至確認(rèn)安全后被用戶關(guān)閉。

4　設(shè)計(jì)步驟

4.1數(shù)據(jù)傳輸與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在數(shù)據(jù)傳說(shuō)與控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上面，數(shù)碼防盜電子機(jī)械鎖將在傳統(tǒng)機(jī)械鎖鑰匙結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)之上添加一個(gè)64位的二進(jìn)制編碼的數(shù)碼芯片，同時(shí)此64位的二進(jìn)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(jī)械鎖的數(shù)據(jù)傳輸，其主要通過(guò)兩大部分組成，一部分是無(wú)限通信模塊，一部分是內(nèi)部通信連接線組成，內(nèi)部通訊線路連接線共同穿成一種惟一性的數(shù)碼識(shí)別系統(tǒng)。內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳輸主要體現(xiàn)了對(duì)于鑰匙的識(shí)別以及開(kāi)鎖行為。鑰匙在插入的過(guò)程中，通過(guò)數(shù)碼防盜電子機(jī)械鎖內(nèi)部的ROM（存在于數(shù)碼防盜電子機(jī)械鎖的存儲(chǔ)器模塊）對(duì)于芯片內(nèi)容以及編碼進(jìn)行識(shí)別，這次數(shù)碼防盜電子機(jī)械鎖的首次通訊需求，此時(shí)其需要將相關(guān)的信息發(fā)送至控制器模塊，然后控制器模塊將調(diào)取存儲(chǔ)器模塊的信息對(duì)于鑰匙信息進(jìn)行識(shí)別以及確認(rèn)；而外部通信模塊的通信展開(kāi)是基于第一階段的內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)具有一定成果為基礎(chǔ)的，無(wú)論是否得到開(kāi)鎖，該項(xiàng)信息都會(huì)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(wú)工作的狀態(tài)下，系統(tǒng)將處于待機(jī)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(nèi)部相關(guān)工作模塊。

圖1　數(shù)碼防盜電子機(jī)械鎖設(shè)計(jì)方案圖

4.2控制電路設(shè)計(jì)

在控制電路的設(shè)計(jì)過(guò)程中，本設(shè)計(jì)主要采用了PIC16F72單片機(jī)，其主要作用于電路板上的電路、驅(qū)動(dòng)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(jī)的選擇問(wèn)題上，其具有較為明顯的優(yōu)勢(shì)，功耗低、高速運(yùn)作處理能力、精簡(jiǎn)化的指令等。其可以在系統(tǒng)無(wú)工作的狀態(tài)下控制電路的模塊進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，極大的降低功耗，同時(shí)也延長(zhǎng)了電源模塊的使用壽命問(wèn)題。PIC16F72單片機(jī)在電路控制的過(guò)程中對(duì)于鑰匙設(shè)置鍵、對(duì)碼鍵、電路板電路、電池電壓控制、發(fā)射電路等多個(gè)模塊進(jìn)行電路控制，其具體性的工作原理闡述如下。

鑰匙設(shè)置鍵：其作用為首次對(duì)于鑰匙的設(shè)置，當(dāng)用戶按下鑰匙設(shè)置鍵時(shí)，此時(shí)數(shù)碼防盜電子機(jī)械鎖的控制器則會(huì)進(jìn)入一個(gè)鑰匙的設(shè)置狀態(tài)，在該狀態(tài)下，用戶可以設(shè)置自己使用的鑰匙，同時(shí)并將此信息傳輸至控制中心以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中心，作為今后開(kāi)鎖的依據(jù)以及憑證。

對(duì)碼鍵：當(dāng)用戶按下對(duì)碼鍵時(shí)，此時(shí)控制器將會(huì)進(jìn)行一個(gè)對(duì)碼的狀態(tài)，此時(shí)所說(shuō)的對(duì)碼主要是使得數(shù)碼防盜電子機(jī)械鎖內(nèi)部的鑰匙識(shí)別碼與用戶設(shè)定的電子鑰匙識(shí)別碼進(jìn)行批對(duì)，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(jìn)行電路連接的，只有當(dāng)鑰匙插入的狀態(tài)下，才能實(shí)現(xiàn)電路與電路板的連接，同時(shí)當(dāng)鑰匙拔出之后，電路板與電路依然會(huì)斷開(kāi)連接。當(dāng)然，在鑰匙插入的過(guò)程中，電路板與電路實(shí)現(xiàn)連接的過(guò)程中，此時(shí)鑰匙拔出，兩者之間的連接關(guān)系斷開(kāi)，并不是說(shuō)電路板的任何工作都會(huì)處于一個(gè)停止的狀態(tài)，其可以繼續(xù)進(jìn)行未完成的工作，例如當(dāng)鑰匙不匹配時(shí)，其會(huì)進(jìn)行接下來(lái)的報(bào)警工作。

電池電壓檢測(cè)：為了更好的延長(zhǎng)電源的使用壽命問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)對(duì)于電池電壓的檢測(cè)是尤為必要的，其可以通過(guò)實(shí)時(shí)的電池電壓檢測(cè)，以保障電池的工作時(shí)效，同時(shí)一旦電池電壓較低時(shí)，用戶便會(huì)接收到信息，以便用戶及時(shí)的進(jìn)行電池的更換。

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

圖2　工作流程

4.3控制軟件設(shè)計(jì)

控制軟件主要是指系統(tǒng)化的通過(guò)一種匯編語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)對(duì)于系統(tǒng)的快速訪問(wèn)以及控制權(quán)限的一種設(shè)計(jì)方法。通常來(lái)說(shuō)在進(jìn)行控制軟件的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，要經(jīng)過(guò)多次的調(diào)試以及完善，以保障控制軟件的bug及時(shí)發(fā)現(xiàn)以及修訂。在控制軟件設(shè)計(jì)的過(guò)程中，工作流程以及原理如圖2所示，在鑰匙插入的過(guò)程中，其會(huì)進(jìn)入一個(gè)初始化的過(guò)程，在初始化的之后進(jìn)行數(shù)碼鑰匙的確認(rèn)，以及確認(rèn)開(kāi)門信息。

［1］樂(lè)偉明.電子密碼鎖［J］.科技致富向?qū)В?013（33）：194.

［2］莫暢峰，張興敢.現(xiàn)代數(shù)碼電子機(jī)械鎖的設(shè)計(jì)與應(yīng)用［J］.電子測(cè)量技術(shù)，2008（1）：63-65.

［3］周高懷，戴瑜興，閻博文.智能無(wú)線防盜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)［J］.單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)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(qiáng)，男，1976年生，廣西貴港人，大學(xué)?？?，工程師。研究領(lǐng)域：各種機(jī)械及電子防盜鎖芯。