基于单片机红外遥控防盗密码锁的设计-精品(2)

2019-06-11 10:17

(3)近代的机械锁;

(4)普通的电子密码锁、磁片锁、EP卡锁;

(5)未来的家用电子锁、遥控电子锁、以及用于特定场合的安全密码锁。

目前最常用的锁是五十年代意大利人设计的机械锁,这种锁结构简单、使用方便、价格便宜,但在使用中暴露了很多缺点:(1)机械锁是靠金属制成的,通过钥匙上的不同齿形与锁芯的配合来工作的,据统计每四千把锁中就有两把锁的钥匙齿牙相同或类似,安全性较低;(2)钥匙一旦丢失,无论谁捡到钥匙都可将门打开;(3)机械锁的材料多为黄铜,质地较软,容易损坏。

密码锁采用密码代替钥匙,省去了佩带钥匙的烦恼,也从根本上解决了普通门锁保密性差的缺点,比如采用五位密码,则密码组合可高达105 个。密码锁根据设计、制作原理的差异,可分为机械密码锁、电磁产卡片式密码锁、指纹密码锁、电子密码锁等类型。

2 机械密码锁

该型锁将解锁密码以机械装定的形式存储在装置的鉴别机构上,在装置的外围设立密码操作键。密码的输入,产生相应的鉴别动作,即正确的密码输入,鉴别机构产生开锁动作;错误的密码输入,鉴别机构的部件将发生错位或不做出响应。机械密码锁采用机械加工(如精密机械加工/微细加工)制作,皮实、耐用,电磁干扰、外界的异常信号很难启动鉴别机构。但机械密码锁通常包含多个较复杂的机、电功能组件,装置微小型化需借助先进的制造技术与装配工艺,制造周期长、成本高,机电接口及测试也有一定难度。

3 电磁/卡片式密码锁

该型锁类似于机械锁,利用光电藕8合或电磁感应的原理,将密钥信息预先置于卡片充当钥匙,开锁时将卡片插入锁内或近距离感应就能将锁打开。该锁的优点是:成本较低;授权用户一人一卡,可联微机,有开门记录。缺点是:卡片设备有磨损,寿命较短;卡片容易复制,不易双向控制:磁卡内存储的信息容易因外界磁场干扰而错乱,以致卡片(钥匙)无效。

4 指纹密码锁

该类锁通过检验人员生物特征(如指纹)等方式来识别开锁。管理员利

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用采样控制软件,通过指纹采集仪采集、保存指纹;识别软件依赖指纹库识别开锁者的身份,通过外围设备显示、打印和存储。指纹具有唯一性和终身不变性的特点,一直被当作身份鉴定的可靠手段,从是否允许非法开启角度来说,安全性极好;但从使用是否方便的角度看,对安装环境和使用者的要求很高(比如虹膜识别型和面部识别型),安装位置与使用者身高之间必须满足一定的关系;同一个人,在指纹划伤,眼睛红肿充血,或任何被用于开锁的识别部位有损伤的情况下,可能产生错误识别而无法开锁。

5 电子密码锁

到了80年代,在日本产生了最早的电子密码锁。随着日本经济复苏,电子行业的快速发展,一些利用简单的门电路设计的密码锁出现了。这类电路安全性差,容易破解。

到了90年代,美国、意大利、德国、日本、加拿大、韩国以及我国的台湾、香港等地的微电子技术的进步和通信技术的发展为密码锁提供了技术上的基础,从而推动密码锁走向实际应用的阶段。

我国于90年代初开始对密码锁进行初步的探索。到目前为止,在此领域虽已有较大的发展,采用各种电路进行设计的比较多,技术也相当先进,但是,我们必须正视的一个事实是,出口产品中高档产品只占15%-20%,而我国高档产品在发达国家也只能算是中档产品,价格低是普遍现象。此外,我国目前的出口产品,与国外产品相比,无论是品牌知名度还是产品售价,我国产品有着非常大的差距。

电子技术发展至今已达到相当高的水平,电子密码锁技术己十分成熟。家庭、宾馆已开始使用电子门,贵重物品、机密文件的保管也用到了电子密码锁,电子密码锁控制器在现场与传感器及执行机构相连,进行状态监视和完成控制功能。小型便携的新型装置,可广泛应用在各种场合,其结构简单、造价低廉、安全性好。通常电子密码锁系统由电路部分和机械执行部分组成。电路部分有利用密码锁ASIC(专用集成电路)芯片控制、利用单片机控制以及逻辑门电路构成等多种方式。在现有的电子密码锁中,基本上是用户由键盘通过接口电路将意图解锁码输入到控制器(主要由CPLD组成)中,控制器将输入的密码与电子锁内预置的开锁密码进行比较、鉴别,当确认完全一致时,送出一个信号给功率放大器,然后由继电

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器带动机械执行部件开锁。输入的密码将被与电子锁内预置的开锁密码进行比较。 1.3 市场前景

目前,市场上比较先进的智能锁有IC卡密码锁、射频卡密码锁、红外遥控密码锁、指纹识别密码锁和瞳孔识别密码锁等。

IC卡密码锁成本低,体积小,卡片本身无须电源等优点占领了一定的市场份额,但是由于有机械接触,会产生接触磨损,而且使用不太方便,一定程度上限制了它的应用;射频卡密码锁是非接触式密码锁,成本也不太高,体积跟IC卡密码锁相当,卡片使用感应电源,重量很轻,技术成熟,受到了广泛的欢迎,但是与IC卡密码锁相比,成本偏高;指纹识别密码锁和瞳孔识别密码锁统可靠性很高性、安全性是目前门禁系统中最高的,但是成本高昂,还没进入大众化使用阶段红外遥控密码锁系统的成本与接触式密码锁系统相当,而且可以进行近距离遥控,遥控距离远大于射频卡密码锁的遥控距离,低耗很低,可以使用普通碱性电池供电,使用十分方便。本设计的红外遥控密码锁系统成本低廉,其造价约100元/每套(每套包含一把钥匙、一个锁体、一个抄锁器,不包含PC机),如经优化设计,成本可以进一步降低。红外遥控密码锁锁具有广阔的市场前景。

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2 系统设计

对红外遥控进行系统设计,必须先了解一些有关的原理和标准,如:红外通信基本原理,红外数据协会标准,红外线遥控原理等;还要对设计的有一个比较清楚的方案。

2.1 设计理论分析

2.1.1 红外通信基本原理

红外遥控是单工的红外通信方式,本设计的红外遥控采用以通信方式为基础的红外遥控,而且本设计也使用了红外通信技术,故着重分析红外通信的基本原理。

红外通信是利用红外技术实现两点间的近距离保密通信和信息转发。它一般由红外发射和接收系统两部分组成。发射系统对一个红外辐射源进行调制后发射红外信号,而接收系统用光学装置和红外探测器进行接收,就构成红外通信系统。

红外线是波长在750nm至1mm之间的电磁波,它的频率高于微波而低于可见光,是一种人眼看不到的光线。红外通信一般采用红外波段内的近红外线,波长在0.75um至25um之间。红外数据协会(IRDA)成立后,为了保证不同厂商的红外产品能够获得最佳的通信效果,红外通信协议将红外数据通信所采用的光波波长的范围限定在850至900nm之内。

红外通信的基本原理是发送端将基带二进制信号调制为一系列的脉冲串信号(载波信号),通过红外发射管发射红外信号。常用的有通过脉冲宽度来实现信号调制的脉宽调制(PWM)和通过脉冲串之间的时间间隔来实现信号调制的脉时调制(PPM)两种方法。脉时调制(PPM)是红外数据协会(IRDA)和国际电子电工委员会(IEEE)都推荐的调制方式,本设计采用脉时调制方法,即用两个脉冲串之间的时间间隔来表示二进制信息,数据比特的传送仿照不带奇偶校验的RS232通信,首先产生一个同步头,然后接着8位数据比特,如图2-1所示。

载波信号的频率?=38kHz,载波周期T=26.32us

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---------------- 起始位 ----------------- ------ 数据帖 数据位(8位) ---------------- ------- t1 t2 t1

t3 二进制0 二进制1

图2-1 PPM调制波形

载波信号的频率?=38kHz,载波周期T=26.32us,本设计使用单片机软件产生载波,取T=26us,脉冲宽度t1=10T=260us,二进制数0的脉冲串周期t2=500us,二进制数1的脉冲串周期t3=1000us。

普通的红外遥控采用面向指令的帧结构,数据帧由同步码,地址码和指令码组成,指令码长度多为8~16个比特,传送多字节遥控协议时效率偏低,而增加指令码的长度不利于接收器同步,为此本设计选用一种面向字节的帧结构,采用类似于异步串行通信的帧结构,每帧由一个起始位(二进制数0)、8个数据位和2个停止位(二进制数1)构成,如图2-2所示。每帧传送1个字节的数据,帧与帧间隔大于2ms,帧结构不含地址信息,寻址问题由高层协议解决。

帖间隔 停止位 停止位 …… 图2-2 数据帧结构示意图

由于红外光存在反射,因此,红外通信应采用异步半双在全双工的方式下发送的信号也可能会被本身接收工方式,即通信的某一方发送和接收

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