密碼鎖是鎖的一種,開啟時用的是一系列的數(shù)字或符號。密碼鎖的密碼通常都只是排列而非真正的組合。部分密碼鎖只使用一個轉盤,把鎖內的數(shù)個碟片或凸輪轉動;亦有些密碼鎖是轉動一組數(shù)個刻有數(shù)字的撥輪圈,直接帶動鎖內部的機械。
智能密碼鎖基本工作原理及硬件組成
智能密碼鎖工作原理及硬件組成
智能密碼鎖的系統(tǒng)由智能監(jiān)控器和電子鎖具組成。二者異地放置,智能監(jiān)控器供給電子鎖具所需的電源并接收其發(fā)送的報警信息和狀態(tài)信息。這里采用了線路復用技術,使電能供給和信息傳輸共用一根二芯電纜,提高了系統(tǒng)的可靠性、安全性。
智能監(jiān)控器的基本原理及組成
智能監(jiān)控器的組成,它由單片機、時鐘、鍵盤、LCD顯示器、存貯器、解調器、線路復用及監(jiān)測、A/D轉換、蜂鳴器等單元組成。主要完成與電子鎖具之間的通信、智能化分析及通信線路的安全監(jiān)測等功能。
在發(fā)送端,電子鎖具通過脈沖變壓器T將調制好的數(shù)據(jù)信號升壓后發(fā)送出去;在接收端,脈沖變壓器T將接收到的數(shù)據(jù)信號降壓后送解調器,以減少載波信號在傳輸過程中的損耗。為了減少通信和供電之間的相互干擾,對扼流圈L、耦合電容C的選擇要綜合考慮。
設載波頻率fo=400kHz,為了保證絕大部分信號能量傳輸?shù)浇邮斩?,取L=33.7μH?C1=0.047μF。
電流監(jiān)視技術
為了防止通信線路的人為破壞和電磁執(zhí)行器因某種原因造成流過電磁線圈的電流過大而燒毀線圈,本文在智能密碼鎖設計中采用電流監(jiān)視技術。電流監(jiān)視器采用MAXIM公司生產(chǎn)的電流/電壓轉換芯片MAX471。該芯片能將被測電流I轉化成對地輸出電壓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。電流監(jiān)視器輸出電壓送A/D轉換器,單片機通過讀取A/D轉換結果,獲知線路中電流的變化情況,通過分析及時發(fā)現(xiàn)異常,發(fā)出報警信號。
數(shù)據(jù)通訊與預處理技術
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、關閉、第一次密碼錯、第二次密碼錯、第三次密碼錯等)、流過電磁執(zhí)行器線圈的電流值,并讀取該時刻通訊線路的供電電流值,三者結合起來構成一個數(shù)據(jù)塊,其中操作狀態(tài)占1個字節(jié),供電電流占2個字節(jié),線圈電流占2個字節(jié)。智能監(jiān)控器在與電子鎖具通信過程中,始終處于接收狀態(tài)。為了提高通信可靠性,本文在通信協(xié)議中采用重復發(fā)送的方式,電子鎖具對每一組數(shù)據(jù)重復發(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,保證了數(shù)據(jù)接收的準確性。另外為了節(jié)約內存需對接收到的數(shù)據(jù)采用預處理技術,即每接收到一個數(shù)據(jù)后,首先將該數(shù)據(jù)與設定的門限值比較,如果大于門限值,則發(fā)出超限報警;如果小于門限值,則將該數(shù)據(jù)與當日接收到的同類數(shù)據(jù)比較,保留較大者。這樣每天存儲的數(shù)據(jù)為同類數(shù)據(jù)中的最大值,
智能化分析
智能化分析與預測技術就是以每次接收到的數(shù)據(jù)塊為依據(jù),與此前同類數(shù)據(jù)的記錄值作比較,分析該操作引起電流變化的大小及趨勢,及時發(fā)現(xiàn)存在問題,并報告管理人員,從而提高了整個系統(tǒng)的可靠性。
系統(tǒng)軟件設計
智能密碼鎖軟件采用51系列單片機匯編語言對智能監(jiān)控器和電子鎖具分別編程。智能監(jiān)控器軟件包括鍵盤掃描和LCD顯示程序、蜂鳴器驅動程序、時鐘修改和讀取程序、數(shù)據(jù)通信與預處理程序、智能化分析程序及線路監(jiān)測程序等模塊。電子鎖具軟件包括鍵盤掃描與譯碼程序、LCD顯示程序、通信程序、電磁執(zhí)行器驅動及檢測程序、傳感器接口程序等模塊。軟件設計過程中采用模塊化設計方法,便于程序的閱讀、調試和改進。
智能密碼鎖充分利用了51系統(tǒng)單片機軟、硬件資源,引入了智能化分析功能,提高了系統(tǒng)的可靠性和安全性。通過在某型號保險柜安裝使用,受到用戶的歡迎。另外,智能密碼鎖在軟、硬件方面稍加改動,便可構成智能化的分布式監(jiān)控網(wǎng)絡,實現(xiàn)某一范圍內的集中式監(jiān)控管理,在金融、保險、軍事重地及其它安全防范領域具有廣泛的應用前景。
智能監(jiān)控器始終處于接收狀態(tài),以固定的格式接收電子鎖具發(fā)來的報警信息和狀態(tài)信息。對于報警信息,則馬上通過LCD顯示器及蜂鳴器發(fā)出聲、光報警;對于狀態(tài)信息,則存入內存,并與電子鎖具在此時刻以前的歷史狀態(tài)進行比較,得出變化趨勢,預測未來的狀態(tài)變化,通過LCD顯示器向值班人員提供相應信息,以供決策使用。智能監(jiān)控器與電子鎖具建立通信聯(lián)系的同時,通過A/D轉換器實時地監(jiān)視流過通信線路的供電電流的變化,有效地防止人為因素造成的破壞,保證了通信線路的暢通。