專利名稱：一種多功能紅外遙控電子密碼鎖智能控制方法
技術領域：
本發(fā)明專利涉及一種多功能紅外遙控智能電子密碼鎖，利用紅外遙控進行多功能 電子密碼鎖智能控制的一種有效方法，特別是利用偽隨機滾碼技術，對數(shù)字信號進行安全 有效的編碼的編碼方法，并對密碼修改權限進行分級管理，紅外遙控發(fā)射分段管理，能夠有 效的防止密碼被復制竊取，區(qū)別多個紅外遙控之間的干擾。
背景技術：
隨著電子科技的發(fā)展，無線遙控技術在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、通訊技術、家用電器等多種領 域中得到了廣泛的應用，特別是在門禁系統(tǒng)中的應用，更加受到了人們的矚目。而涉及這一 技術的最大問題就是其智能化和發(fā)射密碼的保密性。針對這種情況，設計了一種多功能紅 外遙控智能電子密碼鎖，就是將紅外遙控技術和單片機應用相結合的一種方案。由于大部分的鎖采用的都是機械式的，其最大的缺點是利用簡單工具就能很容易 地把鎖打開。另外也有一些遙控防盜鎖主要采用電磁波的發(fā)射與接收電路，但卻易受電磁 干擾，工作可靠性差，安全性很不理想，而由于成本和技術的限制，在很大的程度上限制了 其智能的發(fā)展。結合這種情況，本專利設計了一種多功能紅外遙控智能電子密碼鎖，它具有 安全可靠、成本低廉、連接方便、簡單易用、結構緊湊等特點。目前對無線控制電子鎖的技術較多。文章“吳漢清，用單片機做電子密碼鎖，無線 電期刊，2007，5期；37 40”中用ATmegaS及其內(nèi)部EEPROM和電磁鐵鎖芯等組成的電子密 碼鎖，利用EEPROM防止密碼掉電時丟失。文章“李愛秋，紅外線遙控12位電子密碼鎖，溫 州職業(yè)技術學院學報，2008，1期，42 45”，采用密碼鎖專用集成電路設計的紅外線遙控電 子密碼鎖，遙控系統(tǒng)采用雙音多頻(DTMF)信號專用發(fā)生器集成電路S2559及其配套的專用 接收的集成電路M C145436構成的紅外遙控系統(tǒng)。電子密碼鎖采用專用集成電路ZH9437。 具有較好的可靠性。國家發(fā)明專利(專利公告號200961390) “多功能遙控防盜鎖”和文章 “陳林等，紅外遙控密碼鎖，無線電刊報，8期，45 49”，提出利用滾動式編碼芯片HCS301， 開關Kl、K2、K3、K4編碼后通過紅外或射頻發(fā)射電路，發(fā)出對應指令，其特征是采用滾動式 編譯碼或普通編譯碼技術，通過紅外或射頻收發(fā)技術，遙控電控鎖。從以上設計來看缺乏智 能以及密碼的保密性的有效結合。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明專利的目的是針對現(xiàn)有無線電子密碼鎖的不足，對其進行優(yōu)化改進，增加 多功能智能化，特別是密碼的保護功能。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明專利解決其技術問題所采用的技術方案是由于采用單 片機使得密碼鎖更具有智能化，本設計采用以單片機作為本設計的核心元件(如51單片機 為例，其它單片機如同)，利用紅外線遙控原理和單片機串行發(fā)射、接收等功能而設計的一 款具有本機開鎖和遙控開鎖的電子密碼鎖。主要分成本機開鎖和遙控開鎖，均采用了 51單 片機的最小系統(tǒng)進行設計。
下面介紹采用單片機及紅外遙控各模塊的結構原理及具體實施本機接收開鎖電路以51單片機作為本電路的核心，Pl 口外接本機鍵盤(采用 矩陣式鏈接方式，節(jié)省單片機接口)，P3.0 口外接紅外接收頭，接收到調(diào)制信號后將經(jīng)過限 幅、濾波、解調(diào)并與紅外發(fā)射器相應的解碼函數(shù)等過程還原出原數(shù)碼指令信號。P2. 0 口外接 報警信號放大器，用來放大報警信號，驅動揚聲器，P2. 4 口外接繼電器開鎖電磁驅動電路， P0. 0 口用發(fā)光二極管顯示按鍵是否按下，P0. 1 口、P0.2 口外接LED燈用來表示區(qū)分管理員 密碼和用戶密碼的修改。P2. 1 口、P2. 2 口外接EEPROM進行密碼斷電保護，P2. 3 口外接掉 電檢測信號。本電路由51單片機、紅外接收器、AT24C02、掉電自動切換后備電源模塊、自動 后備電源充電模塊、聲光報警電路等組成。本機采用了 16個按鍵，作為密碼輸入及各功能 的按鍵。遙控開鎖電路紅外線遙控是目前使用最廣泛的一種通信和遙控手段，采用紅外 線作為傳輸媒介進行數(shù)據(jù)通信是一種既方便又經(jīng)濟實用的選擇，紅外通訊一般采用光波波 長范圍為850 900nm的紅外線。以51單片機作為本電路的核心，進行內(nèi)部調(diào)制產(chǎn)生紅外 線作為載波，將數(shù)碼指令信號調(diào)制到載波上，并將所按密碼在單片機內(nèi)部進行預設公式計 算，產(chǎn)生偽隨機的滾碼(主要是通過與接收端的時鐘進行同步)，然后通過紅外發(fā)射二極管 發(fā)射出去。Pl 口外接本機鍵盤(采用矩陣式鏈接方式，節(jié)省單片機接口)，P2.2 口外接紅外 發(fā)射頭，該信號通過紅外接收單片機解碼后可以控制密碼鎖的開啟。P0.0 口用發(fā)光二極管 顯示按鍵是否按下。紅外傳輸信號具有抗干擾能力強、靈敏度高、可全天候工作等特點，加上單片機的 智能控制，使得設計結構簡單、密碼具有更強的保密性能，能夠很好的克服之前所述的缺陷。本發(fā)明專利的有益效果1、當連續(xù)輸入三次密碼不正確時，LED燈一直點亮提示系統(tǒng)被鎖定一定時間(如 10分鐘)，并發(fā)出報警聲音，需等鎖定解除才能進行下一次輸入密碼。2、當需要修改密碼時，采用分級管理的有效措施，需輸入管理員密碼確定用戶修 改權限后，輸入新密碼后按相應的用戶或管理員密碼修改鍵方可修改密碼，同時發(fā)出短暫 光信號提示修改成功。3、室內(nèi)裝有快捷鍵開鎖功能，當按下時開鎖并有喇叭發(fā)出提示聲音，開鎖成功。4、應急開鎖功能。為了防止密碼鎖的各種問題的發(fā)生，當由于各種原因密碼鎖無 法正常工作時，只需將應急開關的鑰匙插入應急開關的孔內(nèi)，就像普通鎖一樣使用。同時在 一般情況下在單片機正常工作時，該應急鎖被非法開啟的時候將發(fā)出報警。5、具有電源保護電路，當電路電源被中斷時，采取備用電源進行連續(xù)供電，或當處 于死機時通過復位使其恢復，并用EEPROM存儲單片機中的數(shù)據(jù)。6、紅外接收匹配發(fā)射信號(具有偽隨機發(fā)射信號，防止被外界復制)，并通過單片 機進行解碼，解碼正確開鎖，反之不動作，超過一定次數(shù)不正確開鎖時發(fā)出報警信號。同時 具有紅外遙控修改用戶密碼、管理員密碼功能。7、紅外遙控器兩鍵間的按下間隔時間在3秒內(nèi)，若按下一鍵過了 3秒沒按其它鍵， 系統(tǒng)當放棄之前操作，并且只有當按了確定的鍵數(shù)時再按確認鍵才發(fā)射編碼出去，否則也 放棄之前操作，可有效的防止不小心亂按了鍵盤而造成的影響。


圖中是說明接收(本機)模塊電路原理圖。該電路包括幾個模塊圖1、單片機為 核心的紅外接收模塊，驅動揚聲器及電機模塊；圖2、后備電源掉電切換模塊；圖3、備用電 源智能充電模塊；圖4、掉電存儲單元模塊；圖5、鎖芯壓力感應模塊；這些模塊的組合主要以單片機作為核心，結合對紅外收發(fā)模塊的控制，以及在檢 測判斷密碼的正確性時將做出相應的動作、在斷電時將及時進行備用電源的切換同時對密 碼進行存儲和來電及時充電等。
具體實施例方式在圖1中，本機模塊電路核心是用51單片機的最小系統(tǒng)進行智能控制，通過本機 鍵盤(圖1中的矩陣按鍵)的動作進行密碼輸入或接收(采用一體化紅外接收器，集紅外 接收和放大于一體，不需任何外接元件，就能完成從紅外接收到輸出與TTL電平兼容的所 有工作，而體積和普通的塑封三極管大小一樣)紅外信號的密碼輸入，對密碼進行判別并 執(zhí)行相應的動作；修改密碼需輸入管理員密碼正確后方可進行修改用戶密碼或管理員密碼 (正確則驅動開啟鎖電路、錯誤則發(fā)出驅動聲光電路報警)；當單片機檢測掉電時自動切換到后備電源電路(圖2)，來電后通過備用電源充電 模塊進行對預備電源的智能充電(圖3)；(常用電源合閘接在控制繼電器的線圈Kl的常開 觸點，備用電源合閘接在控制繼電器K2的常閉觸點，這樣當通有常用電源時，8550 (PNP三 極管)開啟繼電器動作，使得常用電源接到常開觸點，對電路進行供電，同時斷開備用電源 合閘控制繼電器線圈K2的電源，反之則備用電源進行供電。兩個繼電器接成互鎖的形式， 以保證任何時刻只有一路電源被合閘接通，確保供電系統(tǒng)安全運行。當備用電源用電后電 壓下降，由LM317組成的限流電池充電電路對其進行充電，當正常充電時，VTl未導通，故它 對R2沒分流作用，可計算充電電壓U= 1.25 (R1+R2)/Rl V，充電限流I = 0. 6/R3 A，當充 電電流超過I時，VTl導通，使輸出電壓下降以保護電池不會過充電。VD的作用是當外電源 中斷時，防止電池對外電路放電。)檢測掉電把密碼從掉電存儲單元模塊中讀取之前已設密碼，進行斷電密碼保護 (51單片機的P2. 2接AT24C02的SCL 口作為它的串行移位時鐘，P2. 1接AT24C02的SDA 口 作為它的串行數(shù)據(jù)或地址輸入輸出。該電路要注意的是SCL、SDA必須加上一上拉電阻，阻 值為10K。紅外遙控器(鑰匙)的管理員名及用戶名(鑰匙身份)和密碼存放在AT24C02 中，當需要更改或讀取用戶名和密碼時，只需對AT24C02里的數(shù)據(jù)更改或讀取)；當處于緊急狀態(tài)下，用戶可用鑰匙將鎖打開，而當單片機電路處于正常工作狀態(tài) 下在設定時間內(nèi)用鑰匙沒打開門時，則由于鑰匙觸發(fā)按鍵發(fā)出報警信號驅動揚聲器報警。圖6是說明紅外發(fā)射模塊電路原理圖。Pl 口接的是4*4的矩陣鍵盤，使用Pl 口可 不用外加上拉電阻，使用方便；Dl為紅外發(fā)射管，將數(shù)據(jù)從此發(fā)出；D2為普通發(fā)光二極管， 可對是否有按鍵按下進行提示。該方案使用51單片機的I/O 口直接產(chǎn)生38KHz已調(diào)波，驅 動紅外發(fā)光二極管，發(fā)射紅外數(shù)據(jù)。38KHz方波由CPU的定時器產(chǎn)生或由軟件編程產(chǎn)生。紅 外編碼工作由軟件完成，因此，紅外編碼方案可以任意設計，外部只需配接非常簡單的硬件 電路，大大降低了電路的復雜性，有利于降低成本，減小遙控器的體積。
權利要求
一種多功能紅外遙控電子密碼鎖智能控制方法，其特征在于主要以單片機為控制核心(如51單片機為例，其它單片機如同皆為本專利的權利特點)，由矩陣鍵盤電路(1)、掉電切換后備電源(2)、紅外接收控制電路(3)、掉電存儲密碼電路(4)、來電智能充電電路(5)、輸入錯誤鎖定鍵盤(6)、延時控制報警電路(7)、指示電路(8)、開鎖控制電路(9)、紅外發(fā)射電路(12)、紅外發(fā)射載波(13)構成；紅外遙控器內(nèi)設置有紅外線發(fā)射電路，本機開鎖內(nèi)設置紅外接收電路；并具有偽隨機密碼保護及非法插入開鎖鑰匙進行報警功能。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種多功能紅外遙控電子密碼鎖智能控制方法，其特征是 紅外發(fā)射電路和紅外接收電路均采用單片機作為其主控電路；其偽隨機發(fā)射碼是由兩個單 片機進行同步時鐘訓練、并輔助調(diào)制邏輯公式使得每次發(fā)出的碼均不相同，在接收電路中 用相應的解調(diào)公式進行解碼；密碼修改進行分級管理，管理員密碼可以修改用戶密碼，用戶 密碼僅用于開鎖；對各個紅外遙控器進行分段管理，不同的段采用的同步時鐘信號不同，以 便區(qū)別多個遙控器的相互干擾。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種多功能紅外遙控電子密碼鎖智能控制方法，其特征是 電控鎖由一個設置在鎖體內(nèi)的直流磁電機驅動，鎖體內(nèi)還設置有輕觸開關，當電路正常工 作時，外界鑰匙對鎖體開鎖時，輕觸開關受到鑰匙的壓力接觸產(chǎn)生電信號，信號通過單片機 處理，經(jīng)報警驅動電路發(fā)出報警信號。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種多功能紅外遙控智能電子密碼鎖的設計，采用單片機作為核心控制進行設計。該新型更具有方便、安全和可靠性。遙控開鎖編碼具有偽隨機數(shù)滾碼特性，并對密碼修改權限進行分級管理能夠有效的防止密碼被復制竊取。該主控電路由單片機中心控制電路、掉電自動切換備用電源電路、智能充電電路、紅外線接收電路、電機驅動電路、密碼存儲電路構成。該鎖具有智能化遙控(遙控密碼分級管理、遙控器分段管理)、應急開鎖等功能。功能全、應用范圍廣，實用價值高，誤碼率小、防盜功能強。適應于智能鎖具領域，有利于家庭和車輛安全防盜。
文檔編號G07C9/00GK101882332SQ20091013893
公開日2010年11月10日 申請日期2009年5月9日 優(yōu)先權日2009年5月9日
發(fā)明者何海生, 戈勇華, 羅仁澤, 鐘水財, 陳奇麟, 黃鄧雄 申請人:羅仁澤;黃鄧雄;鐘水財