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數(shù)碼防盜電子機(jī)械鎖的設(shè)計(jì)與應(yīng)用論文
0.引言
伴隨著現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，民眾對于自身財(cái)產(chǎn)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(jī)械門鎖和電子門鎖。
機(jī)械鎖原理簡單，且操作較為簡單，適合普通家庭的使用習(xí)慣，機(jī)械鎖雖好，但無論再高級(jí)的機(jī)械鎖都可以通過技術(shù)開鎖進(jìn)行打開，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)開發(fā)的一種新型鎖，該鎖可以有效的通過內(nèi)部結(jié)構(gòu)的保護(hù)，保障開鎖鑰匙的唯一性，同時(shí)一旦有非法開鎖的現(xiàn)象發(fā)生，該鎖內(nèi)部的防盜機(jī)制便會(huì)開啟，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)方案來說，其安全性目標(biāo)應(yīng)當(dāng)體現(xiàn)在對于非指定數(shù)碼鑰匙進(jìn)行開鎖的過程中，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(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)行有效的開鎖。
2.設(shè)計(jì)原則
(1)簡易化原則
在進(jìn)行數(shù)碼防盜電子鎖設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)當(dāng)提倡簡易化原則，提倡建議的設(shè)計(jì)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(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
在對于數(shù)碼防盜電子機(jī)械鎖的設(shè)計(jì)過程中，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。概括性的來說，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、無線通信模塊、電源模塊、警鈴以及存儲(chǔ)器模塊[21;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(jié)合存儲(chǔ)器模塊內(nèi)的鑰匙信息進(jìn)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(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[31。就數(shù)碼防盜電子機(jī)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(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)了對于鑰匙的識(shí)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(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，無論是否得到開鎖，該項(xiàng)信息都會(huì)被傳輸給用戶信息中心。控制器模塊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(jī)的狀態(tài)，也就是不工作的狀態(tài)，只有鑰匙插人才能起到控制器系統(tǒng)以及內(nèi)部相關(guān)工作模塊。
4.2控制電路設(shè)計(jì)
在控制電路的設(shè)計(jì)過程中，管理檢測中心本設(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)的選擇問題上，其具有較為明顯的優(yōu)勢，功耗低、高速運(yùn)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(jìn)人待機(jī)狀態(tài)，極大的降低功耗，同時(shí)也延長了電源模塊的使用壽命問題。
單片機(jī)在電路控制的過程中對于鑰匙設(shè)置鍵、對碼鍵、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，作為今后開鎖的依據(jù)以及憑證。
對碼鍵：當(dāng)用戶按下對碼鍵時(shí)，此時(shí)控制器將會(huì)進(jìn)行一個(gè)對碼的狀態(tài)，此時(shí)所說的對碼主要是使得數(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，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)斷開連接。當(dāng)然，在鑰匙插人的過程中，電路板與電路實(shí)現(xiàn)連接的過程中，此時(shí)鑰匙拔出，兩者之間的連接關(guān)系斷開，并不是說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)行接下來的報(bào)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(shí)現(xiàn)對于電池電壓的檢測是尤為必要的，其可以通過實(shí)時(shí)的電池電壓檢測，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。
4.3控制軟件設(shè)計(jì)
控制軟件主要是指系統(tǒng)化的通過一種匯編語言實(shí)現(xiàn)對于系統(tǒng)的快速訪問以及控制權(quán)限的一種設(shè)計(jì)方法。通常來說在進(jìn)行控制軟件的開發(fā)過程中，要經(jīng)過多次的調(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(huì)進(jìn)人一個(gè)初始化的過程，在初始化的之后進(jìn)行數(shù)碼鑰匙的確認(rèn)，以及確認(rèn)開門信息。
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