密碼鎖工作原理

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。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框圖

智能監(jiān)控器的組成框圖，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將調制好的數據信號升壓后發(fā)送出去;在接收端，脈沖變壓器T將接收到的數據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到接收端，取L=33.7μH?C1=0.047μF。

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。

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據塊，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據重復發(fā)送5次，智能監(jiān)控器接收到這組數據后，采用大數譯碼定律糾錯，保證了數據接收的準確性。另外為了節(jié)約內存需對接收到的數據采用預處理技術，即每接收到一個數據后，首先將該數據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，則將該數據與當日接收到的同類數據比較，保留較大者。這樣每天存儲的數據為同類數據中的最大值，

智能化分析與預測技術就是以每次接收到的數據塊為依據，與此前同類數據的記錄值作比較，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。

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、數據通信與預處理程序、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。

電子鎖具的組成框圖，它也是以51系列單片機(AT89051)為核心，配以相應硬件電路，完成密碼的設置、存貯、識別和顯示、驅動電磁執(zhí)行器并檢測其驅動電流值、接收傳感器送來的報警信號、發(fā)送數據等功能。

單片機接收鍵入的代碼，并與存貯在EEPROM中的密碼進行比較，如果密碼正確，則驅動電磁執(zhí)行器開鎖;如果密碼不正確，則允許操作人員重新輸入密碼，最多可輸入三次;如果三次都不正確，則單片機通過通信線路向智能監(jiān)控器報警。單片機將每次開鎖操作和此時電磁執(zhí)行器的驅動電流值作為狀態(tài)信息發(fā)送給智能監(jiān)控器，同時將接收來自傳感器接口的報警信息也發(fā)送給智能監(jiān)控器，作為智能化分析的依據。

為了提高智能密碼鎖的安全性、可靠性，本文除在器件選擇上采取措施(如采用低功耗、寬溫度范圍的器件)外，在設計中還采用了一些關鍵技術。

智能監(jiān)控器和電子鎖具異地放置，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。如果采用通信線路和供電線路分開的方式，勢必要增加電纜芯數，安全隱患增加。本文采用了線路復用技術，僅用一根二芯電纜，實現(xiàn)了供電和信息的傳輸。

這是一種沒有電子器件的大密鑰量高可靠的全機械密碼鎖。它的操作方式獨特，類似老電話機的撥號――從撥盤的起點開始，順時針轉動撥盤到某一位數碼，然后退回到起點，就輸入了一位密碼。如此重復直到輸入了最后一位密碼，再從起點逆時針轉動撥盤就可以開鎖。在開鎖的同時，內部已經復位，所以撥盤退回到起點關鎖后，必須重新輸入密碼才能開鎖，不需要考慮內部復位問題。如果輸錯了密碼，逆時針轉動撥盤(虛開鎖)也可以內部復位，然后重新輸入密碼。

這種密碼鎖中，六位密碼的可以有298萬多組密碼供主人隨意變換，保密性極高?？蛇x密碼組是連續(xù)排列的，為選擇容易記憶的密碼提供了方便。已開發(fā)的基本型產品，密碼位數及密碼量還可以根據用戶的需求來重新設計。也可以為用戶增加報警器接口。

這種密碼鎖的優(yōu)點:

1、不用鑰匙，不用電源，不用電池，沒有廢棄污染物。

2、全機械結構，能承受相當惡劣的外部環(huán)境，使用范圍廣。

3、操作簡單，開鎖時間比較短，平均開鎖時間約15秒。

4、實際密碼量大保密性能高，試探開鎖的概率幾乎為零。

5、結構簡單，結實可靠。

從歷史上技術發(fā)展的規(guī)律看，在功能相似的情況下，簡單可靠的東西總是替代繁雜的東西，而它正是以簡代繁的東西。所以，它是大眾化的實用性新產品，替代傳統(tǒng)圓盤式機械密碼鎖和部分電子密碼鎖是應該的。

撥碼盤式全機械密碼鎖適用于在保險柜、保險箱、文件柜、防磁防火柜、防盜門、銀庫門、倉庫門、車門、民用門及機械卡阻機構上廣泛使用。它可以替代現(xiàn)有的傳統(tǒng)圓盤式機械密碼鎖和部分電子密碼鎖。為某些產品的更新提供了契機。

由于電子技術的風靡，很多產品以采用了電子結構為榮。但在某些場所，電子產品并沒有絕對的優(yōu)勢，反而是機械產品或機電混合產品更實用。舉兩個例子:一是燃氣灶的打火裝置，早期是晶體管的點火器風靡一時，但它不耐潮濕，容易損壞，離不了電池。時間一長，反而是靠手扭動旋鈕儲能的機械(壓電)打火裝置顯露出它的優(yōu)越性--簡單實用，成為燃氣灶點火器的主流。二是汽車的后視鏡及公共汽車(單廂)的后門窺視器，都曾有被電子監(jiān)視器替代的危險，但人們發(fā)現(xiàn):傳統(tǒng)的后視鏡及公共汽車駕駛員上方的普通后視鏡，觀察效果并不比電子監(jiān)視器差，更簡單實用。

事實上，在傳統(tǒng)的工業(yè)中，也能夠找到比所謂的"新經濟"更保險但是利潤卻毫不遜色的投資方向。密碼鎖并不是一種頻繁操作使用的產品，可以說是一種半靜態(tài)的產品，采用機械方式更實用一些。但電子方式的密碼量大，人們主觀感覺會安全一些。本專利產品的密碼量接近電子密碼鎖，操作又比傳統(tǒng)機械密碼鎖快得多，簡單實用，可以象前述兩例一樣，有望成為高檔次密碼鎖主流。

撥碼盤式全機械密碼鎖也是一種盒式機械密碼鎖，與美國生產的"沙金"、"洛加達"類盒式機械密碼鎖有相似之處:它們都是圓盤式機械密碼鎖、都有控制鎖舌、都是同軸操作輸入密碼和開啟鎖舌。但操作方式有很大的區(qū)別:"沙金"類盒式機械密碼鎖靠操作軸連接主動盤，再由主動盤依次傳遞帶動其它密碼圓盤，因此輸入密碼時旋鈕要正轉若干圈再反轉若干圈，反反復復才能輸入密碼。而撥碼盤式全機械密碼鎖是靠內部的一個簡單的順序撥碼器，依次撥動各個密碼圓盤。從外部的操作來看，類似老式撥盤式電話機的操作:從撥盤的起點開始，順時針轉動撥盤到某一位數碼，然后退回到起點就輸入了一位密碼。如此重復直到輸入了最后一位密碼，再從起點逆時針轉動撥盤就可以開啟鎖舌。

另外，它們之間還有其它區(qū)別:

1、"沙金"類盒式機械密碼鎖的鎖舌開鎖支架是一直壓在密碼圓盤上的，輸入密碼時圓盤缺口轉動到支架處會有微小的反映，經驗十分豐富悟性又很高的人，可以根據這個特點探出密碼。而撥碼盤式全機械密碼鎖的鎖舌開鎖支架在輸入密碼時是離開密碼圓盤的，只有在開鎖時的一個小角度是壓在密碼圓盤上的，而此時密碼圓盤是靜止的。因此靠手感試探密碼的概率接近零。

2、"沙金"類盒式機械密碼鎖在關閉鎖舌后，要人為再轉動幾圈旋鈕以撥亂密碼圓盤的位置，而撥碼盤式全機械密碼鎖在開啟鎖舌的同時，內部已經自動撥動了密碼圓盤的位置(復位)，所以在關閉鎖舌后必須重新輸入密碼才能重新開鎖，不會人為保留密碼。

3、"沙金"類盒式機械密碼鎖的旋鈕在360度要刻100刻度，每個刻度之間只有3.6度的角度，旋轉輸入時要十分小心。而撥碼盤式全機械密碼鎖只在不到半圈的范圍刻有12個整數刻度，每個刻度之間有12.5度的間隔，輸入密碼時允許在該刻度的正負0.4個刻度范圍停留，既承認輸入該刻度的整數值。因此是準數字式輸入。它的可用密碼是從最小值到最大值依次全排列，可以由主人隨意選擇變換，沒有盲區(qū)。

4、撥碼盤式全機械密碼鎖在輸入密碼時，從起點順時針轉動到最后一位刻度，只需要165度，不到半個圓，然后退回起點再輸入下一位密碼。操作時手可以用一種握姿握住旋鈕輸入全部密碼。不象"沙金"類盒式機械密碼鎖要正反轉若干圈，頻繁倒手。

5、"沙金"類盒式機械密碼鎖的密碼位數是固定的，而撥碼盤式全機械密碼鎖的密碼位數是可變的。最大6位密碼的密碼鎖，密碼位數可在0-6位之間選擇。如果選擇了3位密碼，只能限于3位，輸入4位就不能開鎖。這對于不同場所的使用者提供了更寬的選擇余地。

生產的12個刻度6位密碼的撥碼盤式全機械密碼鎖有325萬組密碼。如果改成7位則有3908萬組密碼，8位的有4.3億密碼。而且全部是可選擇使用的密碼。如果保密性有特殊需要，還可以根據要求生產更多刻度的密碼鎖。

最簡單的密碼鎖，常見於低安全設定的單車鎖，使用多個撥圈。每 個圈的中間有凹位。鎖的中心的一條軸，上有數個凸出的齒，用來卡住撥圈。當撥圈轉到正確的密碼組合，鎖便可以打開。這種鎖是最容易打開的。很多這類鎖根本無需知道密碼都能開啟。除非它的內部組件造得完美無瑕，否則只要把軸向外拉，其中一個齒便會比其他更為拉緊撥圈。這時輪動被拉緊的撥圈，直至聽到小小的「卡」聲，表示這個齒已進入了正確的凹位。重覆這步驟，很快便可以把鎖打開。

用在掛鎖或匣萬上的密碼鎖可以是只有一個轉盤。轉盤推動背后數個平衡碟片或凸輪。習慣上，開啟這種鎖時先把轉盤順時針轉到第一個數字，然后反時針轉到第二個數字，如此直至最后一個數字。凸輪上通常有凹位，當轉入正確的密碼后，各位成一直線，鎖便可以打開。

這種密碼鎖較為安全，但亦非全無缺點。例如，部分密碼掛鎖可以拉緊鎖頭，然后轉動轉盤直至不能再動，這樣便能把密碼找出。亦有些轉盤密碼鎖的數字之間有特定關系，使到密碼的組合可能性大為降低。廉價的密碼掛鎖可以用特別的襯片打開，而無需使用密碼。

使用在匣萬上的密碼鎖結構較為嚴密。有經驗的鎖匠可以一面旋轉轉盤， 一面使用聽筒小心聆聽鎖內凸輪的聲音，判斷可能的密碼。

其他設計

有些門鎖上有一個數字鍵盤，開啟時按序鍵入一個數字系列。這種鎖是使用電子控制，常見於辦工室內。優(yōu)點是只要告訴員工密碼便可，無須復制鑰匙。不過，如果有人把密碼告訴外人，這鎖便形同虛設。因此這類密碼鎖的密碼需要經常更換才可以。這種鎖有3--6位密碼，保密性極高。

文字密碼鎖可分為:機械密碼鎖、數字密碼鎖等等。

密碼鎖是保險柜上最常見的鎖具，市面上比較常見的保險柜柜類產品中，普通采用的密碼有:機械類、電子類、刷卡式、指紋類、遙控密碼箱等等，而采用較多的還是前面的幾種類型。

機械密碼鎖比較穩(wěn)定、耐用，而且不需要電源。但是操作方法學起來比較慢、操作不方便、修改密碼需要專業(yè)人員。

電子密碼鎖具有操作快、修改密碼比較簡單隨意、只需輸入0-9數字即可開鎖等優(yōu)點。雖說這幾年電子密碼鎖的價格降了，質量也提高了，但是因為比較復雜，所以穩(wěn)定和耐用性不如機械密碼。

刷卡式密碼鎖可以用自己的IC卡來開保險柜的門，操作簡單，但對IC卡的要求比較高，如果和強磁的物體接觸，IC卡有可能磁性減弱，無法打開密碼鎖。

指紋在這個世界上很難找到一樣的，所以就把指紋識別技術運用到了保險柜上，保密性強，易用。不過對手的干濕度要求比較嚴!對手指放的位置的識別也比較呆板!就算是同一手指，如果輸入指紋前和開門前放的位置不一樣，就有可能會識別失敗!

電子密碼鎖是一種通過密碼輸入來控制電路或是芯片工作，從而控制機械開關的閉合，完成開鎖、閉鎖任務的電子產品。它的種類很多，有簡易的電路產品，也有基于芯片的性價比較高的產品。應用較廣的電子密碼鎖是以芯片為核心，通過編程來實現(xiàn)的。

撥碼盤式全機械密碼鎖與美國"沙金"類盒式機械密碼鎖的區(qū)別

撥碼盤式全機械密碼鎖也是一種盒式機械密碼鎖，與美國生產的"沙金"、"洛加達"類盒式機械密碼鎖有相似之處:它們都是圓盤式機械密碼鎖、都有控制鎖舌、都是同軸操作輸入密碼和開啟鎖舌。但操作方式有很大的區(qū)別:"沙金"類盒式機械密碼鎖靠操作軸連接主動盤，再由主動盤依次傳遞帶動其它密碼圓盤，因此輸入密碼時旋鈕要正轉若干圈再反轉若干圈，反反復復才能輸入密碼。而撥碼盤式全機械密碼鎖是靠內部的一個簡單的順序撥碼器，依次撥動各個密碼圓盤。從外部的操作來看，類似老式撥盤式電話機的操作:從撥盤的起點開始，順時針轉動撥盤到某一位數碼，然后退回到起點就輸入了一位密碼。如此重復直到輸入了最后一位密碼，再從起點逆時針轉動撥盤就可以開啟鎖舌。

另外，它們之間還有其它區(qū)別:

1、"沙金"類盒式機械密碼鎖的鎖舌開鎖支架是一直壓在密碼圓盤上的，輸入密碼時圓盤缺口轉動到支架處會有微小的反映，經驗十分豐富悟性又很高的人，可以根據這個特點探出密碼。而撥碼盤式全機械密碼鎖的鎖舌開鎖支架在輸入密碼時是離開密碼圓盤的，只有在開鎖時的一個小角度是壓在密碼圓盤上的，而此時密碼圓盤是靜止的。因此靠手感試探密碼的概率接近零。

2、"沙金"類盒式機械密碼鎖在關閉鎖舌后，要人為再轉動幾圈旋鈕以撥亂密碼圓盤的位置，而撥碼盤式全機械密碼鎖在開啟鎖舌的同時，內部已經自動撥動了密碼圓盤的位置(復位)，所以在關閉鎖舌后必須重新輸入密碼才能重新開鎖，不會人為保留密碼。

3、"沙金"類盒式機械密碼鎖的旋鈕在360度要刻100刻度，每個刻度之間只有3.6度的角度，旋轉輸入時要十分小心。而撥碼盤式全機械密碼鎖只在不到半圈的范圍刻有12個整數刻度，每個刻度之間有12.5度的間隔，輸入密碼時允許在該刻度的正負0.4個刻度范圍停留，既承認輸入該刻度的整數值。因此是準數字式輸入。它的可用密碼是從最小值到最大值依次全排列，可以由主人隨意選擇變換，沒有盲區(qū)。

4、撥碼盤式全機械密碼鎖在輸入密碼時，從起點順時針轉動到最后一位刻度，只需要165度，不到半個圓，然后退回起點再輸入下一位密碼。操作時手可以用一種握姿握住旋鈕輸入全部密碼。不象"沙金"類盒式機械密碼鎖要正反轉若干圈，頻繁倒手。

5、"沙金"類盒式機械密碼鎖的密碼位數是固定的，而撥碼盤式全機械密碼鎖的密碼位數是可變的。最大6位密碼的密碼鎖，密碼位數可在0-6位之間選擇。如果選擇了3位密碼，只能限于3位，輸入4位就不能開鎖。這對于不同場所的使用者提供了更寬的選擇余地。