电子锁 更新时间：2017-01-17 17:11

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电子电子密码锁是一种通过密码输入来控制电路或是芯片工作（访问控制系统），从而控制机械开关的闭合，完成开锁、闭锁任务的电子产品。

原理

电子锁具，它也是以51系列单片机(AT89051)为核心，配以相应硬件电路，完成密码的设置、存贮、识别和显示、驱动电磁执行器并检测其驱动电流值、接收传感器送来的报警信号、发送数据等功能。

单片机接收键入的代码，并与存贮在EEPROM中的密码进行比较，如果密码正确，则驱动电磁执行器开锁;如果密码不正确，则允许操作人员重新输入密码，最多可输入三次;如果三次都不正确，则单片机通过通信线路向智能监控器报警。单片机将每次开锁操作和此时电磁执行器的驱动电流值作为状态信息发送给智能监控器，同时将接收来自传感器接口的报警信息也发送给智能监控器，作为智能化分析的依据。

1、基本原理及硬件组成

智能密码锁的系统由智能监控器和电子锁具组成。二者异地放置，智能监控器供给电子锁具所需的电源并接收其发送的报警信息和状态信息。这里采用了线路复用技术，使电能供给和信息传输共用一根二芯电缆，提高了系统的可靠性、安全性。

1.1、智能监控器的基本原理及组成框图

智能监控器的组成框图，它由单片机、时钟、键盘、LCD显示器、存贮器、解调器、线路复用及监测、A/D转换、蜂鸣器等单元组成。主要完成与电子锁具之间的通信、智能化分析及通信线路的安全监测等功能。

智能监控器始终处于接收状态，以固定的格式接收电子锁具发来的报警信息和状态信息。对于报警信息，则马上通过LCD显示器及蜂鸣器发出声、光报警;对于状态信息，则存入内存，并与电子锁具在此时刻以前的历史状态进行比较，得出变化趋势，预测未来的状态变化，通过LCD显示器向值班人员提供相应信息，以供决策使用。智能监控器与电子锁具建立通信联系的同时，通过A/D转换器实时地监视流过通信线路的供电电流的变化，有效地防止人为因素造成的破坏，保证了通信线路的畅通。

1.2、电子锁具基本原理及组成框图

电子锁具的组成框图，它也是以51系列单片机(AT89051)为核心，配以相应硬件电路，完成密码的设置、存贮、识别和显示、驱动电磁执行器并检测其驱动电流值、接收传感器送来的报警信号、发送数据等功能。

单片机接收键入的代码，并与存贮在EEPROM中的密码进行比较，如果密码正确，则驱动电磁执行器开锁;如果密码不正确，则允许操作人员重新输入密码，最多可输入三次;如果三次都不正确，则单片机通过通信线路向智能监控器报警。单片机将每次开锁操作和此时电磁执行器的驱动电流值作为状态信息发送给智能监控器，同时将接收来自传感器接口的报警信息也发送给智能监控器，作为智能化分析的依据。

2、关键技术

为了提高智能密码锁的安全性、可靠性，本文除在器件选择上采取措施(如采用低功耗、宽温度范围的器件)外，在设计中还采用了一些关键技术。

2.1、线路复用技术

智能监控器和电子锁具异地放置，智能监控器供给电子锁具所需的电源并接收其发送的报警信息和状态信息。如果采用通信线路和供电线路分开的方式，势必要增加电缆芯数，安全隐患增加。本文采用了线路复用技术，仅用一根二芯电缆，实现了供电和信息的传输。原理图如图3所示。

在发送端，电子锁具通过脉冲变压器T将调制好的数据信号升压后发送出去;在接收端，脉冲变压器T将接收到的数据信号降压后送解调器，以减少载波信号在传输过程中的损耗。为了减少通信和供电之间的相互干扰，对扼流圈L、耦合电容C的选择要综合考虑。

设载波频率fo=400kHz，为了保证绝大部分信号能量传输到接收端，取L=33.7μHC1=0.047μF。

2.2、电流监视技术

为了防止通信线路的人为破坏和电磁执行器因某种原因造成流过电磁线圈的电流过大而烧毁线圈，本文在智能密码锁设计中采用电流监视技术。电流监视器采用MAXIM公司生产的电流/电压转换芯片MAX471。该芯片能将被测电流I转化成对地输出电压U，且有测量范围大、精度高、输出电压U和被测电流I成正比等特点。电流监视器输出电压送A/D转换器，单片机通过读取A/D转换结果，获知线路中电流的变化情况，通过分析及时发现异常，发出报警信号。原理电路如图4所示。

2.3、数据通讯与预处理技术

智能监控器接收锁具发来的状态信息(其中包括锁具的开启、关闭、第一次密码错、第二次密码错、第三次密码错等)、流过电磁执行器线圈的电流值，并读取该时刻通讯线路的供电电流值，三者结合起来构成一个数据块，其中操作状态占1个字节，供电电流占2个字节，线圈电流占2个字节。智能监控器在与电子锁具通信过程中，始终处于接收状态。为了提高通信可靠性，本文在通信协议中采用重复发送的方式，电子锁具对每一组数据重复发送5次，智能监控器接收到这组数据后，采用大数译码定律纠错，保证了数据接收的准确性。另外为了节约内存需对接收到的数据采用预处理技术，即每接收到一个数据后，首先将该数据与设定的门限值比较，如果大于门限值，则发出超限报警;如果小于门限值，则将该数据与当日接收到的同类数据比较，保留较大者。这样每天存储的数据为同类数据中的最大值，其流程图如图所示。

2.4、智能化分析

智能化分析与预测技术就是以每次接收到的数据块为依据，与此前同类数据的记录值作比较，分析该操作引起电流变化的大小及趋势，及时发现存在问题，并报告管理人员，从而提高了整个系统的可靠性。

3、系统软件设计

智能密码锁软件采用51系列单片机汇编语言对智能监控器和电子锁具分别编程。智能监控器软件包括键盘扫描和LCD显示程序、蜂鸣器驱动程序、时钟修改和读取程序、数据通信与预处理程序、智能化分析程序及线路监测程序等模块。电子锁具软件包括键盘扫描与译码程序、LCD显示程序、通信程序、电磁执行器驱动及检测程序、传感器接口程序等模块。软件设计过程中采用模块化设计方法，便于程序的阅读、调试和改进。

智能密码锁充分利用了51系统单片机软、硬件资源，引入了智能化分析功能，提高了系统的可靠性和安全性。通过在某型号保险柜安装使用，受到用户的欢迎。另外，智能密码锁在软、硬件方面稍加改动，便可构成智能化的分布式监控网络，实现某一范围内的集中式监控管理，在金融、保险、军事重地及其它安全防范领域具有广泛的应用前景。

分类

有线锁具

按照输入密码方式可以分为以下几类：

按键式

采用键盘(或组合按钮)输入开锁密码，操作方便。内部控制电路常采用电子锁专用集成电路ASIC。通过更变键盘(或组合按钮)与内部控制电路的连接来改变密码预置。通常电脑记忆密码可达1万组以上,号码可任意更换组合。还可设置警报器。这种锁多被防盗门和防盗保险柜等采用。

拨盘式

采用机械拨盘开关输入开锁密码。许多按键式电子锁可以改造成拨盘式电子锁。若号码拨错不仅打不开,报警电路还会自动接通而发出信号。惟该种锁开启时不如按键式的敏捷。

电子钥匙式

使用电子钥匙输入(或作为)开锁密码。电子钥匙是构成控制电路的重要组成部分。电子钥匙可以由元器件或由元器件构成的单元电路组成，做成小型手持单元形式。电子钥匙和主控电路的联系可以是声、光、电磁等多种形式。

电子钥匙是构成控制电路的重要组成部分。电子钥匙可以由元器件或由元器件构成的单元电路组成,做成小型手持单元形式。电子钥匙和主控电路的联系,可以是声、光、电、磁和微波多种形式。据美国专利4786900介绍。这种锁的电子钥匙与电子表或太阳能计算器组装在一起。开锁时必须操作手表式计算器上的按键,给出相应的项目名称(如贵重物品、门、箱、汽车、办公室),密码以及口令数据。则相应于名称码、密码和口令的光信号就从电子钥匙上的一枚发光二极管输出,送入钥匙孔,并且被转换成电信号。这些名称码、密码和口令都预先存入电子锁的存储器中,只有新发送的名称码、密码和口令码与存储器中的内容完全相同时,才能打开相应的电子锁。

触摸式

采用触摸方法输入开锁密码，操作简单。相对于按键开关，触摸开关使用寿命长，造价低，因此优化了电子锁控制电路。采用双金属触摸点输入密码,隐蔽性好,保密性极强。有伪键闭锁5S功能,可以驱动报警器。采用CMDS电路,微功耗抗干扰能力强。

密码识别式电子锁

这种电子锁通过验证输入密码的正确与否来控制锁具的开关。其在输入密码错误超次时，具有系统自锁，并带有自动报警的功能。密码的输入方式可分为键盘输入和遥控输入两种。

键盘式电子锁其主要是利用键盘输入电子锁密码，电子锁控制器通过比较其内部存储的客户密码判断是否开门。它具有操作方便，无需携带卡片，成本较低等优点。但其也存在密码易泄漏、没有出入记录、只能单向控制等缺陷。

遥控式电子锁，其利用一组编解码芯片进行密码信息的遥控传输，不同的密码锁在硬件电路设计中采用不同端口设置方式，即使相同芯片组的遥控器也不能共用。这虽然使锁的安全性能提高了很多，但是它也有信号编码容易被空间截获，遥控方式很容易受到遮挡物的干扰，遥控器丢失无法开锁等缺点。

卡片识别式电子锁

卡片识别式电子锁使用各类卡片(包括磁卡、IC 卡等)为密码载体，通过相应读卡器读卡方式来控制电子锁。

磁卡式电子锁在磁卡插入读卡器后，读卡器读出磁条中的信息并送入电子锁控制器，控制器根据法则进行判断、执行、记录等功能。磁卡式电子锁成本较低，一人一卡，使用方便，可联微机记录开门事件，但磁卡与读卡器之间有磨损，寿命较短，而且磁卡容易被复制，卡内信息易受外界磁场干扰，安全性一般。

IC卡式电子锁工作原理与磁卡式电子锁基本相同，但由于IC卡不会被磁化，尤其是非接触式的IC卡其与读写设备之间无接触，使用寿命长，可实现双向控制，卡片比较难复制，安全性较高。

生物识别式电子锁

生物识别式电子锁，利用人体生物特征作为密码输入，通过识别器识别控制电子锁的开闭。研究表明，人的指纹、掌纹、面孔、发音、虹膜、视网膜等都具有惟一性和稳定性的特征，即每个人的这些特征都与别人不同、且终生不变，可以据此可对人的身份进行识别。基于人的这些特征，出现了以指纹识别、面部识别、虹膜识别等多种生物识别方式的智能电子锁。由于这些生物特征有其他介质无法取代的优点，所以基于此的智能电子锁安全性极好，可靠性高，但成本很高，对环境的要求也较高。因此在小型智能电子锁系统中应用率比较低。

无线锁具

非门锁类电子锁，主要可应用于物流运输、仓储、鲜奶运输车、运钞车、冷藏车、药品运输、烟草运输等运输领域。主要用于运输车车门，特种车人孔盖以及仓库门上，保证所运输或看守货物的安全性，防止偷盗行为。该电子锁采用机械锁体结合物联网相关技术，锁体内置无线收发模块，当锁体开、关时，无线收发模块将开、关锁信号远程传输给监控主机。如监控主机接收到的开锁信号出现在异常时段，则将此信号判断为盗开和被撬信号，监控主机立即产生报警信息，以便相关人员及时作出处理，防止财务的损失。