专利名称：一种多功能红外遥控电子密码锁智能控制方法
技术领域：
本发明专利涉及一种多功能红外遥控智能电子密码锁，利用红外遥控进行多功能 电子密码锁智能控制的一种有效方法，特别是利用伪随机滚码技术，对数字信号进行安全 有效的编码的编码方法，并对密码修改权限进行分级管理，红外遥控发射分段管理，能够有 效的防止密码被复制窃取，区别多个红外遥控之间的干扰。
背景技术：
随着电子科技的发展，无线遥控技术在工农业生产、通讯技术、家用电器等多种领 域中得到了广泛的应用，特别是在门禁系统中的应用，更加受到了人们的瞩目。而涉及这一 技术的最大问题就是其智能化和发射密码的保密性。针对这种情况，设计了一种多功能红 外遥控智能电子密码锁，就是将红外遥控技术和单片机应用相结合的一种方案。由于大部分的锁采用的都是机械式的，其最大的缺点是利用简单工具就能很容易 地把锁打开。另外也有一些遥控防盗锁主要采用电磁波的发射与接收电路，但却易受电磁 干扰，工作可靠性差，安全性很不理想，而由于成本和技术的限制，在很大的程度上限制了 其智能的发展。结合这种情况，本专利设计了一种多功能红外遥控智能电子密码锁，它具有 安全可靠、成本低廉、连接方便、简单易用、结构紧凑等特点。目前对无线控制电子锁的技术较多。文章“吴汉清，用单片机做电子密码锁，无线 电期刊，2007，5期；37 40”中用ATmegaS及其内部EEPROM和电磁铁锁芯等组成的电子密 码锁，利用EEPROM防止密码掉电时丢失。文章“李爱秋，红外线遥控12位电子密码锁，温 州职业技术学院学报，2008，1期，42 45”，采用密码锁专用集成电路设计的红外线遥控电 子密码锁，遥控系统采用双音多频(DTMF)信号专用发生器集成电路S2559及其配套的专用 接收的集成电路M C145436构成的红外遥控系统。电子密码锁采用专用集成电路ZH9437。 具有较好的可靠性。国家发明专利(专利公告号200961390) “多功能遥控防盗锁”和文章 “陈林等，红外遥控密码锁，无线电刊报，8期，45 49”，提出利用滚动式编码芯片HCS301， 开关Kl、K2、K3、K4编码后通过红外或射频发射电路，发出对应指令，其特征是采用滚动式 编译码或普通编译码技术，通过红外或射频收发技术，遥控电控锁。从以上设计来看缺乏智 能以及密码的保密性的有效结合。
发明内容
本发明专利的目的是针对现有无线电子密码锁的不足，对其进行优化改进，增加 多功能智能化，特别是密码的保护功能。为实现上述目的，本发明专利解决其技术问题所采用的技术方案是由于采用单 片机使得密码锁更具有智能化，本设计采用以单片机作为本设计的核心元件(如51单片机 为例，其它单片机如同)，利用红外线遥控原理和单片机串行发射、接收等功能而设计的一 款具有本机开锁和遥控开锁的电子密码锁。主要分成本机开锁和遥控开锁，均采用了 51单 片机的最小系统进行设计。
下面介绍采用单片机及红外遥控各模块的结构原理及具体实施本机接收开锁电路以51单片机作为本电路的核心，Pl 口外接本机键盘(采用 矩阵式链接方式，节省单片机接口)，P3.0 口外接红外接收头，接收到调制信号后将经过限 幅、滤波、解调并与红外发射器相应的解码函数等过程还原出原数码指令信号。P2. 0 口外接 报警信号放大器，用来放大报警信号，驱动扬声器，P2. 4 口外接继电器开锁电磁驱动电路， P0. 0 口用发光二极管显示按键是否按下，P0. 1 口、P0.2 口外接LED灯用来表示区分管理员 密码和用户密码的修改。P2. 1 口、P2. 2 口外接EEPROM进行密码断电保护，P2. 3 口外接掉 电检测信号。本电路由51单片机、红外接收器、AT24C02、掉电自动切换后备电源模块、自动 后备电源充电模块、声光报警电路等组成。本机采用了 16个按键，作为密码输入及各功能 的按键。遥控开锁电路红外线遥控是目前使用最广泛的一种通信和遥控手段，采用红外 线作为传输媒介进行数据通信是一种既方便又经济实用的选择，红外通讯一般采用光波波 长范围为850 900nm的红外线。以51单片机作为本电路的核心，进行内部调制产生红外 线作为载波，将数码指令信号调制到载波上，并将所按密码在单片机内部进行预设公式计 算，产生伪随机的滚码(主要是通过与接收端的时钟进行同步)，然后通过红外发射二极管 发射出去。Pl 口外接本机键盘(采用矩阵式链接方式，节省单片机接口)，P2.2 口外接红外 发射头，该信号通过红外接收单片机解码后可以控制密码锁的开启。P0.0 口用发光二极管 显示按键是否按下。红外传输信号具有抗干扰能力强、灵敏度高、可全天候工作等特点，加上单片机的 智能控制，使得设计结构简单、密码具有更强的保密性能，能够很好的克服之前所述的缺陷。本发明专利的有益效果1、当连续输入三次密码不正确时，LED灯一直点亮提示系统被锁定一定时间(如 10分钟)，并发出报警声音，需等锁定解除才能进行下一次输入密码。2、当需要修改密码时，采用分级管理的有效措施，需输入管理员密码确定用户修 改权限后，输入新密码后按相应的用户或管理员密码修改键方可修改密码，同时发出短暂 光信号提示修改成功。3、室内装有快捷键开锁功能，当按下时开锁并有喇叭发出提示声音，开锁成功。4、应急开锁功能。为了防止密码锁的各种问题的发生，当由于各种原因密码锁无 法正常工作时，只需将应急开关的钥匙插入应急开关的孔内，就像普通锁一样使用。同时在 一般情况下在单片机正常工作时，该应急锁被非法开启的时候将发出报警。5、具有电源保护电路，当电路电源被中断时，采取备用电源进行连续供电，或当处 于死机时通过复位使其恢复，并用EEPROM存储单片机中的数据。6、红外接收匹配发射信号(具有伪随机发射信号，防止被外界复制)，并通过单片 机进行解码，解码正确开锁，反之不动作，超过一定次数不正确开锁时发出报警信号。同时 具有红外遥控修改用户密码、管理员密码功能。7、红外遥控器两键间的按下间隔时间在3秒内，若按下一键过了 3秒没按其它键， 系统当放弃之前操作，并且只有当按了确定的键数时再按确认键才发射编码出去，否则也 放弃之前操作，可有效的防止不小心乱按了键盘而造成的影响。
图中是说明接收(本机)模块电路原理图。该电路包括几个模块图1、单片机为 核心的红外接收模块，驱动扬声器及电机模块；图2、后备电源掉电切换模块；图3、备用电 源智能充电模块；图4、掉电存储单元模块；图5、锁芯压力感应模块；这些模块的组合主要以单片机作为核心，结合对红外收发模块的控制，以及在检 测判断密码的正确性时将做出相应的动作、在断电时将及时进行备用电源的切换同时对密 码进行存储和来电及时充电等。
具体实施例方式在图1中，本机模块电路核心是用51单片机的最小系统进行智能控制，通过本机 键盘(图1中的矩阵按键)的动作进行密码输入或接收(采用一体化红外接收器，集红外 接收和放大于一体，不需任何外接元件，就能完成从红外接收到输出与TTL电平兼容的所 有工作，而体积和普通的塑封三极管大小一样)红外信号的密码输入，对密码进行判别并 执行相应的动作；修改密码需输入管理员密码正确后方可进行修改用户密码或管理员密码 (正确则驱动开启锁电路、错误则发出驱动声光电路报警)；当单片机检测掉电时自动切换到后备电源电路(图2)，来电后通过备用电源充电 模块进行对预备电源的智能充电(图3)；(常用电源合闸接在控制继电器的线圈Kl的常开 触点，备用电源合闸接在控制继电器K2的常闭触点，这样当通有常用电源时，8550 (PNP三 极管)开启继电器动作，使得常用电源接到常开触点，对电路进行供电，同时断开备用电源 合闸控制继电器线圈K2的电源，反之则备用电源进行供电。两个继电器接成互锁的形式， 以保证任何时刻只有一路电源被合闸接通，确保供电系统安全运行。当备用电源用电后电 压下降，由LM317组成的限流电池充电电路对其进行充电，当正常充电时，VTl未导通，故它 对R2没分流作用，可计算充电电压U= 1.25 (R1+R2)/Rl V，充电限流I = 0. 6/R3 A，当充 电电流超过I时，VTl导通，使输出电压下降以保护电池不会过充电。VD的作用是当外电源 中断时，防止电池对外电路放电。)检测掉电把密码从掉电存储单元模块中读取之前已设密码，进行断电密码保护 (51单片机的P2. 2接AT24C02的SCL 口作为它的串行移位时钟，P2. 1接AT24C02的SDA 口 作为它的串行数据或地址输入输出。该电路要注意的是SCL、SDA必须加上一上拉电阻，阻 值为10K。红外遥控器(钥匙)的管理员名及用户名(钥匙身份)和密码存放在AT24C02 中，当需要更改或读取用户名和密码时，只需对AT24C02里的数据更改或读取)；当处于紧急状态下，用户可用钥匙将锁打开，而当单片机电路处于正常工作状态 下在设定时间内用钥匙没打开门时，则由于钥匙触发按键发出报警信号驱动扬声器报警。图6是说明红外发射模块电路原理图。Pl 口接的是4*4的矩阵键盘，使用Pl 口可 不用外加上拉电阻，使用方便；Dl为红外发射管，将数据从此发出；D2为普通发光二极管， 可对是否有按键按下进行提示。该方案使用51单片机的I/O 口直接产生38KHz已调波，驱 动红外发光二极管，发射红外数据。38KHz方波由CPU的定时器产生或由软件编程产生。红 外编码工作由软件完成，因此，红外编码方案可以任意设计，外部只需配接非常简单的硬件 电路，大大降低了电路的复杂性，有利于降低成本，减小遥控器的体积。
权利要求
一种多功能红外遥控电子密码锁智能控制方法，其特征在于主要以单片机为控制核心(如51单片机为例，其它单片机如同皆为本专利的权利特点)，由矩阵键盘电路(1)、掉电切换后备电源(2)、红外接收控制电路(3)、掉电存储密码电路(4)、来电智能充电电路(5)、输入错误锁定键盘(6)、延时控制报警电路(7)、指示电路(8)、开锁控制电路(9)、红外发射电路(12)、红外发射载波(13)构成；红外遥控器内设置有红外线发射电路，本机开锁内设置红外接收电路；并具有伪随机密码保护及非法插入开锁钥匙进行报警功能。
2.根据权利要求1所述的一种多功能红外遥控电子密码锁智能控制方法，其特征是 红外发射电路和红外接收电路均采用单片机作为其主控电路；其伪随机发射码是由两个单 片机进行同步时钟训练、并辅助调制逻辑公式使得每次发出的码均不相同，在接收电路中 用相应的解调公式进行解码；密码修改进行分级管理，管理员密码可以修改用户密码，用户 密码仅用于开锁；对各个红外遥控器进行分段管理，不同的段采用的同步时钟信号不同，以 便区别多个遥控器的相互干扰。
3.根据权利要求1所述的一种多功能红外遥控电子密码锁智能控制方法，其特征是 电控锁由一个设置在锁体内的直流磁电机驱动，锁体内还设置有轻触开关，当电路正常工 作时，外界钥匙对锁体开锁时，轻触开关受到钥匙的压力接触产生电信号，信号通过单片机 处理，经报警驱动电路发出报警信号。
全文摘要
本发明提供了一种多功能红外遥控智能电子密码锁的设计，采用单片机作为核心控制进行设计。该新型更具有方便、安全和可靠性。遥控开锁编码具有伪随机数滚码特性，并对密码修改权限进行分级管理能够有效的防止密码被复制窃取。该主控电路由单片机中心控制电路、掉电自动切换备用电源电路、智能充电电路、红外线接收电路、电机驱动电路、密码存储电路构成。该锁具有智能化遥控(遥控密码分级管理、遥控器分段管理)、应急开锁等功能。功能全、应用范围广，实用价值高，误码率小、防盗功能强。适应于智能锁具领域，有利于家庭和车辆安全防盗。
文档编号G07C9/00GK101882332SQ20091013893
公开日2010年11月10日 申请日期2009年5月9日 优先权日2009年5月9日
发明者何海生, 戈勇华, 罗仁泽, 钟水财, 陈奇麟, 黄邓雄 申请人:罗仁泽;黄邓雄;钟水财