专利名称：便携式密码输入器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种向计算机系统或其它电子系统输入密码的密码输入装置，尤其是能够在时间和空间上将密码的键入和传输提交的过程进行分离并在传输过程中对数据进行加密、增加校验位、调制和解调、对校验位的验证、解密等处理的便携式密码输入器。
实现本实用新型的目的所采用的技术方案是所述的便携式密码输入器，其特点是包括手持器和接收器，所述的手持器包括显示器、数字键、退格键、确认键、SHIFT键、开/关键、红外线发射器、手持器金属触片、电池、手持器电路板和手持器机壳；所述的接收器包括接收器输出端口、接收器电源端口、指示灯、喇叭、红外线接收窗、接收器金属触片、连接斜槽、接收器电路板和接收器机壳；手持器机身部件与接收器机身部件通过手持器的红外线发射器和接收器红外线接收窗以红外线无线连接或者通过手持器金属触片和接收器金属触片以有线接触连接；接收器机身部件与计算机或其它电子系统通过串口电缆以有线相连接；1)所述的手持器电路板由单片机、脉冲信号震荡电路、复位电路、键盘电路、红外发射电路和液晶显示电路制成，由晶体、电容构成的脉冲信号震荡电路接在单片机D1的XTAL2、XTAL1两个脚上，为单片机提供工作脉冲信号源；由开关、电阻、电容构成的复位电路接单片机的重置脚，实现单片机的复位功能；单片机D1的串行输出脚TxD和输入脚RxD，用其实现与接收器的通讯，在此两脚分别引出TxD(out)和RxD(out)端；由晶体G2、电容C4、C5、非门IC1、IC2、IC3、与非门IC4、三极管T1、红外线发光二极管H1、电阻R6、R7、R8构成的红外发射电路，其非门IC3接在单片机的串行输出脚TxD上，电路产生方波信号调制串行输出并把方波信号加载到单片机串行输出信号上，经放大后驱动红外线发光二极管将数据发射出去；液晶显示电路的液晶数码管，主要是显示键盘输入的数字信息，内部集成了串行移位译码电路，其CS脚、WR脚、DATA脚与单片机D1的P3.5脚、P3.4脚、P3.3脚连接，显示数据通过DATA脚串行输入；单片机D1的从P1.0至P1.7脚外接键盘电路，扫描按键输入；单片机D1内置EPROM和RAM；2)所述的接收器电路板由单片机D2、脉冲信号震荡电路、复位电路、红外接收电路、电平转换电路及指示灯和蜂鸣器电路制成的，由晶体、电容构成的脉冲信号震荡电路接在单片机D2的X2、X1两个脚上，为单片机提供工作脉冲信号源；由电阻、开关、电容构成的单片机D2的复位电路；指示灯和蜂鸣器电路的红色发光二极管、绿色发光二极管分别接在单片机P1.0脚和P1.1脚上指示灯和蜂鸣器电路的蜂鸣器与单片机D2的P1.2脚相连；由红外线接收译码集成元件和电容、电阻构成的红外接收电路将接收到的红外线信号解码串行送到单片机D2的RxD端；电平转换集成电路D4的11脚和12脚分别接单片机D2的11脚和10脚；在单片机D2的RxD脚引出RxD(out)端；单片机D2内部有ROM。本实用新型的目的还可通过以下技术方案实现的，所述的便携式密码输入器，其特点是手持器机身部件和接收器机身部件是两个互相独立的整体，手持器机身部件为能独立携带的手持器机身部件。所述的便携式密码输入器，其特点是手持器机身部件与接收器机身部件采用手持器金属触片和接收器金属触片以金属片接触方式传输密码信息的有线连接。所述的便携式密码输入装置，其特点是手持器机身部件与接收器机身部件采用红外线发射器和红外线接收窗以红外线传输方式传输密码信息的无线连接。
采用本实用新型设备向计算机或其它数字式电子系统输入密码时，例如银行柜台的密码输入，顾客可在家里或其它隐蔽处提前将密码输入到手持器中保存，然后需要时将密码发送到安装在银行柜台的接收器即可完成密码输入，既缩短了客户整个交易的时间，同时又保证了密码的安全，防止密码被窥探、窃取，减少社会不安定因素。安全保卫、机要部门、全社会所有涉及密码操作的相关部门、使用计算机或其它数字电子系统的团体、家庭或个人，都可获得广泛的应用。本设备电路实现简单、器件成本低廉、可以开发的外观产品品种式样繁多，用途广泛，易于大规模生产和推广应用，其社会和经济效益巨大。
图2为本实用新型的手持器的结构示意图。
图3为本实用新型的手持器的剖面示意图。
图4为本实用新型的接收器前面方向的结构示意图。
图5为本实用新型的接收器后面方向的结构示意图。
图6为本实用新型的接收器局部剖示意图。
图7为本实用新型的结构示意图。
图8为本实用新型的另一种结构不意图。
图9为本实用新型的另一种结构示意框图。
图10为本实用新型的手持器的电路原理图。
图11为本实用新型的接收器的电路原理图。
图例说明1-显示器，2-数字键(0至9共十个数字)，3-退格键、4-确认键、5-SHIFT键、6-上翻键(数字2)、7-下翻键(数字8)、8-发射键(数字5)、9-清除键(数字1)、10-开/关键、11-红外线发射器、12-手持器金属触片、13-手持器机身部件、14-电池、15-手持器电路板、16-接收器输出端口、17-接收器电源端口、18-指示灯、19-喇叭、20-红外线接收窗、21-接收器金属触片、22-连接斜槽、23-接收器机身部件、24-接收器电路板、25-串口电缆、26-计算机或其它子系统。
本实用新型的便携式密码输入器，主要采用单片机技术、红外传输技术、数字加密技术以及相关的电子电路技术。在机械组成上，它分为手持器和接收器两个部分，如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9所示，由显示器1、数字键(0至9共十个数字)2、退格键3、确认键4、SHIFT键5、开/关键10、红外线发射器11、手持器金属触片12、电池14、手持器电路板15和手持器机壳等构成手持器机身整体，可以独立携带；由接收器输出端口16、接收器电源端口17、指示灯18、喇叭19、红外线接收窗20、接收器金属触片21、连接斜槽22、接收器电路板24和接收器机壳构成接收器机身整体。在电气连接上，手持器机身部件13与接收器机身部件23通过红外线发射器、红外线接收窗11以红外线无线连接或通过手持器金属触片12、接收器金属触片21以有线连接，接收器机身部件23与计算机或其它电子系统26通过串口电缆25以有线相连接，从而形成电气信号的连接关系。下述电路中的电压Vcc由电池14供电。手持器是用来提前在家里或其它隐蔽处输入密码信息，经预先写好在手持器电路板里的控制程序将对所产生的字符集自动加密、编号、保存、增加校验位、调制和在需要使用某个或多个密码信息时选择和发射密码信息的装置，它采用数字电路技术，其核心芯片采用小型的单片机，加之键盘、液晶显示器、红外发射电路等措施来实现。如图10中所示晶体G1、电容C1、C2构成脉冲信号震荡电路，为单片机提供11.0592M的工作脉冲信号源；开关K1、电阻R1、电容C3接单片机的重置脚，实现单片机的复位功能；TxD、RxD分别为单片机的串行输出和输入脚，主要用来发送和接收数据，在本应用中，用其实现和接收器的通讯，在此两脚分别引出TxD(out)和RxD(out)端；晶体G2、电容C4、C5、非门IC1、电阻R6可以震荡产生38K的方波信号，用来调制单片机的串行输出(TxD)；非门IC2、IC3、与非门IC4把方波信号加载到单片机串行输出信号(TxD)上，然后经三极管T1放大后，驱动红外线发光二极管H1，将数据发射出去；V1为液晶数码管，主要是显示键盘输入的数字信息，内部集成了串行移位译码电路，显示数据通过/DATA脚串行输入；单片机D1的P1.0至P1.7脚分别经电阻R5、R4、R3和R2外接键盘电路，扫描按键输入；D1单片机内置2K EPROM用来写入控制程序，128K的RAM供控制程序使用，控制程序整体扫描键盘电路、负责液晶显示输出、串口的输入输出等工作。接收器是用来接收从手持器发送来的密码数据，经预先写好在接收器电路板里的处理程序自动对密码信息解调、校验位验证、解密，再通过输出端口和与输出端口相连的串口电缆发送给计算机系统或其它电子系统的装置。其核心芯片采用小型的单片机、红外接收电路以及与计算机串口传输的电平转换电路。如图11所示晶体G11、电容C11、C12构成脉冲信号震荡电路，为单片机提供11.0592M的工作脉冲信号源；电阻R11、R12、R13、开关S1、电容C13构成单片机的复位电路；H11为红色发光二极管、H12为绿色发光二极管，通过单片机P1.0、P1.1控制其是否发光即控制指示灯，当P1.0、P1.1为低电平时二极管发光；B1为蜂鸣器，通过单片机P1.2控制其是否发声，当P1.2为低电平时蜂鸣器发声；V11为红外线接收译码集成元件，辅以电容C16、电阻R16、R17将接收到的红外线信号解码串行送到单片机D2的RxD端；D4为电平转换集成电路(MAX232)它的周边包括电容C14、C15，负责将计算机的串口电平和单片机的串口电平进行转换，实现单片机与计算机的通讯，在单片机D2的RxD脚引出RxD(out)端；单片机D2的内部ROM进行写入预写好的处理程序。数据传输的校验算法及加密手持器在发射数据前对数据进行加密和增加校验位的处理，接收器收到数据后，先进行校验位的验证。若验证不通过，则说明数据传输出现错误，传输构件将提示重新发送。校验通过后的数据，经接收器解密验权后输送到计算机中。具体采用方法如下校验位算法采用国际标准的CRC16方法，在数据串后增加2个字节的校验位，接收端收到后，进行验证。加密算法采用两种形式第一种采用RSA非对称算法，在手持器上预写公钥，数据使用此公钥进行加密，接收端收到后，可使用私钥进行解密，这样只有拥有私钥的接收器才能将加密数据解密出来，从而有效地保证了数据的安全传输，不用担心数据在传输中被窃取。第二种采用DES对称算法，在手持器上使用预写密钥对数据进行加密，接收端收到后，可使用相同的密钥进行解密，将数据还原，只有拥有密钥才能将密码破译，很好的保证了数据传输的安全。以上校验和加密的算法均是采用国际认可的算法，其安全程度已得到了公认。
实施1如图7和图1所示的便携式密码输入设备，是一种红外线遥控式密码输入器，在机械组成上，它分为手持器和接收器两个部分，由显示器1、数字键2、退格键3、确认键4、SHIFT键5、开/关键10、红外线发射器11、手持器金属触片12、电池14、手持器电路板15和手持器机壳等构成手持器机身整体，可以独立携带；由接收器输出端口16、接收器电源端口17、指示灯18、喇叭19、红外线接收窗20、接收器金属触片21、连接斜槽22、接收器电路板24和接收器机壳构成接收器机身整体。在电气连接上，手持器机身部件13与接收器机身部件23通过手持器的红外线发射器11和接收器红外线接收窗20以红外线无线连接，接收器机身部件23与计算机或其它电子系统26通过串口电缆25以有线相连接，从而形成电气信号的连接关系。在使用时，操作者通过数字键2输入所需密码字符，显示器1上显示输入的密码字符，如果输入错误，可按动退格键3取消对应的字符，在连续选择输入完毕后，按确认键4，经预先写好在手持器电路板15里的控制程序将对所产生的字符集自动加密、编号、保存，显示器1不再显示原字符集内容，只显示与之相对应的编号，以上操作步骤经多次操作产生多组密码信息集，手持器电路板15里的控制程序自动给每组密码信息按顺序进行加密、编号并保存，在需要使用某个密码信息或多个密码信息时，按动SHIFT键5，此时在显示器1上显示一个标志符★，表明部分数字键转换为操作控件6，7，8，9，再按上翻键6或下翻键7查找、选择与存储在手持器密码信息库里的多组密码信息相对应的编号，按发射键8，手持器电路板15里的控制程序自动将对选定的密码信息增加校验位和调制并通过红外线发射器11、红外线接收窗20以红外线无线传输方式将其发射给接收器，经预先写好在接收器电路板24里的处理程序自动对密码信息解调、校验位验证和解密后，通过串口电缆25传输到计算机或其它电子系统26中，由指示灯(18)和喇叭19提示密码信息是否传输成功。指示灯18的绿灯亮和喇叭19发出“你的密码输入成功”则表示密码信息传输成功；若指示灯18的红灯亮和喇叭19发出“你的密码输入有误，请重新输入密码”，则表示密码信息传输失败，再按发射键8重新发射对应的密码。当所需密码信息传输完毕后，按动清除键9，删除储存在手持器密码信息库的所有密码信息，以保证密码信息的绝对安全。本实例中的红外线发射器11、红外线接收窗20可以用手持器金属触片12、接收器金属触片21取代，如图8和图9所示。
实施2如图8和图9所示的便携式密码输入设备，是一种金属片接触式密码输入器，使用者在手持器上按动上翻键6或下翻键7选定已存储在手持器密码信息库里的所需密码信息对应的编号后，将手持器机身部件13嵌入接收器上面的连接斜槽22里，使三个手持器金属触片12和三个接收器金属触片21相互连接，然后按动发射键8，所需密码信息将通过手持器电路板15里的控制程序自动增加校验位、调制并发送给接收器，经预先写好在接收器电路板24里的处理程序自动给该密码信息解调、校验位验证、解密后传输到计算机或其它电子系统26中，当所需密码信息传输完毕后，按动清除键9，删除储存在手持器密码信息库的所有密码信息，以保证密码信息的绝对安全。
权利要求1.一种便携式密码输入器，其特征是包括手持器和接收器，所述的手持器包括显示器(1)、数字键(2)、退格键(3)、确认键(4)、SHIFT键(5)、开/关键(10)、红外线发射器(11)、手持器金属触片(12)、电池(14)、手持器电路板(15)和手持器机壳；所述的接收器包括接收器输出端口(16)、接收器电源端口(17)、指示灯(18)、喇叭(19)、红外线接收窗(20)、接收器金属触片(21)、连接斜槽(22)、接收器电路板(24)和接收器机壳；手持器机身部件(13)与接收器机身部件(23)通过手持器的红外线发射器(11)和接收器红外线接收窗(20)以红外线无线连接或者通过手持器金属触片(12)和接收器金属触片(21)以有线接触连接；接收器机身部件(23)与计算机或其它电子系统(26)通过串口电缆(25)以有线相连接；1)所述的手持器电路板(15)由单片机、脉冲信号震荡电路、复位电路、键盘电路、红外发射电路和液晶显示电路制成，由晶体G1、电容C1、电容C2构成的脉冲信号震荡电路接在单片机D1的XTAL2、XTAL1两个脚上，为单片机提供工作脉冲信号源；由开关K1、电阻R1、电容C3构成的复位电路接单片机的重置脚，实现单片机的复位功能；单片机D1的串行输出脚TxD和输入脚RxD，用其实现与接收器的通讯，在此两脚分别引出TxD(out)和RxD(out)端；由晶体G2、电容C4、C5、非门IC1、IC2、IC3、与非门IC4、三极管T1、红外线发光二极管H1、电阻R6、R7、R8构成的红外发射电路，其非门IC3接在单片机的串行输出脚TxD上，电路产生方波信号调制串行输出并把方波信号加载到单片机串行输出信号上，经放大后驱动红外线发光二极管H1将数据发射出去；液晶显示电路的液晶数码管V1，主要是显示键盘输入的数字信息，内部集成了串行移位译码电路，其CS脚、WR脚、DATA脚与单片机D1的P3.5脚、P3.4脚、P3.3脚连接，显示数据通过DATA脚串行输入；单片机D1的从P1.0至P1.7脚外接键盘电路，扫描按键输入；单片机D1内置EPROM和RAM；2)所述的接收器电路板(24)由单片机D2、脉冲信号震荡电路、复位电路、红外接收电路、电平转换电路及指示灯和蜂鸣器电路制成的，由晶体G11、电容C11、C12构成的脉冲信号震荡电路接在单片机D2的X2、X1两个脚上，为单片机提供工作脉冲信号源；由电阻R11、电阻R12、电阻R13、开关S1、电容C13构成的单片机D2的复位电路；指示灯和蜂鸣器电路的红色发光二极管H11、绿色发光二极管H12分别接在单片机P1.0脚和P1.1脚上指示灯和蜂鸣器电路的蜂鸣器B1与单片机D2的P1.2脚相连；由红外线接收译码集成元件V11和电容C16、电阻R16、电阻R17构成的红外接收电路将接收到的红外线信号解码串行送到单片机D2的RxD端；电平转换集成电路D4的11脚和12脚分别接单片机D2的11脚和10脚；在单片机D2的RxD脚引出RxD(out)端；单片机D2内部有ROM。
2.根据权利要求1所述的便携式密码输入器，其特征是手持器机身部件(13)和接收器机身部件(23)是两个互相独立的整体，手持器机身部件(13)为能独立携带的手持器机身部件(13)。
3.根据权利要求1或2所述的便携式密码输入器，其特征是手持器机身部件(13)与接收器机身部件(23)采用手持器金属触片(12)和接收器金属触片(21)以金属片接触方式传输密码信息的有线连接。
4.根据权利要求1或2所述的便携式密码输入装置，其特征是手持器机身部件(13)与接收器机身部件(23)采用红外线发射器(11)和红外线接收窗(20)以红外线传输方式传输密码信息的无线连接。
专利摘要本实用新型公开一种便携式密码输入器，特点为分为手持器和接收器；手持器包括显示器、数字键等键、红外线发射器、手持器金属触片、手持器电路板和手持器机壳；接收器包括接收器输出端口、接收器电源端口、红外线接收窗、接收器金属触片、连接斜槽、接收器电路板和接收器机壳等；在电气连接上，手持器与接收器通过红外线或金属触片以无线或有线连接，接收器与计算机系统通过串口电缆相连接。使用本实用新型输入密码能防止他人或光学窥视系统根据操作轨迹窃取密码，减少社会不安定因素。该便携式密码输入器结构简单、成本低廉，易于大规模推广应用。它在银行系统、安全保卫、机要部门、全社会所有涉及密码操作的相关部门，都可获得广泛的应用。
文档编号G06F3/023GK2593258SQ0225449
公开日2003年12月17日 申请日期2002年9月26日 优先权日2002年9月26日
发明者陈利文, 赵宝军 申请人:陈利文, 赵宝军