虎牌保險櫃鎖的技術原理
2016/10/23 11:15:37點擊：
保險櫃很重要的核心技術就(jiù)在于鎖具，以下就(jiù)來介紹一下鎖的基本原理：
1 基本原理及硬件組成(chéng)
智能(néng)密碼鎖的系統由智能(néng)監控器和電子鎖具組成(chéng)。二者異地放置，智能(néng)監控器供給電子鎖具所需的電源并接收其發(fā)送的報警信息和狀态信息。這(zhè)裡(lǐ)采用了線路複用技術，使電能(néng)供給和信息傳輸共用一根二芯電纜，提高了系統的可靠性、安全性。
1.1 智能(néng)監控器的基本原理及組成(chéng)框圖
智能(néng)監控器的組成(chéng)框圖，它由單片機、時(shí)鍾、鍵盤、LCD顯示器、存貯器、解調器、線路複用及監測、A/D轉換、蜂鳴器等單元組成(chéng)。主要完成(chéng)與電子鎖具之間的通信、智能(néng)化分析及通信線路的安全監測等功能(néng)。
智能(néng)監控器始終處于接收狀态，以固定的格式接收電子鎖具發(fā)來的報警信息和狀态信息。對(duì)于報警信息，則馬上通過(guò)LCD顯示器及蜂鳴器發(fā)出聲、光報警；對(duì)于狀态信息，則存入内存，并與電子鎖具在此時(shí)刻以前的曆史狀态進(jìn)行比較，得出變化趨勢，預測未來的狀态變化，通過(guò)LCD顯示器向(xiàng)值班人員提供相應信息，以供決策使用。智能(néng)監控器與電子鎖具建立通信聯系的同時(shí)，通過(guò)A/D轉換器實時(shí)地監視流過(guò)通信線路的供電電流的變化，有效地防止人爲因素造成(chéng)的破壞，保證了通信線路的暢通。
1.2 電子鎖具基本原理及組成(chéng)框圖
電子鎖具的組成(chéng)框圖，它也是以51系列單片機(AT89051)爲核心，配以相應硬件電路，完成(chéng)密碼的設置、存貯、識别和顯示、驅動電磁執行器并檢測其驅動電流值、接收傳感器送來的報警信号、發(fā)送數據等功能(néng)。
單片機接收鍵入的代碼，并與存貯在EEPROM中的密碼進(jìn)行比較，如果密碼正确，則驅動電磁執行器開(kāi)鎖；如果密碼不正确，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(dōu)不正确，則單片機通過(guò)通信線路向(xiàng)智能(néng)監控器報警。單片機將(jiāng)每次開(kāi)鎖操作和此時(shí)電磁執行器的驅動電流值作爲狀态信息發(fā)送給智能(néng)監控器，同時(shí)將(jiāng)接收來自傳感器接口的報警信息也發(fā)送給智能(néng)監控器，作爲智能(néng)化分析的依據。
2 關鍵技術
爲了提高智能(néng)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、寬溫度範圍的器件)外，在設計中還(hái)采用了一些關鍵技術。
2.1 線路複用技術
智能(néng)監控器和電子鎖具異地放置，智能(néng)監控器供給電子鎖具所需的電源并接收其發(fā)送的報警信息和狀态信息。如果采用通信線路和供電線路分開(kāi)的方式，勢必要增加電纜芯數，安全隐患增加。本文采用了線路複用技術，僅用一根二芯電纜，實現了供電和信息的傳輸。原理圖如圖3所示。
在發(fā)送端，電子鎖具通過(guò)脈沖變壓器T將(jiāng)調制好(hǎo)的數據信号升壓後(hòu)發(fā)送出去；在接收端，脈沖變壓器T將(jiāng)接收到的數據信号降壓後(hòu)送解調器，以減少載波信号在傳輸過(guò)程中的損耗。爲了減少通信和供電之間的相互幹擾，對(duì)扼流圈L、耦合電容C的選擇要綜合考慮。
設載波頻率fo＝400kHz，爲了保證絕大部分信号能(néng)量傳輸到接收端，取L＝33.7μHC1＝0.047μF。
2.2 電流監視技術
爲了防止通信線路的人爲破壞和電磁執行器因某種(zhǒng)原因造成(chéng)流過(guò)電磁線圈的電流過(guò)大而燒毀線圈，本文在智能(néng)密碼鎖設計中采用電流監視技術。電流監視器采用MAXIM公司生産的電流／電壓轉換芯片MAX471。該芯片能(néng)將(jiāng)被測電流I轉化成(chéng)對(duì)地輸出電壓U，且有測量範圍大、精度高、輸出電壓U和被測電流I成(chéng)正比等特點。電流監視器輸出電壓送A/D轉換器，單片機通過(guò)讀取A/D轉換結果，獲知線路中電流的變化情況，通過(guò)分析及時(shí)發(fā)現異常，發(fā)出報警信号。
2.3數據通訊與預處理技術
智能(néng)監控器接收鎖具發(fā)來的狀态信息(其中包括鎖具的開(kāi)啓、關閉、第一次密碼錯、第二次密碼錯、第三次密碼錯等)、流過(guò)電磁執行器線圈的電流值，并讀取該時(shí)刻通訊線路的供電電流值，三者結合起(qǐ)來構成(chéng)一個數據塊，其中操作狀态占1個字節，供電電流占2個字節，線圈電流占2個字節。智能(néng)監控器在與電子鎖具通信過(guò)程中，始終處于接收狀态。爲了提高通信可靠性，本文在通信協議中采用重複發(fā)送的方式，電子鎖具對(duì)每一組數據重複發(fā)送5次，智能(néng)監控器接收到這(zhè)組數據後(hòu)，采用大數譯碼定律糾錯，保證了數據接收的準确性。另外爲了節約内存需對(duì)接收到的數據采用預處理技術，即每接收到一個數據後(hòu)，首先將(jiāng)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(jiāng)該數據與當日接收到的同類數據比較，保留較大者。這(zhè)樣每天存儲的數據爲同類數據中的最大值。
2.4 智能(néng)化分析
智能(néng)化分析與預測技術就(jiù)是以每次接收到的數據塊爲依據，與此前同類數據的記錄值作比較，分析該操作引起(qǐ)電流變化的大小及趨勢，及時(shí)發(fā)現存在問題，并報告管理人員，從而提高了整個系統的可靠性。
3 系統軟件設計
智能(néng)密碼鎖軟件采用51系列單片機彙編語言對(duì)智能(néng)監控器和電子鎖具分别編程。智能(néng)監控器軟件包括鍵盤掃描和LCD顯示程序、蜂鳴器驅動程序、時(shí)鍾修改和讀取程序、數據通信與預處理程序、智能(néng)化分析程序及線路監測程序等模塊。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、電磁執行器驅動及檢測程序、傳感器接口程序等模塊。軟件設計過(guò)程中采用模塊化設計方法，便于程序的閱讀、調試和改進(jìn)。
智能(néng)密碼鎖充分利用了51系統單片機軟、硬件資源，引入了智能(néng)化分析功能(néng)，提高了系統的可靠性和安全性。通過(guò)在某型号保險櫃安裝使用，受到用戶的歡迎。另外，智能(néng)密碼鎖在軟、硬件方面(miàn)稍加改動，便可構成(chéng)智能(néng)化的分布式監控網絡，實現某一範圍内的集中式監控管理，在金融、保險、軍事(shì)重地及其它安全防範領域具有廣泛的應用。
1 基本原理及硬件組成(chéng)
智能(néng)密碼鎖的系統由智能(néng)監控器和電子鎖具組成(chéng)。二者異地放置，智能(néng)監控器供給電子鎖具所需的電源并接收其發(fā)送的報警信息和狀态信息。這(zhè)裡(lǐ)采用了線路複用技術，使電能(néng)供給和信息傳輸共用一根二芯電纜，提高了系統的可靠性、安全性。
1.1 智能(néng)監控器的基本原理及組成(chéng)框圖
智能(néng)監控器的組成(chéng)框圖，它由單片機、時(shí)鍾、鍵盤、LCD顯示器、存貯器、解調器、線路複用及監測、A/D轉換、蜂鳴器等單元組成(chéng)。主要完成(chéng)與電子鎖具之間的通信、智能(néng)化分析及通信線路的安全監測等功能(néng)。
智能(néng)監控器始終處于接收狀态，以固定的格式接收電子鎖具發(fā)來的報警信息和狀态信息。對(duì)于報警信息，則馬上通過(guò)LCD顯示器及蜂鳴器發(fā)出聲、光報警；對(duì)于狀态信息，則存入内存，并與電子鎖具在此時(shí)刻以前的曆史狀态進(jìn)行比較，得出變化趨勢，預測未來的狀态變化，通過(guò)LCD顯示器向(xiàng)值班人員提供相應信息，以供決策使用。智能(néng)監控器與電子鎖具建立通信聯系的同時(shí)，通過(guò)A/D轉換器實時(shí)地監視流過(guò)通信線路的供電電流的變化，有效地防止人爲因素造成(chéng)的破壞，保證了通信線路的暢通。
1.2 電子鎖具基本原理及組成(chéng)框圖
電子鎖具的組成(chéng)框圖，它也是以51系列單片機(AT89051)爲核心，配以相應硬件電路，完成(chéng)密碼的設置、存貯、識别和顯示、驅動電磁執行器并檢測其驅動電流值、接收傳感器送來的報警信号、發(fā)送數據等功能(néng)。
單片機接收鍵入的代碼，并與存貯在EEPROM中的密碼進(jìn)行比較，如果密碼正确，則驅動電磁執行器開(kāi)鎖；如果密碼不正确，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(dōu)不正确，則單片機通過(guò)通信線路向(xiàng)智能(néng)監控器報警。單片機將(jiāng)每次開(kāi)鎖操作和此時(shí)電磁執行器的驅動電流值作爲狀态信息發(fā)送給智能(néng)監控器，同時(shí)將(jiāng)接收來自傳感器接口的報警信息也發(fā)送給智能(néng)監控器，作爲智能(néng)化分析的依據。
2 關鍵技術
爲了提高智能(néng)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、寬溫度範圍的器件)外，在設計中還(hái)采用了一些關鍵技術。
2.1 線路複用技術
智能(néng)監控器和電子鎖具異地放置，智能(néng)監控器供給電子鎖具所需的電源并接收其發(fā)送的報警信息和狀态信息。如果采用通信線路和供電線路分開(kāi)的方式，勢必要增加電纜芯數，安全隐患增加。本文采用了線路複用技術，僅用一根二芯電纜，實現了供電和信息的傳輸。原理圖如圖3所示。
在發(fā)送端，電子鎖具通過(guò)脈沖變壓器T將(jiāng)調制好(hǎo)的數據信号升壓後(hòu)發(fā)送出去；在接收端，脈沖變壓器T將(jiāng)接收到的數據信号降壓後(hòu)送解調器，以減少載波信号在傳輸過(guò)程中的損耗。爲了減少通信和供電之間的相互幹擾，對(duì)扼流圈L、耦合電容C的選擇要綜合考慮。
設載波頻率fo＝400kHz，爲了保證絕大部分信号能(néng)量傳輸到接收端，取L＝33.7μHC1＝0.047μF。
2.2 電流監視技術
爲了防止通信線路的人爲破壞和電磁執行器因某種(zhǒng)原因造成(chéng)流過(guò)電磁線圈的電流過(guò)大而燒毀線圈，本文在智能(néng)密碼鎖設計中采用電流監視技術。電流監視器采用MAXIM公司生産的電流／電壓轉換芯片MAX471。該芯片能(néng)將(jiāng)被測電流I轉化成(chéng)對(duì)地輸出電壓U，且有測量範圍大、精度高、輸出電壓U和被測電流I成(chéng)正比等特點。電流監視器輸出電壓送A/D轉換器，單片機通過(guò)讀取A/D轉換結果，獲知線路中電流的變化情況，通過(guò)分析及時(shí)發(fā)現異常，發(fā)出報警信号。
2.3數據通訊與預處理技術
智能(néng)監控器接收鎖具發(fā)來的狀态信息(其中包括鎖具的開(kāi)啓、關閉、第一次密碼錯、第二次密碼錯、第三次密碼錯等)、流過(guò)電磁執行器線圈的電流值，并讀取該時(shí)刻通訊線路的供電電流值，三者結合起(qǐ)來構成(chéng)一個數據塊，其中操作狀态占1個字節，供電電流占2個字節，線圈電流占2個字節。智能(néng)監控器在與電子鎖具通信過(guò)程中，始終處于接收狀态。爲了提高通信可靠性，本文在通信協議中采用重複發(fā)送的方式，電子鎖具對(duì)每一組數據重複發(fā)送5次，智能(néng)監控器接收到這(zhè)組數據後(hòu)，采用大數譯碼定律糾錯，保證了數據接收的準确性。另外爲了節約内存需對(duì)接收到的數據采用預處理技術，即每接收到一個數據後(hòu)，首先將(jiāng)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(jiāng)該數據與當日接收到的同類數據比較，保留較大者。這(zhè)樣每天存儲的數據爲同類數據中的最大值。
2.4 智能(néng)化分析
智能(néng)化分析與預測技術就(jiù)是以每次接收到的數據塊爲依據，與此前同類數據的記錄值作比較，分析該操作引起(qǐ)電流變化的大小及趨勢，及時(shí)發(fā)現存在問題，并報告管理人員，從而提高了整個系統的可靠性。
3 系統軟件設計
智能(néng)密碼鎖軟件采用51系列單片機彙編語言對(duì)智能(néng)監控器和電子鎖具分别編程。智能(néng)監控器軟件包括鍵盤掃描和LCD顯示程序、蜂鳴器驅動程序、時(shí)鍾修改和讀取程序、數據通信與預處理程序、智能(néng)化分析程序及線路監測程序等模塊。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、電磁執行器驅動及檢測程序、傳感器接口程序等模塊。軟件設計過(guò)程中采用模塊化設計方法，便于程序的閱讀、調試和改進(jìn)。
智能(néng)密碼鎖充分利用了51系統單片機軟、硬件資源，引入了智能(néng)化分析功能(néng)，提高了系統的可靠性和安全性。通過(guò)在某型号保險櫃安裝使用，受到用戶的歡迎。另外，智能(néng)密碼鎖在軟、硬件方面(miàn)稍加改動，便可構成(chéng)智能(néng)化的分布式監控網絡，實現某一範圍内的集中式監控管理，在金融、保險、軍事(shì)重地及其它安全防範領域具有廣泛的應用。
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