保險(xiǎn)柜密碼鎖的結(jié)構(gòu)和工作原理

1、文章由大貓商城友情提供保險(xiǎn)柜密碼鎖的結(jié)構(gòu)和工作原理?多撥式最簡(jiǎn)單的密碼鎖，常見於低安全設(shè)定的單車鎖，使用多個(gè)撥圈。每個(gè)圈的中間有凹位。鎖的中心的一條軸，上有數(shù)個(gè)凸出的齒，用來卡住撥圈。當(dāng)撥圈轉(zhuǎn)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(nèi)部組件 造得完美無瑕，否則只要把軸向外拉，其中一個(gè)齒便會(huì)比其他更為拉緊撥圈。 這時(shí)輪動(dòng)被拉 緊的撥圈，直至聽到小小的卡聲，表示這個(gè)齒已進(jìn)入了正確的凹位。重覆這步驟，很快 便可以把鎖打開。單一轉(zhuǎn)盤式用在掛鎖或匣萬上的密碼鎖可以是只有一個(gè)轉(zhuǎn)盤。 轉(zhuǎn)盤推動(dòng)背后數(shù)個(gè)平衡碟片或凸輪。習(xí)慣 上，開啟這種鎖時(shí)先把轉(zhuǎn)盤順

2、時(shí)針轉(zhuǎn)到第一個(gè)數(shù)字， 然后反時(shí)針轉(zhuǎn)到第二個(gè)數(shù)字，如此直至 最后一個(gè)數(shù)字。凸輪上通常有凹位，當(dāng)轉(zhuǎn)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(diǎn)。例如，部分密碼掛鎖可以拉緊鎖頭， 然后轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤 直至不能再動(dòng)，這樣便能把密碼找出。亦有些轉(zhuǎn)盤密碼鎖的數(shù)字之間有特定關(guān)系， 使到密碼 的組合可能性大為降低。廉價(jià)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(jié)構(gòu)較為嚴(yán)密。有經(jīng)驗(yàn)的鎖匠可以一面旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤，一面使用聽筒小心 聆聽鎖內(nèi)凸輪的聲音，判斷可能的密碼。其他設(shè)計(jì)有些門鎖上有一個(gè)數(shù)字鍵盤，開啟時(shí)按序鍵入一個(gè)數(shù)字系列。這種鎖是使用電子控制，常見 於辦工室內(nèi)。

3、優(yōu)點(diǎn)是只要告訴員工密碼便可，無須復(fù)制鑰匙。不過， 如果有人把密碼告訴外 人，這鎖便形同虛設(shè)。因此這類密碼鎖的密碼需要經(jīng)常更換才可以。撥碼盤式全機(jī)械密碼鎖原理這是一種沒有電子器件的大密鑰量高可靠的全機(jī)械密碼鎖。它的操作方式獨(dú)特，類似老電話機(jī)的撥號(hào)一一從撥盤的起點(diǎn)開始，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)撥盤到某一位數(shù)碼，然后退回到起點(diǎn)，就輸入 了一位密碼。如此重復(fù)直到輸入了最后一位密碼，再從起點(diǎn)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)撥盤就可以開鎖。在 開鎖的同時(shí)，內(nèi)部已經(jīng)復(fù)位，所以撥盤退回到起點(diǎn)關(guān)鎖后，必須重新輸入密碼才能開鎖，不需要考慮內(nèi)部復(fù)位問題。如果輸錯(cuò)了密碼，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)撥盤（虛開鎖）也可以內(nèi)部復(fù)位，然 后重新輸入密碼。這種密碼鎖中，六位密碼

4、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。目前已開發(fā)的基本型產(chǎn)品，密碼位數(shù) 及密碼量還可以根據(jù)用戶的需求來重新設(shè)計(jì)。也可以為用戶增加報(bào)警器接口。這種密碼鎖的優(yōu)點(diǎn)：1、不用鑰匙，不用電源，不用電池，沒有廢棄污染物。2、全機(jī)械結(jié)構(gòu)， 能承受相當(dāng)惡劣的外部環(huán)境，使用范圍廣。3、操作簡(jiǎn)單，開鎖時(shí)間比較短，平均開鎖時(shí)間約15秒。4、實(shí)際密碼量大保密性能高，試探開鎖的概率幾乎為零。5、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，結(jié)實(shí)可罪。從歷史上技術(shù)發(fā)展的規(guī)律看，在功能相似的情況下，簡(jiǎn)單可靠的東西總是替代繁雜的東西， 而它正是以簡(jiǎn)代繁的東西。所以，它是大眾化的實(shí)用性新產(chǎn)

5、品，替代傳統(tǒng)圓盤式機(jī)械密碼鎖 和部分電子密碼鎖是應(yīng)該的。撥碼盤式全機(jī)械密碼鎖適用于在保險(xiǎn)柜、保險(xiǎn)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(jī)械卡阻機(jī)構(gòu)上廣泛使用。 它可以替代現(xiàn)有的傳統(tǒng)圓盤式機(jī)械密碼 鎖和部分電子密碼鎖。為某些產(chǎn)品的更新提供了契機(jī)。由于電子技術(shù)的風(fēng)靡，很多產(chǎn)品以采用了電子結(jié)構(gòu)為榮。 但在某些場(chǎng)所，電子產(chǎn)品并沒有絕 對(duì)的優(yōu)勢(shì)，反而是機(jī)械產(chǎn)品或機(jī)電混合產(chǎn)品更實(shí)用。舉兩個(gè)例子：一是燃?xì)庠畹拇蚧鹧b置， 早期是晶體管的點(diǎn)火器風(fēng)靡一時(shí)，但它不耐潮濕，容易損壞，離不了電池。時(shí)間一長(zhǎng)，反而 是靠手扭動(dòng)旋鈕儲(chǔ)能的機(jī)械（壓電）打火裝置顯露出它的優(yōu)越性-簡(jiǎn)單實(shí)用，成為燃?xì)庠铧c(diǎn)火

6、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(xiǎn)，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(jiǎn)單實(shí)用。事實(shí)上，在傳統(tǒng)的工業(yè)中，也能夠找到比所謂的“新經(jīng)濟(jì)”更保險(xiǎn)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(chǎn)品， 可以說是一種半靜態(tài)的產(chǎn)品，采用機(jī)械方 式更實(shí)用一些。但電子方式的密碼量大，人們主觀感覺會(huì)安全一些。本專利產(chǎn)品的密碼量接 近電子密碼鎖，操作又比傳統(tǒng)機(jī)械密碼鎖快得多，簡(jiǎn)單實(shí)用，可以象前述兩例一樣，有望成為高檔次密碼鎖主流。智能密碼鎖工作原理1基本原理及硬件組成智能密碼鎖的系統(tǒng)由智能監(jiān)控器

7、和電子鎖具組成。二者異地放置，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(bào)警信息和狀態(tài)信息。這里采用了線路復(fù)用技術(shù)，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。1.1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(jī)、時(shí)鐘、鍵盤、LCD顯示器、存貯器、解調(diào)器、線路復(fù)用及監(jiān)測(cè)、A/D轉(zhuǎn)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(cè)等功能。?在發(fā)送端，電子鎖具通過脈沖變壓器 T將調(diào)制好的數(shù)據(jù)信號(hào)升壓后發(fā)送出去；在接收端， 脈沖變壓器T將接收到的數(shù)據(jù)信號(hào)降壓后送解調(diào)器，以減少載波信號(hào)在傳輸過程中的損耗。 為了減少通信和供

8、電之間的相互干擾，對(duì)扼流圈 L、耦合電容C的選擇要綜合考慮。設(shè)載波頻率fo=400kHz,為了保證絕大部分信號(hào)能量傳輸?shù)浇邮斩?，?L=33.7 pH C1 = 0.047 a F。電流監(jiān)視技術(shù)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(shè)計(jì)中采用電流監(jiān)視技術(shù)。 電流監(jiān)視器采用MAXIM公司生產(chǎn)的電 流/電壓轉(zhuǎn)換芯片MAX471該芯片能將被測(cè)電流I轉(zhuǎn)化成對(duì)地輸出電壓U,且有測(cè)量范圍大、 精度高、輸出電壓U和被測(cè)電流I成正比等特點(diǎn)。電流監(jiān)視器輸出電壓送A/D轉(zhuǎn)換器，單片 機(jī)通過讀取A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果，獲知線路中電流的變化情況，通過分析及時(shí)發(fā)現(xiàn)

9、異常，發(fā)出報(bào)警 信號(hào)。數(shù)據(jù)通訊與預(yù)處理技術(shù)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(guān)閉、第一次密碼錯(cuò)、第二次 密碼錯(cuò)、第三次密碼錯(cuò)等）、流過電磁執(zhí)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(jié)合起來構(gòu)成一個(gè)數(shù)據(jù)塊，其中操作狀態(tài)占1個(gè)字節(jié)，供電電流占2個(gè)字節(jié)，線圈電流占2個(gè)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(fù)發(fā)送的方式，電子鎖具對(duì)每一組數(shù)據(jù)重復(fù)發(fā)送5次，?智能監(jiān)控器接收到這組數(shù)據(jù)后，采用大數(shù)譯碼定律糾錯(cuò)，保證了數(shù)據(jù)接收的準(zhǔn)確性。另外 為了節(jié)約內(nèi)存需對(duì)接收到的數(shù)據(jù)采用預(yù)處理技術(shù)，即每接收到一個(gè)數(shù)據(jù)后，

10、首先將該數(shù)據(jù)與設(shè)定的門限值比較，如果大于門限值，則發(fā)出超限報(bào)警；如果小于門限值， 則將該數(shù)據(jù)與當(dāng) 日接收到的同類數(shù)據(jù)比較，保留較大者。這樣每天存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)為同類數(shù)據(jù)中的最大值， 2.4智能化分析智能化分析與預(yù)測(cè)技術(shù)就是以每次接收到的數(shù)據(jù)塊為依據(jù)， 與此前同類數(shù)據(jù)的記錄值作比較， 分析該操作引起電流變化的大小及趨勢(shì)， 及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在問題，并報(bào)告管理人員，從而提高了 整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)智能密碼鎖軟件采用51系列單片機(jī)匯編語言對(duì)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(qū)動(dòng)程序、時(shí)鐘修改和讀取程序、數(shù)據(jù)通信與 預(yù)處理程序、智能化分析程序及線路監(jiān)測(cè)程序等

11、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(qū)動(dòng)及檢測(cè)程序、傳感器接口程序等模塊。軟件 設(shè)計(jì)過程中采用模塊化設(shè)計(jì)方法，便于程序的閱讀、調(diào)試和改進(jìn)。智能密碼鎖充分利用了 51系統(tǒng)單片機(jī)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(hào)保險(xiǎn)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(dòng)，便可構(gòu)成智能化的分布式監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)， 實(shí)現(xiàn)某一范圍內(nèi)的集中式監(jiān)控 管理，在金融、保險(xiǎn)、軍事重地及其它安全防范領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)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(bào)警信息和狀態(tài)信息?。對(duì)于報(bào)警信息，則馬上

12、通過 LCD顯示器及蜂鳴器發(fā)出聲、光報(bào)警；對(duì)于狀態(tài)信息，則存入內(nèi)存，并與電子鎖具在此時(shí)刻以前的歷史狀態(tài)進(jìn)行比較， 得出變化趨勢(shì)，預(yù)測(cè)未來的狀態(tài) 變化，通過LCD顯示器向值班人員提供相應(yīng)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(shí)?,通過A/D轉(zhuǎn)換器實(shí)時(shí)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。?1.2電子鎖具基本原理及組成框圖電子鎖具的組成框圖，它也是以51系列單片機(jī)（AT89051）為核心，配以相應(yīng)硬件電路，完成密碼的設(shè)置、存貯、識(shí)別和顯示、驅(qū)動(dòng)電磁執(zhí)行器并檢測(cè) 其驅(qū)動(dòng)電流值、接收傳感器送來的報(bào)警信號(hào)、發(fā)送數(shù)據(jù)等功能。?單片機(jī)接

13、收鍵入的代碼，并與存貯在 EEPROM中的密碼進(jìn)行比較，如果密碼正確，則驅(qū) 動(dòng)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(jī)通過通信線路向智能監(jiān)控器報(bào)警。單片機(jī)將每次開鎖操作和此時(shí) 電磁執(zhí)行器的驅(qū)動(dòng)電流值作為狀態(tài)信息發(fā)送給智能監(jiān)控器，同時(shí)將接收來自傳感器接口的報(bào)警信息也發(fā)送給智能監(jiān)控器，作為智能化分析的依據(jù)。?2關(guān)鍵技術(shù)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(shè)計(jì)中還采用了一些關(guān)鍵技術(shù)。?2.1線路復(fù)用技術(shù)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

14、發(fā)送的報(bào)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(shì)必要增 加電纜芯數(shù)，安全隱患增加。本文采用了線路復(fù)用技術(shù)，僅用一根二芯電纜，實(shí)現(xiàn)了供電和信息的傳輸。在發(fā)送端，電子鎖具通過脈沖變壓器 T將調(diào)制好的數(shù)據(jù)信號(hào)升壓后發(fā)送出去；在接收端，脈沖變 壓器T將接收到的數(shù)據(jù)信號(hào)降壓后送解調(diào)器，以減少載波信號(hào)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(duì)扼流圈 L、耦合電容C的選擇要綜合考慮。設(shè)載波頻率fo = 400kHz，為了保證絕大部分信號(hào)能量傳輸?shù)浇邮斩?，取L = 33.7rH C1 =0.047從Fo?2.2電流監(jiān)視技術(shù)?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

15、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(shè)計(jì)中采用電流監(jiān)視技術(shù)。電流監(jiān)視器采用MAXIM公司生產(chǎn)的電流/電壓轉(zhuǎn)換芯片MAX471 o該芯片能將被測(cè)電流I轉(zhuǎn)化成對(duì)地輸出電壓U,且有測(cè)量范圍大、精度高、 輸出電壓U和被測(cè)電流I成正比等特點(diǎn)。電流監(jiān)視器輸出電壓送 A/D轉(zhuǎn)換器，單片機(jī)通過讀取A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果，獲知線路中電流的變化情況，通過分析及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。?2.3數(shù)據(jù)通訊與預(yù)處理技術(shù)?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(guān)閉、第一次密碼錯(cuò)、第二次密碼 錯(cuò)、第三次密碼錯(cuò)等卜流過電磁執(zhí)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(jié)合起來構(gòu)成一個(gè)數(shù)

16、據(jù)塊，其中操作狀態(tài)占 1個(gè)字節(jié)，供電電流占2個(gè)字節(jié)，線圈電流占2個(gè) 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(fù)發(fā)送的方式，電子鎖具對(duì)每一組數(shù)據(jù)重復(fù)發(fā)送5次，?智能監(jiān)控器接收到這組數(shù)據(jù)后，采用大數(shù)譯碼定律糾錯(cuò)，保證了數(shù)據(jù)接收的準(zhǔn)確性。另外為了節(jié) 約內(nèi)存需對(duì)接收到的數(shù)據(jù)采用預(yù)處理技術(shù)，即每接收到一個(gè)數(shù)據(jù)后，首先將該數(shù)據(jù)與設(shè)定的門限值比較，如果大于門限值，則發(fā)出超限報(bào)警；如果小于門限值，則將該數(shù)據(jù)與當(dāng)日接收到的同類數(shù)據(jù) 比較，保留較大者。這樣每天存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)為同類數(shù)據(jù)中的最大值，2.4智能化分析智能化分析與預(yù)測(cè)技術(shù)就是以每次接收到的數(shù)據(jù)塊為依

17、據(jù)，與此前同類數(shù)據(jù)的記錄值作比較，分析該操作引起電流變化的大小及趨勢(shì)， 及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在問題，并報(bào)告管理人員，從而提高了整個(gè)系統(tǒng)的 可靠性。3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)智能密碼鎖軟件采用51系列單片機(jī)匯編語言對(duì)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(qū)動(dòng)程序、時(shí)鐘修改和讀取程序、數(shù)據(jù)通信與預(yù)處理程序、 智能化分析程序及線路監(jiān)測(cè)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(qū)動(dòng)及檢測(cè)程序、傳感器接口程序等模塊。軟件設(shè)計(jì)過程中采用模塊化設(shè)計(jì) 方法，便于程序的閱讀、調(diào)試和改進(jìn)。智能密碼鎖充分利用了 51系統(tǒng)單片機(jī)軟、硬件資源，引入了智能化

18、分析功能，提高了系統(tǒng)的可靠 性和安全性。通過在某型號(hào)保險(xiǎn)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(dòng)，便可構(gòu)成智能化的分布式監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)某一范圍內(nèi)的集中式監(jiān)控管理，在金融、保險(xiǎn)、 軍事重地及其它安全防范領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)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(bào)警信息和狀態(tài)信息?。對(duì)于報(bào)警信息，則馬上通過LCD顯示器及蜂鳴器發(fā)出聲、光報(bào)警；對(duì)于狀態(tài)信息，則存入內(nèi)存， 并與電子鎖具在此時(shí)刻以前的歷史狀態(tài)進(jìn)行比較，得出變化趨勢(shì)，預(yù)測(cè)未來的狀態(tài)變化，通過 LCD 顯示器向值班人員提供相應(yīng)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(shí)?，通過A/D轉(zhuǎn)換器實(shí)時(shí)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。?1.2電子鎖具基本原理及組成框圖電子鎖具的組成框圖，它也是以51系列單片機(jī)（AT89051）為核心，配以相應(yīng)硬件電路，完成密碼的設(shè)置、存貯、識(shí)別和顯示、驅(qū)動(dòng)電磁執(zhí)行器并檢測(cè)其驅(qū)動(dòng)電流 值、接收傳感器送來的報(bào)警信號(hào)、發(fā)送數(shù)據(jù)等功能。?單片機(jī)接收鍵入的代碼，并與存貯在 EEPROM中的密碼進(jìn)行比較，如果密碼正確，則驅(qū)動(dòng)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(jī)通過通信線路向智能監(jiān)