带 iButton 钥匙的电子锁。方案、说明

带 iButton 钥匙的电子锁。无线电电子电气工程百科全书

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前段时间，出现了“TOUCH-MEMORY DS1990A SIMULATOR”项目，即主密钥。现在请您注意这把主钥匙的锁:-)。该锁设计简单，主要供个人使用。该锁适用于任何类型的 iButton 钥匙，因此您可以将现有钥匙用于其他目的。内存中总共最多可以存储 9 个密钥，不过这个数字可以很容易地增加。为了授权编程过程，需要使用主密钥，其代码存储在 ROM 中，并且不能通过正常的锁编程过程擦除或更改。

带 iButton 钥匙的电子锁

最近，锁变得越来越普遍，锁的钥匙是达拉斯半导体公司的 iButton（或触摸存储器）电子平板电脑。这种锁通常用在入口处的门上以及许多机构内部。此外，iButton钥匙也常用于加油站等场所的支付。很多人已经拥有 iButton 按键来进行某些操作。因此，在设计自制锁时，使用用户已有的钥匙是合理的。这正是所提出的锁中所做的：任何类型的钥匙都可以使用它，因为只使用存储在 iButton ROM 中的序列号，该序列号可以是任何类型。此外，对于所有类型的按键（33H），读取该数字的命令都是相同的。家庭代码因类型而异，可以是任何内容。它被视为序列号的另一位数字。应该指出的是，最便宜的钥匙类型是 DS1990A。

这座城堡是为个人使用而设计的，设计极其简单。从外面看前门上只有一个 iButton 插座和一个开门 LED 灯。使用按钮从内部打开门。作为执行器，使用带有电磁铁的标准锁存器，其设计电压为 12V。按键代码存储在非易失性存储器中，可由用户删除和添加。主钥匙用于防止对锁进行未经授权的重新编程。内存中总共可存储 9 个密钥。该数字由可编程钥匙号码的 1 位指示器的功能决定。如果还使用字母，则可以将按键总数增加到 15 个。这是通过更改程序中 MAXK 常量的值来完成的。以同样的方式，您可以减少最大键数。

米。 1、锁的示意图

该锁的原理图如图1所示。该设计基于Atmel的U1微控制器型号AT89C2051。 1 段指示器连接到端口 P7，在编程按键时使用。连接到 P1 端口的 SB3.7 按钮也具有相同的用途。密钥序列号存储在 EEPROM U3 类型 24C02 中，连接到端口 P3.4 (SDA) 和 P3.5 (SCL)。外部 iButton 插座通过 XP3.3 连接器和 VD2、R4、VD3 和 VD5 保护元件连接到 P6 端口。上拉电阻R4根据单线总线规格选择。与外部插座并行，还连接了一个内部 XS1 插座，用于密钥编程。开门按钮通过 XP3.2 连接器和与 iButton 相同的保护元件连接到 P1 端口。锁的执行器是一个通过端子 XT1 连接的电磁铁。电磁铁由VT3按键控制，VT540按键是IRF7型的强大MOS晶体管。二极管 VDXNUMX 可防止自感应发射。

VT3按键由VT2晶体管控制，VT3.0晶体管将来自P0端口的信号反相，并在VT12栅极提供3/12V控制电平。需要反转，以便当端口上有逻辑 1 电平时，执行器在微控制器复位期间不会工作。 2 伏控制电平使得可以使用传统 MOSFET，而不是更稀有的低阈值（逻辑电平）MOSFET。为了指示锁的打开，使用了 LED，它由与电磁体相同的端口控制，但通过晶体管钥匙 VT1232 进行控制。 LED 通过与 iButton 相同的连接器连接。由于设备必须全天候运行且无需维护，因此安装了 U3.1 型 ADMXNUMX 监控器以提高可靠性。它具有内置看门狗和电源监视器。在端口 PXNUMX 上，微控制器生成周期性脉冲以重置看门狗定时器。

该装置由内置电源装置供电，电源装置包含变压器T1、整流桥VD9-VD12和积分稳压器U4。备用电源采用1节10号镍氢电池组成的BT10-BT800电池，容量为10mAh。当设备由市电供电时，通过电阻R20对电池进行充电，电流约为0.025mA，即XNUMXC。用小电流充电的方式称为滴流充电（trickle charge）。在这种模式下，电池可以无限期地使用，不需要控制充电过程的结束。当电池充满电时，它们从电源获取的能量会转化为热量。但由于充电电流很小，产生的热量散发到周围空间，电池的温度没有明显升高。

从结构上讲，该设备采用尺寸为 150x100x60mm 的外壳制成。大多数元件（包括电源变压器）都安装在印刷电路板上。电池放置在标准塑料支架中，固定在电路板旁边的盒子内。原则上也可以使用其他类型的电池，例如安全系统中使用的12伏免维护酸性电池。该板具有 TB-2 型端子，用于连接执行装置，所有其他外部电路均通过引脚间距为 2.54 mm 的小型连接器连接。连接器位于印刷电路板上，无法从外壳外部接触到。

电线通过橡胶密封件从外壳中引出。由于HG1指示灯、SB1按钮和iButton XS1插座仅在编程时使用，因此它们被放置在设备内部的板上。这简化了外壳的设计，并使其更能免受外部影响。外壳侧面板上只有一个VD13通电指示LED。外部连接方案如图2所示。 XNUMX.

带 iButton 钥匙的电子锁。外部连接图
米。 2、外部连接图

当门打开时，电磁体上会施加持续 3 秒的脉冲。该装置的逻辑是这样的：如果按住开门按钮，则电磁铁将一直通电，相应地，门将打开。

该锁最多可以有 9 把钥匙，外加一把主钥匙。钥匙代码存储在非易失性存储器中，编号为 1 到 9。主钥匙代码存储在微控制器的 ROM 中，无法更改。编程新钥匙或擦除旧钥匙只能使用主钥匙来完成。与其他钥匙一样，万能钥匙可以用来打开锁。

要对新密钥进行编程，请执行以下操作：

1. 按下编程按钮。
2. 显示屏将显示字母“P”，表示进入编程模式。
3. 用万能钥匙触摸面板。
4. 指示灯显示数字“1”，表示要编程的按键编号。
5. 使用按钮选择所需的号码。
6. 用任意键触摸插座。
7. 指示灯上的数字将开始闪烁，表示已准备好编程。
8. 用您要记住其代码的按键触摸面板。
9. 烧录成功后，指示灯上的数字将停止闪烁，并开始不断燃烧。
10. 要退出编程模式，只需等待 5 秒钟，之后指示灯就会熄灭。

示意性地，编程新密钥的过程如图3所示。 XNUMX.

米。 3. 编程新钥匙

如果您需要对多个按键进行编程，则可以立即从步骤 9 转到步骤 5，并根据需要多次重复步骤 5 - 9。

如果在步骤 7 后发现选择了错误的号码，则为避免丢失该号码下的密钥代码，您可以按下按钮或只需等待 5 秒钟。第一种情况，当前数字会加5，内存内容保持不变。在第二种情况下，将完全退出编程模式而不更改代码。一般来说，如果暂停时间超过XNUMX秒，您可以随时退出编程。

要从存储器中删除额外的钥匙，操作顺序与编程期间相同，只是所有操作均由主钥匙执行。那些。擦除过程实际上是将主密钥代码写入未使用的数字。

示意性地，擦除额外密钥的过程如图 4 所示。四。

米。 4.擦除多余的键（点击放大）

编程过程中，可以用按钮开门，但用iButton开门会被阻止。由于内、外插座是并联连接的，因此在编程过程中必须注意不要用任何按键接触外插座。

主密钥代码被写入微控制器程序的 ROM，从地址 2FDH 开始。代码长度为8字节。数字的顺序应该与触摸存储盒上的相同，您需要从左到右读取。那些。在地址 2FDH 处输入校验和值，然后在地址 2FEH - 303H 处输入序列号的六个字节（从高字节开始），最后在地址 304H 处输入系列代码。例如，整个代码可能如下所示：67 00 00 02 D6 85 26 01。

电子锁程序有一个主循环，其框图如图5所示。 XNUMX. 在主循环中，轮询套接字，如果在那里找到密钥，则读取其代码。然后检查该代码，如果它与主钥匙或存储在内存中的任何其他钥匙（用户钥匙）的代码匹配，则锁打开。还会检查开门按钮的状态，如果检测到按下，锁也会打开。

米。 5、程序主循环框图（点击放大）

有两个处理与编程相关的事件的子程序：PROGT 和 PROGS，其框图如图 6 所示。 3. 第一个在编程模式下读取键代码时调用，第二个 - 当按下编程按钮（数字）时调用。编程过程分为1个阶段。当按下数字按钮时，进入编程状态，即过渡到阶段 2。在这种情况下，指示器上会显示字母“P”。检查之后读取的钥匙代码是否与主钥匙代码匹配，因为只有它才能允许继续编程。如果发生这样的匹配，则执行到阶段XNUMX的转换。

指示灯显示当前按键的编号，可通过 NUMBER 按钮更改该编号。如果再次注册了按键触摸，则将转换到阶段 3。另一个按键触摸将导致存储其代码并返回到阶段 2。按数字按钮，您也可以返回到阶段 2，但不更改阶段 5。内存的内容。编程模式下的任何操作都会导致返回定时器重置，该定时器的间隔为 XNUMX 秒，并在主循环中进行检查。如果检测到该定时器复位，则退出编程模式。

米。 6. 关键代码编程时使用的子程序框图

如图所示。流程图 5 和 6 被大大简化，但它们可以让您理解构建程序的一般逻辑。

当然，所描述的城堡并没有广泛的可能性。然而，它非常简单，很容易重复。该程序的开源代码允许您独立改进设计或使其适应特定要求。

下载地址：

lock.asm - 锁定程序的源代码。
lock.bin - 编译程序下载

作者：Ridiko Leonid Ivanovich，wubblick@yahoo.com，Lapitsky Viktor Petrovich，victor_lap@yahoo.com；出版物：cxem.net

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