一款新型电话密码锁设计 2017指纹锁十大名牌

　　摘要：基于电话网设计了一款无需要外部供电的密码锁。该密码锁具有密码、用户唯一号码准入双层保护措施，操作简单。密码锁根据来电号码与系统预置的用户号码是否一致，控制摘机与否，同时通过语音提示用户进行开锁、修改密码、挂机等相关操作。该密码锁具有自供电、低功耗、双层保护等特点，工作可靠、稳定、安全。
　　关键词：密码锁；来电显示；远程报警；电话线
　　
　　引言
　　目前，各种密码锁广泛应用于各个行业，其应用正在快速发展。但是目前居室密码锁大多基于RFID（无线射频识别）技术、键盘密码输入识别技术等设计，采用短距离（0-12CM）接触解锁，在功能上存在一定局限，比如不具备远程开锁功能、远程自动报警防盗功能、密码可修改功能等；同时，在保密性上存在一定缺陷，比如多人掌握同一开锁密码、多张RFID卡等都将对保密造成威胁〔1〕〔2〕〔3〕〔4〕。
　　随着现代商业、金融业、高科技产业等行业的飞速发展，对包括银行在内的各种财会、商业机密文档、核心技术文档等资料的保密工作变得越来越重要〔5〕〔6〕。现有的各种多人掌握同一密码或多张RFID卡的密码锁已不能满足特殊场合的需求。
　　因此，本文给出了一款不需要外部电源供电的新型密码锁的设计方案。该密码锁具备操作简单、工作稳定可靠、掉电信息不丢失等优点。同时，该密码锁具有远程可操作功能，具有密码、用户号码唯一准入双层保护措施，使得单一人掌握开锁电话和密码成为可能，能够满足各种特殊保密场合。
　　1.结构与电路设计
　　1.1 结构设计
　　密码锁主要由摘挂机电路、语音电路、来电号码检测电路、密码检测与操作码识别电路、微处理器电路等部分组成，结构图如图1所示。
　　密码锁以微处理器PIC16F74为核心，判断来号码预置模块检测到的信息是否为用户号码，控制摘挂机电路是否摘机。摘机后，系统启动语音电路，通过无失真语音指导用户输入8位密码。如果用户输入的密码与系统存贮的密码匹配，微处理器驱动开锁执行机构，实现开锁。同时，启动语音模块，通过无失真语音指导用户进行修改密码、修改可开锁电话号码、
　　挂机等操作，微处理器根据用户输入的操作码驱动执行器执行相应的动作。
　　1.2 电路设计
　　1.2.1 摘挂机模块
　　摘挂机电路需要完成以下功能：检测电话线上的振铃信号，并整流成占空比为20%，周期为1S的脉冲信号，供微处理器PIC16F74识别、计数；接受微处理器的摘挂机信号完成摘机、挂机；实现电话线取电，并滤除纹波，给系统供电；提供语音输出的接口等。具体电路如图2所示〔7〕。
　　摘挂机模块是密码锁的基础和难点，采用离散元件设计，在各电阻、电容、三极管等的选择上需要反复试验、调试。图中LINE1、LINE2为电话线，CLOCK为振铃检测输出，与MCU接口，VDD为电源输出，MCU输出的控制信号通过“摘挂机”控制密码锁的摘机与挂机。
　　1.2.2 来电号码检测电路
　　来电显示, 全称为主叫识别信息传送及显示 (Calling Identity Delivery, CID) , 是指在被叫用户终端设备上显示主叫电话号码、主叫用户姓名、呼叫日期和时间等主叫识别信息, 并进行存储, 以供用户查阅的服务项目〔8〕。本文设计的密码锁就是借助电话系统的该项服务中提供主叫电话号码的功能，为用户安全提供一个新的保护策略。
　　当有电话拨入本系统所在的电话网时，把在第一次和第二次振铃期间载于电话线上的来电电话号码解调、读取出来，并与本地预置的用户号码比对，如果匹配，系统摘机；如果不匹配，系统不做任何处理，等待下次电话拨入。考虑系统的集成度要求高，采用来电显示解调专用模块――PH8806设计，具体电路如图3所示。
　　PH8806内部自带CPU串行口, 采用异步通信方式输出来电数据, 兼容FSK、DTMF 标准来电显示格式。设置波特率1200、数据位1、停止位1、校验位：无，MCU将自动接收数据。
　　1.2.4 其他电路设计
　　其他电路主要有密码和操作码识别电路、执行器驱动电路、语音播放电路等。密码和操作码识别电路把来自远程的DTFM信号解调出来供PIC16F74识别，采用集成的DTMF信号解码芯片MT8870设计。
　　执行器驱动电路为密码锁锁头动作提供足够的驱动电流，采用TIP127大功率达林顿管设计。该功率管工作于开关状态时，最大可以提供3A的驱动电流。
　　语音播放电路实现无失真语音的存贮、播放。考虑语音直接连接到电话线上时，对DTFM信号存在干扰，该信号将无法识别、解调出相应的数据，因此，语音采用5V驱动的继电器动态隔离。
　　2.软件设计
　　软件设计主要完成对PH8806传输过来的来电显示数据中的用户电话号码进行识别、存贮、比对和判断；完成用户密码的识别与判断；完成功能码的识别等功能。流程图如图4所示。
　　来电显示数据中的用户电话号码的识别是整个软件的重点和难点，关系到整个密码锁的安全性能。来电显示数据具有DTMF和FSK两种调制格式。软件设计时微处理器配置正确的串口参数，系统自动接收来电显示数据，然后根据PH8806的命令配置字，判断来电显示的调制格式，查找数据段中的来电号码，并与用户预置的号码比对，实现用户号码唯一准入的策略。
　　3 测试报告
　　系统测试从以下两部分进行：
　　（1）在电话线接口到电话机的连线为5米的条件下测试，在不接入该系统前，电话线电压分别如表1所示。从表1加接系统和摘挂机前后各电压值的比较，发现系统接入后，原有电话系统正常工作，不受影响。
　　（2）采用20mA电流可驱动的电子锁头和本系统构成密码锁，挂载于军用电话网测试，密码锁工作正常，稳定，安全，可以从唯一用户号码和用户密码两个方面保证用户的安全，完全满足设计要求。
　　4.结语
　　测试表明，密码锁开锁功能稳定、可靠。同时，本密码锁的接入，对原电话网上的电话系统的工作几乎无影响。
　　密码锁具有以下特点：
　　⑴不需要其它供电就能正常运行；
　　⑵密码锁主体部分用数字电路设计，电路简洁，成本低，体积小，工作稳定，使用方便；
　　⑶密码锁工作功耗低，对被接电话系统无影响；
　　⑷密码锁具有用户号码唯一准入和用户密码双层保护措施。