專利名稱：動(dòng)態(tài)隨機(jī)密碼電子鎖及其鑰匙的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種動(dòng)態(tài)隨機(jī)密碼電子鎖。
現(xiàn)有的電子密碼有兩類。一類為鍵盤(pán)密碼機(jī)械備用式，在開(kāi)鎖時(shí)，要求使用者輸入合法密碼。這就必須記憶密碼，尤其是在多個(gè)人使用同一把密碼鎖或一個(gè)人使用多把密碼鎖的情況下，如果把密碼設(shè)成相同的，則安全性差，如果把密碼設(shè)成不同的，則記憶和操作都太繁復(fù)，另外在操作過(guò)程中易被他人竊密。另一類為磁卡插入機(jī)械備用式，雖然開(kāi)鎖時(shí)不要求使用者輸入合法密碼，而是將約定的密碼存儲(chǔ)在鎖和磁卡內(nèi)。一旦將磁卡丟失或被他人仿制后，使用者不能獨(dú)立用簡(jiǎn)便的方法廢止原鑰匙的合法性以及另配制合法新鑰匙，而必須求助于專用設(shè)備和專業(yè)技術(shù)人員。所以，這兩類電子密碼鎖都難以普及到千家萬(wàn)戶，很難取代傳統(tǒng)的機(jī)械鎖和機(jī)械密碼鎖。而且，現(xiàn)有的電子鎖普遍存在著當(dāng)鎖內(nèi)電源無(wú)電時(shí)，電子電路無(wú)法開(kāi)鎖，只有用機(jī)械備用方式開(kāi)啟。所以難以體現(xiàn)電子密碼鎖優(yōu)越性。
為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本實(shí)用新型的目的是提供一種操作簡(jiǎn)便，安全可靠，無(wú)須記憶密碼，一把鑰匙可開(kāi)多把不同密碼鎖，缺電時(shí)仍可通過(guò)主鑰匙從外面加電開(kāi)鎖的動(dòng)態(tài)密碼電子鎖。
根據(jù)本實(shí)用新型的動(dòng)態(tài)密碼電子鎖，包括鎖體、鎖舌、鑰匙插座、開(kāi)啟裝置、控制電路以及向上述開(kāi)啟裝置和控制電路供電的電源，上述控制電路具有微處理器部分，上述微處理器部分的微處理器上分別連接有上述鑰匙插座、存儲(chǔ)器、動(dòng)態(tài)密碼發(fā)生器電路和開(kāi)啟裝置。
并且，使用于本實(shí)用新型的動(dòng)態(tài)隨機(jī)密碼電子鎖的鑰匙包括鑰匙體和設(shè)置于上述鑰匙體一端的插針，其特征在于，上述鑰匙體的另一端具有外電源插口，其內(nèi)部的電路板上設(shè)有存儲(chǔ)器。
本實(shí)用新型動(dòng)態(tài)密碼電子鎖的使用者在開(kāi)鎖時(shí)無(wú)需向鍵盤(pán)密碼鎖那樣輸入密碼，操作簡(jiǎn)便，免除記憶密碼的苦惱。一把鎖可配制多把鑰匙，同時(shí)經(jīng)主鑰匙配制，用一把鑰匙就可以打開(kāi)多把不同密碼的鎖，而且當(dāng)鎖內(nèi)電池缺電時(shí)仍可通過(guò)主鑰匙外加電開(kāi)鎖。使用者可在認(rèn)為需要的任何時(shí)候，無(wú)需求助于專用設(shè)備和專業(yè)技術(shù)人員能獨(dú)立配制合法新鑰匙或廢除原鑰匙的合法性。


圖1是表示動(dòng)態(tài)隨機(jī)密碼電子鎖的電路結(jié)構(gòu)圖；圖2是表示電子鑰匙接線圖；圖3是表示電子鑰匙及其鑰匙插座結(jié)構(gòu)示意圖。
下面參照附圖，詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的動(dòng)態(tài)密碼電子鎖的電路結(jié)構(gòu)。
圖1是表示動(dòng)態(tài)隨機(jī)密碼電子鎖的電路結(jié)構(gòu)圖，如
圖1所示，本實(shí)用新型的動(dòng)態(tài)密碼電子鎖應(yīng)包括鎖體和鎖舌(圖中未示出)以及向上述開(kāi)啟裝置6和控制電路供電的電源部分1。控制電路部分具有微處理器部分2包括分別與上述微處理器部分2連接的鑰匙插座3、非易失性存儲(chǔ)器4、動(dòng)態(tài)密碼發(fā)生器電路5和上述開(kāi)啟裝置6。
在該微處理器部分2中，由電容C3和電阻R1構(gòu)成的復(fù)位電路，其輸出端接微處理器IC1的101腳，電容C3的另一端連接到電源VCC，電阻R1的另一端與晶振電路中的晶體Z1的一端連接。由電容C1、C2和晶體Z1構(gòu)成晶振電路。晶振電路中晶體的兩端分別與IC1的104和105腳相接。隨機(jī)碼發(fā)生器5的信號(hào)輸出端與微處理器IC1的112腳相接。IC1的開(kāi)啟信號(hào)輸出108腳接到開(kāi)啟裝置6。IC1的110和120分別接地線及電源，開(kāi)啟裝置6由電阻R4、三極管G2和電機(jī)M T構(gòu)成。微處理器IC1的開(kāi)啟信號(hào)輸出108腳接電阻R4的一端，電阻R4另一端接到三極管G2的基極。三極管G2的發(fā)射極接地，其集電極接驅(qū)動(dòng)電機(jī)MT的一端，電機(jī)MT的另一端接電源VCC。
非易失性存儲(chǔ)器4由IC2構(gòu)成。IC2的時(shí)鐘口及數(shù)據(jù)口205和206腳分別與IC1的兩個(gè)并行口114和115相接，IC2的204接地，其208腳接正電源VCC，即復(fù)位電路的輸入接正電源VCC。
鑰匙插座包括門(mén)外鑰匙插座KA和門(mén)內(nèi)鑰匙插座KB。該門(mén)外鑰匙插座KA的1和2腳是用于從外面加電進(jìn)行開(kāi)鎖，并與二極管D1的正端相接，而二極管D1的負(fù)端與電池E1的正極相接。該KA的3腳與電池E1的正極和門(mén)內(nèi)鑰匙插座KB的3腳相接，其4腳接電容C7和電阻R3并聯(lián)的正端以及門(mén)內(nèi)鑰匙插座KB的4腳，其5和6腳分別接IC1的119和118腳，7腳接地。門(mén)內(nèi)鑰匙插座KB的5和6腳分別接IC1的107和106腳，其7腳也接地。
聲光電路包括IC1的106腳接LED(紅色)發(fā)光管和蜂鳴器(以喇叭狀示出)的一個(gè)引腳，蜂鳴器的另一腳和LED的正極接電源VCC。IC1的107腳接LEZ(綠色)發(fā)光管的負(fù)極，其正極接電源VCC。
隨機(jī)號(hào)碼發(fā)生器5由噪聲發(fā)生器、噪發(fā)放大器、比較器串聯(lián)組成。噪聲發(fā)生器應(yīng)用于本鎖是一大特點(diǎn)，有了它使本鎖實(shí)現(xiàn)了自主式。噪聲發(fā)生器由噪聲產(chǎn)生元件構(gòu)成，比如說(shuō)，由電阻器、穩(wěn)壓二極管(BZV16,IN5353BY系列)、三極管(2N5401,2N9012)等中選擇的一種元件作為產(chǎn)生噪聲源。在本電路里用的就是穩(wěn)壓二極管R。噪聲放大器由集成電路塊寬帶放大器OP和比較器(在本電路中比較器在ICI內(nèi)部已有)構(gòu)成就不再說(shuō)明。隨機(jī)號(hào)碼發(fā)生器5的工作過(guò)程是，作為噪聲源的穩(wěn)壓二極管R產(chǎn)生噪聲后送到寬帶放大器OP進(jìn)行放大，噪聲被放大后送到微處理器IC1的112腳內(nèi)部比較器。
本電路IC1、IC3及IC2、IC4可用的微機(jī)處理器和存儲(chǔ)器有很多如ATMEL公司的89S8252、89C51、89C52、24C08、93C46等。更具體地說(shuō)，本電路IC1、IC3所用的是ATMEL公司的89C2051。IC2、IC4是ATMEL公司的24C04。
用于打開(kāi)本實(shí)用新型的動(dòng)態(tài)隨機(jī)密碼電子鎖的鑰匙，如圖2和3所示，其鑰匙體15為扁平長(zhǎng)方形體，一端呈釘頭狀。鑰匙體15上部設(shè)有外接電源插口11，該外電源插口11內(nèi)具有多個(gè)，比如說(shuō)3個(gè)電源插針，其中兩個(gè)插針距離較近，用于加正電源，另一個(gè)插針加負(fù)電源。釘頭狀圓弧緣一端附近設(shè)有鑰匙鏈孔16。該鑰匙體1 5中部安裝電路板12，在電路板12上裝有非易失性存儲(chǔ)器(以下簡(jiǎn)稱為內(nèi)存)13。該鑰匙體15下部設(shè)有插針件14，插針共1～7根。插針1～7可以插入鑰匙座20的插孔21內(nèi)。鑰匙體分成兩片，注塑成型前把各個(gè)插針預(yù)埋在鑰匙體內(nèi)，成型后將兩片結(jié)合成為一體。非易失性存儲(chǔ)器可以采用24C04、93C46、SLE4418和AT88SC102等。
插針的引出觸點(diǎn)與在內(nèi)、外鎖體上分別設(shè)置的門(mén)外鑰匙插座KA、門(mén)內(nèi)鑰匙插座KB的插孔內(nèi)的1～7腳相對(duì)應(yīng)。鑰匙的插針1和2是用于外加輸入電源，插針3和4是與內(nèi)部相連后接鑰匙內(nèi)安裝于電路板上的存儲(chǔ)器的電源口，插針5和6分別連接內(nèi)存的數(shù)據(jù)口和時(shí)鐘口，7腳接外加電同時(shí)接鑰匙內(nèi)存地線。
本實(shí)用新型的鑰匙分為子鑰匙、主鑰匙和清除鑰匙。在子鑰匙的內(nèi)存中，分別存有一組子鑰匙特征碼、一組以上的鎖號(hào)碼、一組以上鑰匙密碼和一組以上隨機(jī)碼。在主鑰匙的內(nèi)存中有一組主鑰匙識(shí)別碼、一組出廠密碼和一組(12位)個(gè)人密碼。清除鑰匙內(nèi)分別存有一組清除鑰匙特征碼和清除鑰匙的程序。在鎖體的內(nèi)存IC2中存有與鑰匙內(nèi)存中相應(yīng)的密碼、鑰匙特征和主鑰匙識(shí)別碼。
本實(shí)用新型的工作過(guò)程是當(dāng)子鑰匙或主鑰匙插如門(mén)外鑰匙座KA時(shí)，使電源接通，立即使微處理器部分2的微處理器IC1中的啟動(dòng)程序，通過(guò)IC1的118和119腳于KA鑰匙口上所插的子鑰匙的內(nèi)存或主鑰匙的內(nèi)存進(jìn)行通信，取出對(duì)應(yīng)本鎖代號(hào)的一組密碼。然后，通過(guò)存儲(chǔ)器4的IC2的時(shí)鐘口與數(shù)據(jù)口，從存儲(chǔ)器IC2中找到相應(yīng)鑰匙代號(hào)的一組密碼與之進(jìn)行核對(duì)。若密碼相符，則I而后微處理器IC1通過(guò)與輸出驅(qū)動(dòng)電路相接的一個(gè)并行口輸出高電平，通過(guò)輸出驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電機(jī)MT，打開(kāi)鎖舌，即可完成開(kāi)鎖，從面實(shí)現(xiàn)了不用輸入密碼即可開(kāi)鎖的目的。當(dāng)開(kāi)鎖成功時(shí)，微處理器IC1的112腳立即從隨機(jī)碼發(fā)生器讀取一個(gè)新的隨機(jī)密碼，同時(shí)寫(xiě)入IC2和子鑰匙內(nèi)存中與它對(duì)應(yīng)鎖號(hào)和鑰匙號(hào)的隨機(jī)密碼位置。此時(shí)，使用過(guò)的密碼即被更換，實(shí)現(xiàn)一次一密碼。
上述子鑰匙也可插入內(nèi)孔中完成常開(kāi)鎖功能。當(dāng)子鑰匙插入內(nèi)鑰匙口KB時(shí)相應(yīng)的觸點(diǎn)接通，IC1通過(guò)106、107腳從插在KB鑰匙口上的鑰匙內(nèi)存中讀取對(duì)應(yīng)本鎖的密碼后與IC2中的密碼相對(duì)比，如密碼正確，IC1通過(guò)108腳給出開(kāi)鎖信號(hào)，如不正確，則IC1通過(guò)116腳給出聲光報(bào)警信號(hào)。
當(dāng)主鑰匙插入門(mén)內(nèi)鑰匙座，而任意一把子鑰匙插入門(mén)外鑰匙座時(shí)，微處理器IC1首先識(shí)別主鑰匙特征碼，再讀取主鑰匙識(shí)別碼，與存儲(chǔ)器IC2中記憶主鑰匙識(shí)別碼進(jìn)行核對(duì)，核對(duì)相符，即執(zhí)行配鑰匙程序，即自動(dòng)產(chǎn)生一組由本鎖鎖代號(hào)與一個(gè)新的鑰匙代號(hào)及一個(gè)新的隨機(jī)密碼組成的子鑰匙密碼，并將其同時(shí)寫(xiě)入子鑰匙內(nèi)存和鎖體存儲(chǔ)器IC2中，從而實(shí)現(xiàn)自主式配鑰匙功能。
本實(shí)用新型還有一把清除鑰匙，基結(jié)構(gòu)同上述鑰匙。在清除鑰匙中存有一個(gè)清除鑰匙特征碼。當(dāng)清除鑰匙插入門(mén)內(nèi)鑰匙座中，而門(mén)外鑰匙座中插入的為主鑰匙時(shí)，微處理器IC1在確認(rèn)主鑰匙后，識(shí)別清除鑰匙特征碼，即執(zhí)行清除程序，將鎖體內(nèi)的存儲(chǔ)器IC2中存儲(chǔ)的所有子鑰匙代號(hào)及其對(duì)應(yīng)的密碼清除掉，從而使原來(lái)配制的所有合法子鑰匙失效。該鑰匙的尾部還設(shè)有電源插空，當(dāng)鎖體內(nèi)電池電壓過(guò)低時(shí)，通過(guò)外加電進(jìn)行開(kāi)鎖。
本實(shí)用新型的電路平時(shí)不加電，只有當(dāng)鑰匙插入鑰匙座時(shí)電路才加電。工作過(guò)程是鑰匙座的3腳接電池正極，4腳接電容C7的正端，而鑰匙的插針3和4是在鑰匙內(nèi)部相接。當(dāng)鑰匙插入鑰匙座時(shí)，電池正極通過(guò)鑰匙的插針3和4加到電容C7的正端上，電源控制電路可用放大器、比較器等集成電路，本電源控制電路用一個(gè)三極管G1、一個(gè)電容C7和一個(gè)電阻R3。該控制電路的連接關(guān)系是電池E1正極接三極管G1的集電極，鑰匙座的4腳接三極管G1的基極和電容C7的正極與電阻R3的一端，且電容C7的負(fù)極和電阻R3的另一端接地。當(dāng)鑰匙插入鑰匙座時(shí)，電池E1正極的電從鑰匙的插針3進(jìn)入4腳到電源控制電路的輸入給電容C7充電，同時(shí)三極管G1導(dǎo)通，控制電路工作。當(dāng)鑰匙撥出時(shí)，用電容C7所存的電來(lái)維持三極管G1導(dǎo)通5-6秒后掉電。這樣既可省電，又提高了電路的使用壽命。本實(shí)用新型的IC1的106、107腳接有一個(gè)如上所述的報(bào)警電路，當(dāng)IC1從鑰匙讀取的密碼與內(nèi)存密碼不符時(shí)，即可輸出報(bào)警信號(hào)或有關(guān)數(shù)字信息，如非法鑰匙、低電壓等。
本實(shí)用新型中的上述控制電路，還具有備用控制電路。備用控制電路，如
圖1所示，包括分別與微處理器部分8連接的鑰匙插座10、備用存儲(chǔ)器9和開(kāi)啟裝置7。
微處理器部分8的微處理器IC3具有復(fù)位電路、晶體電路，連接方式基本上與微處理器部分2的微處理器IC1相同，不再說(shuō)明。備用存儲(chǔ)器9用非易失性存儲(chǔ)器，記為IC4。開(kāi)啟裝置7具有驅(qū)動(dòng)電路和電機(jī)(MT)，連接方式與上述開(kāi)啟裝置6相同。更具體說(shuō)，復(fù)位電路的輸出接IC3的301腳，晶振電路中晶體Z2的兩端分別與IC3的304和305腳相接，IC3的輸出315腳接電阻R5的一端，電阻R5的另一端接到三極管G3的基極，三極管G3的發(fā)射極接地，其集電極接驅(qū)動(dòng)電機(jī)MT的一端，電機(jī)MT的另一端接電源。IC3的310和320腳分別接地線及備用鑰匙座KC的2和3腳，IC4的時(shí)鐘口及數(shù)據(jù)口405和406腳分別與IC3的兩個(gè)并行口316和317腳相接。IC4的404接地，其408腳接備用鑰匙座KC的2和3腳及復(fù)位電路的輸入。備用鑰匙座KC的1和4是空腳，2和3腳是備用電路電源的輸入端分別接IC3的306和308腳，7腳接地。
本備用電路的工作過(guò)程是當(dāng)主鑰匙插入備用鑰匙座KC時(shí)，相應(yīng)的觸點(diǎn)接通，立即使微處理器IC3啟動(dòng)程序，取出對(duì)應(yīng)本鎖的主鑰匙密碼，然后通過(guò)IC4中找到相應(yīng)主鑰匙的一組密碼與進(jìn)行核對(duì)，若密碼相符，則微處理器IC3通過(guò)與輸出驅(qū)動(dòng)電路相接的一個(gè)并行口輸出高電平，通過(guò)輸出驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電機(jī)，打開(kāi)鎖舌，即備用電路完成開(kāi)鎖。
實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)利用了隨機(jī)碼而實(shí)現(xiàn)了自主式，無(wú)需使用專用設(shè)備和專門(mén)技術(shù)，在無(wú)需使用者輸入密碼；自己很容易配制清除鑰匙或修改密碼；操作極其簡(jiǎn)單，不需記憶密碼，鎖和鑰匙的外形都可以與傳統(tǒng)機(jī)械鎖相似，只要把合法的鑰匙插入鑰匙孔內(nèi)即可開(kāi)鎖，從而極易取代傳統(tǒng)的機(jī)械；安全性好，由鎖代號(hào)的字節(jié)可保證鎖的不重復(fù)性，密碼為隱含的開(kāi)鎖一次一密，非法鑰匙無(wú)法開(kāi)鎖，而且鑰匙既不怕別人仿制，也不怕丟失；并有效地解決了鎖內(nèi)電池?zé)o電時(shí)無(wú)法開(kāi)鎖的難題。
權(quán)利要求1.一種動(dòng)態(tài)密碼電子鎖包括鎖體、鎖舌、鑰匙插座、開(kāi)啟裝置、控制電路以及向上述開(kāi)啟裝置和控制電路供電的電源，其特征在于，上述控制電路具有微處理器部分，上述微處理器部分的微處理器上分別連接有上述鑰匙插座、存儲(chǔ)器、動(dòng)態(tài)密碼發(fā)生器電路和上述開(kāi)啟裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)密碼電子鎖，其特征在于，上述的動(dòng)態(tài)密碼發(fā)生器電是由噪聲發(fā)生器、噪發(fā)放大器和比較器依次串接組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的動(dòng)態(tài)密碼電子鎖，其特征在于，上述的噪聲發(fā)生器是由電阻器、穩(wěn)壓二極管、三極管中選擇的一種元件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)密碼電子鎖，其特征在于，上述的鑰匙插座具有門(mén)外鑰匙座(KA)和門(mén)內(nèi)鑰匙座(KB)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的動(dòng)態(tài)密碼電子鎖，其特征在于，上述門(mén)外鑰匙插座(KA)的1和2腳與二極管(D1)的正端相接，而二極管(D1)的負(fù)端與電池(E1)的正極相接，3腳與電池(E1)的正極和上述門(mén)內(nèi)鑰匙插座(KB)的3腳相接，4腳接電容(C7)和電阻(R3)并聯(lián)的正端以及上述門(mén)內(nèi)鑰匙插座(KB)的4腳，5和6腳分別接IC1的119和118腳，7腳接地，以及門(mén)內(nèi)鑰匙插座(KB)的5和6腳分別接IC1的107和106腳，且其7腳接地。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5任一項(xiàng)所述的動(dòng)態(tài)密碼電子鎖，其特征在于，上述控制電路還具有備用控制電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的動(dòng)態(tài)密碼電子鎖，其特征在于，上述備用控制電路由備用微處理器部分和分別與上述備用微處理器部分連接的鑰匙插座(KC)、備用存儲(chǔ)器和備用開(kāi)啟裝置構(gòu)成。
8.一種動(dòng)態(tài)隨機(jī)密碼電子鎖的鑰匙，包括鑰匙體和設(shè)置于上述鑰匙體一端的插針，其特征在于，上述鑰匙體的另一端具有外電源插口，其內(nèi)部的電路板上設(shè)有存儲(chǔ)器。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鑰匙，其特征在于，上述外電源插口內(nèi)具有多個(gè)外加電源插針。
10.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的鑰匙，其特征在于，上述電路板上的存儲(chǔ)器是非易失性存儲(chǔ)器。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種動(dòng)態(tài)密碼電子鎖,該鑰匙包括:鎖體、鎖舌、控制電路和開(kāi)啟裝置及供電的電源,該控制電路具有微處理器部分和與之連接的鑰匙插座、存儲(chǔ)器、動(dòng)態(tài)密碼發(fā)生器電路和開(kāi)啟裝置。并且可以具有備用控制電路。用于該鎖的鑰匙,包括鑰匙體和設(shè)置于鑰匙體一端的插針,另一端有外電源插口,內(nèi)部的電路板上設(shè)有存儲(chǔ)器。本鎖操作簡(jiǎn)便、安全可靠、無(wú)須記憶密碼、缺電時(shí)仍可通過(guò)主鑰匙從外部加電開(kāi)鎖。
文檔編號(hào)E05B49/00GK2340851SQ9820410
公開(kāi)日1999年9月29日 申請(qǐng)日期1998年4月29日 優(yōu)先權(quán)日1998年4月29日
發(fā)明者石易 申請(qǐng)人:石易