基于多种通信方式的密码锁系统设计伴随着短距离无线通信技术和嵌入式系统技术的发展，无线电子密码锁成为人们保护私有财产的新宠。越来越多的车辆防盗系统、安防门禁等系统采用安全便捷的无线遥控电子密码锁。基于无线通信技术和嵌入式系统技术，本课题设计并实现了一款安全性能良好的无线密码锁。首先，本课题探讨了嵌入式系统设计的一般原则，以及常见的短距离无线通信技术。随后，分析了无线密码锁的两种方案主动式开锁系统和被动式开锁系统，并选取主动式开锁系统作为系统方案。同时，本论文讨论了总体方案中的功能设计以及设计要点。其次，本论文设计了系统硬件电路。系统电路分为钥匙电路和锁体电路。钥匙是发送端，而锁是接收端。钥匙主体电路由低功耗的单片机和射频发射芯片组成。锁体电路主要由单片机和射频接收芯片组成。最后，设计并实现了系统软件。系统软件是基于微控制器编写的通信程序。软件的核心是鉴权算法，它要抵抗各种常见攻击。这里采用先进的跳码技术，可有效防范常见的“拷贝重发”和“扫描式”等入侵方式。跳码算法多用专用集成电路芯片硬件实现，这需要付出高昂的专利使用费。本课题在开源代码的基础上用软件实现跳码算法，避免了专利使用费，同时对开源代码进行移植和优化，使该算法更加易于集成到各种安全系统中。1绪论1.1电子锁的结构什么是电子锁，即以电子线路作为中枢控制机构，以电磁铁或微型电机驱动的锁体作为执行机构的机电一体化安全装置。电子锁的一般结构如图1-1所示：电源输入驱动磁铁结构储单元图1-1电子锁的一般结构电子锁系统由电路控制部分和机械执行机构两部分构成。下而简要介绍各部分功能：(1)输入：输入的方式根据电子锁的具体结构有所不同，有和锁体结合在一起的小键盘，也有锁和钥匙分离的电子钥匙如磁卡，遥控钥匙等。(2)解码器：为保证数据的保密性，输入的数据常常为加密后的密文，因此常需要对输入进行解码。(3)抗干扰电路：为了抑制外界干扰，防止电子锁自行误动作设置的，从而提高了电子锁的可靠性和安全性。(4)显示和报警：用于显示鉴权结果、执行情沉和报警，是电子锁的功能扩展。(5)固态存储单元：固态存储单元是非挥发性的存储器等，它存储着系统重要的参数，多为鉴权所需重要信息，如密码，用户信息等。(6)驱动电路：驱动电路是控制电路与执行机构的接口电路。因为执行机构多由电磁铁或马达作为动力源，所以控制电路要提供合适的信号控制电磁铁或马达。(7)鉴权：鉴权模块根据鉴权算法判断输入是否合法，并做出一系列的动作，如显示、报警、驱动执行机构。(8)电源：电源模块对电路控制部分和机械执行机构均不可或缺，理想的电源是电子锁持续正常工作的基础。1.2电子锁的发展现状与前景锁从遥远的古代走来，在电气时代来临前，各种机械式锁具成为人们保护财产，防范入侵的重要助手。在机械锁方面，瑞士人走在了世界前列。瑞士人制作的机械锁凭其精密的机械结构和牢不可破的安全性能，让世界叹为观止。在电气化的时代，人们采用电气组件来一设计电锁。电锁由组合开关、继电器、电磁铁和锁体组成，往往供以市电。伴随着电子技术的出现和飞速发展，电子锁也与时俱进，往往采用当时最先进的电子技术和电子兀器件，功能也越来越丰富。最早人们采用分立元件电容、电阻、齐种有源器件、二几簧管、继电器等，后来采用小规模集成电路与门、或门、非门、触发器等而后采川中等规模集成电路计数器、移位寄存器、比较器、数据选择器、电路等再后来大规模集成电路出现了，人们开始使用编译码器等，近二片年来，随着超大规模集成电路的应用，尤其是以一为代表的单片机的出现，使电子锁的功能趋于复杂化最近，集成电路技术的迅猛发展，催生了各种应用于某个专业领域的专用集成电路。同时出现了“片上系统”芯片，电子锁领域的芯片主要有公司的'系列，公司的系列等。2总体方案的设计2.1嵌入式系统简介以往我们按照计算机的体系结构、运算速度、结构规模、适用领域，将其分为大型计算机、中型机、小型机和微型计算机，并以此来组织学科和产业分工，这种分类沿袭了半个世纪。近年来，随着计算机技术的迅速发展，以及计算机技术和产品对其它行业的广泛渗透，使得以应用为中心的分类方法变得更为切合实际。具体的说，就是按计算机的嵌入式应用和非嵌入式应用将其分为嵌入式计算机系统和通用计算机系统。嵌入式系统是伴随着超大规模集成电路的高速发展而出现的。在当前数字信息技术和网络技术高速发展的后一时代，嵌入式系统己经广泛地渗透到科学研究、工程设计以及人们的日常生活等方方面面中。嵌入式系统的应用数量已经远远超过通用台式计算机系统。制造工业、过程控制、通讯、仪器仪表、汽车、船舶、航空航天、军事装备、消费类电子产品等均是嵌入式系统的应用领域。