引 言
 
　　机械锁和数码锁是我们日常生活中最常见的两种锁具。经过长期的发展，机械锁在技术上已经非常成熟，而且种类繁多。机械锁的主要特点是简单、可靠、价格较低，但机械锁的锁芯结构一般是固定的，即使没有钥匙，专业人员通过技术手段都能很快打开，因此防盗性能相对较差。数码锁是近几年发展起来的一种新型锁具，它可以通过键盘、IC卡、RFID卡、指纹、虹膜纹或其他感应方式开启。数码锁的特点是使用方便，其开锁密码可以随时更改，易于实现非法开门的现场和远程报警。但是出于消防考虑，断电后，所有电子数码锁均应处于“常开”状态，主动开门，失去防盗性，对于电源的过度依赖限制了数码锁的使用范围。 

　　综合考虑上述两种锁具的特点，本文设计了一套机械数码一体化防盗锁。它在保留了传统机械锁的结构形式及其全部功能的基础上，增加一个可以控制锁芯旋转的电子弹子，该电子弹子受专门的结构形式保护，并受控于钥匙的数码信息，只能通过已经被确认的合法钥匙来操作。当断定钥匙是非法的情况下，在保证门锁不能开启的同时，可通过警铃鸣叫和远程报警系统将“企图非法入侵”的信息及时报告给用户或管理中心监测系统，更好地保护用户的财产安全。 

总体设计 

　　机械数码一体化防盗锁的总体设计框图如图1所示。硬件由数码钥匙，锁芯/接插件，控制存储器模块，无线通信模块，电源模块，警铃，及相应的扩展模块构成。工作流程如下：当数码钥匙插入锁孔后，系统上电，电子弹子弹出，控制器通RF方式读取钥匙芯片里的数码组，然后将此数码组与存储器模块里存储的数码组进行比较，若存在相同的码组，则电子弹子收回，允许机械钥匙进行正常的开门过程，否则，电子弹子保持弹出状态，卡住锁芯，禁止锁芯的旋转，从而禁止开门，且通过无线通信模块向电话报警模块发送报警信号，电话报警模块可以向用户或管理监测中心立即发送报警信息。 

图1总体框图

硬件电路 

　　·数据控制与传输 

　　数据的传输和控制通过数码钥匙和锁芯接插件来完成。 

　　数码钥匙是由传统的机械钥匙改造而成，在保留机械钥匙外形及全部牙花的基础上，内置了一个具有64位二进制编码的RF芯片。本系统采用EM4100芯片，这是一种CMOS集成电路，内置64位激光可编程ROM，工作频率为100KHz~150KHz。它通过放置在电磁场中的附加线圈获取能量和控制时钟，然后通过调制电流开关，将预先存储在内存阵列中的64位信息码发送出去。EM4100采用曼彻斯特编码方式， 

图2 EM4100 芯片数据格式 

　　数据结构如图2所示，以连续9位“1”作为数据头，是读取数据时的同步标识；D00～D93位是用户定义数据位；P0～P9是行奇偶校验位，PC0～PC3是列奇偶校验位，最后以“0”作为结束标志，这种数据结构有效的保证了数据传输的正确性。
 
　　在保留了传统机械锁芯结构形式及全部功能的基础上，对锁芯进行了改进，增加了一个受控的电子弹子和电接插件。电子弹子受控于钥匙芯片信息，当钥匙芯片信息正确的情况下，电子弹子收回，允许正常的开门操作，否则，电子弹子弹出，卡住锁芯，禁止锁芯旋转，从而禁止开门。电接插件主要由线圈、RF芯片EM4095及附加电路组成。EM4095芯片是一种CMOS集成收发电路，配合EM4100使用，完成钥匙信息的读取工作。通过选取合适的电感和电容，使EM4095的震荡频率维持在125KHz，经由线圈向外辐射电磁波来读取芯片EM4100中的数据，然后再将数据解调，并将解调后的数据输出给单片机。EM4095 电路图如图3所示。

图3 EM4095 电路图 

　　控制电路由上电保持电路，电压检测电路，无线发射电路和Microchip公司的单片机PIC16F72等组成（见图4）。

图4 控制电路框图