吳鴻燁 陳相德

（1.福州市職業技能鑒定指導中心 福建省福州市 350001 2.福州職業技術學院 福建省福州市 350108）

現在市場上的密碼鎖品種很多，但大都存在著下面的缺點：

（1）按鍵式密碼鎖存在容易被偷窺密碼、體積大、成本較高。

（2）無線電式密碼鎖所發射的密碼波容易碰碼、被截獲、需攜帶遙控。

（3）機動車鑰匙經常會被主人丟失或遺忘，造成無法開啟機動車。

為了克服上述背景技術的不足和攜帶鑰匙的弊端，研究設計本文技術。

1 電動車密碼鎖總體設計方案

（1）本文功能具體需求。本實用機動車密碼鎖內部采用雙鎖技術，以保證摩托車在電平變化或高速行駛過程中的安全。

（2）本文通過旋轉編碼器的旋轉來調整每位數的數值，通過按壓旋轉編碼器的中心鍵來確定每一位數值，如此通過旋轉編碼器的中心鍵的多次按壓可以設定1 至多位密碼位數，保密概率可以由10 至千萬以上，保密性好，并可自主更改密碼

（3）本電子密碼鎖，總體由顯示屏、卡扣、擋板、收縮性線纜、旋轉編碼器組成。

（4）開啟時，使用者從機動車卡扣上取下機器，當卡扣脫離時機器自動上電。

（5）使用者可以通過旋轉和按壓編碼器的動作依次產生各個位的數據或字母。當密碼和預定的一致！則自動開啟電門鎖和打火回路！車輛啟動！隨后顯示器進入休眠狀態，機器在收縮線纜作用下收納于機動車車身。

（6）關閉機動車密碼鎖時，使用者將密碼鎖扣回機動車上的卡扣，當卡扣扣住車輛時，機動車自動斷電，實現0 功耗。

（7）當車輛處于人流量大、密碼可能被人偷看的場合；為了更好的用戶體驗，為本密碼鎖設計手機app 開啟功能，用戶可以用手機進行開啟。

（8）機器完全防水可隨意更改密碼。

2 電動車密碼鎖器件選定

2.1 芯片

在低成本芯片中，51 和atmega328 是常用解決方案，但是因為atmega328 具備快速寄存器、模擬I/O、數字I/O、外部中斷口、定時器、PWM、UART、IIC、AD 等資源，而不必像51 單片機一樣在進行外接ad0809/24c02 等硬件電路，所以更穩定快速，開發周期更短，于是本文選用atmega328 作為本密碼鎖的核心控制器。使用單片機ATMEGA328 來當作中心部件，其自帶eeprom 數據存儲器，可保持用戶密碼、密碼鎖參數等信息。

2.2 顯示器

圖1：電動車電路連接原理框圖

圖2：電動車外觀結構示意圖

圖3：程序流程圖

圖4：軟件設計及使用效果圖

在低成本、高亮度的常用顯示方案中，數碼管和液晶顯示器是首選，因為采用了旋轉編碼器作為數值調整和權位切換，保密概率極高，所以無需過于復雜的字符密碼；另外因為顯示屏在烈日下看不清楚，成本較高，體積大的原因，所以本電子密碼鎖采用了四位數碼管作為本文的顯示器。

2.3 密碼輸入設備

因為電動車停放的場合人流量大、盜竊率高的原因，本文采用選擇編碼器作為密碼輸入設備，因為其獨特的操作方式，較于密碼盤、指紋、遙控等密碼輸入設備，該設計具有單手操作、成本低、無需干電、體積小、速度快、保密性高的特點。

2.4 驅動電路設計

電動車的啟動電流大、使用次數頻繁的特點，本文采用雙向可控硅作為電路開關。可控硅能以毫安級電流控制大功率的機電設備，反應極快，在微秒級內開通、關斷；無觸點運行，無火花、無噪音；效率高，成本低等等。

2.5 電動車密碼鎖的電路連接原理

電動車密碼鎖的電路連接原理框圖如圖1 所示。

電路工作原理：當電子密碼鎖從電動車固定掛鉤取下時，電動車密碼鎖上電，此時顯示器顯示的初始值為“0”，當調節位于i05引腳上的旋轉電位器時，旋轉電位器上變化的頻率信號輸入cpu，cpu 實時處理將變化的頻率轉化為顯示屏上的數值數。當按壓旋轉編碼器上的按鈕時，顯示屏逐個跳動顯示當前權位的數，以此原理用戶輸入完所有位數的密碼之后，cpu 對密碼進行比對，當密碼一致時，i0 口9 產生電平信號，信號經過晶閘管放大器驅動自鎖電門的電機開啟電門，摩托車得電。開鎖功能完成。當用戶輸入的密碼不正確的時候，顯示屏上不會出現任何錯誤提示，此設計可以有效延長密碼被破解的時間，增加保密性。

3 電動車密碼鎖外觀設計

外觀設計方案（圖2）：

3.1 收縮線纜

線纜采用螺旋彈性多芯線纜，該線纜彈性兩端分別連接了顯示器輸入設備與主芯片，線纜的彈性連接方便了使用者可以隨意調整整個殼體的顯示角度，增加舒適度、開啟速度、防止偷窺。線纜內含多股線，包含電源線、顯示屏信號線、編碼器信號線、該線纜連通電子密碼鎖殼體和機動車內部電門鎖，起到控制機動車、供電、顯示的作用，因為線纜的一端連接的主芯片位于車體當中，增加了保護強度，防止芯片破壞破解。

3.2 殼體

殼體總體為長方形設計，殼體右上方設有顯示器、顯示器周邊設有擋板、殼體左邊設有旋轉編碼器密碼輸入設備，殼體后邊設有卡扣、輕觸開關、線纜等，殼體內部設無線電路可由手機APP 控制開啟機動車。（顯示器可分開安裝到機動車時速表盤上）

3.3 擋板

高度約為1cm，圍繞顯示器四周分布，由于光的直線傳播特性，擋板的設計有效阻隔了顯示屏上密碼的可視角度，可以有效防止偷窺密碼。

3.4 顯示器

顯示器內為4 位7 段數碼管顯示設備，該顯示屏用于顯示當前所設置的密碼權位與密碼的具體數值，并且也可以顯示幾個電子密碼鎖的常見錯誤代碼、故障代碼，以便于用戶使用。

3.5 編碼器

該旋轉編碼器含旋轉和按壓兩種機械動作模式，在本設計中，以按壓方式切換密碼權位，以旋轉方式調整每位密碼的具體數值，功能模式分明操作辨別，在小體積，單手操作的情況下分別實現了調數據和按鍵功能，其作用是調整及確認所輸入的字符信息。

3.6 輕觸開關

輕觸開關位于卡扣內部，當卡扣扣到電動車上的固定掛鉤上時，固定掛鉤的擠壓力使得輕觸開關的常閉開關下壓，機器斷電，卡扣分離時，輕觸開關的常閉開關復位，機器上電。

3.7 卡扣

用于固定在摩托上，以及控制機器的斷電和上電功能。

4 電動車密碼鎖軟件設計方案

（1）根據圖3 所示程序流程圖，本文程序采用c 語音編寫并燒寫入atmega328 當中。配合電子密碼鎖硬件，該程序實現了以下功能，當電子密碼鎖首次開機，cpu開始檢測旋轉編碼器的按壓狀態，當按壓一次則表示進入密碼比對開啟狀態；當電子密碼鎖實現一次開鎖成功后，如果cpu 識別到旋轉編碼器按壓了兩次，則程序進入電子密碼鎖密碼修改狀態。

（2）本文APP 功能編寫要求：①界面登入需要賬號密碼認證后才可使用。②在主界面上具備語音開鎖、手動開鎖、開鎖狀態顯示的功能。

（3）本文APP 控制界面簡介。①APP 開啟后，手機藍牙開始搜索接通電動車的藍牙，并主動建立藍牙通信。②接入藍牙后，在APP 應用界面上提供了語音、按鍵、滑塊等功能，用戶可以使用語言、滑動開關的操作方式開啟或關閉電動車。③用戶開啟或關閉電動車時，為了增強狀態的區別和用戶界面的體驗感，該電動車密碼鎖APP 其狀態通過APP 界面上的圖形、語音合成，進行對應提示。④APP 端開啟電動車后，界面上的機車出現，機車發出引擎運動，畫面機車運動起來，同時電動車啟動，進入行駛模式。當APP 端斷開電源后，APP 界面出現剎車紅色尾燈界面，并播放停車的聲音，同時實際車輛電門斷電，停車！

5 結束語

隨著中國與國際上電動車市場的擴大，本文技術將有無限的可能，大有空間，主要應用于電動車、汽車、倉庫、房屋、保險柜等場所。