基于PIC16C57的滾動(dòng)碼遙控安防系統(tǒng)

摘要：本文介紹滾動(dòng)碼技術(shù)和一種基于PIC16C57的滾動(dòng)碼解碼的安防系統(tǒng)設(shè)計(jì)。與傳統(tǒng)的用于單向傳輸?shù)陌卜喇a(chǎn)品主要采用固定編碼集成電路相比，該系統(tǒng)具有極高的保密性, 可廣泛應(yīng)用于各種安全保密系統(tǒng)。
關(guān)鍵詞：滾動(dòng)碼；遙控發(fā)射；遙控接收；單片機(jī)

傳統(tǒng)上，用于單向傳輸?shù)陌卜喇a(chǎn)品主要采用固定編碼集成電路，如PT2262 、PT2272 、AX5326 、AX5327等編解碼芯片。但由于此類編解碼芯片的編碼長(zhǎng)度有限，碼形格式固定不變，容易通過(guò)空中捕捉電波碼字和掃描跟蹤等方法破解。因此，此類編解碼芯片只能用于一些對(duì)保密安全要求不高的場(chǎng)所。相比之下，Microchip公司推出的KEELOQ編碼系統(tǒng)編碼方式安全性大大提高。

KEELOQ 技術(shù)是一種復(fù)雜的非線性加密算法，經(jīng)它加密后的碼稱為滾動(dòng)碼，KEELOQ也是滾動(dòng)碼技術(shù)的專利代碼。KEELOQ編碼系統(tǒng)的編碼方式不是固定的，使數(shù)據(jù)傳輸具有極高的保密性,每次傳輸?shù)拇a都是唯一、不規(guī)則且不重復(fù)的。解碼系統(tǒng)由PIC系列單片機(jī)構(gòu)成，編解碼系統(tǒng)經(jīng)“學(xué)習(xí)”后，便構(gòu)成一系統(tǒng)，編碼與解碼同步滾動(dòng)，使得任何非法捕捉和掃描跟蹤等破譯手段都難以奏效?；谶@一原理，本文提出了一種基于PIC16C57的滾動(dòng)碼解碼安防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要包括遙控發(fā)射系統(tǒng)、遙控接收譯碼控制系統(tǒng)兩大部分。硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖1。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

系統(tǒng)主要由按鍵加密發(fā)送器和接收控制器組成。用戶可以按下按鍵開(kāi)關(guān)發(fā)起與接收機(jī)的通信，通過(guò)一串長(zhǎng)度為64～128位的數(shù)據(jù)流進(jìn)行發(fā)送器和接收器的會(huì)話，該數(shù)據(jù)流包括前引導(dǎo)碼、命令碼和一串加密滾動(dòng)碼。
  
遙控發(fā)射系統(tǒng)

遙控發(fā)射器主要由滾碼發(fā)生電路和載波發(fā)射電路兩部分組成，如圖2所示。S0-S3是四路控制按鍵，LED為發(fā)射指示，滾動(dòng)編碼以串行方式通過(guò)PWM接口，再由發(fā)射電路發(fā)射出去。發(fā)射電路采用MAX1472射頻模塊，如圖3所示。

圖2 遙控發(fā)射系統(tǒng)

圖3 發(fā)送部分射頻前端電路

遙控接收解碼控制系統(tǒng)

在接收解碼控制系統(tǒng)中，需要有射頻接收電路(見(jiàn)圖4)和解碼控制系統(tǒng)(見(jiàn)圖5)兩部分。

圖4 接收部分射頻前端電路

圖5 遙控接收解碼控制系統(tǒng)

在解碼控制系統(tǒng)中，單片機(jī)采用PIC16C57，片內(nèi)有72單元的RAM，2K程序存貯器ROM,20個(gè)I/O接口,以及片內(nèi)定時(shí)計(jì)數(shù)器和看門狗電路。在本設(shè)計(jì)中，由于使用的輸入輸出接口較多,需要進(jìn)行擴(kuò)展。輸入擴(kuò)展可采用單向驅(qū)動(dòng)器74LS244, 輸出擴(kuò)展可采用8D觸發(fā)器74LS273。在遙控接收電路中，采用與發(fā)射器配套的MAX1473。E2PROM可以選用任何容量的采用I2C總線協(xié)議的產(chǎn)品,以用作存貯滾動(dòng)編碼的“參考碼”。

為了使編碼器、解碼器一起工作，編碼器首先要被“學(xué)習(xí)”確認(rèn)?！皩W(xué)習(xí)”時(shí), 先按下PIC單片機(jī)解碼器下的“LAN”按鍵，并在規(guī)定時(shí)間內(nèi)按下編碼器的任意按鍵2 次。若在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)沒(méi)有接收到2 次數(shù)據(jù), 或者有接收到2 次數(shù)據(jù), 但數(shù)據(jù)經(jīng)校驗(yàn)不正確, 則認(rèn)為學(xué)習(xí)失敗, 應(yīng)重新學(xué)習(xí)。 若長(zhǎng)按“LAN”鍵超過(guò)8.2s，則解碼器將擦除全部的編碼器存儲(chǔ)值?！皩W(xué)習(xí)”成功后, 解碼器將所學(xué)的序列號(hào)和同步值經(jīng)加密后存儲(chǔ)到E2PROM中。解碼器接收到一次發(fā)送后，立即檢查序列號(hào)是否已被學(xué)習(xí)，如果是，則進(jìn)行解碼過(guò)程。然后，由生成的密鑰對(duì)滾動(dòng)碼部分進(jìn)行解密，用鑒別位來(lái)判斷解密是否有效，如果以上通過(guò)，則對(duì)同步值進(jìn)行判斷。同步值判斷通過(guò)后，接收到的按鍵值才輸出。

本系統(tǒng)中單片機(jī)控制部分可以檢測(cè)門的狀態(tài)并驅(qū)動(dòng)微功耗的電子鎖電磁繼電器，實(shí)現(xiàn)開(kāi)/關(guān)功能。結(jié)合盜警檢測(cè)、火警檢測(cè)等，就可以構(gòu)成一個(gè)完善的家用/辦公場(chǎng)所報(bào)警系統(tǒng)。
  
結(jié)語(yǔ)

通過(guò)結(jié)合多家外圍器件和微處理器件，整合利用KEELOQ芯片的安全性、Maxim射頻芯片的可靠性和PIC16C57單片機(jī)的性價(jià)比，通過(guò)實(shí)際運(yùn)行，系統(tǒng)達(dá)到了預(yù)先設(shè)計(jì)的要求。應(yīng)用KEELOQ 加密算法及非易失性的同步值, 使得所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)具有極高的保密性, 可廣泛應(yīng)用于各種安全保密系統(tǒng)，比如各種報(bào)警系統(tǒng)、防盜系統(tǒng)、住宅、辦公樓、汽車及車庫(kù)等門衛(wèi)管理系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)：
1.李東星. PIC16C5X系列單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)[M]. 北京: 電子工業(yè)出版社, 1996.
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3.www.maxim-ic.com;www.microchip.com.