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[摘要]采用信息纽扣iButton设计智能电子锁，并采用电源外置的方法，设计电子锁钥匙结构。这种新型电子锁不仅具有良好的防盗作用，而且解决了电源供给问题。
[关键词]iButton芯片 电子技术 单片机
中图分类号：TN7 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2008）1110015－01
随着社会经济的发展，电子设备和保密机构对更安全、更方便的身份认证和访问控制的需求越来越高。作为一种智能信息载体，iButton因其独特的不锈钢封装形式、简单的通信方式、高度的安全可靠性，在智能安防系统的应用中，得到广泛使用。
一、新型电子锁的设计
（一）新型电子锁的工作原理
新型电子锁在设计时，将iButton芯片与电池封装成钥匙形状，其中iButton芯片与电池位于钥匙手柄部位。钥匙的插入部分由三段相互绝缘的空心金属柱组成，其中第一段为电源供电线，用于向锁内的单片机和其它电子元件供电；第二段为通信的单总线接触端，用于单片机和iButton的通信连接；钥匙第三段为地线端，用于给系统中各器件的地线连接。
系统正常使用时的工作原理为：将iButton钥匙插入到电子锁内，通过钥匙的三段金属柱与锁内的单片机以及其它器件连接。根据单总线通信协议，主控芯片向iButton发送复位脉冲，将其初始化，然后读取iButton的标识码，经循环冗余校验后与原先存储的iButton标识码进行比较判断，若吻合，则驱动光耦继电器开锁，同时绿灯亮；若不吻合，则红灯亮，无法开启电子锁。
（二）新型电子锁的电路
新型电子门锁的电路包括主控电路、通信电路和驱动电路等，如图1所示。
1.主控电路。新型电子锁采用ATMEL公司生产的AT90S2313单片机作为主控芯片[4]。AT90S2313 是一款基于AVR RISC 的低功耗CMOS 的8 位单片机，通过在一个时钟周期内执行一条指令，AT90S2313 可以取得接近1MIPS/MHz，从而可以使得功耗和执行速度之间取得平衡。芯片选择时，注意使用可以2.7V供电的芯片。iButton器件选用DS1990A，与其他iButton器件相比较，DS1990A价格便宜，除了没有非易失存储器外，拥有iButton器件所有的共性：独特的不锈钢封装形式，简单的通信方式，高度的安全可靠性等等。电路设计中选用一个NPN三极管，上拉电阻选用阻值为4.7K的电阻。电池选用2个松柏钮型锌银电池391，该型号钮扣电池提供电压为1.55V，具有体积小，高度低，重量轻，容量大等特点，非常适合作为单片机的供电电源。
2．通信电路原理。为了保证数据传输的完整性，所有的iButton器件都必须遵循严格的通信协议，那就是单总线协议。如图2，单总线通常要求外接一个约为4.7kQ的上拉电阻，这样，当总线闲置时，其状态为高电平。主机和从机之间的通信可通过3个步骤完成，分别为初始化单总线器件、识别单总线器件和交换数据。由于它们是主从结构，只有主机呼叫从机时，从机才能应答，因此主机访问单总线器件都必须严格遵循单总线命令序列，即初始化、ROM命令、功能命令。如果出现序列混乱，单总线器件将不响应主机。
3．驱动电路。当前智能钥匙通过CRC校验，并且读取的ID码与单片机EEPROM存储的ID码一致时，需要打开门锁。在本文中是通过PB引脚接入一个光耦继电器，当检测到ID码一致时，便向光耦继电器发送高电平，继电器常开触点闭合，在继电器的常开回路中接入一个小型电磁铁，铁芯的较小移动经过一套杠杆系统放大后将锁打开。
二、系统软件设计
新型电子锁单片机控制的软件如图3所示，其中包括两个部分：第一是将读入的64位ID码存入单片机EEPROM内时单片机与iButton的通信；第二是正常使用状态时单片机与iButton的通信。
正常使用状态时单片机与iButton的通信步骤如图3。
三、结语
本文设计的新型电子锁采用了当今世界先进的iButton技术，不仅具备携带方便、不易损坏、不易受腐蚀、不易受电磁干扰等特点，而且采用了外部供电开启电子锁的方法，解决了以前失去电力供应后，电子锁失效而变为普通锁的问题。此外，这种新型电子锁实现简单，成本低廉，具有较好的经济效益和社会效益，满足现代智能建筑中安防系统要求。因此将有广阔的应用前景。
参考文献：
[1]付丽辉，单片机CRC算法的实现[J].世界电子元器件，2004，38(8)：10-12.
[2]沈文、Eagle、詹卫前，AVR单片机C语言开发入门指导[M].北京：清华大学出版社，2003.
作者简介：
邹剑娟，本科，研究方向：电子与通信。
[关键词]iButton芯片 电子技术 单片机
中图分类号：TN7 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2008）1110015－01
随着社会经济的发展，电子设备和保密机构对更安全、更方便的身份认证和访问控制的需求越来越高。作为一种智能信息载体，iButton因其独特的不锈钢封装形式、简单的通信方式、高度的安全可靠性，在智能安防系统的应用中，得到广泛使用。
一、新型电子锁的设计
（一）新型电子锁的工作原理
新型电子锁在设计时，将iButton芯片与电池封装成钥匙形状，其中iButton芯片与电池位于钥匙手柄部位。钥匙的插入部分由三段相互绝缘的空心金属柱组成，其中第一段为电源供电线，用于向锁内的单片机和其它电子元件供电；第二段为通信的单总线接触端，用于单片机和iButton的通信连接；钥匙第三段为地线端，用于给系统中各器件的地线连接。
系统正常使用时的工作原理为：将iButton钥匙插入到电子锁内，通过钥匙的三段金属柱与锁内的单片机以及其它器件连接。根据单总线通信协议，主控芯片向iButton发送复位脉冲，将其初始化，然后读取iButton的标识码，经循环冗余校验后与原先存储的iButton标识码进行比较判断，若吻合，则驱动光耦继电器开锁，同时绿灯亮；若不吻合，则红灯亮，无法开启电子锁。
（二）新型电子锁的电路
新型电子门锁的电路包括主控电路、通信电路和驱动电路等，如图1所示。
1.主控电路。新型电子锁采用ATMEL公司生产的AT90S2313单片机作为主控芯片[4]。AT90S2313 是一款基于AVR RISC 的低功耗CMOS 的8 位单片机，通过在一个时钟周期内执行一条指令，AT90S2313 可以取得接近1MIPS/MHz，从而可以使得功耗和执行速度之间取得平衡。芯片选择时，注意使用可以2.7V供电的芯片。iButton器件选用DS1990A，与其他iButton器件相比较，DS1990A价格便宜，除了没有非易失存储器外，拥有iButton器件所有的共性：独特的不锈钢封装形式，简单的通信方式，高度的安全可靠性等等。电路设计中选用一个NPN三极管，上拉电阻选用阻值为4.7K的电阻。电池选用2个松柏钮型锌银电池391，该型号钮扣电池提供电压为1.55V，具有体积小，高度低，重量轻，容量大等特点，非常适合作为单片机的供电电源。
2．通信电路原理。为了保证数据传输的完整性，所有的iButton器件都必须遵循严格的通信协议，那就是单总线协议。如图2，单总线通常要求外接一个约为4.7kQ的上拉电阻，这样，当总线闲置时，其状态为高电平。主机和从机之间的通信可通过3个步骤完成，分别为初始化单总线器件、识别单总线器件和交换数据。由于它们是主从结构，只有主机呼叫从机时，从机才能应答，因此主机访问单总线器件都必须严格遵循单总线命令序列，即初始化、ROM命令、功能命令。如果出现序列混乱，单总线器件将不响应主机。
3．驱动电路。当前智能钥匙通过CRC校验，并且读取的ID码与单片机EEPROM存储的ID码一致时，需要打开门锁。在本文中是通过PB引脚接入一个光耦继电器，当检测到ID码一致时，便向光耦继电器发送高电平，继电器常开触点闭合，在继电器的常开回路中接入一个小型电磁铁，铁芯的较小移动经过一套杠杆系统放大后将锁打开。
二、系统软件设计
新型电子锁单片机控制的软件如图3所示，其中包括两个部分：第一是将读入的64位ID码存入单片机EEPROM内时单片机与iButton的通信；第二是正常使用状态时单片机与iButton的通信。
正常使用状态时单片机与iButton的通信步骤如图3。
三、结语
本文设计的新型电子锁采用了当今世界先进的iButton技术，不仅具备携带方便、不易损坏、不易受腐蚀、不易受电磁干扰等特点，而且采用了外部供电开启电子锁的方法，解决了以前失去电力供应后，电子锁失效而变为普通锁的问题。此外，这种新型电子锁实现简单，成本低廉，具有较好的经济效益和社会效益，满足现代智能建筑中安防系统要求。因此将有广阔的应用前景。
参考文献：
[1]付丽辉，单片机CRC算法的实现[J].世界电子元器件，2004，38(8)：10-12.
[2]沈文、Eagle、詹卫前，AVR单片机C语言开发入门指导[M].北京：清华大学出版社，2003.
作者简介：
邹剑娟，本科，研究方向：电子与通信。