專利名稱：智能防盜門無(wú)鑰匙進(jìn)入系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及無(wú)鑰匙進(jìn)入系統(tǒng)，特別涉及智能防盜門無(wú)鑰匙進(jìn)入系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
RKE (Renote Keyless Entry) 遙控鑰匙進(jìn)入系統(tǒng)，它由發(fā)射器及接收器組成。發(fā)射 器包括按鍵、加密模塊、發(fā)射電路及電池；接收機(jī)包括信息處理單片機(jī)、射頻接收模塊及輸 出控制電路。當(dāng)使用者按下發(fā)射器控制按鍵時(shí)，數(shù)據(jù)信息以保密編碼形式由發(fā)射天線發(fā)出， 在接收端接收器進(jìn)行數(shù)據(jù)接收識(shí)別并打開車鎖。這種系統(tǒng)采用RFID (無(wú)線射頻識(shí)別)技術(shù)， 它是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，其可以通過(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù) 據(jù)，識(shí)別工作無(wú)須人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術(shù)可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體并可同 時(shí)識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽，操作快捷方便。無(wú)鑰匙門禁系統(tǒng)(PKE，Passive Keyless Entry)在RKE基礎(chǔ)之上發(fā)展起來(lái)，作為 新一代防盜技術(shù)正在逐步發(fā)展壯大，目前已經(jīng)從高檔車市場(chǎng)逐步進(jìn)入中檔車市場(chǎng)，不僅奔 馳、寶馬等高端汽車制造商已經(jīng)廣泛采用了 PKE，像福特蒙迪歐、日產(chǎn)的天籟和新型馬自達(dá) 等中型車型也紛紛采用這一技術(shù)。PKE不是傳統(tǒng)的鑰匙，而是一個(gè)智能鑰匙，類似于智能 卡。當(dāng)駕駛者踏進(jìn)指定范圍時(shí)，該系統(tǒng)通過(guò)識(shí)別判斷如果是合法授權(quán)的駕駛者則進(jìn)行自動(dòng) 開門。上車之后，駕駛者只需要按一個(gè)按鈕即可啟動(dòng)點(diǎn)火開關(guān)。目前市場(chǎng)上將PKE系統(tǒng)作為標(biāo)準(zhǔn)或者可選的配件大多應(yīng)用在車輛上，還沒(méi)有應(yīng)用 到智能防盜門上。目前，智能鎖根據(jù)安裝開啟的方式可以分為射頻鎖、指紋鎖、密碼鎖三種，在實(shí)際 產(chǎn)品中會(huì)以這三種方式任意組合進(jìn)行智能鎖的開啟，如射頻+密碼、射頻+指紋+密碼、指 紋+密碼等，但不管利用哪種組合，都會(huì)出現(xiàn)使用不便和安全性不高的問(wèn)題。因此，利用PKE技術(shù)，開發(fā)出智能防盜門無(wú)鑰匙進(jìn)入系統(tǒng)是大勢(shì)所趨，方便有效地 解決智能鎖傳統(tǒng)開啟方式中使用不便和安全系數(shù)高的技術(shù)問(wèn)題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供智能防盜門無(wú)鑰匙進(jìn)入系統(tǒng)，采用將PKE系統(tǒng)應(yīng)用于 智能防盜門上，代替了智能鎖傳統(tǒng)的開啟方式，解決了智能鎖傳統(tǒng)開啟方式中使用不便和 安全系數(shù)高的技術(shù)問(wèn)題。智能防盜門無(wú)鑰匙進(jìn)入系統(tǒng)，包括設(shè)于防盜門內(nèi)的主機(jī)部分和設(shè)于遙控器內(nèi)的鑰 匙部分，所述的主機(jī)部分包括觸發(fā)器、LF發(fā)射器、PKE接收器和執(zhí)行部件，觸發(fā)器與LF發(fā)射 器相聯(lián)接，執(zhí)行部件與PKE接收器相聯(lián)接所述的PKE接收器包括RF接收器、解碼器和驅(qū)動(dòng)器，解碼器設(shè)有輸入端與RF接收 器聯(lián)接，解碼器設(shè)有輸出端與驅(qū)動(dòng)器聯(lián)接，驅(qū)動(dòng)器與執(zhí)行部件聯(lián)接。所述的鑰匙部分包括RF發(fā)射器、編碼器、按鍵和三軸模擬前端AFE，所述的三軸模 擬前端AFE設(shè)有用于接收LF發(fā)射器信號(hào)的天線及諧振電路，編碼器設(shè)有輸入端與三軸模擬前端AFE、按鍵聯(lián)接；編碼器設(shè)有輸出端與RF發(fā)射器聯(lián)接；設(shè)于主機(jī)部分的RF接收器與設(shè)于鑰匙部分的RF發(fā)射器無(wú)線聯(lián)接。較佳地，解碼器的輸入端與觸發(fā)器聯(lián)接，所述的觸發(fā)器包括設(shè)于防盜門把手內(nèi)側(cè) 的按鍵，所述的執(zhí)行部件包括防盜門鎖。較佳地，三軸模擬前端AFE包括三根天線和三個(gè)諧振電路，所述的三根天線為互 相垂直的X軸天線、Y軸天線和Z軸天線。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型存在以下技術(shù)效果本實(shí)用新型采用遙控器中的鑰匙部分感應(yīng)防盜門內(nèi)的主機(jī)控制信號(hào)，無(wú)需使用鑰 匙，并使用加密的滾動(dòng)碼技術(shù)，密碼極不易重復(fù)，使本實(shí)用新型具有使用方便、安全系數(shù)高 的特點(diǎn)。

圖1是本實(shí)用新型智能防盜門無(wú)鑰匙進(jìn)入系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型智能防盜門無(wú)鑰匙進(jìn)入系統(tǒng)的DES編碼圖；圖3為本實(shí)用新型智能防盜門無(wú)鑰匙進(jìn)入系統(tǒng)的DES解碼圖；圖4為本實(shí)用新型智能防盜門無(wú)鑰匙進(jìn)入系統(tǒng)的按鍵DES硬件加密部分電路；圖5為本實(shí)用新型智能防盜門無(wú)鑰匙進(jìn)入系統(tǒng)的發(fā)送部分射頻前端電路；圖6為本實(shí)用新型智能防盜門無(wú)鑰匙進(jìn)入系統(tǒng)的接收部分射頻前端電路；圖7為本實(shí)用新型智能防盜門無(wú)鑰匙進(jìn)入系統(tǒng)的接收部分微處理器控制電路；圖8為本實(shí)用新型智能防盜門無(wú)鑰匙進(jìn)入系統(tǒng)的編碼加密操作流程；圖9為本實(shí)用新型智能防盜門無(wú)鑰匙進(jìn)入系統(tǒng)的解碼解密流程；圖10為本實(shí)用新型智能防盜門無(wú)鑰匙進(jìn)入系統(tǒng)的元器件參數(shù)。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的敘述。智能防盜門無(wú)鑰匙進(jìn)入系統(tǒng)，請(qǐng)參考圖1，包括設(shè)于防盜門內(nèi)的主機(jī)部分2和設(shè)于 遙控器內(nèi)的鑰匙部分1，所述的主機(jī)部分2包括觸發(fā)器4、LF發(fā)射器24、PKE接收器和執(zhí)行 部件3，觸發(fā)器4與LF發(fā)射器24相聯(lián)接，執(zhí)行部件3與PKE接收器相聯(lián)接所述的PKE接收器包括RF接收器21、解碼器22和驅(qū)動(dòng)器23，解碼器22設(shè)有輸入 端與RF接收器聯(lián)接，解碼器13輸出端與驅(qū)動(dòng)器23聯(lián)接，驅(qū)動(dòng)器23與執(zhí)行部件3聯(lián)接。所述的鑰匙部分包括RF發(fā)射器12、編碼器13、按鍵14和三軸模擬前端AFE11，所 述的三軸模擬前端AFEll設(shè)有用于接收LF發(fā)射器12信號(hào)的天線及諧振電路，編碼器13設(shè) 有輸入端與三軸模擬前端AFE11、按鍵14聯(lián)接；編碼器13設(shè)有輸出端與RF發(fā)射器12聯(lián)接； 設(shè)于主機(jī)部分2的RF接收器21與設(shè)于鑰匙部分的RF發(fā)射器12無(wú)線聯(lián)接。解碼器13的輸入端與觸發(fā)器4聯(lián)接，所述的觸發(fā)器4包括設(shè)于防盜門把手內(nèi)側(cè)的 按鍵14，所述的執(zhí)行部件3包括防盜門鎖。三軸模擬前端AFEll包括三根天線和三個(gè)諧振電路，所述的三根天線為互相垂直 的X軸天線、Y軸天線和Z軸天線。當(dāng)LF發(fā)射器12 (低頻)檢測(cè)到觸發(fā)器4輸入時(shí)，將發(fā)送一條編碼的125KHZ報(bào)文。該信號(hào)范圍內(nèi)的任何鑰匙部分均會(huì)接收到這條報(bào)文，并對(duì)編碼的數(shù)據(jù)字段進(jìn)行驗(yàn)證。如果 LF發(fā)射器12被識(shí)別，將發(fā)送一條RW433. 92MHZ)KEELOQ編碼報(bào)文。RF接收器21對(duì)該數(shù)據(jù) 包進(jìn)行解碼，如果被識(shí)別，將進(jìn)行相應(yīng)的操作。為降低電流消耗，LF發(fā)射器12不會(huì)持續(xù)輪 詢遙控器內(nèi)的鑰匙部分1，防盜門把手內(nèi)側(cè)的按鍵14把LF發(fā)射器M從休眠模式或掉電模 式喚醒。鑰匙部分鑰匙部分電路具有三個(gè)外部LC諧振電路、三個(gè)按鍵開關(guān)、一個(gè)用于數(shù)據(jù)發(fā)送的 433. 92MHZ諧振器和幾個(gè)用于后備電池模式的元件。鑰匙部分采用HCS300為主控芯片， HCS300包括數(shù)字MCU部分(HCS300內(nèi)核)和三軸模擬前端(AFE)部分，可用于多種低頻檢測(cè) 和智能雙向通訊應(yīng)用。主機(jī)部分發(fā)出一個(gè)125kHz的命令信號(hào)，搜尋周圍有效的鑰匙部分。 如果接收到的命令有效，鑰匙部分將返回一個(gè)響應(yīng)信號(hào)(高頻的RF信號(hào))。HCS300器件具有 三個(gè)天線連接引腳。通過(guò)連接指向X、Y和Z方向的三個(gè)天線，鑰匙部分可隨時(shí)接受來(lái)自任 意方向的信號(hào)，從而降低有天線的方向性而造成信號(hào)丟失的可能性。各天線引腳的輸入信 號(hào)的檢測(cè)是相互獨(dú)立的，并隨后相加。通過(guò)對(duì)配置寄存器進(jìn)行編程，每個(gè)輸入通道可以被單 獨(dú)使能或禁止。被使能的通道越少，器件的功耗就越小。為實(shí)現(xiàn)免持操作，鑰匙部分連續(xù)等待并檢測(cè)輸入信號(hào)，這會(huì)減少電池使用壽命。因 此，為減小工作電流，在三軸模擬前端(AFE)搜尋有效輸入信號(hào)的同時(shí)，數(shù)字MCU部分(編碼 器部分)可以處于低電流模式(休眠模式)。只有當(dāng)AFE檢測(cè)到有效輸入信號(hào)時(shí)，數(shù)字MCU(編 碼器部分)部分才被喚醒。以下根據(jù)附圖詳細(xì)介紹功率設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)中主要考慮的是低電流消耗情況下的高可靠性、系統(tǒng)的成本以及發(fā)送器和接 收器的壽命。對(duì)于發(fā)送器，電池壽命在3—5年是可以滿足要求的。電池壽命對(duì)于接收器件 也很重要，因?yàn)榻邮掌骷仨毧偸窃诰€偵聽(tīng)發(fā)送端數(shù)據(jù)，典型的電流要求不超過(guò)1 mA。一個(gè) 設(shè)計(jì)方法是，在一定時(shí)間內(nèi)，接收端保證能夠檢測(cè)到有效的發(fā)送信號(hào)；為了最大限度地節(jié) 約電量，接收器在其他的時(shí)間睡眠。安全性設(shè)計(jì)系統(tǒng)的安全性也是一項(xiàng)主要考慮的因素。通過(guò)采用Microchip公司專為PKE系統(tǒng) 設(shè)計(jì)的使用DES算法的安全密鑰芯片HCS300來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全加密，防止發(fā)送的數(shù)據(jù) 被惡意盜取拷貝；同時(shí)在接收端使用MC9RS08KA2進(jìn)行解密和繼電器控制。HCS300的操作電壓為2. 0—6. 3 V，是一個(gè)可編程28位串行碼、64位加密鍵值、66 位發(fā)送長(zhǎng)度、32位跳頻碼、4位按鍵碼、2位狀態(tài)碼，具有鍵值讀保護(hù)措施的芯片。DES編碼、解碼圖如圖2和圖3所示。16位的同步計(jì)算器，在每次發(fā)送代碼后都要發(fā)生改變。它隨按鍵的次數(shù)而增加。 根據(jù)DES算法加密，在每次發(fā)送的代碼中，由于同步計(jì)數(shù)器的變化而使得每次發(fā)送的代碼 有大于50%的部分不一樣。圖2說(shuō)明在編碼過(guò)程中如何使用HCS300的內(nèi)部可編程EEPR0M， 一旦編碼器檢測(cè)有按鍵按下，它就立即讀鍵值，同時(shí)刷新同步計(jì)數(shù)器。按鍵和同步計(jì)數(shù)器經(jīng) 過(guò)加密算法處理，輸出數(shù)據(jù)是32位的加密信息。攜帶按鍵信息的32位代碼和串行碼組成 了整個(gè)發(fā)送碼，將被接收部分接收到。[0043]解碼部分必須先學(xué)習(xí)發(fā)送端的數(shù)據(jù)碼，學(xué)習(xí)包括計(jì)算發(fā)送端的鍵值、解密32位的 加密信息和可編程陣列中的串行碼、同步計(jì)數(shù)器以及鍵值。在正常的操作模式中，每次接收 到的有效格式的信息都被計(jì)算。串行碼用于表示發(fā)送碼是否被學(xué)習(xí)過(guò)。如果發(fā)送碼被學(xué)習(xí) 過(guò)，那么它的信息被解密和同步計(jì)數(shù)器值校驗(yàn)，最后接收系統(tǒng)執(zhí)行按鍵操作請(qǐng)求。圖3表示 了接收部分接收到的信息和它的可編程EEPROM (設(shè)計(jì)中使用AT24C02)中存儲(chǔ)信息的關(guān)系。射頻收發(fā)器件和微處理器特性 為了保證系統(tǒng)能夠在較低電流消耗的情況下，有較高的發(fā)射功率和接收靈敏度， 系統(tǒng)選用了 Maxim公司的MAX1473接收芯片和MAX7044發(fā)射芯片。MAX7044發(fā)射芯片工作電壓為+2. 1—6. 0 V，7. 7 mA的低工作電流，250 μ s的啟 動(dòng)時(shí)間。通信速率能達(dá)到100 kbps,小封裝3 mmX3 mm，8引腳S0T23封裝。它消除了基 于SAW發(fā)送器設(shè)計(jì)的問(wèn)題；采用晶體結(jié)構(gòu)，提供了更大的調(diào)制深度和快速的頻率響應(yīng)機(jī)制； 降低了溫度的影響，溫度范圍可達(dá)-40—125 °C。MAX1473接收芯片采用3. 3 V鋰電池供電，250 Ps啟動(dòng)時(shí)間，小于2.5 μ A的待 機(jī)模式工作電流，-114 dBm的靈敏度；采用TSSOP 28引腳封裝設(shè)計(jì)。MC9RS08KA2作為Freescale公司新推出的一款集成多個(gè)功能的高性價(jià)比MCU，具 有鍵盤中斷和高達(dá)20 MHz的內(nèi)部時(shí)鐘，以及8位模計(jì)數(shù)器，2 KB Flash空間，63字節(jié)RAM ； 同時(shí)有等待和3種停止模式，滿足系統(tǒng)的超低功耗設(shè)計(jì)(設(shè)計(jì)中電流小于1 μ Α),以及簡(jiǎn)易 的6引腳BDM編程調(diào)試接口，便于系統(tǒng)的實(shí)時(shí)升級(jí)。設(shè)計(jì)中采用6引腳DFN精密小引腳封 裝，滿足系統(tǒng)的小體積要求。硬件設(shè)計(jì)圖按鍵DES硬件加密部分電路如圖4所示。發(fā)送部分射頻前端電路如圖5所示。接收部分射頻前端電路如圖6所示，元器件參數(shù)如圖10所列。接收部分微處理器 控制電路如圖7所示。軟件設(shè)計(jì)編碼加密操作流程如圖8所示。如果有按鍵按下，HCS300將被喚醒，同時(shí)通過(guò)10 ms延時(shí)消抖。同步計(jì)數(shù)器、描述 信息、按鍵信息被編碼形成跳頻碼。每次發(fā)送跳頻碼都會(huì)不一樣，即便是同一個(gè)按鍵按下， 在64K次按鍵過(guò)程中發(fā)送的跳頻碼也不會(huì)發(fā)生重復(fù)，因此在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，按鍵密鑰信息 不會(huì)被盜取。如果在發(fā)送的過(guò)程中檢測(cè)到新的按鍵按下，那么將會(huì)立即復(fù)位，而且當(dāng)前的 代碼將不會(huì)繼續(xù)執(zhí)行；離開按鍵后，對(duì)代碼字是沒(méi)有影響的，除非沒(méi)有按鍵繼續(xù)保持按下?tīng)?態(tài)，在任何情況下傳輸代碼都會(huì)完成，同時(shí)系統(tǒng)下電。接收部分解碼解密流程如圖9所示。上電后，MC9RS08KA2開始判斷系統(tǒng)是否有I/O中斷產(chǎn)生。如果沒(méi)有，則系統(tǒng)進(jìn)入 低功耗睡眠模式(停止模式3)；如果有I/O中斷產(chǎn)生，那么進(jìn)入中斷，喚醒MCU，同時(shí)進(jìn)行軟 件DES算法解密。如果解密不成功，則繼續(xù)接收數(shù)據(jù)；如果解密成功，則執(zhí)行相應(yīng)的繼電器 操作(如開/關(guān)門等)，然后系統(tǒng)繼續(xù)進(jìn)入睡眠狀態(tài)。以上公開的僅為本申請(qǐng)的一個(gè)具體實(shí)施例，但本申請(qǐng)并非局限于此，任何本領(lǐng)域 的技術(shù)人員能思之的變化，都應(yīng)落在本申請(qǐng)的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.智能防盜門無(wú)鑰匙進(jìn)入系統(tǒng)，包括設(shè)于防盜門內(nèi)的主機(jī)部分和設(shè)于遙控器內(nèi)的鑰匙 部分，其特征在于，所述的主機(jī)部分包括觸發(fā)器、LF發(fā)射器、PKE接收器和執(zhí)行部件，觸發(fā)器 與LF發(fā)射器相聯(lián)接，執(zhí)行部件與PKE接收器相聯(lián)接所述的PKE接收器包括RF接收器、解碼器和驅(qū)動(dòng)器，解碼器設(shè)有輸入端與RF接收器聯(lián) 接，解碼器設(shè)有輸出端與驅(qū)動(dòng)器聯(lián)接，驅(qū)動(dòng)器與執(zhí)行部件聯(lián)接；所述的鑰匙部分包括RF發(fā) 射器、編碼器、按鍵和三軸模擬前端AFE，所述的三軸模擬前端AFE設(shè)有用于接收LF發(fā)射器 信號(hào)的天線及諧振電路，編碼器設(shè)有輸入端與三軸模擬前端AFE、按鍵聯(lián)接；編碼器設(shè)有輸 出端與RF發(fā)射器聯(lián)接；設(shè)于主機(jī)部分的RF接收器與設(shè)于鑰匙部分的RF發(fā)射器無(wú)線聯(lián)接。
2.如權(quán)利要求1所述的智能防盜門無(wú)鑰匙進(jìn)入系統(tǒng)，其特征在于，解碼器的輸入端與 觸發(fā)器聯(lián)接，所述的觸發(fā)器包括設(shè)于防盜門把手內(nèi)側(cè)的按鍵，所述的執(zhí)行部件包括防盜門 鎖。
3.如權(quán)利要求1所述的智能防盜門無(wú)鑰匙進(jìn)入系統(tǒng)，其特征在于，三軸模擬前端AFE包 括三根天線和三個(gè)諧振電路，所述的三根天線為互相垂直的X軸天線、Y軸天線和Z軸天線。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種智能防盜門無(wú)鑰匙進(jìn)入系統(tǒng)，包括設(shè)于防盜門內(nèi)的主機(jī)部分和設(shè)于遙控器內(nèi)的鑰匙部分，主機(jī)部分包括觸發(fā)器、LF發(fā)射器、PKE收器和執(zhí)行部件，觸發(fā)器與LF發(fā)射器相聯(lián)接，執(zhí)行部件與PKE接收器相聯(lián)接PKE接收器包括RF接收器、解碼器和驅(qū)動(dòng)器，解碼器設(shè)有輸入端與RF接收器聯(lián)接，解碼器設(shè)有輸出端與驅(qū)動(dòng)器聯(lián)接，驅(qū)動(dòng)器與執(zhí)行部件聯(lián)接。鑰匙部分包括RF發(fā)射器、編碼器、按鍵和三軸模擬前端AFE，三軸模擬前端AFE設(shè)有天線及諧振電路，編碼器設(shè)有輸入端與三軸模擬前端AFE、按鍵聯(lián)接；編碼器設(shè)有輸出端與RF發(fā)射器聯(lián)接；設(shè)于主機(jī)部分的RF接收器與設(shè)于鑰匙部分的RF發(fā)射器無(wú)線聯(lián)接，解決了智能鎖傳統(tǒng)開啟方式中使用不便和安全系數(shù)高的技術(shù)問(wèn)題。
文檔編號(hào)G08C17/02GK201915717SQ20102067686
公開日2011年8月3日 申請(qǐng)日期2010年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月23日
發(fā)明者應(yīng)剛建, 斯輝健, 陳強(qiáng), 陳浩 申請(qǐng)人:應(yīng)剛建, 斯輝健, 陳強(qiáng), 陳浩