CN100999961A - 新科技密码锁及钥匙的设计方法 - Google Patents

Abstract

新科技密码锁及钥匙的设计方法属于对生命、财产起安全防范作用的密码锁领域，通过让使用者自己设计密码的方法，使密码来源扩大，让技术开锁者制作不成开锁词典；将密码存于移动存储装置中作为钥匙，使密码不外露，更保密；利用手写输入设备作为密码输入装置，可以让使用者充分发挥想象力，创造出难以被破解的密码。

Description

新科技密码锁及钥匙的设计方法

技术领域

本发明属于对生命、财产安全起防范作用的密码锁领域。

背景技术

目前人们生活中使用的智能密码锁有：密码电子锁、磁卡锁、指纹锁、人面识别锁等。

指纹锁利用指纹作密码，生活中又难免不用手去碰、拿一些物品，对于别有用心的人盗取指纹、复制指纹无法控制。

科幻片中有用唇印作为密码的，其道理与指纹锁同理，也容易被他人获取。

人面识别锁，使用人的面部特征作密码，本身就已经泄密了，告诉别人使用者的面部特征就是钥匙，并且使用者每天将脸带出去给别人看，迟早容易被别人捕捉信息去，既局限又不具有隐蔽性。

密码电子锁和磁卡锁的密码只是采用数字、标点符号、字母这些有限元素进行组合，并且由于技术所限密码的位数不是很高，而技术开锁者大都是先将这些有限元素存于电脑，利用电脑程序将这些元素进行组合排列制成词典，再利用计算机的高速运算能力，将词典里的词依次作为密码，进行试开锁，破解速度很快。

上述各种锁是在厂家指定范围内选取设置密码的，缺点是密码的来源太有限、密码的位数不高、保密性差。

发明内容

为了提高密码锁的安全可靠性，就需要无限范围地扩大密码来源，将密码广义化，增加密码的保密性。而让使用者自己完成设计密码的工作，既可提升密码的保密性，又可创造出更多的难以破解的密码。将密码文件的体积海量化会更大地增加密码破解难度，海量化需要用到新科技。结合计算机系统的计算比较功能提出以下具体方案：

1、使用者把密码文件存于手机、PDA、USB移动存储器、闪存卡、智能存储卡、记忆棒、软盘、移动硬盘、光盘等移动存储装置(除目前磁卡锁用磁卡外)作为钥匙，锁的内部设有计算机系统利用计算机系统控制锁的机械部分，这种方法使密码文件既没有任何限定，而且还保密。

2、使用手写板、光笔、蓝牙笔等电脑手写输入设备作为密码输入器，使用者发挥自己的想象力，书写和绘制任意文字、图形作为密码，利用锁内计算机系统控制锁的机械部分，这种方法既保密，又能创造出更多难以破解的密码。

总之，本发明的特点是使用者自主设计密码(区别于传统的设置，传统设置是在数字、字母等中选取而且有位数限制)，而且密码的体积可以随计算机速度和存储器的容量不断提高而增大，所以称新科技，就是要不断利用日益更新的计算机运行速度使产品更新换代。

具体实施方式

1、密码的来源：①使用者通过操作电脑程序生成的各种文件，例如使用者用Word文档编辑软件生成的*.doc文件等。②使用者采集世界上客观存在的信息形成数据文件，例如用数码相机拍摄的照片，用可录音的mp3机录下的声音等。③使用者发挥自己的想象力，书写和绘制任意文字、图形、符号作为密码。

2、使用者将自己设计的密码分别存于锁内存储密码的存储器内和作为钥匙的移动存储装置中，将钥匙插入锁内，锁内计算机系统对这两组密码进行计算比较，符合使用者预定的要求时，计算机系统对锁的机械部分实现控制，从而产生开、闭锁功能。

3、使用手写输入设备作为密码输入装置，使用者先将想象的密码在手写输入设备上绘制出来，并存储到锁内存储密码的存储器中，开锁时，在手写输入设备上重新将密码绘制一遍，锁内的计算机系统对这两组密码进行计算比较，符合使用者预定的要求时，计算机系统对锁的机械部分实现控制，从而产生开、闭锁功能。

4、上述第2条和第3条在使用时，是将盛载或产生密码的装置与锁直接连接后，实现密码传输的，但日常生活中有时为了方便和需要而采取红外线光电感应、射频、蓝牙技术等无线传输技术间接与锁连接传输密码。

5、为了使本发明的锁具备防破解能力，计算机系统中的程序设计成：两组密码进行比较发现不符合使用者预定的要求时，向外连的通讯设备发出指令，通知使用者或报警。计算机系统要间隔一段时间才重新启动比较功能，一定次数比较后仍不符合要求时将进一步加长重新启动比较功能的间隔时间。

6、为了使本发明的锁具备防破坏能力，可以采取以下措施：①锁内密码信号输入线路在与计算机系统连接前的位置设置过电压、过电流保护装置；②锁内密码信号输入线路的末端与计算机系统间采取光电感应等无线技术传输数据；③采取其它非直接连接的传输方式。

7、其中一种典型结构：

a)钥匙由移动存储器加密码文件构成，当采用红外传输时，钥匙硬件由以下器件构成：低功耗MCU、高速USB控制器/收发器(USB2.0或更高)、高速红外控制器/收发器(FIR或VFIR或更高)、非易失性存储器、指示灯(或显示屏)、按键(ON等)、电池、电路板和机壳等。根据密码文件的来源，钥匙的USB和红外功能的硬件部分可具体再设计，如密码来自PC机，在既可以采用USB传输，又可以采用红外传输的情况下，就可以取消USB功能部件。目前市场上有用红外收发器加USB桥接器实现红外传输的，也有SPI接口的红外收发控制器，具体制造产品时再加以选用。当然USB及红外的配置越高速度越快就越好，在确定好配置后最好再制成SoC系统，使钥匙体积越小越好。

b)锁体设置于门或柜的内部或正内面(室内)，在正外面(即室外)基本不可视，而红外收发器因与钥匙传递信息是可视的或用有色高强玻璃遮盖的。锁体又分两种基本结构：

①锁体由CPU、内存(最好用内置锂电的SRAM，程序不易被复制)、高速USB控制器/收发器(USB2.0或更高)、高速红外控制器/收发器(FIR或VFIR或更高)、中断控制器、时钟电路、外存(如U盘、闪存卡等)、总线电路、蜂鸣器、电源及备用电源、电机(或电磁阀)和电机(或电磁阀)接口及驱动电路、电路板等组成。其锁舌机构由电机驱动摆杆机构(或由电机带动齿轮，齿轮带动直齿条)等将曲线运动转换为直线运动构成；或使电磁阀通断后锁舌作往复运动构成，电机或电磁阀由锁体CPU直接控制。②为防止坏人破窗而入，从室内将电机(或电磁阀)与锁体CPU间连线剪断后，手动控制电机或电磁阀开锁，特将锁体设计为两部分，第一部分由CPU、内存(最好用内置锂电的SRAM，程序不易被复制)、高速USB控制器/收发器(USB2.0或更高)、高速红外控制器/收发器(FIR或VFIR或更高)、外存、总线电路、时钟电路、中断控制器、电源及备用电源和电路板组成；第二部分由CPU、内存、总线电路、电机(或电磁阀)和电机(或电磁阀)接口及驱动电路、电路板、电源等组成，其与锁舌机构封装成一体。这两部分间可用串行或SPI等通信手段实现通信，工作时第一部分先接收外界输入的密码，验证后又向第二部分发送控制信号(相当于二级密码)，由第二部分直接控制锁舌。这样做的好处是可以增加门锁的破解难度，尤其是有多个锁舌的门，不同的锁舌间可有不同的二级密码。以上两种锁体结构集成电路可根据需要再次集成，若使用闪存卡等作为外部存储器，还应增设读卡器电路。所有用电机的地方均应采取过载保护。上述第二种锁体结构适用于存放大型贵重物品的仓库。

c)按闭锁方式分五大类型产品设计：红外自动闭锁型、开/闭锁均需按钥匙型、室内快开/室内外快闭型、室内外快闭型、组合型。

i.红外自动闭锁型：这种锁的钥匙与锁体是通过高速红外通信实现联系和控制的。门扇的侧边在关门状态下正对着门框，在开门状态下相对门框产生偏离。故在门扇的侧边安装一个红外发射器、一个红外接收器，均由锁体CPU控制，在门框的相对应位置上设置反射镜(或在门框内设光纤，光纤一端对着发射器，另一端对着接收器)。此锁体除了在门扇的侧边和门的正外面(室外)设有红外收发器外，在门扇的正内面(即室内)也有红外收发器，这些红外收发器由锁体CPU通过不同的接口地址进行控制和访问。这种锁在室内和室外都必须用钥匙开锁，而闭锁是自动完成的。其程序中必需的一个全局变量是延时计数器(yanshi)。具体程序为：

第一步，锁体上电初始化后等待钥匙通过红外接口传来的“唤醒”开锁信号，一段时间后仍没有信号从红外接口传来就进入节电状态。

第二步，按钥匙上的ON键，指示灯亮(或显示器显示准备就绪)表示上电初始化完毕(或从节电状态中唤醒)，再按一下ON键，指示灯熄灭或又亮一盏指示灯(或显示器显示正在开锁)表示正式进入开锁程序。钥匙不断向锁体发送“唤醒”信号，锁体收到此信号后从节电状态转为工作状态(如果锁体早已处于工作状态，那就更好了，节省时间开销)，在工作状态下，锁体程序验证了“唤醒”信号后，查看yanshi的值是否是0，如果是0，就向钥匙回复“已收到”信号使钥匙停止发送“唤醒”信号；如果yanshi的值非0，首先锁体上蜂鸣器响几下，yanshi的值是几就响几下，(或者将yanshi的值传至钥匙，由钥匙上的指示灯闪几下或由钥匙上的显示器显示要等待的时间)，以便让用户知道此前已持续数次停电送电或者有人尝试非法开锁，然后锁体稍等待一段时间后又进入节电状态，在等待的这段时间内用户如果按下钥匙上的“解码”键，则钥匙向锁体传入解锁密码文件，锁体CPU读取其锁体上的解锁文件并与传入的解锁密码文件相比较，如果相同则锁体向钥匙发送“已收到”信号，如果不同锁体进入节电状态。

第三步，钥匙收到“已收到”信号后，向锁体传入开锁密码文件，锁体CPU读取锁体上的开锁密码文件并与传入的开锁密码文件相比较，如果相同，锁体CPU向电机或电磁阀接口电路发送控制信号，由电机或电磁阀带动锁舌运动产生开锁，开锁后锁体蜂鸣器鸣叫一声或发送信号给钥匙，使钥匙上对应的表开锁状态的指示灯亮或显示器显示开锁状态。如果不相同，使yanshi＝yanshi+1后锁体进入节电状态。钥匙在很长一段时间后由于不再有信号传入所以(或在发送完开锁密码文件后)自动关机或进入节电状态。

第四步，上述开锁密码文件比较相同后，门扇侧边的红外发射器开始发射红外线，由侧边的红外接收器接收，当门扇被推开后(即开门)发射器发出的光接收器就收不到了，锁体CPU开始对一个变量进行记录，当门扇与门框又合拢时(即关门)，接收器又接收到光了，CPU记录了这个量的变化，根据这个变量的变化向电机或电磁阀接口电路发送控制信号，从而产生自动闭锁，闭锁时蜂鸣器鸣叫一声通知用户已闭锁成功，门锁下一步进入节电状态。

后续：当门框中的反光镜制成可旋转的，转至某角度后光线传不到接收器，(将反光镜或光纤的一端加设挡片，通过挡片遮挡红外传输)，这样就可手动制止门的自动闭锁，当再旋转恢复至原位时，又恢复自动闭锁功能。

ii.开/闭锁均需按钥匙型：这种锁的钥匙与锁体是通过高速红外通信实现联系和控制的。此锁体除了在门的正外面(室外)设有红外收发器外，在门扇的正内面(即室内)也有红外收发器，这些红外收发器由锁体CPU通过不同的接口地址进行控制和访问。这种锁在室内和室外都必须用钥匙开锁和闭锁。其程序中必需的全局变量是延时计数器(yanshi)、锁体状态(zhuangtai)。具体程序为：

第一步，锁体上电初始化后等待钥匙通过红外接口传来的“唤醒”开锁信号，一段时间后仍没有信号从红外接口传来就进入节电状态。

第二步，按钥匙上的ON键，指示灯亮(或显示器显示准备就绪)表示上电初始化完毕(或从节电状态中唤醒)，再按一下ON键，指示灯熄灭或又亮一盏指示灯(或显示器显示正在开锁)表示正式进入开锁程序。钥匙不断向锁体发送“唤醒”信号，锁体收到此信号后从节电状态转为工作状态(如果锁体早已处于工作状态，那就更好了，节省时间开销)，在工作状态下，锁体程序验证了“唤醒”信号后，查看yanshi的值是否是0，如果是0，就向钥匙回复“已收到”信号使钥匙停止发送“唤醒”信号；如果yanshi的值非0，首先锁体上蜂鸣器响几下，yanshi的值是几就响几下，(或者将yanshi的值传至钥匙，由钥匙上的指示灯闪几下或由钥匙上的显示器显示要等待的时间)，以便让用户知道此前已持续数次停电送电或者有人尝试非法开锁，然后锁体稍等待一段时间后又进入节电状态，在等待的这段时间内用户如果按下钥匙上的“解码”键，则钥匙向锁体传入解锁密码文件，锁体CPU读取其锁体上的解锁文件并与传入的解锁密码文件相比较，如果相同则锁体向钥匙发送“已收到”信号，如果不同锁体进入节电状态。

第三步，钥匙收到“已收到”信号后，向锁体传入开锁密码文件，锁体CPU读取锁体上的开锁密码文件并与传入的开锁密码文件相比较，如果相同，锁体CPU访问变量锁体状态(zhuangtai)，并改变其值，该变量做为执行开锁程序和闭锁程序的选择开关，CPU根据其改变后的值向电机或电磁阀接口电路发送控制信号，由电机或电磁阀带动锁舌运动产生开锁或闭锁，动作结束后锁体蜂鸣器鸣叫一声通知用户动作已完成，钥匙在发送完开锁密码文件后自行关机或进入节电状态。如果不相同，使yanshi＝yanshi+1后锁体进入节电状态。

iii.室内快开/室内外快闭型：这种锁的钥匙与锁体是通过高速红外通信实现联系和控制的。此锁体在门扇的正外面(室外)设有红外收发器，由锁体CPU通过其接口地址进行控制和访问的，锁体在室内设置“快开”、“快闭”操作按键，在室外设置“快闭”操作键，通过执行相应的中断服务程序，如“快开”键启动开锁程序，向电机或电磁阀接口电路发送控制信号，由电机或电磁阀带动锁舌运动产生开锁，动作结束后锁体蜂鸣器鸣叫一声通知用户动作已完成。这种锁在室外必须用钥匙开锁。其程序中必需的一个全局变量是延时计数器(yanshi)。室外开锁具体程序为：

第一步，锁体上电初始化后等待钥匙通过红外接口传来的“唤醒”开锁信号，一段时间后仍没有信号从红外接口传来就进入节电状态。

第二步，按钥匙上的ON键，指示灯亮(或显示器显示准备就绪)表示上电初始化完毕(或从节电状态中唤醒)，再按一下ON键，指示灯熄灭或又亮一盏指示灯(或显示器显示正在开锁)表示正式进入开锁程序。钥匙不断向锁体发送“唤醒”信号，锁体收到此信号后从节电状态转为工作状态(如果锁体早已处于工作状态，那就更好了，节省时间开销)，在工作状态下，锁体程序验证了“唤醒”信号后，查看yanshi的值是否是0，如果是0，就向钥匙回复“已收到”信号使钥匙停止发送“唤醒”信号；如果yanshi的值非0，首先锁体上蜂鸣器响几下，yanshi的值是几就响几下，(或者将yanshi的值传至钥匙，由钥匙上的指示灯闪几下或由钥匙上的显示器显示要等待的时间)，以便让用户知道此前已持续数次停电送电或者有人尝试非法开锁，然后锁体稍等待一段时间后又进入节电状态，在等待的这段时间内用户如果按下钥匙上的“解码”键，则钥匙向锁体传入解锁密码文件，锁体CPU读取其锁体上的解锁文件并与传入的解锁密码文件相比较，如果相同则锁体向钥匙发送“已收到”信号，如果不同锁体进入节电状态。

第三步，钥匙收到“已收到”信号后，向锁体传入开锁密码文件，锁体CPU读取锁体上的开锁密码文件并与传入的开锁密码文件相比较，如果相同，锁体CPU向电机或电磁阀接口电路发送控制信号，由电机或电磁阀带动锁舌运动产生开锁，开锁后锁体蜂鸣器鸣叫一声或发送信号给钥匙，使钥匙上对应的表开锁状态的指示灯亮或显示器显示开锁状态。如果不相同，使yanshi＝yanshi+1后锁体进入节电状态。钥匙在很长一段时间后由于不再有信号传入所以(或在发送完开锁密码文件后)自动关机或进入节电状态。

iv.室内外快闭型：这种锁的钥匙与锁体是通过高速红外通信实现联系和控制的。此锁体除了在门扇的正外面(室外)设有红外收发器外，在门扇的正内面(即室内)也有红外收发器，这些红外收发器由锁体CPU通过不同的接口地址进行控制和访问的，锁体在室内外均设置“快闭”操作按键，通过执行相对应的中断服务程序，“快闭”键启动闭锁程序，向电机或电磁阀接口电路发送控制信号，由电机或电磁阀带动锁舌运动产生闭锁，动作结束后锁体蜂鸣器长鸣一声通知用户动作已完成。这种锁必须用钥匙开锁。其程序中必需的一个全局变量是延时计数器(yanshi)。开锁具体程序为：

第一步，锁体上电初始化后等待钥匙通过红外接口传来的“唤醒”开锁信号，一段时间后仍没有信号从红外接口传来就进入节电状态。

第二步，按钥匙上的ON键，指示灯亮(或显示器显示准备就绪)表示上电初始化完毕(或从节电状态中唤醒)，再按一下ON键，指示灯熄灭或又亮一盏指示灯(或显示器显示正在开锁)表示正式进入开锁程序。钥匙不断向锁体发送“唤醒”信号，锁体收到此信号后从节电状态转为工作状态(如果锁体早已处于工作状态，那就更好了，节省时间开销)，在工作状态下，锁体程序验证了“唤醒”信号后，查看yanshi的值是否是0，如果是0，就向钥匙回复“已收到”信号使钥匙停止发送“唤醒”信号；如果yanshi的值非0，首先锁体上蜂鸣器响几下，yanshi的值是几就响几下，(或者将yanshi的值传至钥匙，由钥匙上的指示灯闪几下或由钥匙上的显示器显示要等待的时间)，以便让用户知道此前已持续数次停电送电或者有人尝试非法开锁，然后锁体稍等待一段时间后又进入节电状态，在等待的这段时间内用户如果按下钥匙上的“解码”键，则钥匙向锁体传入解锁密码文件，锁体CPU读取其锁体上的解锁文件并与传入的解锁密码文件相比较，如果相同锁体向钥匙发送“已收到”信号，如果不同锁体进入节电状态。

第三步，钥匙收到“已收到”信号后，向锁体传入开锁密码文件，锁体CPU读取锁体上的开锁密码文件并与传入的开锁密码文件相比较，如果相同，锁体CPU向电机或电磁阀接口电路发送控制信号，由电机或电磁阀带动锁舌运动产生开锁，开锁后锁体蜂鸣器鸣叫一声或发送信号给钥匙，使钥匙上对应的表开锁状态的指示灯亮或显示器显示开锁状态。如果不相同，使yanshi＝yanshi+1后锁体进入节电状态。钥匙在很长一段时间后由于不再有信号传入所以(或在发送完开锁密码文件后)自动关机或进入节电状态。

v.组合型：以上iii或iv分别与进行组合成功能可选型，在室内设置一功能选择键，使用者平时只能使用iii、iv、i中的一种功能。

d)开锁密码文件的比较过程：锁体CPU对钥匙传来的开锁密码文件和锁体本身存储的开锁密码文件按单位长度分别进行读取，必要时先进行数据类型的强制转换，两个密码文件中对应的单位长度数据进行减法运算，如果结果始终为0，则表示两个文件相同，在等待一段随机时间t1(t1是在0和T1之间的随机数，由随机数程序产生，T1应在用户开门过程中可以忍受的等待范围内选取)后，向电机或电磁阀接口电路发送控制信号。如果非0则表示不同，使yanshi＝yanshi+1后，锁体在等待一段随机时间t2(t2≥0，t2的值也须在具体产品生产时确定)后进入节电状态。文件比较也可采用专业的文件比较软件。钥匙和锁体的操作系统宜采用支持虚拟文件系统的系统，以便对任何来源的密码文件均能正确读取。

e)安全保障措施：①开锁密码文件比较不相同时，使yanshi＝yanshi+1。②只要市电电源断电，优先权最高的硬中断使yanshi＝yanshi+1后再保存至非易失性存储器中，有锁体状态变量的程序，也要将锁体状态保存至非易失性存储器中。当采用锂电的SRAM做为内存时，不必担心存储问题，但也必须有中断程序使yanshi＝yanshi+1。③硬件时钟电路每隔一段时间向CPU发出一次中断请求，检查软件定时器是否定时时间(如30分钟)已到，如果到就检查yanshi的值是否为0，如果不是，则yanshi＝yanshi-1；每定时时间yanshi改变一次，直到为0为止。本文中变量加减1只是示意，也可加减其他数字。

f)小结：上述解锁密码文件与开锁密码文件可看成是一个大文件，这时似乎yanshi没有用了，其实不然，平时正常开锁时只用开锁密码文件，可以节省时间。而且解锁密码密码文件也可单独制成一把钥匙(该钥匙只有传输解锁密码密码文件的功能，并且传输完通知用户一下即自动关机)，当锁体通知yanshi非0时，用户用此钥匙进行解锁后，再用开锁钥匙继续开锁，而且解锁钥匙平时可放在最亲近的朋友家里保管，使解锁密码与开锁密码分开更有助于提高安全保密性。一般门的闭锁是锁舌由门扇伸入门框，既然是由锁舌使门扇和门框固定不产生相对而言运动，那么锁体完全可以设置在有加固措施(如增加门框的体积)的门框内，锁舌由门框伸入门扇内产生闭锁，或者也可由框伸出锁舌后山锁舌和框把门扇夹在中间，使门扇动弹不得。

g)使用须知：使用者设计好自己的密码文件后先存放在U盘(或闪存卡)上，然后将U盘(或闪存卡)插到锁体上，同时也将设计好的密码文件存放在钥匙存储器的根目录下(或指定的文件夹下)，或者将解锁密码文件与开锁密码文件分别用重命名程序更改文件类型后存放在钥匙存储器的根目录下(或指定的文件夹下)。如若采用手机、PDA等移动设备作为上述密码文件的载体时，应将c)中所述的各式开锁程序封装成“开锁”、“解锁”、“闭锁”虚拟按键，将解锁密码文件与开锁密码文件存储在指定的文件夹下。

8、手写密码式结构：锁体设置于门或柜的内部或正内面(室内)，在正外面(即室外)基本不可视，而写字板是外露可视的。锁体由CPU、内存(最好用内置锂电的SRAM，程序不易被复制)、写字板(绘图板)、高速USB控制器/收发器(USB2.0或更高)、中断控制器、时钟电路、外存(如U盘、闪存卡等)、总线电路、蜂鸣器、电源及备用电源、电机(或电磁阀)和电机(或电磁阀)接口及驱动电路、电路板、按键等组成。①使用手写板作为密码输入装置，使用者书写汉字时CPU从汉字字库中寻找汉字并组成文件，利用室内的按键(或室内液晶可触摸屏)将信息存储到锁内存储密码的存储器中，开锁时，在手写板上重新将密码绘制一遍，锁内的计算机系统对这两组密码文件进行计算比较，相同时计算机系统对锁的机械部分实现控制，从而产生开、闭锁功能。②使用绘图板作为密码输入装置，使用者先将想象的密码在绘图板上绘制出来，CPU记录下绘制时的顺序和总笔划数，利用室内的按键(或室内液晶可触摸屏)将信息存储到锁内存储密码的存储器中，开锁时，在绘图板上重新将密码绘制一遍。锁内的计算机系统对这两组密码文件进行计算比较，相同时计算机系统对锁的机械部分实现控制，从而产生开、闭锁功能。

9、在室内侧增设显示器，在室外设置探头和门铃，可以看到来人是谁，比传统的猫眼相对安全些，因猫眼还是可以从室外看到室内部分图像的。而且安装显示器后可以将一天中的开门情况(如共开几次门，时间是何时)记录下来并显示给用户查看。上述第7条各种产品当用于户门上并以安全为主时，设计成在室内取消靠电气闭锁功能，另加室内机械插销以便控制快速开门快速逃生，用于保险柜等时不必考虑室内快开。当用于保险柜时可考虑将市电电源设置在保险柜外，备用电源既可在柜内也可在柜外。上述第7条各种产品中门正面的红外通信电路及功能如改为蓝牙电路和蓝牙通信，那么在门的外面就可以实现无钥匙孔，从而保证门扇的完整性。上述第7条各种产品是电机或电磁阀直接控制锁舌运动实现开、闭锁，也可用电机或电磁阀直接控制销子，由销子控制锁舌的可动或不可动性。上述第7条i、iii、iv成功开锁后当有信号从锁体传入钥匙的钥匙自动关机(或进入节电状态)，也可在钥匙上设置OFF键。

Claims (9)

1、新科技密码锁及钥匙的设计方法，微型计算机系统对锁内存储和锁外输入的两组密码进行计算比较，当结果符合要求时，微型计算机系统实现对锁的机械部分的控制，其特征是：利用手机、PDA、USB移动存储器、闪存卡、智能存储卡、记忆棒、软盘、移动硬盘、光盘等移动存储装置(除目前的磁卡锁用的磁卡外)存储无限范围地扩大密码来源的广义密码(例如可以是操作电脑程序生成的各种类型文件，可以是采集世界上客观存在的信息形成的数据文件，也可以是使用者书写、绘制的文字、图形、符号等)(包含传统狭义密码，如数字、字母等，但区别于传统的从厂家指定的用户指纹、用户人面、数字、字母等有限范围中选择元素设置密码)作为钥匙或者利用手写输入设备直接作为密码输入装置；锁的内部存储密码的存储器可以是固定的也可以是可移动的。

2、新科技密码锁及钥匙的设计方法，微型计算机系统对锁内存储和锁外输入的两组密码进行计算比较，当结果符合要求时，微型计算机系统实现对锁的机械部分的控制，其特征是：

密码可以是使用者自主设计的，(区别于传统的从厂家指定的用户指纹、用户人面、数字、字母等有限范围中选择元素设置密码)，例如可以是操作电脑程序生成的各种类型文件，可以是采集世界上客观存在的信息形成的数据文件，也可以是使用者书写、绘制的文字、图形、符号等。

3、电子密码锁的防破解，其特征是：当采用技术开锁时，密码输入一定次数后仍然不正确时，将延长启动比较系统比较功能的时间；①开锁密码文件比较不相同时，使yanshi＝yanshi+1；②只要市电电源断电，优先权最高的硬中断使yanshi＝yanshi+1后再保存yanshi至非易失性存储器中，有锁体状态变量的程序，也要将锁体状态保存至非易失性存储器中；当采用锂电的SRAM做为内存时，不必担心存储问题，但也必须有中断程序使yanshi＝yanshi+1；③硬件时钟电路每隔一段时间向CPU发出一次中断请求，检查软件定时器是否定时时间(如30分钟)已到，如果到就检查yanshi的值是否为0，如果不是，则yanshi＝yanshi-1；每定时时间yanshi改变一次，直到为0为止；变量加减1只是示意，也可加减其他数字。

4、根据权利要求1所述“新科技密码锁及钥匙的设计方法”，其特征是：将移动存储装置存储的密码或手写输入设备生成的密码用无线传输技术输入到锁内，经微型计算机系统与锁内存储的密码进行计算比较，计算机系统根据比较结果实现对锁的机械部分的控制。

5、根据权利要求1所述“新科技密码锁及钥匙的设计方法”，其特征是：当两组密码进行比较发现不符合使用者预定的要求时，向外接的通讯设备发出指令，通知使用者或报警，微型计算机系统要间隔一段时间才重新启动比较功能，一定次数比较后仍不符合要求时将进一步加长重新启动比较功能的间隔时间。

6、根据权利要求1所述“新科技密码锁及钥匙的设计方法”，其特征是：锁内密码信号输入线路在与微型计算机系统连接前的位置设置过电压、过电流保护装置，或者在锁内密码信号输入线路的末端与微型计算机系统间采取光电感应等无线技术传输数据(或其它非直接连接技术传输数据)。

7、根据权利要求1所述“新科技密码锁及钥匙的设计方法”，其特征是：

a)钥匙由移动存储器加密码文件构成，采用红外传输，钥匙硬件由以下器件构成：低功耗MCU、高速USB控制器/收发器(USB2.0或更高)、高速红外控制器/收发器(FIR或VFIR或更高)、非易失性存储器、指示灯(或显示屏)、按键(ON等)、电池、电路板和机壳等；根据密码文件的来源，钥匙的USB和红外功能的硬件部分可具体再设计，目前市场上有用红外收发器加USB桥接器实现红外传输的，也有SPI接口的红外收发控制器，具体制造产品时再加以选用；当然USB及红外的配置越高速度越快就越好，在确定好配置后最好再制成SoC系统，使钥匙体积越小越好；

b)锁体设置于门或柜的内部或正内面(室内)，在正外面(即室外)基本不可视，而红外收发器因与钥匙传递信息是可视的或用有色高强玻璃遮盖的；锁体又分两种基本结构：①锁体由CPU、内存(最好用内置锂电的SRAM，程序不易被复制)、高速USB控制器/收发器(USB2.0或更高)、高速红外控制器/收发器(FIR或VFIR或更高)、中断控制器、时钟电路、外存(如U盘、闪存卡等)、总线电路、蜂鸣器、电源及备用电源、电机(或电磁阀)和电机(或电磁阀)接口及驱动电路、电路板等组成；其锁舌机构由电机驱动摆杆机构(或由电机带动齿轮，齿轮带动直齿条)等将曲线运动转换为直线运动构成，(或使电磁阀通断后锁舌作往复运动构成)，电机或电磁阀由锁体CPU直接控制；②将锁体设计为两部分，第一部分由CPU、内存(最好用内置锂电的SRAM，程序不易被复制)、高速USB控制器/收发器(USB2.0或更高)、高速红外控制器/收发器(FIR或VFIR或更高)、外存、总线电路、时钟电路、中断控制器、电源及备用电源和电路板组成；第二部分由CPU、内存、总线电路、电机(或电磁阀)和电机(或电磁阀)接口及驱动电路、电路板、电源等组成，其与锁舌机构封装成一体；这两部分间可用串行或SPI等通信手段实现通信，工作时第一部分先接收外界输入的密码，验证后又向第二部分发送控制信号(相当于二级密码)，由第二部分直接控制锁舌；不同的锁舌间可有不同的二级密码；以上两种锁体结构集成电路可根据需要再次集成，若使用闪存卡等作为外部存储器，还应增设读卡器电路；所有用电机的地方均应采取过载保护；

c)按闭锁方式分五大类型产品设计：红外自动闭锁型、开/闭锁均需按钥匙型、室内快开/室内外快闭型、室内外快闭型、组合型；

i.红外自动闭锁型：这种锁的钥匙与锁体是通过高速红外通信实现联系和控制的；在门扇的侧边安装一个红外发射器、一个红外接收器，均由锁体CPU控制，在门框的相对应位置上设置反射镜(或在门框内设光纤，光纤一端对着发射器，另一端对着接收器)；此锁体除了在门扇的侧边和门的正外面(室外)设有红外收发器外，在门扇的正内面(即室内)也有红外收发器，这些红外收发器由锁体CPU通过不同的接口地址进行控制和访问；这种锁在室内和室外都必须用钥匙开锁，而闭锁是自动完成的；其程序中必需的一个全局变量是延时计数器(yanshi)；具体程序为：

第一步，锁体上电初始化后等待钥匙通过红外接口传来的“唤醒”开锁信号，一段时间后仍没有信号从红外接口传来就进入节电状态；

第二步，按钥匙上的ON键，指示灯亮(或显示器显示准备就绪)表示上电初始化完毕(或从节电状态中唤醒)，再按一下ON键，指示灯熄灭或又亮一盏指示灯(或显示器显示正在开锁)表示正式进入开锁程序；钥匙不断向锁体发送“唤醒”信号，锁体收到此信号后从节电状态转为工作状态(如果锁体早已处于工作状态，那就更好了，节省时间开销)，在工作状态下，锁体程序验证了“唤醒”信号后，查看yanshi的值是否是0，如果是0，就向钥匙回复“已收到”信号使钥匙停止发送“唤醒”信号；如果yanshi的值非0，首先锁体上蜂鸣器响几下，yanshi的值是几就响几下，(或者将yanshi的值传至钥匙，由钥匙上的指示灯闪几下或由钥匙上的显示器显示要等待的时间)，以便让用户知道此前已持续数次停电送电或者有人尝试非法开锁，然后锁体稍等待一段时间后又进入节电状态，在等待的这段时间内用户如果按下钥匙上的“解码”键，则钥匙向锁体传入解锁密码文件，锁体CPU读取其锁体上的解锁文件并与传入的解锁密码文件相比较，如果相同则锁体向钥匙发送“已收到”信号，如果不同锁体进入节电状态；

第三步，钥匙收到“已收到”信号后，向锁体传入开锁密码文件，锁体CPU读取锁体上的开锁密码文件并与传入的开锁密码文件相比较，如果相同，锁体CPU向电机或电磁阀接口电路发送控制信号，由电机或电磁阀带动锁舌运动产生开锁，开锁后锁体蜂鸣器鸣叫一声或发送信号给钥匙，使钥匙上对应的表开锁状态的指示灯亮或显示器显示开锁状态；如果不相同，使yanshi＝yanshi+1后锁体进入节电状态；钥匙在很长一段时间后由于不再有信号传入所以(或在发送完开锁密码文件后)自动关机或进入节电状态；

第四步，上述开锁密码文件比较相同后，门扇侧边的红外发射器开始发射红外线，由侧边的红外接收器接收，当开门后发射器发出的光接收器就收不到了，锁体CPU开始对一个变量进行记录，当关门时，接收器又接收到光了，CPU记录了这个量的变化，根据这个变量的变化向电机或电磁阀接口电路发送控制信号，从而产生自动闭锁，闭锁时蜂鸣器鸣叫一声通知用户已闭锁成功，门锁下一步进入节电状态；

ii.开/闭锁均需按钥匙型：这种锁的钥匙与锁体是通过高速红外通信实现联系和控制的；此锁体除了在门的正外面(室外)设有红外收发器外，在门扇的正内面(即室内)也有红外收发器，这些红外收发器由锁体CPU通过不同的接口地址进行控制和访问；这种锁在室内和室外都必须用钥匙开锁和闭锁；其程序中必需的全局变量是延时计数器(yanshi)、锁体状态(zhuangtai)；具体程序为：

第一步，锁体上电初始化后等待钥匙通过红外接口传来的“唤醒”开锁信号，一段时间后仍没有信号从红外接口传来就进入节电状态；

第二步，按钥匙上的ON键，指示灯亮(或显示器显示准备就绪)表示上电初始化完毕(或从节电状态中唤醒)，再按一下ON键，指示灯熄灭或又亮一盏指示灯(或显示器显示正在开锁)表示正式进入开锁程序；钥匙不断向锁体发送“唤醒”信号，锁体收到此信号后从节电状态转为工作状态(如果锁体早已处于工作状态，那就更好了，节省时间开销)，在工作状态下，锁体程序验证了“唤醒”信号后，查看yanshi的值是否是0，如果是0，就向钥匙回复“已收到”信号使钥匙停止发送“唤醒”信号；如果yanshi的值非0，首先锁体上蜂鸣器响几下，yanshi的值是几就响几下，(或者将yanshi的值传至钥匙，由钥匙上的指示灯闪几下或由钥匙上的显示器显示要等待的时间)，以便让用户知道此前已持续数次停电送电或者有人尝试非法开锁，然后锁体稍等待一段时间后又进入节电状态，在等待的这段时间内用户如果按下钥匙上的“解码”键，则钥匙向锁体传入解锁密码文件，锁体CPU读取其锁体上的解锁文件并与传入的解锁密码文件相比较，如果相同则锁体向钥匙发送“已收到”信号，如果不同锁体进入节电状态；

第三步，钥匙收到“已收到”信号后，向锁体传入开锁密码文件，锁体CPU读取锁体上的开锁密码文件并与传入的开锁密码文件相比较，如果相同，锁体CPU访问变量锁体状态(zhuangtai)，并改变其值，该变量做为执行开锁程序和闭锁程序的选择开关，CPU根据其改变后的值向电机或电磁阀接口电路发送控制信号，由电机或电磁阀带动锁舌运动产生开锁或闭锁，动作结束后锁体蜂鸣器鸣叫一声通知用户动作已完成，钥匙在发送完开锁密码文件后自行关机或进入节电状态；如果不相同，使yanshi＝yanshi+1后锁体进入节电状态；

iii.室内快开/室内外快闭型：这种锁的钥匙与锁体是通过高速红外通信实现联系和控制的；此锁体在门扇的正外面(室外)设有红外收发器，由锁体CPU通过其接口地址进行控制和访问的，锁体在室内设置“快开”、“快闭”操作按键，在室外设置“快闭”操作键，通过执行相应的中断服务程序，如“快开”键启动开锁程序，向电机或电磁阀接口电路发送控制信号，由电机或电磁阀带动锁舌运动产生开锁，动作结束后锁体蜂鸣器鸣叫一声通知用户动作已完成；这种锁在室外必须用钥匙开锁；其程序中必需的一个全局变量是延时计数器(yanshi)；室外开锁具体程序为：

第一步，锁体上电初始化后等待钥匙通过红外接口传来的“唤醒”开锁信号，一段时间后仍没有信号从红外接口传来就进入节电状态；

第二步，按钥匙上的ON键，指示灯亮(或显示器显示准备就绪)表示上电初始化完毕(或从节电状态中唤醒)，再按一下ON键，指示灯熄灭或又亮一盏指示灯(或显示器显示正在开锁)表示正式进入开锁程序；钥匙不断向锁体发送“唤醒”信号，锁体收到此信号后从节电状态转为工作状态(如果锁体早已处于工作状态，那就更好了，节省时间开销)，在工作状态下，锁体程序验证了“唤醒”信号后，查看yanshi的值是否是0，如果是0，就向钥匙回复“已收到”信号使钥匙停止发送“唤醒”信号；如果yanshi的值非0，首先锁体上蜂鸣器响几下，yanshi的值是几就响几下，(或者将yanshi的值传至钥匙，由钥匙上的指示灯闪几下或由钥匙上的显示器显示要等待的时间)，以便让用户知道此前已持续数次停电送电或者有人尝试非法开锁，然后锁体稍等待一段时间后又进入节电状态，在等待的这段时间内用户如果按下钥匙上的“解码”键，则钥匙向锁体传入解锁密码文件，锁体CPU读取其锁体上的解锁文件并与传入的解锁密码文件相比较，如果相同则锁体向钥匙发送“已收到”信号，如果不同锁体进入节电状态；

第三步，钥匙收到“已收到”信号后，向锁体传入开锁密码文件，锁体CPU读取锁体上的开锁密码文件并与传入的开锁密码文件相比较，如果相同，锁体CPU向电机或电磁阀接口电路发送控制信号，由电机或电磁阀带动锁舌运动产生开锁，开锁后锁体蜂鸣器鸣叫一声或发送信号给钥匙，使钥匙上对应的表开锁状态的指示灯亮或显示器显示开锁状态；如果不相同，使yanshi＝yanshi+1后锁体进入节电状态；钥匙在很长一段时间后由于不再有信号传入所以(或在发送完开锁密码文件后)自动关机或进入节电状态；

iv.室内外快闭型：这种锁的钥匙与锁体是通过高速红外通信实现联系和控制的；此锁体除了在门扇的正外面(室外)设有红外收发器外，在门扇的正内面(即室内)也有红外收发器，这些红外收发器由锁体CPU通过不同的接口地址进行控制和访问的，锁体在室内外均设置“快闭”操作按键，通过执行相对应的中断服务程序，“快闭”键启动闭锁程序，向电机或电磁阀接口电路发送控制信号，由电机或电磁阀带动锁舌运动产生闭锁，动作结束后锁体蜂鸣器长鸣一声通知用户动作已完成；这种锁必须用钥匙开锁；其程序中必需的一个全局变量是延时计数器(yanshi)；开锁具体程序为：

第一步，锁体上电初始化后等待钥匙通过红外接口传来的“唤醒”开锁信号，一段时间后仍没有信号从红外接口传来就进入节电状态；

第二步，按钥匙上的ON键，指示灯亮(或显示器显示准备就绪)表示上电初始化完毕(或从节电状态中唤醒)，再按一下ON键，指示灯熄灭或又亮一盏指示灯(或显示器显示正在开锁)表示正式进入开锁程序；钥匙不断向锁体发送“唤醒”信号，锁体收到此信号后从节电状态转为工作状态(如果锁体早已处于工作状态，那就更好了，节省时间开销)，在工作状态下，锁体程序验证了“唤醒”信号后，查看yanshi的值是否是0，如果是0，就向钥匙回复“已收到”信号使钥匙停止发送“唤醒”信号；如果yanshi的值非0，首先锁体上蜂鸣器响几下，yanshi的值是几就响几下，(或者将yanshi的值传至钥匙，由钥匙上的指示灯闪几下或由钥匙上的显示器显示要等待的时间)，以便让用户知道此前已持续数次停电送电或者有人尝试非法开锁，然后锁体稍等待一段时间后又进入节电状态，在等待的这段时间内用户如果按下钥匙上的“解码”键，则钥匙向锁体传入解锁密码文件，锁体CPU读取其锁体上的解锁文件并与传入的解锁密码文件相比较，如果相同锁体向钥匙发送“已收到”信号，如果不同锁体进入节电状态；

第三步，钥匙收到“已收到”信号后，向锁体传入开锁密码文件，锁体CPU读取锁体上的开锁密码文件并与传入的开锁密码文件相比较，如果相同，锁体CPU向电机或电磁阀接口电路发送控制信号，由电机或电磁阀带动锁舌运动产生开锁，开锁后锁体蜂鸣器鸣叫一声或发送信号给钥匙，使钥匙上对应的表开锁状态的指示灯亮或显示器显示开锁状态；如果不相同，使yanshi＝yanshi+1后锁体进入节电状态；钥匙在很长一段时间后由于不再有信号传入所以(或在发送完开锁密码文件后)自动关机或进入节电状态；

v.组合型：以上iii或iv分别与进行组合成功能可选型，在室内设置一功能选择键，使用者平时只能使用iii、iv、i中的一种功能；

d)开锁密码文件的比较过程：锁体CPU对钥匙传来的开锁密码文件和锁体本身存储的开锁密码文件按单位长度分别进行读取，必要时先进行数据类型的强制转换，两个密码文件中对应的单位长度数据进行减法运算，如果结果始终为0，则表示两个文件相同，在等待一段随机时间t1(t1是在0和T1之间的随机数，由随机数程序产生，T1应在用户开门过程中可以忍受的等待范围内选取)后，向电机或电磁阀接口电路发送控制信号；如果非0则表示不同，使yanshi＝yanshi+1后，锁体在等待一段随机时间t2(t2≥0，t2的值也须在具体产品生产时确定)后进入节电状态；文件比较也可采用专业的文件比较软件；钥匙和锁体的操作系统应宜用支持虚拟文件系统的系统，以便对任何来源的密码文件均能正确读取；

e)安全保障措施：①开锁密码文件比较不相同时，使yanshi＝yanshi+1；②只要市电电源断电，优先权最高的硬中断使yanshi＝yanshi+1后再保存yanshi至非易失性存储器中，有锁体状态变量的程序，也要将锁体状态保存至非易失性存储器中；当采用锂电的SRAM做为内存时，不必担心存储问题，但也必须有中断程序使yanshi＝yanshi+1；③硬件时钟电路每隔一段时间向CPU发出一次中断请求，检查软件定时器是否定时时间(如30分钟)已到，如果到就检查yanshi的值是否为0，如果不是，则yanshi＝yanshi-1；每定时时间yanshi改变一次，直到为0为止；本文中变量加减1只是示意，也可加减其他数字；

f)解锁密码密码文件也可单独制成一把钥匙(该钥匙只有传输解锁密码密码文件的功能，并且传输完通知用户一下即自动关机)，当锁体通知yanshi非0时，用户用此钥匙进行解锁后，再用开锁钥匙继续开锁；锁体可以设置在有加固措施(如增加门框的体积)的门框内，锁舌由门框伸入门扇内产生闭锁，或者也可由框伸出锁舌后由锁舌和框把门扇夹在中间，使门扇动弹不得；

g)使用须知：使用者设计好自已的密码文件后先存放在U盘(或闪存卡)上，然后将U盘(或闪存卡)插到锁体上，同时也将设计好的密码文件存放在钥匙存储器的根目录下(或指定的文件夹下)，或者将解锁密码文件与开锁密码文件分别用重命名程序更改文件类型后存放在钥匙存储器的根目录下(或指定的文件夹下)；如若采用手机、PDA等移动设备作为上述密码文件的载体时，应将c)中所述的各式开锁程序封装成“开锁”、“解锁”、“闭锁”虚拟按键，将解锁密码文件与开锁密码文件存储在指定的文件夹下。

8、根据权利要求1所述“新科技密码锁及钥匙的设计方法”，其特征是：锁体设置于门或柜的内部或正内面(室内)，在正外面(即室外)基本不可视，而写字板是外露可视的；锁体由CPU、内存(最好用内置锂电的SRAM，程序不易被复制)、写字板(绘图板)、高速USB控制器/收发器(USB2.0或更高)、中断控制器、时钟电路、外存(如U盘、闪存卡等)、总线电路、蜂鸣器、电源及备用电源、电机(或电磁阀)和电机(或电磁阀)接口及驱动电路、电路板、按键等组成；①使用手写板作为密码输入装置，使用者书写汉字时CPU从汉字字库中寻找汉字并组成文件，利用室内的按键(或室内液晶可触摸屏)将信息存储到锁内存储密码的存储器中，开锁时，在手写板上重新将密码绘制一遍，锁内的计算机系统对这两组密码文件进行计算比较，相同时计算机系统对锁的机械部分实现控制，从而产生开、闭锁功能；②使用绘图板作为密码输入装置，使用者先将想象的密码在绘图板上绘制出来，CPU记录下绘制时的顺序和总笔划数，利用室内的按键(或室内液晶可触摸屏)将信息存储到锁内存储密码的存储器中，开锁时，在绘图板上重新将密码绘制一遍，锁内的计算机系统对这两组密码文件进行计算比较，相同时计算机系统对锁的机械部分实现控制，从而产生开、闭锁功能。

9、根据权利要求1所述“新科技密码锁及钥匙的设计方法”，其特征是：在室内侧增设显示器，在室外设置探头和门铃，可以看到来人是谁，比传统的猫眼相对安全些，因猫眼还是可以从室外看到室内部分图像的；安装显示器后可以将一天中的开门情况记录下来查看；

当用于户门上并以安全为主时，设计成在室内取消靠电气闭锁功能，另加室内机械插销以便控制快速开门快速逃生。