基于PIC16C57的滾動碼遙控安防系統

摘要：本文介紹滾動碼技術和一種基于PIC16C57的滾動碼解碼的安防系統設計。與傳統的用于單向傳輸的安防產品主要采用固定編碼集成電路相比，該系統具有極高的保密性, 可廣泛應用于各種安全保密系統。
關鍵詞：滾動碼；遙控發(fā)射；遙控接收；單片機

傳統上，用于單向傳輸的安防產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度有限，碼形格式固定不變，容易通過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保密安全要求不高的場所。相比之下，Microchip公司推出的KEELOQ編碼系統編碼方式安全性大大提高。

KEELOQ 技術是一種復雜的非線性加密算法，經它加密后的碼稱為滾動碼，KEELOQ也是滾動碼技術的專利代碼。KEELOQ編碼系統的編碼方式不是固定的，使數據傳輸具有極高的保密性,每次傳輸的代碼都是唯一、不規(guī)則且不重復的。解碼系統由PIC系列單片機構成，編解碼系統經“學習”后，便構成一系統，編碼與解碼同步滾動，使得任何非法捕捉和掃描跟蹤等破譯手段都難以奏效。基于這一原理，本文提出了一種基于PIC16C57的滾動碼解碼安防系統的設計，主要包括遙控發(fā)射系統、遙控接收譯碼控制系統兩大部分。硬件系統結構圖見圖1。

圖1 系統結構框圖

系統主要由按鍵加密發(fā)送器和接收控制器組成。用戶可以按下按鍵開關發(fā)起與接收機的通信，通過一串長度為64～128位的數據流進行發(fā)送器和接收器的會話，該數據流包括前引導碼、命令碼和一串加密滾動碼。
  
遙控發(fā)射系統

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，滾動編碼以串行方式通過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

圖3 發(fā)送部分射頻前端電路

遙控接收解碼控制系統

在接收解碼控制系統中，需要有射頻接收電路(見圖4)和解碼控制系統(見圖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

在解碼控制系統中，單片機采用PIC16C57，片內有72單元的RAM，2K程序存貯器ROM,20個I/O接口,以及片內定時計數器和看門狗電路。在本設計中，由于使用的輸入輸出接口較多,需要進行擴展。輸入擴展可采用單向驅動器74LS244, 輸出擴展可采用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總線協議的產品,以用作存貯滾動編碼的“參考碼”。

為了使編碼器、解碼器一起工作，編碼器首先要被“學習”確認?！皩W習”時, 先按下PIC單片機解碼器下的“LAN”按鍵，并在規(guī)定時間內按下編碼器的任意按鍵2 次。若在規(guī)定的時間內沒有接收到2 次數據, 或者有接收到2 次數據, 但數據經校驗不正確, 則認為學習失敗, 應重新學習。 若長按“LAN”鍵超過8.2s，則解碼器將擦除全部的編碼器存儲值。“學習”成功后, 解碼器將所學的序列號和同步值經加密后存儲到E2PROM中。解碼器接收到一次發(fā)送后，立即檢查序列號是否已被學習，如果是，則進行解碼過程。然后，由生成的密鑰對滾動碼部分進行解密，用鑒別位來判斷解密是否有效，如果以上通過，則對同步值進行判斷。同步值判斷通過后，接收到的按鍵值才輸出。

本系統中單片機控制部分可以檢測門的狀態(tài)并驅動微功耗的電子鎖電磁繼電器，實現開/關功能。結合盜警檢測、火警檢測等，就可以構成一個完善的家用/辦公場所報警系統。
  
結語

通過結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單片機的性價比，通過實際運行，系統達到了預先設計的要求。應用KEELOQ 加密算法及非易失性的同步值, 使得所設計的系統具有極高的保密性, 可廣泛應用于各種安全保密系統，比如各種報警系統、防盜系統、住宅、辦公樓、汽車及車庫等門衛(wèi)管理系統。

參考文獻：
1.李東星. PIC16C5X系列單片機應用設計[M]. 北京: 電子工業(yè)出版社, 1996.
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3.www.maxim-ic.com;www.microchip.com.