摘要：針對(duì)傳統(tǒng)密碼鎖的密碼存在被竊取復(fù)制的危險(xiǎn)，安全性不足的問題，提出了一種電話遠(yuǎn)程控制密碼鎖系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用公共交換電話網(wǎng)絡(luò)(PSTN)，使用多重密碼，實(shí)現(xiàn)電話遠(yuǎn)程控制開鎖。該系統(tǒng)由來電號(hào)碼檢測(cè)模塊、DTMF信號(hào)檢測(cè)模塊、語(yǔ)音提示模塊、E2PROM存儲(chǔ)模塊和電磁驅(qū)動(dòng)模塊組成。用戶可以使用通信工具，根據(jù)語(yǔ)音提示，進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)置、使用。該系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，安裝方便，安全可靠。
關(guān)鍵詞：公共交換電話網(wǎng)絡(luò)；電話遠(yuǎn)程控制；多重密碼；DTMF信號(hào)

    鎖是日常防盜中一種常用的工具或產(chǎn)品，現(xiàn)在市面上的鎖，主要分為機(jī)械鎖和電子鎖兩種。機(jī)械防盜鎖易被萬(wàn)能鑰匙打開，防盜性能弱。電子鎖又以鍵盤式電子密碼鎖廣泛應(yīng)用，但可能被旁觀者窺測(cè)出來，保密性不足，其次是IC卡式電子防盜鎖，但I(xiàn)C卡容易丟失，數(shù)據(jù)容易復(fù)制，造成安全性不足。另外公共交換電話網(wǎng)(Public Switched Telephone Network，PSTN)是一種用于全球語(yǔ)音通信的電路交換網(wǎng)絡(luò)，是目前世界上最大的網(wǎng)絡(luò)，擁有用戶數(shù)量大約是8億。基于PSTN進(jìn)行遠(yuǎn)程控制技術(shù)成熟，可應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。
    本系統(tǒng)利用PSTN，結(jié)合電話交換網(wǎng)的ITU及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)程控交換信令作為系統(tǒng)控制命令，語(yǔ)音芯片輸出操作提示，存儲(chǔ)芯片保存用戶信息和密碼，管理員可增加、修改、刪除用戶和密碼，用戶只能在確認(rèn)成功后修改自身密碼。雙音頻編碼電路實(shí)現(xiàn)音頻解碼。電磁驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)開鎖和關(guān)鎖。

1 系統(tǒng)原理
    系統(tǒng)由來電號(hào)碼檢測(cè)模塊、DTMF信號(hào)檢測(cè)模塊、語(yǔ)音提示模塊、E2PROM存儲(chǔ)模塊和電磁驅(qū)動(dòng)模塊組成。
    電話線上面有一個(gè)直流，未摘機(jī)時(shí)是-48 V，摘機(jī)后大概降到8～12 V(因?yàn)殡娫捑€供電是恒流供電)，在這個(gè)基礎(chǔ)上疊加一個(gè)交流的音頻信號(hào)(通話中)。信令是這樣的：當(dāng)有用戶呼叫時(shí)，交換機(jī)用戶電路給被叫一個(gè)鈴流(25 Hz，75 V)疊加在-48 V直流上，話機(jī)振鈴，此時(shí)HT90 32來電檢測(cè)芯片就可以檢測(cè)鈴流信號(hào)中的來電號(hào)碼，如果和E2PROM儲(chǔ)存的號(hào)碼匹配，則控制繼電器接通電話，同時(shí)驅(qū)動(dòng)語(yǔ)音提示輸入用戶密碼，DTMF密碼檢測(cè)模塊檢測(cè)到密碼，如果和存儲(chǔ)的密碼匹配，則進(jìn)入相應(yīng)的功能選擇。系統(tǒng)架構(gòu)框圖如圖1所示。

2 系統(tǒng)的硬件平臺(tái)
    系統(tǒng)的核心處理器是STC公司的AT89C52，屬于單片機(jī)中比較流行的一種。系統(tǒng)包含HT9032來電號(hào)碼檢測(cè)模塊如圖2所示，DTMF信號(hào)檢測(cè)模塊如圖3所示，E2PROM存儲(chǔ)模塊和電磁驅(qū)動(dòng)模塊。系統(tǒng)使用了語(yǔ)音提示模塊，使得系統(tǒng)具有人性化的人機(jī)交互功能，操作更加簡(jiǎn)單化，用戶只需要根據(jù)提示，設(shè)置系統(tǒng)即可。

2．1 HT9032來電號(hào)碼檢測(cè)模塊
    來電檢測(cè)芯片HT9032是一種低電源的CMOS綜合電路，收話端可以根據(jù)此信息來決定是否接通來電，其專為接收物理層傳輸信號(hào)所設(shè)計(jì)，遵循TR-NWT-000030和ITU-TV．23標(biāo)準(zhǔn)，它的基本作用是在鈴聲響起接收并顯示主叫電話號(hào)碼，收話段可以根據(jù)此信息來決定是否接通來電，同時(shí)它也提供鈴流檢測(cè)和載波檢測(cè)線路。圖2電路中，C2起到隔離電話線直流的作用。C2，R2用于采集來電顯示數(shù)據(jù)，輸入到HT9032C的引腳TIP。D1，R3，R4構(gòu)成振鈴檢測(cè)電路，輸入到HT9032C的引腳RDET1。在沒有來電話時(shí)，R1給C5充電，把、PDWN拉至高電平，HT9032C進(jìn)入節(jié)電休眠狀態(tài)。當(dāng)振鈴時(shí)，輸出低電平，PDWN被拉低并保持一段時(shí)間，此時(shí)芯片振蕩器起振，開始工作，接收到來電信息時(shí)，會(huì)把解碼后的串行數(shù)據(jù)通過DOUTC發(fā)送出去。
2．2 DTMF信號(hào)檢測(cè)及摘機(jī)控制模塊
    DTMF由高頻群和低頻群組成，高低頻群各包含4個(gè)頻率。一個(gè)高頻信號(hào)和一個(gè)低頻信號(hào)疊加組成一個(gè)組合信號(hào)，代表一個(gè)數(shù)字。雙音多頻收發(fā)電路的核心芯片為MT8880，可接收和發(fā)送DTMF全部16個(gè)信號(hào)，具有接收呼叫音和帶通濾波功能，能和微處理器直接對(duì)接。DTMF其自動(dòng)摘掛機(jī)可以通過單片機(jī)I／O口控制一個(gè)繼電器的開關(guān)，繼電器的控制端接入電話線兩端，從而完成摘掛機(jī)。由來電號(hào)碼檢測(cè)模塊可知，若撥打號(hào)碼為用戶號(hào)碼，則單片機(jī)驅(qū)動(dòng)繼電器，接通電話，并驅(qū)動(dòng)事先錄制好語(yǔ)音的ISD4004，用戶根據(jù)語(yǔ)音提示，輸入密碼，MT8880則解碼輸入的密碼。
2．3 E2PROM存儲(chǔ)模塊和電磁驅(qū)動(dòng)模塊
    E2PROM使用I2C總線的24LC256存儲(chǔ)器，可存儲(chǔ)256 KB內(nèi)容。24LC256掉電不易丟失，操作方便、可靠，負(fù)責(zé)用戶號(hào)碼及密碼的存儲(chǔ)。電磁驅(qū)動(dòng)模塊中由單片機(jī)控制繼電器驅(qū)動(dòng)電磁的通電，進(jìn)而控制開鎖，兩模塊硬件簡(jiǎn)單，在此不再詳述。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
    主程序由開始初始化子函數(shù)，檢測(cè)來電號(hào)碼子函數(shù)、檢測(cè)用戶密碼子函數(shù)、功能選擇子函數(shù)和語(yǔ)音提示子函數(shù)構(gòu)成。系統(tǒng)程序流程圖如圖4所示。程序中區(qū)分了戶主和普通用戶外，戶主除了能開鎖、修改密碼外，還有管理普通用戶功能，而普通用戶沒有管理普通用戶功能。系統(tǒng)的工作過程為：

    當(dāng)用戶第一次啟動(dòng)密碼鎖時(shí)，任意用戶使用通信工具撥入；密碼鎖默認(rèn)撥入用戶為戶主，但須戶主確認(rèn)；若用戶確認(rèn)，則電話語(yǔ)音提示輸入戶主密碼；若用戶取消，則電話語(yǔ)音提示用戶掛機(jī)，2 s后系統(tǒng)自動(dòng)掛機(jī)。用戶確認(rèn)輸入密碼后，系統(tǒng)進(jìn)入戶主登陸狀態(tài)，系統(tǒng)允許并提示用戶可進(jìn)行以下操作：修改戶主密碼；添加普通用戶；刪除普通用戶；開鎖；退出登陸(掛機(jī))。
    當(dāng)密碼鎖非第一次啟動(dòng)工作時(shí)，任意用戶撥入，系統(tǒng)判斷是否是普通用戶或戶主；若不是用戶，則電話語(yǔ)音提示用戶掛機(jī)，2 s后系統(tǒng)自動(dòng)掛機(jī)。若撥入電話為普通用戶，則系統(tǒng)進(jìn)入普通用戶登陸狀態(tài)，允許并提示用戶進(jìn)行以下操作：修改普通用戶本身密碼；開鎖；退出登陸(掛機(jī))。若撥入電話為戶主，系統(tǒng)會(huì)進(jìn)入戶主功能。戶主與普通用戶區(qū)別是：普通用戶只有具有修改自身密碼和開關(guān)門的權(quán)限，而戶主具備普通用戶的權(quán)限外還具備添加、刪除普通用戶的權(quán)限。
    開始初始化子函數(shù)：主要功能為初始化單片機(jī)串口，等待檢測(cè)來電號(hào)碼，初始化MT8880接收DTMF信號(hào)。
    檢測(cè)來電號(hào)碼子函數(shù)：主要功能為檢測(cè)來電手機(jī)號(hào)碼。第一次進(jìn)行撥打號(hào)碼為系統(tǒng)戶主號(hào)碼，以后增加、減少普通用戶號(hào)碼，都需要戶主來設(shè)定，若撥打號(hào)碼不是用戶號(hào)碼，則語(yǔ)音提示“不是用戶，請(qǐng)掛機(jī)”。
    檢測(cè)用戶密碼子函數(shù)：主要功能是檢測(cè)用戶輸入的6位密碼以及判別功能的選擇。若用戶輸入的密碼跟存儲(chǔ)的密碼不匹配，則可以第二次輸入密碼，密碼正確了才能進(jìn)入功能選擇，若第二次密碼仍錯(cuò)誤，則語(yǔ)音提示“輸入密碼次數(shù)過多，請(qǐng)掛機(jī)”，只有兩次密碼輸入機(jī)會(huì)，防止非法分子嘗試破解密碼。
    功能選擇子函數(shù)：主要功能是用戶選擇并實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能。

4 系統(tǒng)的特點(diǎn)
    系統(tǒng)的特點(diǎn)為：使用現(xiàn)今最廣泛、最穩(wěn)定的PSTN，為用戶提供了可靠的保證，并且接入簡(jiǎn)單方便，因此該系統(tǒng)應(yīng)用范圍廣泛；將用戶號(hào)碼作為第一層密碼，因?yàn)橛脩籼?hào)碼可為手機(jī)號(hào)碼和固定電話號(hào)碼，若是移動(dòng)手機(jī)號(hào)碼，隨聲攜帶、安全，若是固定用戶，也在固定地方，陌生人難以接觸，大大增強(qiáng)了密碼鎖的安全性；系統(tǒng)要求用戶輸入6位數(shù)字，作為第二層密碼，這些密碼在手機(jī)或固定電話上輸入，隱蔽性強(qiáng)，并且輸入錯(cuò)誤次數(shù)不能超過兩次，否則系統(tǒng)自動(dòng)掛機(jī)，可以防止不法分子嘗試破解密碼，也增強(qiáng)了電子鎖的安全性；系統(tǒng)具有語(yǔ)音提示功能，設(shè)計(jì)的人機(jī)交互方式友好；系統(tǒng)可以使用備用電池供電，保證了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

5 結(jié)語(yǔ)
    該系統(tǒng)主要以單片機(jī)為控制核心，結(jié)合語(yǔ)音提示，利用PSTN驗(yàn)證多重密碼，實(shí)現(xiàn)電話遠(yuǎn)程控制開鎖。用戶可以使用通信工具，根據(jù)語(yǔ)音提示，進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)置，操作簡(jiǎn)單、便捷而友好。該系統(tǒng)所用硬件均為廉價(jià)原件，這使得本系統(tǒng)的成本不是很高，適合推廣應(yīng)用。經(jīng)過功能測(cè)試和整體應(yīng)用，穩(wěn)定性較好。系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制功能可使用戶不在現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)給來客開門，以及用戶雙層密碼保證了系統(tǒng)的安全性。因此電話遠(yuǎn)程控制密碼鎖將會(huì)得到廣泛應(yīng)用。