基于DS1302的時(shí)11鎖定及遠程解密

1 時(shí)間鎖
時(shí)間鎖是在電子產(chǎn)品中設置一個(gè)預定工作時(shí)間，當實(shí)際工作時(shí)間超過(guò)預定工作時(shí)間時(shí)，讓產(chǎn)品進(jìn)入一種特殊的待機狀態(tài)，同時(shí)聲光警示、數碼管顯示或液晶顯示相關(guān)提示信息。
1．1 時(shí)間鎖的硬件設計
實(shí)現時(shí)間鎖的一個(gè)關(guān)鍵是產(chǎn)品使用時(shí)間的實(shí)時(shí)保存，且斷電時(shí)信息不能丟失。常見(jiàn)方法有：
①利用單片機內部的E2PROM實(shí)時(shí)保存產(chǎn)品的使用時(shí)間。采用該方法保存不需要后備電源，實(shí)現成本較低，但有些型號的單片機沒(méi)有內部E2PROM，且該方式存在寫(xiě)入壽命短、寫(xiě)入時(shí)間較長(cháng)(10 ms數量級)的問(wèn)題。若在向E2PROM寫(xiě)入數據時(shí)突然掉電，則寫(xiě)入數據會(huì )出錯，導致時(shí)間鎖定功能失效。
②利用專(zhuān)門(mén)的E2PROM芯片(如24C02等)保存使用時(shí)間。該方法的優(yōu)缺點(diǎn)同方法①。
③利用專(zhuān)門(mén)的RAM芯片保存數據。當掉電檢測電路檢測到系統掉電時(shí)，向單片機申請中斷；在中斷處理程序中向RAM寫(xiě)入數據，完成數據備份保存。該方式占用硬件資源多、實(shí)現成本較高。
DSl302是美國Dallas公司推出的一款實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片。
其內部RAM是一種可反復擦寫(xiě)的靜態(tài)RAM，保存數據所需的功耗非常低，可與時(shí)鐘電路共用后備電池。用它做數據備份非常合適，可快速、方便、可靠地完成產(chǎn)品使用時(shí)間的備份保存。采用該方法保存數據可彌補上述3種方法的諸多缺陷。
時(shí)間鎖的硬件電路如圖l所示?？刂茊纹瑱C采用Microchip公司的PICl6F74，DSl302通過(guò)SPI總線(xiàn)與PICl6F74的RDO、RDl、RD2口相連。DSl302的工作原理在很多文獻中均有介紹，本文不再說(shuō)明。

1．2 時(shí)間鎖的軟件設計
產(chǎn)品在出廠(chǎng)時(shí)，在單片機程序中預先設定好使用時(shí)間，產(chǎn)品主程序定時(shí)調用圖2所示的時(shí)間鎖子程序。主程序根據工作標志進(jìn)入正常工作狀態(tài)或特殊工作狀態(tài)。在正常工作狀態(tài)，實(shí)時(shí)將累計工作時(shí)間保存于DSl302的靜態(tài)RAM中；在特殊工作狀態(tài)，產(chǎn)品停止工作，同時(shí)聲光警示、數碼管顯示或液晶顯示相關(guān)提示信息。

參考文獻所述的時(shí)間鎖是讀取DS1302的當前日期時(shí)間，再與預設的日期時(shí)間比較，若超期則產(chǎn)品停止工作。但用戶(hù)可將當前日期時(shí)間重新設置在預設的日期時(shí)間之前以避開(kāi)時(shí)間鎖，而本時(shí)間鎖則是計算產(chǎn)品實(shí)際累計工作時(shí)間，從而解決了上述問(wèn)題。

2 遠程解密
當用戶(hù)付清貨款(余款)后，廠(chǎng)家或商家可通過(guò)電話(huà)線(xiàn)路對產(chǎn)品遠程解密。采用遠程解密方法方便靈活，既可使產(chǎn)品及時(shí)進(jìn)入正常工作狀態(tài)，保證用戶(hù)付完貨款(余款)后能馬上使用產(chǎn)品，又可避免廠(chǎng)家派人上門(mén)解密的麻煩，以及密碼外泄。
2．1 硬件設計
遠程解密的硬件電路如圖3所示。電路包括鈴流檢測電路、模擬摘機電路、DTMF(雙音多頻)解碼電路3部分。將電話(huà)外線(xiàn)接入到遠程解密電路的電話(huà)線(xiàn)輸入端，同時(shí)將ANl開(kāi)關(guān)撥通。當PICl6F74判斷到RC7為低電平時(shí)，系統主程序進(jìn)入電話(huà)密碼接收狀態(tài)。

電話(huà)線(xiàn)路沒(méi)有振鈴信號時(shí)，電話(huà)外線(xiàn)上的電壓約為48 V，D1和D2的總穩壓值為54 V，不足以讓D3導通，光耦PC111的內部發(fā)光二極管不發(fā)光，輸入到PICl6F74的RD3口為高電平；當該電話(huà)用戶(hù)被呼叫時(shí)，電話(huà)交換機發(fā)送的振鈴信號疊加在直流電壓上，振鈴為253 V的正弦波，諧波失真不大于10％，D3導通，PC111的內部發(fā)光二極管發(fā)光，輸入到PICl6F74的RD3口為低電平。故而，該電路可檢測振鈴信號。振鈴以5 s為周期，即1 s送，4 s斷，故可檢測到若干次振鈴后再模擬摘機。
PICl6F74檢測到預定次數振鈴信號后，設置RD4口輸出高電平，T1導通，則T2也導通。電話(huà)回路電流流經(jīng)穩壓二極管D4，交換機識別到電話(huà)線(xiàn)路回路電流大于30mA時(shí)，停止發(fā)送振鈴信號，接通電話(huà)線(xiàn)路，實(shí)現模擬摘機功能。電話(huà)信號經(jīng)T2、C1、R1送到MT8870雙音頻解碼。
DTMF主要用于電話(huà)交換系統。它是由兩個(gè)不同頻率的音頻信號疊加而成的復合信號，這些音頻信號不存在任何諧波關(guān)系，分為高音組和低音組，電話(huà)機每個(gè)按鍵對應一組DTMF信號。遠程解密電路采用MT8870作為DTMF信號的解碼芯片，解調電話(huà)線(xiàn)路傳來(lái)的數據信號。MT8870是加拿大．Mitel公司生產(chǎn)的一種集成度高、應用普遍的通信類(lèi)集成電路芯片，可以方便地與單片機連接。其主要功能是完成DTMF信號的接收和識別，可用于有線(xiàn)電話(huà)網(wǎng)、無(wú)線(xiàn)移動(dòng)通信網(wǎng)和計算機通信網(wǎng)的終端設備。DTMF信號通過(guò)IN一端輸入MT8870，GS引腳接反饋電阻對輸入的DTMF信號進(jìn)行放大，OSCl和OSC2引腳之間接一個(gè)3．58 MHz的晶振。從電話(huà)線(xiàn)路送來(lái)的雙音多頻信號在MT8870內經(jīng)過(guò)濾波、放大、高低頻分離，再經(jīng)過(guò)數字處理轉化為與DTMF信號相對應的二進(jìn)制碼，由D0～D3引腳直接輸出。例如按下電話(huà)“1”號鍵，則電話(huà)線(xiàn)上就有高頻1209 Hz和低頻697 Hz的DTMF信號。該信號進(jìn)入MT8870進(jìn)行解碼，解碼的結果由DO、D1、D2、D3輸出，MT8870輸出結果、頻率組合、電話(huà)按鍵的對應關(guān)系如表1所列。MT8870的SID引腳提供DTMF信號檢測輸出。當MT8870接收到DTMF信號并解碼完成后，該引腳為高電平。平時(shí)該引腳為低電平，該信號可向單片機申請中斷。0E引腳為輸出使能端，當OE為高電平時(shí)解碼結果可以從DO～D3輸出。0E為低電平時(shí)DO～D3引腳為高阻態(tài)。

2．2 軟件設計
遠程解密軟件模塊編成一個(gè)子程序，每次系統上電時(shí)調用。其程序流程如圖4所示。通過(guò)判斷RC7端口是否為低電平?jīng)Q定是否遠程解密。當RD3口檢測到3次鈴流信號后，使RD4口輸出高電平實(shí)現模擬摘機，進(jìn)入數據接收狀態(tài)。在數據接收狀態(tài)，當RD5收到高電平脈沖時(shí)，即可通過(guò)讀取RCo～RC3口接收保存1位數據，隨后等待下一個(gè)高電平。當收到預定位數密碼后，結束遠程解密子程序。用戶(hù)接收密碼完畢時(shí)，只需將ANl斷開(kāi)，重新開(kāi)機上電，產(chǎn)品即可正常工作。

結 語(yǔ)
基于DSl302的時(shí)間鎖和遠程解密電路已成功應用于某公司的脈動(dòng)真空滅菌器。實(shí)際使用證明，該時(shí)間鎖及遠程解密電路性能可靠，故障率低。脈動(dòng)真空滅菌器加上該電路后，該公司的貨款回收順暢，公司業(yè)務(wù)發(fā)展順利。該時(shí)間鎖和遠程解密電路亦可為其他產(chǎn)品所借鑒，具有一定的實(shí)用價(jià)值。