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送器和接收控制器組成。用戶可以按下按鍵開關發起與接收機的通信，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。
  
遙控發射系統

遙控發射器主要由滾碼發生電路和載波發射電路兩部分組成，如圖2所示。S0-S3是四路控制按鍵，LED為發射指示，滾動編碼以串行方式通過PWM接口，再由發射電路發射出去。發射電路采用MAX1472射頻模塊，如圖3所示。

圖2 遙控發射系統

圖3 發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觸發器74LS273。在遙控接收電路中，采用與發射器配套的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。“學習”時, 先按下PIC單片機解碼器下的“LAN”按鍵，并在規定時間內按下編碼器的任意按鍵2 次。若在規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: 電子工業出版社, 1996.
2.吳兆崇. 電腦滾碼遙控系統及在汽車上的應用[J]. 汽車電器.1998(3):1-3.
3.www.maxim-ic.com;www.microchip.com.