基于DS1302的時11鎖定及遠(yuǎn)程解密

1 時間鎖
時間鎖是在電子產(chǎn)品中設(shè)置一個預(yù)定工作時間，當(dāng)實際工作時間超過預(yù)定工作時間時，讓產(chǎn)品進(jìn)入一種特殊的待機狀態(tài)，同時聲光警示、數(shù)碼管顯示或液晶顯示相關(guān)提示信息。
1．1 時間鎖的硬件設(shè)計
實現(xiàn)時間鎖的一個關(guān)鍵是產(chǎn)品使用時間的實時保存，且斷電時信息不能丟失。常見方法有：
①利用單片機內(nèi)部的E2PROM實時保存產(chǎn)品的使用時間。采用該方法保存不需要后備電源，實現(xiàn)成本較低，但有些型號的單片機沒有內(nèi)部E2PROM，且該方式存在寫入壽命短、寫入時間較長(10 ms數(shù)量級)的問題。若在向E2PROM寫入數(shù)據(jù)時突然掉電，則寫入數(shù)據(jù)會出錯，導(dǎo)致時間鎖定功能失效。
②利用專門的E2PROM芯片(如24C02等)保存使用時間。該方法的優(yōu)缺點同方法①。
③利用專門的RAM芯片保存數(shù)據(jù)。當(dāng)?shù)綦姍z測電路檢測到系統(tǒng)掉電時，向單片機申請中斷；在中斷處理程序中向RAM寫入數(shù)據(jù)，完成數(shù)據(jù)備份保存。該方式占用硬件資源多、實現(xiàn)成本較高。
DSl302是美國Dallas公司推出的一款實時時鐘芯片。
其內(nèi)部RAM是一種可反復(fù)擦寫的靜態(tài)RAM，保存數(shù)據(jù)所需的功耗非常低，可與時鐘電路共用后備電池。用它做數(shù)據(jù)備份非常合適，可快速、方便、可靠地完成產(chǎn)品使用時間的備份保存。采用該方法保存數(shù)據(jù)可彌補上述3種方法的諸多缺陷。
時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SPI總線與PICl6F74的RDO、RDl、RD2口相連。DSl302的工作原理在很多文獻(xiàn)中均有介紹，本文不再說明。

1．2 時間鎖的軟件設(shè)計
產(chǎn)品在出廠時，在單片機程序中預(yù)先設(shè)定好使用時間，產(chǎn)品主程序定時調(diào)用圖2所示的時間鎖子程序。主程序根據(jù)工作標(biāo)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)，實時將累計工作時間保存于DSl302的靜態(tài)RAM中；在特殊工作狀態(tài)，產(chǎn)品停止工作，同時聲光警示、數(shù)碼管顯示或液晶顯示相關(guān)提示信息。

參考文獻(xiàn)所述的時間鎖是讀取DS1302的當(dāng)前日期時間，再與預(yù)設(shè)的日期時間比較，若超期則產(chǎn)品停止工作。但用戶可將當(dāng)前日期時間重新設(shè)置在預(yù)設(shè)的日期時間之前以避開時間鎖，而本時間鎖則是計算產(chǎn)品實際累計工作時間，從而解決了上述問題。

2 遠(yuǎn)程解密
當(dāng)用戶付清貨款(余款)后，廠家或商家可通過電話線路對產(chǎn)品遠(yuǎn)程解密。采用遠(yuǎn)程解密方法方便靈活，既可使產(chǎn)品及時進(jìn)入正常工作狀態(tài)，保證用戶付完貨款(余款)后能馬上使用產(chǎn)品，又可避免廠家派人上門解密的麻煩，以及密碼外泄。
2．1 硬件設(shè)計
遠(yuǎn)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。將電話外線接入到遠(yuǎn)程解密電路的電話線輸入端，同時將ANl開關(guān)撥通。當(dāng)PICl6F74判斷到RC7為低電平時，系統(tǒng)主程序進(jìn)入電話密碼接收狀態(tài)。

電話線路沒有振鈴信號時，電話外線上的電壓約為48 V，D1和D2的總穩(wěn)壓值為54 V，不足以讓D3導(dǎo)通，光耦PC111的內(nèi)部發(fā)光二極管不發(fā)光，輸入到PICl6F74的RD3口為高電平；當(dāng)該電話用戶被呼叫時，電話交換機發(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(dǎo)通，PC111的內(nèi)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(yù)定次數(shù)振鈴信號后，設(shè)置RD4口輸出高電平，T1導(dǎo)通，則T2也導(dǎo)通。電話回路電流流經(jīng)穩(wěn)壓二極管D4，交換機識別到電話線路回路電流大于30mA時，停止發(fā)送振鈴信號，接通電話線路，實現(xiàn)模擬摘機功能。電話信號經(jīng)T2、C1、R1送到MT8870雙音頻解碼。
DTMF主要用于電話交換系統(tǒng)。它是由兩個不同頻率的音頻信號疊加而成的復(fù)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，電話機每個按鍵對應(yīng)一組DTMF信號。遠(yuǎn)程解密電路采用MT8870作為DTMF信號的解碼芯片，解調(diào)電話線路傳來的數(shù)據(jù)信號。MT8870是加拿大．Mitel公司生產(chǎn)的一種集成度高、應(yīng)用普遍的通信類集成電路芯片，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，可用于有線電話網(wǎng)、無線移動通信網(wǎng)和計算機通信網(wǎng)的終端設(shè)備。DTMF信號通過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3．58 MHz的晶振。從電話線路送來的雙音多頻信號在MT8870內(nèi)經(jīng)過濾波、放大、高低頻分離，再經(jīng)過數(shù)字處理轉(zhuǎn)化為與DTMF信號相對應(yīng)的二進(jìn)制碼，由D0～D3引腳直接輸出。例如按下電話“1”號鍵，則電話線上就有高頻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(jié)果由DO、D1、D2、D3輸出，MT8870輸出結(jié)果、頻率組合、電話按鍵的對應(yīng)關(guān)系如表1所列。MT8870的SID引腳提供DTMF信號檢測輸出。當(dāng)MT8870接收到DTMF信號并解碼完成后，該引腳為高電平。平時該引腳為低電平，該信號可向單片機申請中斷。0E引腳為輸出使能端，當(dāng)OE為高電平時解碼結(jié)果可以從DO～D3輸出。0E為低電平時DO～D3引腳為高阻態(tài)。

2．2 軟件設(shè)計
遠(yuǎn)程解密軟件模塊編成一個子程序，每次系統(tǒng)上電時調(diào)用。其程序流程如圖4所示。通過判斷RC7端口是否為低電平?jīng)Q定是否遠(yuǎn)程解密。當(dāng)RD3口檢測到3次鈴流信號后，使RD4口輸出高電平實現(xiàn)模擬摘機，進(jìn)入數(shù)據(jù)接收狀態(tài)。在數(shù)據(jù)接收狀態(tài)，當(dāng)RD5收到高電平脈沖時，即可通過讀取RCo～RC3口接收保存1位數(shù)據(jù)，隨后等待下一個高電平。當(dāng)收到預(yù)定位數(shù)密碼后，結(jié)束遠(yuǎn)程解密子程序。用戶接收密碼完畢時，只需將ANl斷開，重新開機上電，產(chǎn)品即可正常工作。

結(jié) 語
基于DSl302的時間鎖和遠(yuǎn)程解密電路已成功應(yīng)用于某公司的脈動真空滅菌器。實際使用證明，該時間鎖及遠(yuǎn)程解密電路性能可靠，故障率低。脈動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。該時間鎖和遠(yuǎn)程解密電路亦可為其他產(chǎn)品所借鑒，具有一定的實用價值。