基于PIC16C73B的電子門鎖簡(jiǎn)析

　　PIC16C73B是微芯公司生產(chǎn)的中檔8位單片機(jī)，它與另外兩個(gè)存儲(chǔ)IC——DS1302和24LC164/P共同構(gòu)成電子門鎖的主控電路板，在接收到Flash閃存芯片(開門鑰匙)發(fā)送的存儲(chǔ)信息后，驅(qū)動(dòng)微型電機(jī)旋轉(zhuǎn)撥開鎖扣，使開門把手可以轉(zhuǎn)動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)開門。

　　PIC16C73B體積小、功能強(qiáng)、8位A/D;“哈佛”結(jié)構(gòu)，即數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與程序指令分開存儲(chǔ)的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)，運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)總線和程序總線可同時(shí)獲得數(shù)據(jù)和指令，使平均每條指令執(zhí)行時(shí)間只需一個(gè)指令周期;工作頻率0—20MHz、豐富的外圍功能模塊、片內(nèi)片外多種信號(hào)中斷機(jī)制和獨(dú)立“看門狗”電路、可靠地復(fù)位功能。這里的PIC16C73B是28腳雙列直插式IC，共有22個(gè)I/O口，是電子門鎖的主控芯片，負(fù)責(zé)開門信號(hào)拾取、有效時(shí)間記錄、權(quán)限認(rèn)定、驅(qū)動(dòng)執(zhí)行等數(shù)據(jù)的處理。PIC16C73B的性能介紹和技術(shù)參數(shù)，請(qǐng)看微芯公司的官網(wǎng)，因篇幅關(guān)系這里就不作詳細(xì)介紹。

　　DS1302是是DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，它可以對(duì)年、月、日、周、日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，還具有閏年補(bǔ)償功能。是電子門鎖電路板的存儲(chǔ)IC，存有電子門鎖開門、關(guān)門的具體時(shí)間、次數(shù)等使用數(shù)據(jù)資料。DS1302 與單片機(jī)之間可以簡(jiǎn)單地采用同步串行的方式通信,僅用到三根線，保存數(shù)據(jù)和時(shí)鐘信息時(shí)功率小于1mW。

　　24LC164/P 是微芯公司生產(chǎn)的CMOS低功耗存儲(chǔ)IC，正常工作電流1mA、待機(jī)電流1μA。

　　24LC164/P 是電子門鎖電路板的又一存儲(chǔ)IC,存有電子門鎖獨(dú)有的鎖號(hào)、開門密碼等，相當(dāng)于該門鎖的身份識(shí)別數(shù)據(jù)。

　　開門鑰匙——Flash閃存芯片密封在一個(gè)超薄的圓形金屬扣之內(nèi)，其金屬內(nèi)外殼類似扣式電池的兩個(gè)電極，在接觸開門探頭的時(shí)候，電子門鎖的主控電路通過金屬外殼與Flash閃存芯片電路接通并將其內(nèi)部存儲(chǔ)的開門鎖號(hào)、授權(quán)等級(jí)、有效時(shí)間等開門信息輸送到PIC16C73B內(nèi)。

　　PIC16C73B單片機(jī)的第21腳“探頭”接觸到開門鑰匙后，迅速將門鎖內(nèi)部存儲(chǔ)的信息與其進(jìn)行比對(duì)，符合開門條件時(shí)，15、16腳分別輸出高、低電平(詳見電原理圖)，使三極管T3導(dǎo)通，T6則處于截止?fàn)顟B(tài)，其后續(xù)的三極管T4導(dǎo)通、T7截止，微型電機(jī)接線端②呈現(xiàn)高電位、①為低電位，電流從②流向①，電機(jī)正轉(zhuǎn)——帶動(dòng)一蝸輪旋轉(zhuǎn)壓迫鋼絲運(yùn)動(dòng)撥開鎖扣，使開門把手可以轉(zhuǎn)動(dòng)90度拉回鎖舌，打開房間門，同時(shí)11腳輸出高電平、12腳輸出低電平使三極LED顯示綠色(三極LED另文詳述)、13腳所接的蜂鳴器發(fā)出長(zhǎng)約1秒的“嘀--”聲;延時(shí)15秒鐘后，15、16腳反向，三極管T6導(dǎo)通、T3則處于截止?fàn)顟B(tài)，后續(xù)的三極管T7導(dǎo)通、T4截止，接線端①呈現(xiàn)高電位、②為低電位，電流從①流向②，電機(jī)反轉(zhuǎn)——使鋼絲復(fù)位再次撥回鎖扣，使開門把手回到鎖門狀態(tài)，綠色LED關(guān)閉。當(dāng)客人進(jìn)入房間并反鎖房門時(shí)，11腳輸出高電平、12腳呈現(xiàn)高阻狀態(tài)，接線端③與⑥閉合，使3腳為低電平，開門探頭接收到信號(hào)時(shí)LED顯示黃色，門鎖無其他動(dòng)作;當(dāng)電池電壓下降到不能正常工作時(shí)，12腳輸出高電平、11腳呈現(xiàn)高阻狀態(tài)，LED顯示紅色，提示更換新的電池。電路中的R7-9和R11構(gòu)成第1-3腳和第5腳的上拉電阻，第5腳所接的S1(TL431C)為三端可調(diào)分流基準(zhǔn)電壓源,為第5腳提供一個(gè)穩(wěn)定和標(biāo)準(zhǔn)的參考電壓。

　　圖一 電子門鎖電原理圖

　　常見故障及其處理

　　用PIC16C73B控制的電子門鎖，具有低功耗、多功能和反應(yīng)快捷等優(yōu)點(diǎn)，四節(jié)5號(hào)堿性電池，在正常使用(工作電流≯30mA、待機(jī)耗電≯50μA)情況下，時(shí)間可以長(zhǎng)達(dá)17—22個(gè)月;自動(dòng)記錄各種設(shè)定賦值、開關(guān)門的時(shí)間與次數(shù)、開過門的不同權(quán)限鑰匙的號(hào)碼、支持手動(dòng)開門與反向鎖定、LED及時(shí)顯示鎖芯電路的工作狀態(tài)等;開門響應(yīng)時(shí)間≯1秒鐘、開門后延時(shí)15秒重新鎖定關(guān)門把手。因此，對(duì)照這些基本特性，歸納、分析其常見故障及原因，大致有這么幾類：

　　一、信息出錯(cuò)

　　電子門鎖的信息出錯(cuò)，門鎖肯定是不能正常工作的，但仔細(xì)分析后看來，這種錯(cuò)誤絕大多數(shù)來源于外在的賦值或較長(zhǎng)時(shí)間沒用，導(dǎo)致內(nèi)部的時(shí)鐘信息出錯(cuò)。例如：時(shí)鐘數(shù)據(jù)有誤或丟失、開門權(quán)限設(shè)置不對(duì)、內(nèi)部時(shí)鐘信息不對(duì)等等，出現(xiàn)這類故障時(shí)，綠色LED不是正常的長(zhǎng)亮，而是不停地閃亮，蜂鳴器不響;如果鎖號(hào)不對(duì)(即開錯(cuò)了門)則只有LED短促的顯示一下黃色而沒有任何聲音。當(dāng)出現(xiàn)這類故障時(shí)，如果鑰匙的權(quán)限、時(shí)限設(shè)置不錯(cuò)的話，需要用控制卡和標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘賦值卡給門鎖主控板重新賦值，即可消除故障。

　　二、電源故障

　　當(dāng)門鎖工作較長(zhǎng)時(shí)間后，電池組電壓下降到4V時(shí)，門鎖的工作就出現(xiàn)不穩(wěn)定的狀況，

　　即門鎖的LED顯示紅色，開門不能一次成功。由于門鎖的工作是間歇式，而且功耗又很低，所以，即使LED剛顯示紅色，也還可以勉強(qiáng)工作十多次;當(dāng)電池電壓進(jìn)一步下降到3.6V時(shí)，電子門鎖就不能正常工作了。出現(xiàn)不穩(wěn)定狀況的一個(gè)明顯標(biāo)志就是不能正常驅(qū)動(dòng)鎖內(nèi)的電機(jī)正反轉(zhuǎn)，使開、關(guān)門不順利，當(dāng)完全不能開、關(guān)門的情況出現(xiàn)時(shí)，就要立即更換電池了。

　　三、接觸不良

　　還有許多的故障是因?yàn)榻佑|不良、插件松動(dòng)所致。例如蜂鳴器時(shí)響時(shí)不響、指示LED時(shí)

　　亮?xí)r不亮、門鎖工作也是時(shí)有不正常，造成這種故障時(shí)，應(yīng)從電池夾(盒)檢查起，依次是電源引線、濾波電容、引線排插、終端焊點(diǎn)和連接電機(jī)、蜂鳴器、三色LED等等。處理這類的故障，主要就是采取針對(duì)性措施消除上述檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)的問題。

　　四、機(jī)械因素

　　電子門鎖的機(jī)械性故障主要就是滑動(dòng)鎖扣的滑動(dòng)受阻，由于該鎖扣是橫穿門鎖鎖殼的，

　　兩端都暴露在外，而這個(gè)鎖殼又是嵌入到門梃中間的空隙中，稍有細(xì)小的異物落入門梃中，就極易卡住滑動(dòng)鎖扣，使門不能靈活開關(guān);另外還有就是因?yàn)殚T鎖的固定螺絲松動(dòng)，使得原來正常的鎖舌與鎖頭的對(duì)位、鎖舌與鎖孔的對(duì)位發(fā)生偏移，導(dǎo)致門鎖開關(guān)故障。對(duì)機(jī)械性故障則應(yīng)遵循工作機(jī)構(gòu)的配合和移動(dòng)關(guān)系予以排除。

　　其他的原因?qū)е码娮娱T鎖的故障，與本文的主題關(guān)系不密切，就不在這里討論了;另需

　　說明的是，由于商業(yè)的原因，本文不便提供PIC16C73B單片機(jī)的工作程序和元器件的規(guī)格及參數(shù)，還請(qǐng)各位見諒。