基于滚动码技术的车库门禁系统的设计与实现

论文摘要

随着汽车产业的迅猛发展,汽车电子业也得到蓬勃发展。人们生活水平的提高,又对此类产品提出了更高的要求。无线射频技术的发展和应用,特别是RKE(Remote Keyless Entry)技术和微控制技术的结合,使得汽车电子技术越来越趋于自动化、智能化和人性化。本文涉及一款基于滚动码加密技术的家用智能车库门禁系统的设计和实现。通过对目前市场上家用车库门禁系统的深入分析和市场调研,得知目前大多数的遥控车库门产品采用单向固定码加密方式,其安全性受芯片所能提供的编码长度的限制,对“拦截密码重发”,或“穷举法”(尝试所有可能的编码组合的方法)破解的安全性较差,产品功能的适用性和人性化设计也有待改善。市场已经出现利用滚动码加密技术实现家用车库门禁的产品。滚动码加密技术是一种非线性的加密技术,具有变化多和抗拦截的特点。采用此类技术的遥控器每次产生的滚动码都是不重复和无法预测的,并只产生一次效用,通常的拦截、跟踪破解方法都无效,因此可以有效克服常规车库门禁系统的缺点。通过对珠三角地区出口企业的调研,了解到此类产品的市场前景很好,出口需求很大,但是目前市场产品的设计尚不够成熟,因此国内市场的占有率不高。本文的目的是开发一款实用性较强、性价比较高的产品。本文的设计利用滚动码加密方法增强了安全性；采用单片机软解码方法降低了成本；同时设计了门体的遇阻反向、延时关门、红外感应等人性化功能,并采取了一定的抗干扰的措施。经实地测试,本系统基本满足性能指标,在功能和性价比方面能较好满足使用者的要求。本文主要包括以下内容：1、家用车库门禁系统的硬件原理与电路、软件的结构与流程；2、对滚动码加密、解密算法的原理进行了详细的分析；3、阐述了单片机对滚动码软件解码的原理和过程；4、从提高系统可靠性出发,采取了系统硬件和软件的抗干扰措施；5、若干附加功能的设计,使产品更具适用性和更加人性化。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 车库门禁系统发展现状
• 1.3 课题研究的目的与意义
• 1.4 主要研究内容
• 1.5 本文的组织结构
• 2 系统硬件设计
• 2.1 硬件系统概述
• 2.2 CPU及复位电路介绍
• 2.3 主控机的功能模块电路
• 2.3.1 电源部分设计
• 2.3.2 电机控制电路
• 2.3.3 功能键模块电路
• 2.3.4 数码显示电路
• 2.3.5 无线接收部分设计
• 2.4 遥控编码模块电路及其原理
• 2.4.1 滚动码编码技术及HCS301芯片简介
• 2.4.2 片内EEPROM的分配
• 2.4.3 HCS301加密密钥的产生
• 2.4.4 HCS301的编码过程
• 2.4.5 HCS301的传输码格式
• 2.4.6 PWM的接收方法
• 2.4.7 HCS301的工作流程
• 2.4.8 HCS301的编程
• 2.5 遥控射频模块电路设计及其原理
• 2.5.1 无线射频发射部分的设计和原理
• 2.5.2 无线射频的接收电路
• 2.6 解码电路及其原理
• 2.6.1 解码部分原理
• 2.6.2 P1CI6F73软件解码电路
• 2.7 硬件整体电路
• 2.8 本章小结
• 3 系统软件设计
• 3.1 软件设计注意事项
• 3.2 系统主要功能模块的程序设计
• 3.2.1 软件程序要实现的功能
• 3.2.2 接收模块子程序
• 3.2.3 软件解码子程序的原理与设计
• 3.2.4 密码判定流程
• 3.2.5 TIMERO的操作
• 3.2.6 "学习"过程的操作
• 3.2.7 功能键的判别设计
• 3.3 本章小结
• 4 系统的其他技术要点及抗干扰设计
• 4.1 技术要点及产品适用性设计
• 4.1.1 车库门电机计数方法
• 4.1.2 遇阻反向
• 4.1.3 遇阻反向灵敏度的调整
• 4.1.4 停电复位
• 4.1.5 延时关门
• 4.1.6 门内开关
• 4.1.7 红外感应
• 4.1.8 门体行程微调功能
• 4.1.9 门体运行过程中暂停功能
• 4.1.10 主控机和遥控器的休眠功能
• 4.2 系统的抗干扰措施
• 4.2.1 系统硬件抗干扰措施
• 4.2.2 系统软件抗干扰措施
• 4.3 本章小结
• 5 总结与展望
• 5.1 工作总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历 在学期间发表的学术论文及科研成果