电路连接的锁具研究

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摘 要：锁从发明到现在已经有几百年的历史了，然而锁的安全性却仍然不能让人放心。传统锁因为制作工艺的限制秘钥数目非常少并且钥匙的结构也极易被仿制。本文在于突破传统的机械开锁模式，用插头样子的作为钥匙，插头样的母头作为密钥的采集接口。插头形状的钥匙里面有很多电路的触点，通过改变触点的位置和各个触点之间的电路连接形式来作为密钥。在只有10个触点的时候密钥的数目有343597383679990234375种，是10个密钥点的传统锁密钥数目的35184372088

831倍。

关键词：锁；插头；秘钥数目；触点；电路连接

中图分类号：TN91 文献标识码：A

1 研究背景

锁具发明已久，但是锁具的安全性在当代社会却一直是个热点问题。因为机械锁受制作工艺与成本的影响，密钥数目比较少，一把钥匙能够开几把锁的情况屡见不鲜。另外不法分子对传统机械锁的原理也非常熟悉就更大的降低了机械锁的安全性。现有电子锁的表现也不能让人满意，比如磁卡锁的磁卡容易被消磁，密码锁为了提高安全性需要记住非常繁琐的密码，指纹锁又缺乏灵活性等等。

本文提出的基于电路连接的新型开锁模式在具有密码锁的密钥数量的同时又不需要记住长达20多位的密码，也没有磁卡锁的磁卡消磁的担忧，没有指纹锁必须本人才能开锁的死板。这种开锁模式是非常实用并且非常简单的只需要把钥匙插孔里，系统就会开启扫描检测是否是正确的秘钥来实现开锁操作。

2 基于电路连接的新型开锁模式原理介绍

2.1 开锁原理

如图1是系统总框图：基于电路连接的新型开锁模式系统主要由钥匙、处理器MCU、备用处理器MCU、GSM通讯模块、电磁锁控制电路、电磁锁组成。各个部分相互配合联系密切，共同来保证用户居住环境的安全。

如图2是电路锁的钥匙结构图：

图1 系统总框图

如图2所示，钥匙上面从左往右有10个金属触点，每个触电从上到下有5个位置可以选择，从左边数第2个跟第3个，第4、6、8个触点，第9、10个触点都是有线导通的，开锁的原理是当把钥匙插到锁里面便会启动由处理器控制的扫描电路，经过处理器的扫描检测各个触点的连接方式，如果检测结果是如图所示的连接方式便会启动电磁锁电路开锁，而当插入的钥匙跟锁不匹配时，MCU就会控制GSM通讯模块给用户打电话报警，让用户及时采取有效的措施。

2.2 钥匙的秘钥数目

如图2所示，假设一个钥匙有10个密钥触点，各个触点之间可以任意连接，并且每一个触点有5个位置可以选择，那么密钥数目是多少，可以等效成一个数学组合模型。如图3所示：

图3 数学模型

图3所示，一共有10个触点，他们之间可以任意连接，就是10个点可以组成多少条线段，我们假设任意3点不能共线，那么求得可以组成线段总数为：

（N*（N-1））/2=10*9/2=45

10个点之间任意连接的数目就是在这45条线段里面我们任意选择，我们可以任意选1条、2条、3条、……、9条。那么10个点之间任意连接的情况就有：

C145+C245+C345+...+C4445+C4545-1=245-1=35184372088831种（组合恒等式）另外每个触点有5个位置可以选择那么触点的位置排列方式就有510=9765625种，然后总的密钥数目就等于：

35184372088831*9765625=

343597383679990234375=3.4*1020种

注意：这只是在10个触点每个触点5个位置的情况就有3.4万亿亿种密钥，现在的PCB制作工艺可以很轻松的把很多插针做在很小的空间里面，我们这种电路锁的密钥数量是非常巨大的。

结语

本文在于提出这样一种基于电路连接的新型的开锁模式，本开锁模式在使秘钥数目非常巨大的同时还使得钥匙的体积可以做的更小，因为秘钥触点之间的电路连接是物理结构的所以教传统的电子锁具有更加可靠地优点。因为这种开锁模式里面出现了单片机，在广阔的市场下会融入以后科技自动化发展下的智能家居的一部分，有着广阔的应用前景。

参考文献

[1]郭天祥.新概念51单片机C语言教程[M].北京：电子工业出版社，2009.

[2]魏兵.机械原理（第2版）[M].武汉：华中科技大学出版社.