устройство управления кодовым замком

Формула изобретения

Устройство управления кодовым замком, содержащее первую группу входов, соединенную с соответствующими входами первого блока приема кода и генератора временных интервалов, вторую группу входов, соединенную с соответствующими входами генератора временных интервалов и второго блока приема кода, вход сброса которого соединен с входом сброса первого блока приема кода, блок управления и два выхода, отличающееся тем, что введены блок преобразования кода и блок сравнения кодов, первая и вторая группы входов которого подключены к соответствующим выходам первого блока приема кода и блока преобразования кода, входы которого подключены к соответствующим выходам второго блока приема кода, выход генератора временных интервалов соединен с управляющим входом блока сравнения кодов, первый выход которого соединен с первым выходом устройства и первым входом блока управления, второй выход - со вторым выходом устройства и вторым входом блока управления, первый выход которого соединен с вновь введенным дополнительным входом генератора временных интервалов, второй выход - с входом сброса первого блока приема кода.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике защиты различных объектов от доступа посторонних лиц, в частности к электронным замкам.

Известно устройство управления кодовым замком (см. авт. свид. СССР 1477893 от 13.10.87 г. , МКИ Е 05 В 47/00, "Устройство управления кодовым замком " авторы С. П. Клокоцкий и М.И. Бобов, опубл. 07.05.89 г., БИ 17), содержащее блок синхронизации, генератор случайных чисел, блок сложения, четыре элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, четыре блока памяти, два электрических разъема, селектор, выходной блок и два блока преобразования кодов. Первый выход блока синхронизации соединен с входами первого и второго блоков памяти и генератора случайных чисел, первым входом блока сложения и через третью пару контактов первого электрического разъема - с третьим входом первого блока преобразования кода, а через первую пару контактов второго электрического разъема - с первым входом второго блока преобразования кода и входом четвертого блока памяти. Выход генератора случайных чисел соединен с первым входом первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и со вторыми входами третьего элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и блока сложения. Третий вход блока сложения подключен к выходу первого блока памяти, а выход соединен с первым входом второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и вторым входом четвертого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. Выход второго блока памяти соединен со вторым входом первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого через первую пару контактов первого электрического разъема соединен с первым входом второго блока преобразования кодов и входом третьего блока памяти, выход которого соединен со вторым входом первого блока преобразования кодов, выходом соединенного через вторую пару контактов первого электрического разъема со вторым входом второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого соединен с первыми входами третьего элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и селектора. Второй вход селектора соединен со вторым выходом блока синхронизации, третий выход которого соединен с первым входом выходного блока, второй вход которого подключен к выходу селектора. Выход четвертого блока памяти соединен со вторым входом второго блока преобразования кодов, третий вход которого через третью пару контактов второго электрического разъема подключен выходу третьего элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, а второй вход через вторую пару контактов второго электрического разъема соединен с первым входом четвертого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого соединен с третьим входом селектора.

Недостатками устройства являются сложность, обусловленная выбранным сложным алгоритмом работы, и определенное неудобство в эксплуатации, вызванное необходимостью соблюдать жестко установленный порядок подключения ключей к электрическим разъемам. Сложность схемы устройства приводит к снижению его надежности, к повышению стоимости его технической реализации и эксплуатации.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому изобретению является устройство управления кодовым замком (см. авт. свид. СССР 1291697 от 03.09.85 г., МКИ Е 05 В 47/02, "Электронно-кодовый замок" авторы А. А. Обухович и М.Н. Бобов, опубл. 23.02.87 г., БИ 7), содержащее блок выдержки времени, два блока приема кода, два блока определения ложного кода, два элемента ИЛИ, два триггера, генератор временных интервалов, дешифратор и блок управления. Первый выход дешифратора соединен с первым входом блока выдержки времени, второй выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ и вторыми входами первого и второго блоков приема кода и первого и второго блоков определения ложного кода, второй вход через блок управления подключен к выходу второго элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом первого блока определения ложного кода, второй вход - с выходом второго блока определения ложного кода, третий вход - со вторыми входами первого элемента ИЛИ и дешифратора. Выход первого элемента ИЛИ соединен с первыми входами первого и второго триггеров, вторые входы которых подключены к выходам первого и второго блоков приема кода соответственно. Выходы первого и второго триггеров соединены соответственно с первым и вторым входами дешифратора, третий вход которого подключен к выходу генератора временных интервалов.

Первая группа входов генератора временных интервалов подключена к соответствующим входам первого блока приема кода, первого блока определения ложного кода и первой группы входов устройства, вторая группа входов - к соответствующим входам второго блока приема кода, второго блока определения ложного кода и второй группы входов устройства.

Недостатком устройства является его сложность, обусловленная выбранным алгоритмом работы. Сложность устройства приводит к снижению его надежности, повышению стоимости его реализации и эксплуатации.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание более простого устройства управления кодовым замком.

Технический результат, заключающийся в упрощении устройства, достигается тем, что в устройство управления кодовым замком, содержащее первую группу входов, соединенную с соответствующими входами первого блока приема кода и генератора временных интервалов, вторую группу входов, соединенную с соответствующими входами генератора временных интервалов и второго блока приема кода, вход сброса которого соединен с входом сброса первого блока приема кода, блок управления и два выхода, введены блок преобразования кода и блок сравнения кодов, первая и вторая группы входов которого подключены к соответствующим выходам первого блока приема кода и блока преобразования кода, входы которого подключены к соответствующим выходам второго блока приема кода, выход генератора временных интервалов соединен с управляющим входом блока сравнения кодов, первый выход которого соединен с первым выходом устройства и первым входом блока управления, второй выход - со вторым выходом устройства и вторым входом блока управления, первый выход которого соединен с вновь введенным (дополнительным) входом генератора временных интервалов, второй выход - с входом сброса первого блока приема кода.

Указанная совокупность признаков позволяет упростить устройство управления кодовым замком путем уменьшения количества необходимых для нормальной работы устройства функциональных блоков и блоков одинакового функционального назначения за счет изменения алгоритма работы устройства.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства управления кодовым замком; на фиг. 2 - структурная схема генератора временных интервалов; на фиг.3 - вариант принципиальной электрической схемы блока сравнения кодов; на фиг. 4 - вариант структурной схемы блока управления; на фиг.5 - вариант принципиальной электрической схемы одного из функциональных узлов блока управления (одновибратора).

Устройство управления электронным замком (см. фиг.1) содержит первый 1 и второй 2 блоки приема кода, генератор 3 временных интервалов, блок 4 преобразования кода, блок 5 сравнения кодов, блок 6 управления, первую 7 и вторую 8 группы входов, первый 9 и второй 10 выходы. Группа 7 входов соединена с соответствующими входами блока 1 приема кода и входами генератора 3 временных интервалов, группа 8 входов соединена с соответствующими входами генератора 3 временных интервалов и блока 2 приема кода, выходы которого соединены с соответствующими входами блока 4 преобразования кода. Первая группа входов блока 5 сравнения кодов подключена к соответствующим выходам блока 1 приема кода, вторая группа входов - к соответствующим выходам блока 4 преобразования кода. Управляющий вход блока 5 сравнения кодов соединен с выходом генератора 3 временных интервалов, первый выход - с выходом 9 устройства и с первым (а) входом блока 6 управления, второй выход - с выходом 10 устройства и со вторым (б) входом блока 6 управления, первый (в) выход которого соединен с дополнительным входом генератора 3 временных интервалов, второй (г) выход - с входами сброса блоков 1, 2 приема кода.

Блоки 1, 2 приема кода предназначены для приема и хранения поступивших кодов пользователей в течение времени, необходимого для формирования сигнала о результате сравнения кодов и срабатывания исполнительного устройства, подключаемого к выходу 9 устройства. Выполнены блоки 1, 2 приема кода на RS-триггерах по количеству разрядов входных (двоичных) кодов, при этом R - входы всех триггеров объединены и являются входом сброса блоков 1, 2 приема кода, a S-входы RS-триггеров являются входами для соответствующих разрядов кодов.

Генератор 3 временных интервалов предназначен для формирования временного интервала, достаточного для одновременного ввода кодов замка с учетом допустимой разновременности их ввода, и импульсного сигнала (после указанного интервала), разрешающего формирование результатов сравнения кодов, с длительностью, достаточной для срабатывания исполнительного устройства. Генератор 3 временных интервалов (см. фиг.2) содержит последовательно включенные элемент ИЛИ 11, элемент И 12 и одновибраторы 13, 14. При этом одновибратор 13 формирует временной интервал по фронту входного сигнала, одновибратор 14 - по срезу выходного сигнала одновибратора 13. Одновибраторы 13, 14 реализованы по известной схеме (см. книгу: С.А. Бирюков. Цифровые устройства на МОП - интегральных микросхемах. -М.: Радио и связь, 1990, стр. 59, рис.107а).

Блок 4 преобразования кода предназначен для преобразования второго кода замка в код, совпадающий с первым кодом замка, поступающим на входы блока 1 приема кода. Блок 4 выполнен в простейшем варианте и содержит только инверторы в тех разрядах второго кода замка, логические уровни в которых не совпадают с логическими уровнями в соответствующих разрядах первого кода замка. Блок 4 может содержать блок памяти двоичного эталонного кода замка и сумматор двух двоичных кодов (эталонного со вторым кодом замка), при этом блок памяти эталонного кода замка может быть выполнен в виде перемычек, соединенных с соответствующими выводами источника питания, а сумматор - на базе комбинационных сумматоров, имеющихся в составе серий микросхем (например, типа 564 ИМ1, 555 ИМ6).

Блок 5 сравнения кодов обеспечивает сравнение двух многоразрядных двоичных кодов, при этом выходные сигналы (о равенстве кодов - на первом выходе, о неравенстве кодов - на втором выходе) формируются в течение импульса, поступающего на управляющий вход блока. Для четырехразрядных кодов блок 5 сравнения кодов может быть построен по схеме фиг.3 с использованием имеющейся в составе серий микросхем схемы сравнения двоичных чисел 15 (типа 564 ИП2). Если количество разрядов кодов больше четырех, блок 5 сравнения кодов реализуется на нескольких таких схемах сравнения с использованием их входов расширения "А=В", "А>В", "А<В". При этом выходные сигналы "А=В", "АВ" блока снимаются с выхода последней схемы сравнения (с использованием элементов НЕ 16 и И 17 по схеме фиг.3), а неиспользованные входы одноименных старших разрядов чисел последней схемы сравнения подключаются к одной из шин питания.

Блок 6 управления обеспечивает формирование импульса для установки в исходное состояние блоков 1, 2 приема кода после сравнения кодов и сигнала для блокировки (на время) работы генератора 3 временных интервалов после ввода допустимого количества ложных кодов (несовпадения кодов пользователей) замка или ввода кодов не в течение заданного временного интервала. Блок 6 выполнен (см.фиг.4) на двух одновибраторах 18 и 19, на счетчике 20 импульсов и элементе 21 ИЛИ. При этом выбор наиболее оптимальной схемы счетчика 20 зависит от принятого допустимого количества несовпадений кодов (или ввода кодов не в разрешенном интервале времени). Если это количество принять кратным двум, то счетчик 20 наиболее просто реализуется в виде двоичного счетчика. Если это количество принять четным, то в качестве счетчика 20 может быть использован простой кольцевой счетчик (счетчик Джонсона). Если же это количество принять произвольным, то счетчик 20 должен иметь соответствующий коэффициент пересчета и схему формирования сигнала переполнения. В первых двух случаях одновибратор 18 подключается к выходу старшего разряда счетчика 20 и формирует выходной сигнал по срезу входного, то есть фактически при переполнении счетчика 20. Одновибратор 18 выполнен по одной схеме с одновибраторами 13, 14 генератора 3 временных интервалов. Одновибратор 19 выполнен в виде дифференцирующей цепочки (см.фиг.5) на элементе НЕ 22, элементе И 23, резисторе 24 и конденсаторе 25.

Устройство управления кодовым замком (см.фиг.1) работает следующим образом.

В исходном состоянии на всех входах групп 7, 8 входов устройства поддерживается уровень логического нуля, на выходах блоков 1, 2 приема кода также уровни логического нуля. На отдельных выходах блока 4 преобразования кода (в разрядах, где имеются инверторы) уровни логической единицы, на выходах блока 5 сравнения кодов - уровни логического нуля. На первом выходе (в) блока 6 управления уровень логической единицы, на втором выходе (г) - уровень логического нуля. В указанное исходное состояние устройство устанавливается при включении питания (схема начальной установки в исходное состояние на фиг.1 не показана) путем установки в нулевое состояние счетчика 20 (см. фиг. 4) блока 6 управления и RS-триггеров блоков 1, 2 приема кода (например, подав импульс начальной установки на R-входы триггеров по схеме ИЛИ) или в конце каждого цикла работы, и оно сохраняется до последующей подачи в устройство кодов замка.

Коды замка (пользователей) подаются в устройство кратковременно по входам групп 7, 8 входов одновременно в виде параллельного двоичного кода. Символы разрядов кодов (точнее - логические единицы, содержащиеся в кодах) могут подаваться также последовательно во времени на соответствующие входы групп 7, 8 входов устройства. Эти коды запоминаются в блоках 1, 2 приема кода RS-триггерами (логические единицы, имеющиеся в разрядах кодов, переключают соответствующие триггеры в единичное состояние по S-входам). При этом на первую группу входов блока 5 сравнения кодов поступает первый код замка с выходов блока 1 приема кода, а на вторую группу входов - преобразованный в блоке 4 преобразования кода второй код замка. Однако при этом на выходах блока 5 сравнения кодов сохраняются исходные уровни логического нуля, так как пока нет сигнала, разрешающего сравнение кодов.

Одновременно при поступлении кодов замка от кода, поступившего первым, в генераторе 3 временных интервалов (см. фиг.2) через элемент ИЛИ 11 и элемент И 12 запускается одновибратор 13, который формирует временную задержку, достаточную для ввода обоих кодов с учетом неизбежной разновременности ввода кодов пользователями. По срезу выходного сигнала одновибратора 13 запускается одновибратор 14, который формирует импульсный сигнал с уровнем логической единицы, поступающий с выхода генератора 3 временных интервалов на управляющий вход блока 5 сравнения кодов, разрешая сравнение кодов.

Если первый и преобразованный второй коды замка совпадают, то в течение сигнала на управляющем входе на первом выходе блока 5 сравнения кодов появляется сигнал с уровнем логической единицы, который поступает в блок 6 управления и через выход 9 устройства - на исполнительное устройство. Длительность этого сигнала (длительность выходного сигнала одновибратора 14 генератора 3 временных интервалов) должна быть достаточной для срабатывания исполнительного устройства. При этом в блоке 6 управления через элемент ИЛИ 21(см. фиг. 4) по срезу входного сигнала запускается одновибратор 19, выходным импульсом которого устанавливаются в исходное состояние те RS-триггеры блоков 1, 2 приема кода, которые при поступлении первого и второго кодов замка переключились в единичное состояние. После этого устройство снова готово к приему кодов.

Если первый код и преобразованный второй код замка не совпадают, то в течение сигнала, поступившего на управляющий вход блока 5 сравнения кодов, выходной сигнал появляется на втором выходе этого блока. Этот сигнал выдается через выход 10 устройства для включения тревожной сигнализации (или для индикации факта несовпадения кодов), а также поступает в блок 6 управления. При этом по фронту входного сигнала переключается счетчик 20 (см. фиг.4) и фиксирует факт несовпадения кодов, а по срезу входного сигнала через элемент ИЛИ 21 запускается одновибратор 19, выходным сигналом которого устанавливаются в исходное состояние RS-триггеры блоков 1, 2 приема кода. Сигнал несовпадения кодов на втором выходе блока 5 сравнения кодов формируется и в случае, когда один из кодов (поступивший с задержкой) подается не в разрешенном интервале времени, то есть подается после формирования генератором 3 временных интервалов сигнала, разрешающего сравнения кодов. Каждый факт несовпадения кодов и подачи одного из кодов не в разрешенном интервале времени (начало которого определяется кодом, поступившим первым) фиксируется в блоке 6 управления счетчиком 20. После допустимого количества таких фактов, которое определяется коэффициентом пересчета счетчика 20, запускается одновибратор 18, выходной сигнал (с уровнем логического нуля) которого на определенное время блокирует работу генератора 3 временных интервалов, запрещая формирование им сигнала, разрешающего сравнение кодов, при последующих подачах кодов.

Из описания работы устройства управления кодовым замком видно, что оно обладает всеми функциональными возможностями прототипа, но имеет при этом более простую схему. Упрощение достигнуто путем уменьшения количества необходимых для нормальной работы устройства функциональных блоков и блоков одинакового функционального назначения за счет изменения алгоритма работы устройства.

В целях подтверждения осуществимости заявляемого объекта и достигнутого технического результата был собран и испытан макет заявляемого устройства управления кодовым замком для четырехразрядных двоичных кодов. Макет был реализован на базе микросхем серии 564, диодов 2 Д 522 Б, конденсаторов К10-17, К52-1Б и резисторов С2-33. При этом каждый из блоков 1, 2 приема кода был выполнен на одном корпусе микросхемы 564ТР2 с объединением всех R-выходов микросхемы. Одновибраторы 13, 14 генератора 3 временных интервалов и одновибратор 18 блока 6 управления были выполнены на базе микросхемы 564ТМ2 с дискретными времязадающими элементами по указанной в тексте известной схеме, при этом одновибратор 14 был подключен к инверсному выходу микросхемы 564ТМ2 одновибратора 13, входной сигнал одновибратора 18 предварительно инвертировался. В качестве счетчика 20 использовался один из двоичных счетчиков микросхемы 564ИЕ10, выходной сигнал счетчика 20 снимался с выхода второго разряда указанного счетчика, поскольку коэффициент пересчета счетчика 20 был принят равным четырем. Одновибратор 19 был выполнен по схеме фиг.5. Длительности выходных сигналов одновибраторов 13, 14, 18 и 19 были выбраны равными ~ 3 с, ~ 1 с, ~15 с и ~1 мс соответственно. Блок 4 преобразования кода был выполнен в виде четырех перемычек между входами и выходами блока 4, в разрыв которых при испытаниях включались (в зависимости от подаваемых по группе 7 входов кодов) инверторы. Блок 5 сравнения кодов был выполнен по схеме фиг.3 с использованием в качестве схемы сравнения микросхемы 564ИП2.

При испытаниях макета устройства коды пользователей подавались одновременно и кратковременно как в виде параллельного двоичного кода, так и в виде последовательного двоичного кода. В последнем случае подавались только логические единицы, имеющиеся в разрядах кодов (притом подавались в произвольном порядке), а длительность выходного сигнала одновибратора 13 генератора 3 временных интервалов был увеличен до ~4 с.

Проведенные испытания макета показали работоспособность заявляемого устройства управления кодовым замком и подтвердили его практическую ценность.