本发明涉及一种锁，特别是电子锁。

日常使用的锁，其所辨认的分离式记忆体则是钥匙。以机械锁为例， 其内部以弹簧及钢珠在特定的位置排成一组逻辑组合形式，为其所携带 的逻辑信息。钥匙相对于锁是一个可分离的记忆体。在它锋沿高低、凹 凸不齐的齿列，是它所携的信息。在钥匙插入锁中之后，只有在双方信 息鉴定相吻合之后，才允许转动钥匙、开锁。

以上是一种具有数千年历史的、能对可分离记忆体进行辨伪的设施。 由于科技的进步，在辨伪设施上有以下常用的数种设施在使用中。

1、钥匙机械锁：由于双方所携信息皆为固定的高低齿形结构，所 以易被仿制，或以其它工具欺骗，辨伪功能差。

2、旋转式机械锁：多用于保险柜，以使用个人为可分离式记忆体， 由于组合有限及机械转动噪音大，极易被解，辨伪能力较差。

3、按键式机械或电子锁：这种设计以使用个人为可分离式记忆体。 但因配合人类记忆的弱点，其组合长度通常较短，易于用穷举法在有限 时间内，试过全部可能的组合而开锁。

4、卡式电子锁：以磁卡或IC卡为锁匙，但卡的信很易被复印， 安全性能不好。

5、电脑加密：最新的公开钥匙式电脑加密方案，辨伪能力极强， 但由于计算极为繁复，必须由高性能电脑执行，不是一般设施所能采用。

本发明的目的是提供一种锁的分离式记忆体(锁匙)在每次开锁之 后改变记忆内容的电子锁。

本发明的技术方案是：

一种自体再生鉴别电子锁，由锁结构执行单元、中央处理单元(CPU) 及一个以上的分离式记忆体组成，其特征在于：中央处理单元(CPU)与 分离式记忆体的通讯包括对分离式记忆体的直接读、写；中央处理单元 (CPU)判断步骤如下：

(1)读取分离记忆体内容；

(2)按预定方式处理所读内容；

(3)按预定方式辨伪(包括：不同分离式记忆体的辨别及设定内 容的辨伪)；

(a)若伪，则进入辨伪失败处理；

(b)若真，则继续(4)；

(4)按预定方式产生一下次分离式记忆体的内容；

(5)将新内容写入分离式记忆体(并可校验)；

(6)在中央处理单元内部的无能源长期记忆体中记录能指示下次 分离式记忆体内容的资料；

(7)驱动锁执行单元；

其中(7)可在(3)后完成。

本发明的优点及效果在于：电子锁的锁匙(分离式记忆体)在每次 开锁之后改变记忆内容，即使记忆内容被盗取亦能保证锁的安全。锁的 辨伪能力高，安全性能极高。

下面通过附图进一步说明本发明：

图1本发明的电路框图；

图2本发明的程序流程框图；

图3、4、5实施1电路框图；

图6、7实施2电路框图；

图8实施例2的锁结构执行单元(机械)图。

为实现这种高度的辨伪能力，这种系统应由两个主要的组件构成。 这两个组件分别是具有执行辨伪能力的中央处理单元(CPU)及一个或多 个简单的分离式记忆体，下面分述各部：

1.中央处理单元(CPU)由具有逻辑运算单元(ALU)及其周边辅助元件 如只读记忆(ROM)，随机写读记忆(RAM)等构成。此外还需要至少一个由 无能源长期记忆体，如EEPROM，闪存(FLASH ROM)以及其它性能类似的设 备所构成的辅助元件。所以中央处理单元可由小至一个外围附带EEPROM 的MCU来担任，也可以由一台大型的电脑来担任。主要是取决于实用价格 及所需辨伪的复杂度。

2.分离式记忆体基于其便携性的需要，通常以EEPROM为其核心再加 上连接及通讯配件所构成。不过从功能方面看，其它元件如闪存(FLASH ROM)，电池支援的随机存储器(Battery backup RAM)，甚至在体积及重 量允许状况的硬盘(HDD)，皆可适用。

3.由于辨伪必须校验分离式记忆体的内存，所以必需在二者之间设 计至少一种可靠的通讯方式。最通用的为总线连接式，即在中央处理单 元及分离式记忆体之间设立一种物理性接插硬件。这种硬件可以是标准 式的接插件，如9针/15针/25针的DB型接口，或IC卡的读卡座，或任何其它 标准接插件。由于接插件的封闭性，一方面可保证信号的质量，另一方面 可加强信号的保密性。另一种可行的方式是极近距离，通常指200毫米 以下的非接触式通讯。由于距离近，所需能量少，扩散范围小，所以虽然 不如接触式，但仍能保持相当高质量的讯号及可接受的保密性。

4.本发明所提供的几乎绝对可靠的辨伪能力来自于系统中所独有的 “自体再生鉴别法”控制逻辑。这种逻辑公式在应用时可以软件、硬件 或二者兼具的方式成为中央处理单元的一部分。通过和分离式记忆体的 通讯，这种逻辑方法可以动态改变自体的内涵而保证了相互吻合的唯一 性。再生逻辑的应用原理由以附图2来表示。

①在正常操作的状况下，可用硬件或软件方式检测可分为离式存储 器是否已进入可通讯的范围内。对接触式而言是指接插件是否已接通。 对非接触式而言，两件是否已接近到最大通讯距离以内。

②中央处理器依设计的数据结构读入分离式记忆体的内容。

③所读入的内容必须依加密的方法于以解密，以获取有效资料。

④将有效资料和中央处理单元内存的相关资料依设计的数学公式加 以对比，以辨别这一个分离式记忆体的真伪。

⑤当判定为“真”之后，中央处理单元就应按设计的加密方法计算 出下一次分离式记忆体应有的内容。这种内容的产生方式有很多种，例 如伪乱数发生器，或依序累进，或查表选列等。

⑥将上项选定的内容写入分离式记忆体之中，如觉需要可由中央处 理单元对写入的资料加以校验。这个步骤相当于重新打造钥匙。

⑦在中央处理控制单元内，依照设计的数学公式，用上项写入的内 容，产生中央处理单元下次辨别所需的内部资料并存于内部的无能源长 期记存元件之中。这一步骤，相当于重新依钥匙样造新锁。

⑧此时中央处理单元应按设计的功能，经I/O向周边所控制的元 件及操作人员采取适当的动作，发出辨伪成功的信息。

⑨当鉴定为伪造存储器之后，依应用需要采取适当的动作，如发出 警报等。

⑩信息发布完成后，进入下一步骤。

5.为实现这种功能，所使用的硬件功能方块图如附图1。

(1)中央处理控制单元的核心是运算逻辑单元(ALU)，负责处理各种数 据资料，再依据资料做出判断，并发出适当的控制指令经I/O口至执行单 元产生具体动作。

(2)中央处理控制单元的运行顺序由执行控制单元(Program Comten) 依时钟同步原理具体控制。

(3)只读存储器(ROM)内存储预定的执行逻辑，此项为选用设备，当采 用纯硬件(hard wire)设计时，因逻辑已溶入硬件之中，则可免除此项。

(4)随机存储器(RAM)做为运算逻辑单元(ALU)的执行缓冲器使用。选 用设备。

(5)无源长期存储器(NVRAM)主要功能在于存放和分离存储器相关的 资料以供运算逻辑单元做为比较的参考。主要的要求是失去能源后长期 (约十年)保证内存资料不丢失。可用的现有设备包括电擦除只读存储器 (EEPROM)，闪存(FLASH ROM)，甚至常见的软盘(Floppy Disc)和硬盘 (Hard Disc)。

(6)在特殊状况下，由电池支持随机存储器(battery backup RAM)代 替无源长期存储器(NVRAM)是一种可接受的变化。

(7)主通讯单元负责和分离式存储器交换数据。主要有接触式和非接 触式两种方式。接触式的比较低廉和可靠，多利用标准的串行总线方式 进行。但用户必须确定接触状况良好。无接触式又可分为电场感应和无 线载波两种。前者距离较短，后者则可由输出能量来控制距离，但为避免 被截听以200毫米为较实用范围。

(8)控制用I/O口是中央处理控制单元和执行单元之间的联系装置。 主要是将运算逻辑单元所发的指令在电压和信号内容方面转换成执行单 元接受的指令。

(9)用户通讯单元主要是提供和用户沟通的渠道。一方面它可将中央 处理控制单元的操作状态，以用户可以了解的声光方式表现出来。另一 方面可提供用户输入指令或数据的接口。这项功能并非在每一种应用中 都必备，所以是一种选加功能。例如和PC机的串行口通讯能力即属此类。

(10)其它周边设施的存在，是依据不同的应用方式及功能表现，选取 适当的外接设备而组成。例如应用于信用卡辨伪时，可以加添打印机对 辨认结果增加一纸面记录。

(11)分离式存储器必须能够长期保持内部数据不变，但此项发明并不 要求其具有主动处理数据的能力，也不要求其具有主动处理通讯的能力。 所以并不需要具有运算逻辑单元(ALU)或中央处理单元(CPU)，可以使价 格降到最低。目前可用的元件有电擦除存储器(EEPROM)，闪存(FLASH ROM)，甚至电池支援存储器(battery backup RAM)，各种磁盘(Floppy Disc，Hard Disc)及可重写光盘(Rewritable CDROM)都可使用。

(12)分离式存储器和中央处理控制单元之间的通讯可分为接触式和非 接触式两种。接触式的电路经导体相连，可使用通行的通讯或总线标准， 如RS232，I2C，3-wire，1-wise等，在空间允许的状况下，甚至可用 Centronic等平行口或更宽的总线。非接触式则可采用电场感应或无线 载波等方式。它们也都有即存的标准。不过无论是接触或非接触式，也 都可以自行设计非标的通讯方式。

(13)用户输出设备以供使用者和中央处理控制单元通讯用。输入设备 主要是按键或开关，其它如语音输入在成本不需要顾虑的情况下也可以 考虑。输出设备使中央处理控制单位可以向用户报告目前执行状况。一 般以光管或显示屏或特定音响表示，也可以用语音传达。

(14)执行单元按应用的需要将辨识的结果变为具体的行动。例如推动 电磁开关，以马达推动机构，或以警报器报警等。

7.保护装置

任何的鉴别装置都必须有外在的保护方法，以确保这过程不能被轻 易越过。除了人工防护以外，在不可能使用人力时，机械装置成为最合 理的替代品。这些设备的目的在仅量延迟鉴别装置受到破坏的时间，所 以仅为一种延时阻碍设备。保护设备的设计必须针对不同的鉴别装置及 其安装方法，其所安装的环境及对阻延时间的要求个别设计，以达最佳 的性价比。在实施例中，两种不向的防盗设施各有其最佳防护机构，即 为最好的例证。

实施例：

1.IC卡汽车防盗系统。

1.1电路设计方案块图见图3、图4、图5。

1.1.1图3说明

·101是稳压滤波电路。主要目的是将车用+12VDC降压至+5VDC以供 电子电路使用。

·+5V的电压为电子电路所通用，所以对图4和图5中的个别元件不 再标示。

1.1.2图4说明

·201是一个单片机。如80C51，PIC16C54等都可使用。通常这种单 片机含有自己的ROM，RAM，ALU，PU，I/O口，及软件控制的主通讯单元和用 户通讯单元。和“三、技术方案”第6项所列中央处理控制单元相比仅 缺无源长期存储器(NVRAM)，必须由外加IC204补足此项功能。

·202是单片机的时钟电路，通常由晶振及电阻、电容构成，提供推 动单片机201的时钟信号。

·203是单片机201的复位电路。这个电路旨在保护单片机的执行状 态。因汽车电路相对噪杂，常会发生非断电性的低压，致使单片机的执行 控制单元(PC)次序混乱，这就要靠这种电路在适当时机以复位方式保护。

·205是单片机以I/O口输出的执行指令。这份指令是将“执行单元” 予以实现。

·206通常用12C的通讯总线，以保证数据的可靠性。

·211是执行传译电路，将单片机201的执行指令转换成功率电路212 能接受的电位或电流信号，以供放大输出。

·213是一个继电器。由功放212输出的电流直接推动继电器的线圈， 以决定③和④为通路或断路。

·③接向电油泵的供电线，④接通电油泵的电力输入端。所以③和 ④的通或断可以控制到电油泵的转或不转。也就控制了汽车发动机能否 启动。

1.1.3图5说明

·207是连接单片机201和IC卡读卡器301之间的电缆，即主通讯单 元对外的通讯线路。⑤是IC卡，相当于第6项中央处理控制单元，外是 “无源长期存储器”和207、301在一起。单片机201和IC卡⑤通过这些 器件得以通讯。

2.使用EEPROM为钥匙的安全柜锁

上述“自体再生鉴别法”可发展成一匙多锁，多匙一锁，及多匙多 锁等各种组合。

2.1电路设计方块图如图6、图7

2.1.1图6说明

·图6是锁的电路

·700为稳压电路，将高压供电降至+5VDC一般IC运行范围

·701是一个单片机。如80C51，PIC16C54等都可使用。通常这种单 片机含有自己的ROM，RAM，ALU，PU，I/O口，及软件控制的主通讯单元和 用户通讯单元。和“三、技术方案”第6项所列中央处理控制单元相比 仅缺无源长期存储器(NVRAM)，必须由外加IC204补足此项功能。

·702是单片机的时钟电路，通常由晶振及电阻、电容构成，提供推 动单片机201的时钟信号。

·703是单片机701的复位电路，如整个系统采用电池电源，则复位电 路的要求不高。

·704是锁内NVRAM。通过调整它的容量及数据结构，可以使一把锁 接受多把不同的钥匙。在此必须强调，这些钥匙个个不同。所以发有必 要每把钥匙可令锁做出不同的动作。例如钥匙A仅可以开锁，钥匙B档 仅可以开锁，同时还会令锁电话报警(如已装置电话报警功能)。但钥 匙A和B在外观上无任何差异。

·705是单片机动以I/O口输出的执行指令。经711的传译电路转换 成功率放大器712的驱动电流或电压。当执行指令非常简单时，经过仔细 挑选的功放712有可能直接和701I/O口相接，免除了传译电路711。

·706通常用I2C总线，以保证数据的可靠性。

·功率放大器712的功能在推动Solenoid③，这种电磁控制的机械 挡块的位置，卡在锁的开闭机构的路中，所以能够允许或阻断锁的开关。 此外，功放712的供电电压，必须配合Solenoid③的需要，如过低则有 可能无法推动Solenoid③。

2.1.2图7说明

·图7是钥匙的电路。

·800为稳压电路。

·801为无源长期存储期(NVRAM)。通过调整其容器及数据结构，可 以改变此钥匙能开的锁的数量，例如，将24C01设计为开一把锁，则 24C512可设计为开1000把甚至更多的锁。

·802为时钟芯片，是选用元件增加这个元件，可在开锁条件中引 入时间因素使整个系统更安全。

·大容量的NVRAM，加上实时时钟，可有效的存储开锁记录以供查 询，就更进一步的加强了系统安全。

2.2安全柜锁的机械设计和对电子元件的防护，图8

2.2.1图8说明

·图8是安全柜锁的机械剖析图。是垂直于安全柜门方向的断面。

·901是钥匙的接头。其金属外壳一方面保护了通讯的接点，另一方 面也作为扭动门锁的接触支点。

·902是钥匙的主体。图7中的电路板即安置其中。它同时还用作开 门的把手。

·903是电源线。主要以电池供电。也可用其它方法，如电源转换器 等。

·904是门锁的外盖，用钢板做成。中间部位有特殊形状的孔，给钥 匙的接头902通过。反面有螺丝也，和安全柜门的安装孔对齐。钢板的厚 度必须能够阻隔1万2千高斯的强磁场，以免908挡块因磁力牵动而使安全 柜门被打开。

·905是安全柜的门。锁的主体即装于其上，防止它被盗开。

·906是装配螺丝。

·907是电磁滑动机构(Solenoid)。909是挡块。

·908是挡块。平常停在910锁片转动的路径上，阻挡了锁的开启。 参考910锁片。

·909是锁的接头。它一方面保护锁的接点，一方面和钥匙的接头 机械上的配对，传递钥匙的扭力，打开门锁。

·910是锁片。它平常所停的位置阻止了安全柜门被打开。当正确 钥匙插入锁孔后，电磁滑动机构将挡块拉出阻挡位置，使锁片可以在钥 匙的推动下转动。当转到适当位置时，安全柜门即可被打开。

·911是门锁的内盖，位于安全柜内。主要功能为帮助装配，可用 薄钢板冲出。锁的主体及电磁滑动机构908，挡块909都安置在内。