平顶山工学院 张晓杰 何国锋

微机防误闭锁系统的电脑钥匙用于在操作过程中接收五防主机发出的操作票，然后按照操作票内容依次对电编码锁和机械编码锁进行解锁操作，即对运行人员的实际操作进行监控。操作过程中，电脑钥匙给出操作提示，运行人员应按照电脑钥匙的提示逐步进行正确操作。若运行人员的实际操作与电脑钥匙的提示不符，则电脑钥匙将发出报警并强制闭锁，从而有效避免误操作事故的发生。

1 电脑钥匙工作流程

电脑钥匙的数据传输流程如图1所示。

2 电脑钥匙的工作原理与实现

图2为电脑钥匙的硬件系统框图。

硬件系统电路包含以下几部分：开关电路、I／O口扩展控制电路、验电、采码、电源监视、语音及红外光电传感器等电路。

2.1 开关电路的实现

图3为开关电路。

当开关确认键K0未按下时，继电器TQ2-L2(双触点)的7、8端相连，3、4端相连。晶体管Vl(PNP)的基极通过R1下拉电阻接地，电阻R1无电流通过，基极相当于直接接地，为低电位。当开关确认键K0按下时，Kon2为高电位，R1两端具有电位差生成电流，基极变为高电位，晶体管PNP开始工作(相当于IC为IB控制的电流源)，E极与C极导通，7、8端接地。线圈6(GND)-l0(VIN+)端具有电位差而吸合，7、8跳开，8、9吸合；3、4跳开，2、3吸合。整个过程的目的就是输出端2与3连接电池正极，从而向低电压线性稳压器MAX1818输出电池正电压。

线圈5-1的5端R3_SET平时为高电位；置0时，线圈5-1两端有电位差，使得7、8端相连，3、4端相连，从而达到关机的目的。

2.2 I／O口扩展控制电路的实现

图4为I／O口扩展控制电路。因为此电路外设电路模块数量较多，且都是具有新型的串行外围接口的器件，要求单片机具有相应的串行口实现功能，所以采用模拟传送技术，用单片机的通用I／O口来模拟串行接口，实现对外围器件的读／写／片选／时序的控制，就能使目前具有串行接口的外围器件应用在单片机系统中。这种模拟传送方式消除了串行扩展的局限性，扩大了各类串行扩展接口器件的应用范围。

单片机经P2.5口与2个具有8位移位寄存器、输出锁存的6B595和74HC595A芯片构成一个16位的串行输入并行输出的移位寄存器，具有高阻关断状态的I／O口扩展控制电路。

控制数据从MCU的P2.5口输出传人6B595的SERIN口，再由SEROUT口把高8位传人SERIAL口，使得6B595内存中有控制数据的低8位，74HC595A内存中有控制数据的高8位。6B595由DMOS驱动，74HC595A由CMOS驱动，所以不需要外接驱动即可商接驱动，并且其输出锁存、移位时不会影响输出。

6B595驱动能力强，可控制大功率的器件，如开关TQ2-L2等。74HC595A驱动能力弱，可控制功耗小的芯片，如时钟电路的片选、Flash ROM的片选和硬件写保护及液晶电路的背光控制。

2.3验电功能的实现

图5所示为验电检测电路。

当电脑钥匙嵌入到工作回路现场时，现场的回路有正反两种可能，所以在AA端并入两条各由3个大小相同、方向相反的整流二极管支路。每个二极管的压降为0.7 V，3个形成2.1 V的压降。电流整流后变为直流。PS2505_l为光电耦合器，无电流时，3-4端断路，4端通过上拉电阻R1与图7中V