设备启动密码保护系统

设备启动密码保护系统

庞兵许改玲

[文章摘要] 为了防止因设备、电器被随意启动而带来的经济损失和事故危害，以应用密码学、电力电子技术为基础，提出了对设备启动保护的一种方法，研制了一种新型、实用的设备启动密码保护系统，经初步应用表明，对防止设备的随意启动起到了很好的保护作用。[关键词] 逻辑密码启动保护

Security protection system in activating equipment

Pangbing Xugailing

Abstract：In order to prevent the equipment and electrical appliances launched against the economic losses and accident hazards，a new and practical security protection system in activating equipment is developed,which is based in the applied cryptography and power electronics technology.The initial application shows that it plays a good role in preventing equipment from the mishandling activation.

Keywords：logic password activated protection

１、引言

重要设备、电器的随意启动往往会造成不可估量的经济损失和事故危害，人们通常采用警示语标识、机械式防护装置、微机保护等措施来防止设备被随意启动。这些措施在以往的经验中被证明是有效的。但其实用性、可靠性总不能满足各种情况的要求。随着应用密码学和电力电子技术的发展，提出了一种用于防止设备、电器被随意启动的更有效、可行的方法－－即在设备的启动环节中加装密码保护系统，并与以往采用的方法结合使用，从而对防止设备的随意启动起到更有效的防范作用。

２、设计功能要求

为满足实际要求，本课题要具备的功能如下：

﹝１﹞操作简便、实用，易于和普通家用电器、设备相匹配；

﹝２﹞能够对设备、电器的启动起到密码保护作用；

﹝３﹞密码被破译的几率足够小，若使用穷举的方法来破解，需输入足够多的次数（如10６次以上）；

﹝４﹞密码输入错误能够发出报警信号；

﹝５﹞对工作过程和运行状态有指示功能。

３、密码保护系统的整体组成和各部分的作用

系统工作流程图

３.１电源模块

为整套系统的正常工作提供稳定的电压、电流，其输入量为２２０V单相交流电，输出为９V和６V两种恒定直流电。

３.２密码输入模块

由１０位８０１B键组成，其中有效按键６位，伪码键４位，由于６位有效按键可重复使用，这里将SB１重复使用，因而形成了７位密码的输入按键。该模块是人机交流的窗口，经过人的操作将有效的高电平信号传输给数据处理模块。

３.３数据处理模块

该模块是整套系统的核心部分，用于接收密码输入模块传输来的数据信号，对其进行逻辑分析与判断，核对操作者输入的密码是否正确－－若正确，则驱动设备运行；若错误，

则驱动报警装置发出报警信号。模块是由CD4017为核心组成的１０位数字密码控制器，它由密码控制与输出电路组成。

３.３.１密码控制电路以CD４０１７为中心，它的１０个Q端按照密码编排序列与相应的十个按键相连，１０个Q端，每个的输出信号同时用于控制下一个密码的输入。

３.３.２密码输出电路接通电源，由相应电路形成清零脉冲，输入CD4017的R 端，使IC１清零，Q０输出高电平，按照正确的密码序列依次输入，形成的脉冲上升沿，按顺序输入IC１的CP端，CD4017记下此脉冲并顺次移位，最后一位的高电平即可作为开锁控制信号输出给执行电路即双稳态模块。

３.４双稳态模块

核心元件为CD4013，当输入正确，CD4017的Q7输出高电平，这一高电平输入CD4013第一触发器的CP端，使其翻转，它的Q端输出高电平，即可作为控制信号输入到设备驱动模块；当按下伪码键时，高电平被输入到第二触发器的CP端，使其翻转，它的Q端输出高电平，作为控制信号输入到报警模块。

３.５设备驱动模块

在输入的密码被确认正确后，接收数据处理模块发出的指令，产生较大的输出功率，从而驱动大功率设备的运行，该模块是弱电控制强电的中间转换环节。

３.６报警模块

系统设有报警功能，当输入密码错误时，接收数据处理模块发出的指令，驱动报警装置发出警示信号。

３.７输入限时模块

除密码控制外，本系统还设有时控功能，当按动相邻两密码键的时间间隔超过３秒（时间由τ＝RC决定）时，前面的有效操作亦将失效。这就增加密码被破译的难度，提高整套系统的安全可靠性能。强迫操作者必须连续快速地输入正确的密码之后才能启动设备，而输入错误以及输入不连续、间隔时间太久均不能启动设备，且将会触发报警装置发出报警信号。

３.８信号指示模块

该模块用于指示人的操作过程以及系统工作状态，通过其显示的正常与否来判断各模块、各环节是否能够正常稳定地运行，从而为检修带来方便。

４、整机测试及性能分析

按初始设计方案制作出的样机，经理论分析与实际测试，得出系统参数如下：

驱动负载：２A３０V DC

额定电流：２A

电气寿命：＞１０万次

工作温度：-４０℃～６０℃

若要提高驱动能力，只需增加相应驱动电路即可。

５、结论

整套系统多由集成元器件组成，加工和制造方便，工作稳定可靠，安全有保障，能够满足多种设备、电器的启动保护要求。与原理复杂、造价昂贵的微机保护相比，具有造价低、方便实用的优点。适用于多种设备、电器、装置的启停控制，亦可推广到机械式装置的应用中。在不改变其他部件的前提下设计了这一启动密码保护系统，旨在让它能够控制尽可能多的设备、电器种类，提高其兼容性和控制能力，然而其安全性还有待进一步证实。

致谢：

在初期的立项过程中，得到了陈红康主任、李新华主任的帮助与指导，谨致谢意；在研究过程中得到了樊廷忠老师的悉心指导，保证了课题能够顺利研究成功，避免了因考虑不周而留下的漏洞和大的返工，在此表示诚挚的谢意；设计制造工作是在电气系祝瑞花主任、