电子防盗锁的功能电路性能测试研究

朱宸捷 潘灏 卢螽法

摘要：当下社会经济发展十分迅速，电子防盗锁的更新换代也紧跟时代的步伐。本文主要以电子防盗锁的微控制器芯片为测试对象，对电子防盗锁的温度传感电路、开关状态监测电路以及接口电路三大功能电路性能进行测试研究。

关键词：电子防盗锁；微控制器；芯片；电路

Abstract：the current social and economic development is very rapid， electronic antitheft lock update also keep up with the pace of the times. This paper mainly to the microcontroller chip electronic antitheft lock for the test object， test of electronic antitheft lock temperature sensing module， switch state monitoring module and interface module three module circuit performance.

Key words：electronic antitheft lock；microcontroller；chip；circuit

随着时间的推移，人们的经济水平得到有效的改善，同时，安全防盗工作也是人们日常生活当中所关注的焦点之一。电子防盗锁的种类随着科技的进步也在不断的增加。通常情况下，我们所使用的电子防盗锁具主要是在地电源电压的激励作用下，体用电子信息和他的载体作为连通电路的开关，在通过电子电路的识别和已编入的循环程序对于所接受的信号做出判断处理，从而实现电子防盗锁的安全防盗功能。

此外电子防盗锁还需要具备以下几种性能要求：抗机械破坏、预防技术开启、安全紧急开锁。这些功能都与电子防盗锁的心脏微控制器芯片息息相关。所谓微控制器，还有一个其他名称，就是众所周知的单片机，它指的是把微型计算机的核心部分统统集中合成在单芯片上的微型计算机上，通过PC机对其进行一系列的编程工作，以实现微控制器的核心功能。微控制器的应用領域相当的广泛，比如楼栋的安全和门禁控制系统就少不了它。

本文详细介绍了电子防盗锁开关的状态检测电路和温度传感电路的性能测试方案，然后对于测试结果进行仔细的分析，得出电子防盗锁的微控制器芯片在生产发展的过程中能否满足要求。

1 电子防盗锁的功能电路性能测试

1.1 电子防盗锁系统原理

本文所使用的电子防盗锁内部电路的系统原理如图1所示，所使用的微控制器是AT89C51型号的单片机，以矩阵键盘控制、复位和振荡三大电路作为输入端，经过单片机的编程运算后，再通过声光报警、显示、开锁以及电源电路作为输出端，完成锁具的防盗功能。

1.2 测试平台

本文设计的电子防盗锁的微控制器芯片采用TSMC 018Μm CMOS工艺。本文的目的是对于电子防盗锁微控制器芯片的功能电路性能进行测试研究，测试过程中所需要搭建的的测试平台如图2所示：

1.3 温度传感电路测试

温度传感电路在测试过程中所用到的仪器和设备正如表1所示 。收集温度的信息的最前端的电路以及十二位SAR ADC，是温度传感电路系统的主要组成部件。其中，收集温度的信息的最前端的电路对于温度的敏感度比较高，它所产生的电压 VPTAT和基准电压 VREF均与温度呈正线性的关系。基准电压 VREF作为ADC的参考电压，ADC能够把 VPTAT 转化成十二位数字输出信号主要是依靠逐次逼近的原理。这十二位温度数据能够存储在 MTP上，是由于在 ADC 转化完成后所输出一个高电平的脉冲READY 传达给数字电路才发生的。在实验的过程中，我们将在零下五十到一百一十摄氏度的范围下利用FPGA 开发板和温度传感电路系统对信号进行控制，再结合逻辑分析仪进行观察。

在测试温度传感的实验中，我们从30℃开始测量，间隔温度为10℃，通过计算得出每个10℃温度阶段的数据以及它的变化率。温度的测试结果正如图3所示，从30℃开始，对该微控制器进行温度校准之后，电子防盗锁的微控制器芯片可以在40℃～100℃下对温度的敏感程度达±1℃的精确度。通过温度传感电路系统的功耗进行实验测试，结果得到在1.8V电压下平均会消耗的电流约为920nA，而在1V电压下平均会消耗的电流约为410nA，总功率消耗约为2.1uW。

1.4 开关状态监测电路测试

电子防盗锁的开关状态监控电路的测试，主要是依据脉冲信号电平的高低来控制的，开关在闭合状态时电平高，反之，在断开状态时电平低，综合脉冲信号的电平开控制开关的使用状态。此时，FPGA 开发板将会产生相应的switc和Pctl信号，可以把开关状态监测电路的输入、输出信号导入到逻辑分析仪上进一步检测电路时序的准确性。结果表明，电路的时序准确，并且和仿真计算的结果相符合。

1.5 SPI 接口电路测试

SPI 接口所采集的信息是否正确以及芯片回馈的信息是否真实可靠，主要是使用逻辑分析仪捕获MOSI和MISO以及时钟信息进行分析核实。在对于SPI 接口电路的测试过程中，首先使用FPGA开发板向SPI 接口传送采集信息的命令，这些命令有周期性传感信息和单次传感信息以及开关计数等命令，然后SPI 接口才能够使得微控制器芯片和外接的传感设备的数据进行相互交互。

2 结论

本文针对电子防盗锁的微控制器芯片的温度传感电路、开关状态监测电路以及 SPI 接口电路三大核心功能电路进行相关的实验测试。除此之外还特别的介绍了测试的平台和测试中所用到的仪器和设备。经过一系列的测试和数据的处理，可以得出以下结论：本文所使用的电子防盗锁的微控制器芯片对于外界环境的温度感知灵敏度非常高，波动范围在一摄氏度左右；开关的智能检测电路以及SPI 接口电路均符合生产和使用的各类要求。总之，电子防盗锁的微控制器芯片的运行总功率耗能较低，在各方的电路性能都能满足生产的要求。

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作者简介：朱宸捷（1988），男，上海人，硕士研究生，毕业于上海海事大学，实习研究员，研究方向：安防产品检测。