采用滾動數(shù)碼鼠標(biāo)概念的防窺視密碼鍵盤設(shè)計

隨著信息技術(shù)的發(fā)展,各種交易卡、身份卡也越來越多地進入到人們的日常生活。在這些活動中,經(jīng)常需要輸入幾位數(shù)碼的口令或密碼即個人身份碼(Personal Identify Number/PIN)以確認(rèn)身份。

本文介紹一種在鼠標(biāo)概念基礎(chǔ)上研究開發(fā)的密碼輸入方法,或者稱為密碼鼠標(biāo)。這種密碼鼠標(biāo)采用滾動的數(shù)碼輸入方式,只有3～4個鍵,其輸出編碼結(jié)構(gòu)、數(shù)碼傳輸方法和傳輸率等與現(xiàn)行密碼鍵盤完全相同,最大的不同是它可以完全防止輸入密碼時被他人窺視。 　

1 鍵盤的整體結(jié)構(gòu)和工作原理　

從外部看本鍵盤包括兩部分:一部分是選碼與操作部分;另一部分是數(shù)碼顯示部分,圖1(a)、(b)分別給出了這種鍵盤的兩種外型圖。

圖1 兩種外型圖 　　

選碼與操作部分包括功能電路和若干個操作鍵,除了有與原來鍵盤相同的功能鍵外,還有一個選碼鍵(或選碼轉(zhuǎn)輪),用該鍵取代原來鍵盤的0～9 10個數(shù)字,通過“+”或“-”的方式滾動選定0～9其中之一,然后再選定輸入。圖2是其結(jié)構(gòu)框圖。

圖2 結(jié)構(gòu)框圖 　　

顯示部分是一個一位的數(shù)碼顯示管,該部分即時顯示選碼鍵(或選碼轉(zhuǎn)輪)選中的數(shù)碼。顯示部分利用光學(xué)原理和光學(xué)材料限制數(shù)碼顯示視角。 　　
上述兩部分組合,完成密碼的輸入過程。工作原理如下:開始時鍵盤的顯示部分會顯示一個0～9之間的隨機數(shù)。通過轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)輪改變BCD可逆計數(shù)器的數(shù)值,當(dāng)轉(zhuǎn)輪正向轉(zhuǎn)動時,計數(shù)器正向計數(shù),即按0-1-2-3-4-5-6-7-8-9-0的規(guī)律計數(shù);轉(zhuǎn)輪逆向轉(zhuǎn)動時,計數(shù)器逆向計數(shù),即按0-9-8-7-6-5-4-3-2-1-0的規(guī)律計數(shù)。在該BCD碼計數(shù)器計數(shù)的同時,顯示部分即時顯示該計數(shù)器的數(shù)值。當(dāng)選中要輸入的數(shù)字時,按動“選定”鍵,該BCD碼并行地存儲到鎖存器中,然后該BCD碼按設(shè)定的傳輸率輸出。按順序全部輸入完若干位密碼后,按“確認(rèn)”鍵。通過加入其它的聲光提示信息還可以提高鍵盤的操作靈活性。

2 鍵盤的實現(xiàn)電路和關(guān)鍵技術(shù)

2.1 硬件構(gòu)成　　

實現(xiàn)上述功能可以采用分立電子元件也可以用單片機實現(xiàn),還可以用可編程邏輯器件實現(xiàn)。根據(jù)現(xiàn)在的技術(shù)條件,采用單片機實現(xiàn)上述功能比較方便。利用8051單片機的緊湊結(jié)構(gòu)芯片AT89C2051可以在很小的面積上布線,并完成圖2的功能。由于AT89C2051的外部輸入/輸出引線有限,利用軟件譯碼會占用7條輸入/輸出線,所以在 AT89C2051和7段LED數(shù)碼管之間接一個BCD碼到7段顯示碼譯碼器CD4056。 　　

從外部看,用P1.0、P1.1、P1.2、P1.3和P3.7作為五個熱鍵(鼠標(biāo)式的只用三個)的輸入3.2、P3.3作為選碼轉(zhuǎn)輪的輸入接口;由P1.4、P1.5、P1.6、P1.7共4位即時傳送BCD碼到CD4056;CD4056的輸出直接驅(qū)動7段LED數(shù)碼管。P3.5為串行通信口,用于傳送經(jīng)確定后的BCD碼。