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隨著(zhù)信息技術(shù)的發(fā)展,各種交易卡、身份卡也越來(lái)越多地進(jìn)入到人們的日常生活。在這些活動(dòng)中,經(jīng)常需要輸入幾位數碼的口令或密碼即個(gè)人身份碼(Personal Identify Number/PIN)以確認身份。目前,在自動(dòng)取款機(ATM)上以及儲蓄所和大部分證券交易所都使用數碼位固定的密碼小鍵盤(pán)。這種小鍵盤(pán)一般包括0～9共10個(gè)數字鍵和確認等若干個(gè)功能鍵。這種鍵盤(pán)的主要缺陷是容易被盜竊分子通過(guò)觀(guān)察交易者輸入密碼的動(dòng)作或用微型攝像機等工具竊去交易密碼,給交易者造成經(jīng)濟損失、給金融機構造成誠信損失。這種鍵盤(pán)也容易被身旁的人窺視,給交易者造成不必要的尷尬。因而要求不斷地研究新的保密程度高的身份確認技術(shù),防止PIN被他人窺視和竊取。在一些安全級別要求高的場(chǎng)合,如國家安全、軍事指揮機關(guān)等可以采用聲音譜、眼底圖像識別或者多重身份識別方法。有些技術(shù),例如指紋識別技術(shù)的身份識別誤差較大、成本高,因此目前這種數碼位固定的密碼鍵盤(pán)仍然是使用場(chǎng)合最廣泛的密碼輸入方法。 本文介紹一種在鼠標概念基礎上研究開(kāi)發(fā)的密碼輸入方法,或者稱(chēng)為密碼鼠標。這種密碼鼠標采用滾動(dòng)的數碼輸入方式,只有3～4個(gè)鍵,其輸出編碼結構、數碼傳輸方法和傳輸率等與現行密碼鍵盤(pán)完全相同,最大的不同是它可以完全防止輸入密碼時(shí)被他人窺視。 1 鍵盤(pán)的整體結構和工作原理 從外部看本鍵盤(pán)包括兩部分:一部分是選碼與操作部分;另一部分是數碼顯示部分,圖1(a)、(b)分別給出了這種鍵盤(pán)的兩種外型圖。 選碼與操作部分包括功能電路和若干個(gè)操作鍵,除了有與原來(lái)鍵盤(pán)相同的功能鍵外,還有一個(gè)選碼鍵(或選碼轉輪),用該鍵取代原來(lái)鍵盤(pán)的0～9 10個(gè)數字,通過(guò)“+”或“-”的方式滾動(dòng)選定0～9其中之一,然后再選定輸入。圖2是其結構框圖。 顯示部分是一個(gè)一位的數碼顯示管,該部分即時(shí)顯示選碼鍵(或選碼轉輪)選中的數碼。顯示部分利用光學(xué)原理和光學(xué)材料限制數碼顯示視角。 上述兩部分組合,完成密碼的輸入過(guò)程。工作原理如下:開(kāi)始時(shí)鍵盤(pán)的顯示部分會(huì )顯示一個(gè)0～9之間的隨機數。通過(guò)轉動(dòng)轉輪改變BCD可逆計數器的數值,當轉輪正向轉動(dòng)時(shí),計數器正向計數,即按0-1-2-3-4-5-6-7-8-9-0的規律計數;轉輪逆向轉動(dòng)時(shí),計數器逆向計數,即按0-9-8-7-6-5-4-3-2-1-0的規律計數。在該BCD碼計數器計數的同時(shí),顯示部分即時(shí)顯示該計數器的數值。當選中要輸入的數字時(shí),按動(dòng)“選定”鍵,該BCD碼并行地存儲到鎖存器中,然后該BCD碼按設定的傳輸率輸出。按順序全部輸入完若干位密碼后,按“確認”鍵。通過(guò)加入其它的聲光提示信息還可以提高鍵盤(pán)的操作靈活性。 2 鍵盤(pán)的實(shí)現電路和關(guān)鍵技術(shù) 2.1 硬件構成 實(shí)現上述功能可以采用分立電子元件也可以用單片機實(shí)現,還可以用可編程邏輯器件實(shí)現。根據現在的技術(shù)條件,采用單片機實(shí)現上述功能比較方便。利用8051單片機的緊湊結構芯片AT89C2051可以在很小的面積上布線(xiàn),并完成圖2的功能。由于A(yíng)T89C2051的外部輸入/輸出引線(xiàn)有限,利用軟件譯碼會(huì )占用7條輸入/輸出線(xiàn),所以在 AT89C2051和7段LED數碼管之間接一個(gè)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(gè)熱鍵(鼠標式的只用三個(gè))的輸入3.2、P3.3作為選碼轉輪的輸入接口;由P1.4、P1.5、P1.6、P1.7共4位即時(shí)傳送BCD碼到CD4056;CD4056的輸出直接驅動(dòng)7段LED數碼管。P3.5為串行通信口,用于傳送經(jīng)確定后的BCD碼。 2.2 選碼轉輪和可逆計數器 選碼轉輪是一個(gè)在內徑成環(huán)形均勻布有12小孔的圓形轉輪,在PCB板上設有一個(gè)紅外發(fā)光管和兩個(gè)紅外接收管。轉輪轉動(dòng)會(huì )切割紅外光線(xiàn),通過(guò)光電二極管和轉輪上的光孔形成信號,經(jīng)過(guò)整形后利用兩個(gè)信號輸入的先后順序識別轉輪的正反轉。 2.3 隨機數發(fā)生器 為了防止他人從輸入的動(dòng)作和規律看出所輸密碼,鍵盤(pán)的每次啟動(dòng)或每輸入一位碼后再輸入新一位碼時(shí),鍵盤(pán)總是在0～9之間隨機顯示一個(gè)數,在此數的基礎上再進(jìn)行加/減計數。這個(gè)隨機數的產(chǎn)生用單片機一個(gè)內部寄存器完成。該寄存器不斷進(jìn)行BCD不帶進(jìn)位的高速加計數,當需要產(chǎn)生隨機數時(shí),從該寄存器即時(shí)取出當時(shí)的計數值。由于取數是操作人員按動(dòng)“確認”鍵后進(jìn)行,是一個(gè)隨機時(shí)刻,所以取出的數也是一個(gè)0～9之間的隨機數。 3 視角限制方法 在顯示器的前面放置一層內部平面經(jīng)過(guò)凹凸處理的透光材料。該層材料使與顯示器平面法線(xiàn)方向平行的光線(xiàn)不失真射出,使偏離中心的光線(xiàn)發(fā)生散射,從而限制顯示器在垂直方向的視角,即只允許交易者個(gè)人看到顯示器的內容。調節顯示器的電流使顯示器的亮度為一個(gè)合適的值。通過(guò)調節顯示器表面與透光材料的距離h也能達到限制顯示器在垂直方向的視角,如圖3。 圖4是根據上述原理制作的鼠標結構密碼鍵盤(pán)圖。首先從功能上進(jìn)行對比實(shí)驗,對比鍵盤(pán)是深圳某公司出品的碼位固定的明碼鍵盤(pán),當輸入一個(gè)0～9之間的數字時(shí),該鍵盤(pán)串行傳送一個(gè)8位的二進(jìn)制碼3X,X是要傳送的數字。制作的鍵盤(pán)采用相同的編碼和傳輸率,接收端是一臺計算機。經(jīng)過(guò)100多次輸入6位密碼,兩者性能完全相同。 設計的顯示器視角為15°,即使在操作人員旁邊站立,也很難從密碼鍵盤(pán)輸入端看到應輸入的密碼。輸入速度在開(kāi)始時(shí)較慢,經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單熟悉后,設計制作的鼠標式密碼鍵盤(pán)的輸入速度與碼位固定的明碼鍵盤(pán)相同。 圖4 實(shí)際制作的鼠標結構鍵盤(pán) 此種輸入方法最大的優(yōu)勢在于其輸出編碼結構、數碼傳輸方法和傳輸率等與現行密碼鍵盤(pán)完全相同,不需要另外設計配套接收電路。這種輸入方法不局限于金融機構的密碼輸入,也可以應用在密碼鎖等其它需要輸入若干位PIN的場(chǎng)合。 |
