采用滚动数码鼠标概念的防窥视密码键盘设计

随着信息技术的发展,各种交易卡、身份卡也越来越多地进入到人们的日常生活。在这些活动中,经常需要输入几位数码的口令或密码即个人身份码(Personal Identify Number/PIN)以确认身份。

本文介绍一种在鼠标概念基础上研究开发的密码输入方法,或者称为密码鼠标。这种密码鼠标采用滚动的数码输入方式,只有3～4个键,其输出编码结构、数码传输方法和传输率等与现行密码键盘完全相同,最大的不同是它可以完全防止输入密码时被他人窥视。 　

1 键盘的整体结构和工作原理　

从外部看本键盘包括两部分:一部分是选码与操作部分;另一部分是数码显示部分,图1(a)、(b)分别给出了这种键盘的两种外型图。

图1 两种外型图 　　

选码与操作部分包括功能电路和若干个操作键,除了有与原来键盘相同的功能键外,还有一个选码键(或选码转轮),用该键取代原来键盘的0～9 10个数字,通过“+”或“-”的方式滚动选定0～9其中之一,然后再选定输入。图2是其结构框图。

图2 结构框图 　　

显示部分是一个一位的数码显示管,该部分即时显示选码键(或选码转轮)选中的数码。显示部分利用光学原理和光学材料限制数码显示视角。 　　
上述两部分组合,完成密码的输入过程。工作原理如下:开始时键盘的显示部分会显示一个0～9之间的随机数。通过转动转轮改变BCD可逆计数器的数值,当转轮正向转动时,计数器正向计数,即按0-1-2-3-4-5-6-7-8-9-0的规律计数;转轮逆向转动时,计数器逆向计数,即按0-9-8-7-6-5-4-3-2-1-0的规律计数。在该BCD码计数器计数的同时,显示部分即时显示该计数器的数值。当选中要输入的数字时,按动“选定”键,该BCD码并行地存储到锁存器中,然后该BCD码按设定的传输率输出。按顺序全部输入完若干位密码后,按“确认”键。通过加入其它的声光提示信息还可以提高键盘的操作灵活性。

2 键盘的实现电路和关键技术

2.1 硬件构成　　

实现上述功能可以采用分立电子元件也可以用单片机实现,还可以用可编程逻辑器件实现。根据现在的技术条件,采用单片机实现上述功能比较方便。利用8051单片机的紧凑结构芯片AT89C2051可以在很小的面积上布线,并完成图2的功能。由于AT89C2051的外部输入/输出引线有限,利用软件译码会占用7条输入/输出线,所以在 AT89C2051和7段LED数码管之间接一个BCD码到7段显示码译码器CD4056。 　　

从外部看,用P1.0、P1.1、P1.2、P1.3和P3.7作为五个热键(鼠标式的只用三个)的输入3.2、P3.3作为选码转轮的输入接口;由P1.4、P1.5、P1.6、P1.7共4位即时传送BCD码到CD4056;CD4056的输出直接驱动7段LED数码管。P3.5为串行通信口,用于传送经确定后的BCD码。