CN101942940B - 钥匙输入密码开锁双控保险柜 - Google Patents

Abstract

钥匙输入密码开锁双控保险柜，开锁钥匙上设有按键电路，锁芯内设有与所述开锁钥匙的导电触点和机械触点相对应的导电弹子和机械弹子，保险柜内设有单片机芯片和存储器，接于单片机芯片输入端的触发检测电路，输出端分别连接开锁电磁铁组件和数码管显示器，存储器内存有与所述开锁钥匙输出密码和IC卡应急钥匙密码相对应的存储密码，所述开锁钥匙的按键电路连接单片机芯片输入端的触发检测电路组成开锁钥匙输入信号电路。保留电子保险柜开锁的传统形式，取消了故障率较高又存在较大安全隐患的应急锁芯，用钥匙按键和七段数码管代替操作按键和液晶显示屏。革新了保险柜锁具的设计思路，降低整个保险柜的生产成本，而且提高电子保险柜的安全系数。

Description

钥匙输入密码开锁双控保险柜

技术领域

本发明涉及一种保险柜锁，特别是一种用钥匙输入数字密码和机械开锁的机电一体化双控密码钥匙和锁具。

背景技术

我国在2001年更新了关于防盗保险柜的国家标准GB10409-2001至今，电子密码锁保险柜的锁具一直未‘有重大改变，长期以来，采用面板操作键盘输入密码，显示屏显示操作密码数据，使用成本低廉的梅花钥匙做为应急开锁装置，成了现今市场上每个电子保险柜的标准配置。

如图4所示，是市场上销量最大的小型保险柜密码锁的内部结构图，包括主控板37、液晶显示屏25、输入按键26、应急锁芯41、应急锁芯连杆39、电磁铁组件33、电磁铁连接片40、主锁舌连动杆31、主锁芯38等，这些部件均安装在保险柜门上。主锁芯38是一把转舌锁芯，它通过传动杆27连接锁舌拨动杆32，锁舌拨动杆32的一头套在锁舌连动杆31的限位槽29中，主锁芯38在转动时锁舌拨动杆32随同主锁芯38做同方向运动，也带动了锁舌联动杆31做水平方向的移动，使固定在锁舌连动杆31上的锁舌28水平移动。用户平时正常进行开锁时，先按指定的输入按键26，接收按键输入并接通，主控板37接受到指令后，点亮液晶显示屏25，显示用户机器正常，用户在按键面板26上输入密码，主控板37比对输入密码和用户预存在主芯片上的密码，如果密码一致，主控板接通电磁铁电路，励磁线圈36流过电流，限位弹簧35中的铁芯34被吸下，用户可在一定的时间内插入钥匙43转动就可使锁舌28水平后退打开保险柜。

应急锁芯41是一种梅花锁芯，应急锁芯的尾部固定了一条应急锁连杆39，应急锁芯转动时该应急连杆39同应急锁芯41的运动方向一致。该应急连杆39位于电磁铁连接片40的正上方，当相匹配的应急钥匙42插入应急锁芯41并转动时，应急锁连接杆39跟着向下移动，刚好压下电磁铁连接片40，使锁舌联动杆31能在主锁芯38的带动下向开锁的方向运动，锁也能被开启了，这个装置主要是用户遗忘密码时的紧急开锁。在使用应急开锁装置来开启保险箱，梅花锁芯和梅花钥匙都是结构很简单的机械锁，非常容易被不法之徒仿制并利用其技术开启保险柜，由于电磁铁的控制线都安装在保险柜外的塑料盖板上，不法之徒也可以轻易地破坏塑料盖板，控制电磁铁的开关来达到开启保险柜的目的。CN101187272A提出一种单片机控制的机械电子密码锁，它虽然提出在钥匙上设有与单片机预设密码相对应的密码和密码存储器，在锁芯钥匙孔外围设相对应的触点，但不能用于保险柜上，特别是不能用于应急开锁，其供电和信号电路结构复杂，也不适用保险密码锁。

发明内容

本发明是针对现有保险柜电子密码锁所存在的缺陷，设计的一种融合机械和电子为一体的机电双控一体化的锁具和钥匙，能在同一锁芯中进行正常或应急开锁，同一钥匙实现电子密码输入和机械开锁，拒绝非法钥匙和密码开锁并进行报警，杜绝技术开锁的可能性。

本发明的技术方案是：钥匙输入密码开锁双控保险柜，包括设在保险柜内的双控锁芯、控制开锁电路、电磁铁组件和音响报警电路、以及设有导电触点与机械触点的开锁钥匙和IC卡应急钥匙，其特征是开锁钥匙上设有按键电路，锁芯内设有与所述开锁钥匙的导电触点和机械触点相对应的导电弹子和机械弹子，保险柜内设有单片机芯片和存储器，接于单片机芯片输入端的触发检测电路，单片机芯片输出端分别连接开锁电磁铁组件和数码管显示器，，存储器内存有与所述开锁钥匙输出密码和IC卡应急钥匙密码相对应的存储密码所述开锁钥匙的按键电路连接单片机芯片输入端的触发检测电路组成开锁钥匙输入信号电路。

钥匙输入密码开锁双控保险柜的开锁密码输入方法包括以下步骤：

a、对设在保险柜内单片机芯片和存储器存入IC卡应急钥匙密码、开锁钥匙密码和操作密码；

b、将开锁钥匙插入已存有上述密码的保险柜锁芯中，接通开锁钥匙和锁芯的导电触点，单片机芯片将插入钥匙判定是开锁钥匙还是IC卡应急钥匙；

c、若是开锁钥匙，单片机芯片控制数码管显示“-”号，提示操作者用开锁钥匙手柄上的按键K1输入密码；

d、按下开锁钥匙手柄上的按键K1，单片机芯片控制数码管逐个显示“0、1、2、3～9和-”，选中其中一个数码放开按键K1，按按键K2确认，输入第一位密码；再按住按键K1，数码管重复在“0～9和-”之间逐个显示，选中其中一个数码放开按键K1，并按K2按键确认，为第二位密码，重复多次，即可输入多位密码，若选中“-”符号放开按键K1，再按K2按键表示密码输入结束；

e、单片机芯片将按键输入的密码与存储器所存的密码相对比，若输入密码无误，数码管显示“| |”符号，提示允许开锁，若输入密码出错，数码管显示“H”符号，提示重新输入密码；

f、若插入开锁钥匙后，三次输入密码都错误，单片机启动音响报警；

g、若插入锁芯是IC卡应急钥匙，单片机读取IC卡应急钥匙密码，并与存储器保存的IC卡密码作比较，比较一致，数码管立即显示“| |”符号，拔出IC卡应急钥匙后直接用开锁钥匙转动锁芯完成开锁。

与现有市场上保险柜电子密码锁相比，本发明取消了原有电子保险柜的应急开锁锁芯，使正常开锁锁芯与应急开锁锁芯合二为一，采用带有按键电路的开锁钥匙和IC卡应急钥匙，在正常状态下用户插入钥匙用按键输入密码即可打开保险柜，在遗忘密码时，通过启动主控板的应急开锁程序，用户可通过同一个锁芯使用合法IC卡应急钥匙和正常合法开锁钥匙来开启保险柜。本发明保留了电子保险柜开锁的传统形式，取消了故障率较高又存在较大安全隐患的应急锁芯、密码操作按钮和液晶显示屏。从根本上革新了保险柜锁具的设计思路，不仅降低了整个保险柜的生产成本，而且提高了电子保险柜的安全系数。

附图说明

图1为锁芯及配套钥匙结构图，图1a为开锁钥匙，图1b为锁芯剖面图。

图2为电路原理图。

图3为单片机控制开锁工作流程图。

图4为原电子锁保险柜结构立体图，其中图4a为锁体内部结构，图4b为锁体面板示意图。

具体实施方式

参看图1所示，开锁钥匙手柄1设按键电路2连接导电触点3，锁芯内设导电弹子5和钥匙导电触点3相对应、导电弹子5由绝缘体8绝缘，和开锁钥匙一样，IC卡应急钥匙上设IC卡电路和钥匙导电触点，IC卡应急钥匙内存储相应密码。锁芯腔孔内设相对应的机械弹子6与开锁钥匙机械弹子孔4相对应，导电弹子5由导电线9连接至单片机芯片V1的输入端接点13，锁芯腔7内的锁芯转轴一端连接锁舌10，锁芯外围和供电负极接地金属锁体11，钥匙插入时，钥匙和金属锁体接触，供电负极接钥匙金属体12。

参看图2所示，开锁钥匙手柄1上设的按键电路2由电阻YR1、YR2和串联的按键K1和K2组成，按键K1和K2的一端连接钥匙金属体12。

触发检测电路由电阻R1、R2、R3和反向器V2A、V2B、V2C组成，电阻R1、R2、R3串联的一端接电源Vcc，电阻R1的一端通过接点13与反向器V2A连接后与单片机芯片的P32脚相连接；电阻R1与R2的接点14与反向器V2B相连接后与单片机芯片的P31脚相连接；电阻R2与R3的接点15与反向器V2C相连接后与单片机芯片的P30脚相连接。开锁钥匙插入锁芯腔7内后，开锁钥匙上的导电触点3通过锁芯导电弹子5与触发检测电路的电阻R1的接点13相接触，输入开锁钥匙电信号。单片机芯片V1的P35脚和P34脚连接存储器V3，读取存储器保存的开锁钥匙和应急钥匙密码。单片机芯片V1的输出端接数码管显示器V4、电磁铁组件DCT和报警电路B1。开锁电路由单片机芯片V1的P17脚、电阻R12、三极管Q2组成，电磁铁组件DCT连接于三极管Q2和电源Vcc之间。报警电路由单片机芯片V1的P37脚、电阻R11、三极管Q1和音响B1组成。V4为7段数码显示，分别由电阻R4～R10连接单片机芯片的R16～P10脚组成，由单片机根据输入端的检测信号连续显示“0～9”或“-”、“| |”、“H”符号，显示速度和变换频率由单片机芯片的程序软件控制。

开锁钥匙插入锁芯腔7时，导电触点3与接负极锁芯金属11短路，接点13为低电平，经过电路V2A反向后输出高电平，单片机芯片V1的P32脚输入高电平，电阻R3、R2与R1的分压使接点14电压低于V2B的门限电压，使V2B出高电平，单片机的P31脚为高电平，电阻R3与R2、R1的分压使接点15电压低于V2C的门限电压，使V2C出高电平，单片机的P30脚为高电平，该信号提示单片机有钥匙插入，并唤醒单片机工作，开锁钥匙插入后，触发检测电路的电阻R1、R2、R3与开锁钥匙电阻YR1的分压信号使接点13电压低于V2A的门限电压使V2A出高电平，单片机的P32脚为高电平，接点14和15分别高于V2B和V2C的门限电压，使V2B和V2C出低电平，单片机的P31和P30脚为低电平，提供单片机开锁钥匙电压信号，单片机芯片V1检测是否是开锁钥匙，是开锁钥匙，七段数码管显示器显示“-”，等待密码输入，按下钥匙按键K1，电阻R3、R2、R1与YR1、YR2的分压信号使接点14电压低于V2B的门限电压，使V2B出高电平，单片机芯片V1的P31脚为高电平，电阻R3与R1、R2、YR1、YR2的分压信号使接点15电压高于V2C的门限电压，使V2C出低电平，单片机芯片V1的P30脚为低电平，K1按键提供单片机操作信号，单片机检测到该信号后，控制显示器从“0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、-”自动循环显示，选中其中任一符号后，放开K1按键，七段数码管显示器显示选中密码数据，例如选中3后，放开按键K1后3即为密码的第一位号，再按下K1，显示器仍从“0～9、-”自动循环显示，如果选中7后，放开按键后7即为第二位密码，依此类推，可输入密码的各位数.如果显示器显示该位密码错误，按下钥匙按钮K1，重新选择该位密码数据，若显示器显示该位密码正确，按下钥匙确认按钮K2，K2接电压负极将YR1和YR2短路，和钥匙插入时一样，单片机P30、P31、和P32都出高电平，提供确认按钮K2操作信号，单片机检测到该信号后，表示该位码输入结束，音响提示1次，并等待下一个码或结束符号的输入。如果按下钥匙按键K1选中“-”为结束标志，再按钥匙确认按键K2，表示整个密码输入结束。

密码输入结束后，单片机将输入密码与存储器V3保存的密码进行比较，密码比较正确，显示器显示“| |”允许开锁标志，单片机控制电磁铁DCT吸合，B1音乐提示，允许开锁钥匙开锁。比较错误，七段数码管显示器显示“H”提示重新密码输入，密码输入错误次数少于3次，音响提示3次，如果密码输入错误次数等于或超过3次，单片机控制B1报警。

如果钥匙插入后，单片机检测不是开锁钥匙，是IC卡应急钥匙，即单片机芯片的P30、P31和P32脚全为低电平，单片机芯片P32脚通过接点13输入应急钥匙的密码数据，读取数据是IC卡应急钥匙密码数据，将读取的IC卡应急钥匙密码数据与存储器V3保存的IC卡应急钥匙密码数据进行比较，比较一致，钥匙合法，七段数码管显示器显示“| |”允许开锁附号，插入开锁钥匙，单片机控制电磁铁DCT吸合，B1音乐提示，允许开锁钥匙带动锁芯转动，使锁舌10运动；比较不一致，钥匙非法，单片机控制B1报警。

如果钥匙插入后，单片机检测结果既不是开锁钥匙，又不是IC卡应急钥匙，保险柜禁止开锁，超过规定时间，单片机启动B1报警。

以下结合图2和图3简述单片机芯片V1的程序软件检测判断开锁钥匙、IC卡应急钥匙进入锁芯的相关过程，首先要将IC卡应急钥匙的密码和开锁钥匙密码与操作码存入存储器V3，并校对无误。

开锁钥匙100插入机械锁芯内120，通过锁芯导电触点输入单片机芯片V1脚P32为高电平P31脚和P32脚为低电平时，单片机V1检测结果是开锁钥匙插入，单片机进行钥匙检测140，是开锁钥匙操作按键K1输入数据密码150，操作按键K2确认，单片机读密码160，读完密码后单片机将输入密码与存储的密码进行比较170，若密码正确，允许开锁180，单片机控制电磁铁吸合200；密码比较不正确，允许三次重新输入171，若连续三次或以上错误，音响报警210；

IC卡应急钥匙101插入机械锁芯内120，即进入锁芯导电触点130，单片机芯片V1的脚P32通过接点13和反向器V2A电平由高到低变化检测钥匙属性140，判断为IC卡应急钥匙，单片机读IC卡应急钥匙密码111，并与存储器内已存密码比较121，比较结果密码正确，允许开锁180，单片机芯片V1控制电磁铁吸合200；若IC卡应急钥匙密码错误则启动音响报警210。

无论是开锁钥匙或应急钥匙插入机械锁芯，经单片机芯片V1检测判断，若判断为非法钥匙进入，单片机芯片V1都会启动音响报警210。若判断为合法钥匙，可用开锁钥匙转动锁舌10进行正常开锁。

Claims (6)

1.钥匙输入密码开锁双控保险柜，包括设在保险柜内的双控锁芯、控制开锁电路、电磁铁组件和音响报警电路、以及设有导电触点与机械触点的开锁钥匙和IC卡应急钥匙，其特征是开锁钥匙上设有按键电路，锁芯内设有与所述开锁钥匙的导电触点和机械触点相对应的导电弹子和机械弹子，保险柜内设有单片机芯片和存储器，接于单片机芯片输入端的触发检测电路，单片机芯片输出端分别连接开锁电磁铁组件和数码管显示器，存储器内存有与所述开锁钥匙输出密码和IC卡应急钥匙密码相对应的存储密码，所述开锁钥匙的按键电路连接单片机芯片输入端的触发检测电路组成开锁钥匙输入信号电路。

2.根据权利要求1所述的钥匙输入密码开锁双控保险柜，其特征是所述开锁钥匙手柄(1)上设的按键电路(2)由电阻YR1、YR2和串联的按键K1和K2组成，按键K1和K2的一端连接钥匙金属体(12)。

3.根据权利要求1所述的钥匙输入密码开锁双控保险柜，其特征是所述触发检测电路由电阻R1、R2、R3和反向器V2A、V2B、V2C组成，电阻R1、R2、R3串联的一端接电源Vcc，电阻R1的一端通过接点13与反向器V2A连接后与单片机芯片的P32脚相连接；电阻R1与R2的接点14与反向器V2B相连接后与单片机芯片的P31脚相连接；电阻R2与R3的接点15与反向器V2C相连接后与单片机芯片的P30脚相连接。

4.根据权利要求1所述的钥匙输入密码开锁双控保险柜，其特征是所述开锁钥匙上的导电触点(3)通过锁芯导电弹子(5)与触发检测电路的电阻R1的接点13相接触输入开锁钥匙电信号。

5.根据权利要求1所述的钥匙输入密码开锁双控保险柜，其特征是所述控制开锁电路由单片机芯片V1的P17脚、电阻R12、三极管Q2组成，电磁铁组件DCT连接于三极管Q2和电源Vcc之间。

6.钥匙输入密码开锁双控保险柜的开锁密码输入方法，其特征包括以下步骤：

a、对设在保险柜内单片机芯片和存储器存入IC卡应急钥匙密码、开锁钥匙密码和操作密码；

b、将开锁钥匙插入已存有上述密码的保险柜锁芯中，接通开锁钥匙和锁芯的导电触点，单片机芯片将插入钥匙判定是开锁钥匙还是IC卡应急钥匙；

c、若是开锁钥匙，单片机芯片控制数码管显示“-”号，提示操作者用开锁钥匙手柄上的按键K1输入密码；

d、按下开锁钥匙手柄上的按键K1，单片机芯片控制数码管逐个显示“0、1、2、3～9和-”，选中其中一个数码放开按键K1，按按键K2确认，输入第一位密码；再按住按键K1，数码管重复在“0～9和-”之间逐个显示，选中其中一个数码放开按键K1，并按K2按键确认，为第二位密码，重复多次，即可输入多位密码，若选中“-”符号放开按键K1，再按K2按键表示密码输入结束；

e、单片机芯片将按键输入的密码与存储器所存的密码相对比，若输入密码无误，数码管显示“| |”符号，提示允许开锁，若输入密码出错，数码管显示“H”符号，提示重新输入密码；

f、若插入开锁钥匙后，三次输入密码都错误，单片机启动音响报警；

g、若插入锁芯是IC卡应急钥匙，单片机读取IC卡应急钥匙密码，并与存储器保存的IC卡密码作比较，比较一致，数码管立即显示“| |”符号，拔出IC卡应急钥匙后直接用开锁钥匙转动锁芯完成开锁。

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