CN102107647B

CN102107647B - 电动车rfid智能防盗系统和控制方法

Info

Publication number: CN102107647B
Application number: CN2011100262814A
Authority: CN
Inventors: 智少雷; 赵帆
Original assignee: Individual
Current assignee: TIANJIN KEDISI TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2010-09-15
Filing date: 2011-01-25
Publication date: 2012-01-25
Anticipated expiration: 2031-01-25
Also published as: CN102107647A

Abstract

本发明涉及一种电动车智能防盗系统和控制方法，它包括RFID射频识别、中央控制单元、自控锁模块。中央控制单元包括主控MCU、声光转向电路、振动报警电路、喇叭电路、电子开关、状态监测电路。RFID射频识别电路采集用户ID卡信息及操作指令，数据送至主控MCU控制单元进行处理，形成控制信号送至驱动电路驱动马达，通过齿轮减速箱带动锁止机构推拉锁柱伸缩，将涨闸锁锁紧。本发明集成度高、操作简便、安全可靠，解决了现有机械电门锁操作繁琐且较易损坏、机械涨闸锁(或龙头锁)操作不便且较易被淤泥封死失效的问题，同时降低了生产厂家的成本，是一种集RFID身份识别、电子锁、电子涨闸锁(或龙头锁)、防盗报警、声光转向指示为一体的电动车RFID智能防盗系统。

Description

电动车RFID智能防盗系统和控制方法

技术领域

本发明涉及一种电动车智能防盗系统和控制方法，特别是涉及一种既有RFID身份识别功能，又与涨闸锁或龙头锁机构结合实现自动防盗的智能系统，它适用于电动车及其它类似车辆使用。

背景技术

电动车以简洁轻便、价格低廉、绿色环保等优点，越来越被人们广泛使用，但随着电动车数量的增加，电动车的安全防盗也越来越受到人们的关注。目前，常见的解决方法是使用机械钥匙开关实现电门锁关断，加装机械涨闸锁或是机械龙头锁，安装高频远距离遥控报警器，但机械电门锁易暴力破解且操作繁琐较易损坏，机械涨闸锁或是机械龙头锁由于安装位置的局限性不方便用户操作，若用户骑行前忘记开锁，启动电动车极易将电机损坏，高频远距离遥控报警器成本较高，且远距离操作较易被窃取复制遥控码，从而失去防盗的意义；另一方面，电动车为了实现多功能效果，分别安装机械电门锁、机械涨闸锁或龙头锁、防盗报警器、按钮喇叭、转向喇叭等独立器件，这样不仅安装使用不便，势必很大程度上增加了整车成本，不利于电动车面向更为广泛的消费群体。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电动车RFID智能防盗系统和控制方法，可以克服现有技术的不足，其结构简单、安装操作方便，安全可靠，成本低廉，是集RFID身份识别、电子开关、电子涨闸锁(或龙头锁)、声光转向、防盗报警、喇叭于一体的电动车RFID智能防盗系统。

本发明提供的电动车RFID智能防盗系统包括：RFID射频识别、中央控制单元和电子涨闸锁模块。

所述的中央控制单元包括由单片机组成处理信息的MCU控制单元、声光转向电路、能存储ID卡信息及记忆系统掉电前工作状态的存储电路、能在系统进入设防状态后检测整车是否振动的振动检测电路、由继电器组成的电子开关电路、能检测电机状态及整车供电状态防止误动作的状态检测电路、驱动压电陶瓷蜂鸣片能实现按钮喇叭和报警扬声器功能的喇叭电路。

所述的电子涨闸锁模块包括马达驱动电路、直流有刷马达、齿轮减速箱、锁止机构、锁柱、闸芯。

所述的RFID射频识别电路连接到MCU控制单元，所述声光转向电路、存储电路、振动检测电路、状态检测电路、喇叭电路均与MCU控制单元直接相连；所述的电子开关电路与MCU控制单元相连，同时其输出连接电动车供电电路和状态监测电路；MCU控制单元与闸芯之间依次连接马达驱动电路、马达、齿轮减速箱、锁止机构、锁柱。

所述电子涨闸锁模块，通过所述的RFID射频识别电路采集用户ID卡信息及操作指令，数据送至MCU控制单元识别并执行相应指令操作，形成控制信号送至马达驱动电路驱动马达，经齿轮减速箱连接锁止机构，带动锁柱伸缩，将闸芯锁紧，使得电动车后轮无法转动。

本发明提供的电动车RFID智能防盗系统的控制方法为：

1)开锁过程是：系统接通电源，用户持ID卡靠近感应区域，RFID识别模块识别接收处理ID卡序列号，主控MCU解码并与预先存储在FLASH或EEPROM中ID卡序列号进行比对，若两个ID卡序列号不同则整车仍处于关闭状态；若两个ID卡序列号完全一致，则主控MCU开启电子开关电路，电子开关电路输出连接电动车供电电路，用户可正常骑行，在开启电子开关电路的同时主控MCU自行判断本次操作是否是第一次上电后开锁操作或是否上次操作为锁车设防操作，若是第一次上电后开锁或上次操作为锁车设防，则驱动马达使得电子涨闸锁模块中锁柱收回，解除锁定状态，否则不对电子涨闸锁模块进行操作；在电动车供电状态下，主控MCU实时监测是否有声光转向开关和喇叭电路开关按下，若相应按钮按下，则分别执行声光转向提示和喇叭提示音功能。

2)停车关锁过程是：在电动车供电状态下，将ID电子标签靠近感应区刷卡一次，RFID识别模块接收信号经处理送至中央控制单元，经比对ID卡号正确后，主控MCU控制电子开关电路中的继电器停止工作，电动车供电电路无输出，断电后停车，使整车关闭。

3)锁车设防过程：使用ID电子标签刷卡停车后，在3秒内再刷卡一次，系统“嘀嘀嘀”提示进入设防状态，此时状态监测电路检测电子开关输出端和电机相线，判定电动车是否切断电源和电机是否在运转中，当电子开关输出端和电机相线均无电压时，主控MCU控制马达驱动工作，带动马达通过齿轮减速箱，使得锁柱径向伸出去，卡在闸芯的卡槽里，若电子开关输出端和电机相线中有一个存在电压，强行关闭电子涨闸锁模块锁紧功能，确保用户人身安全及防止系统损坏；在设防状态中，振动检测电路检测到他人触动车辆，将信号传送至中央控制单元，主控MCU控制喇叭电路发报警音示警；若在刷卡停车后的3秒后再次刷卡，中央控制单元则视为用户本次操作为开锁操作，执行开锁功能。

4)学习过程：该系统均配备一张“母卡”，2个“子卡”，所述“母卡”“子卡”均是RFID电子标签，“母卡”亦可称为“管理卡”，母卡的ID序列号永久存放在主控MCU的FLASH或外接EEPROM中，起恢复系统和开启学习状态的作用。若系统识别到“母卡”时，“嘀嘀”提示，自动进入学习状态(自学习)，在接下来的3秒内，新识别到的RFID电子标签卡号则视为新“子卡”，中央单元及时更新EEPROM数据，确保用户卡号的正确性及时效性，若在3秒内无新ID卡识别，或是识别错误，均退出本次学习，退出后仍保留原有2个ID卡序列号，本系统只允许识别2个子卡，避免他人恶意学习复制，确保用户的使用安全。

本发明的优点和积极效果是：

1.本装置使用RFID电子标签来识别身份，用户只需刷卡即可向整车发出操作指令，简单易行，减少了因机械电门锁易暴力破解和操作繁琐较易损坏给用户带来的不便，同时ID卡序号极低的重码率，保证了持卡用户身份的唯一性。

2.本装置采用了电子涨闸锁(或龙头锁)，避免了机械涨闸锁(或龙头锁)因安装位置局限带来的操作麻烦。

3.本装置中置有状态检测电路，实时监测整车工作状态，避免了用户使用过程中因误动作或环境的干扰导致电机突然锁紧的危险情况发生，提高了系统的安全可靠性，保证了用户的人身安全。

4、本发明最大程度的整合了整车资源，将RFID身份识别、电子锁、声光转向、防盗报警、电子涨闸锁(龙头锁)、普通喇叭等集于一体，较同类产品成本降低20％以上，特有自学习使用操作方式方便了消费者使用，同时减少了厂家售后服务的投入。

附图说明

图1是本发明的方框图。

图2电子涨闸锁结构示意图(以涨闸锁为例，龙头锁实现原理相同)。

图3开锁过程控制流程图。

图4停车关锁控制流程图。

图5锁车设防控制流程图。

图6学习过程控制流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明，它是说明性的，不是限定性的，不能以下述实施例来限定本发明的保护范围。

如图1所示，1马达，2齿轮减速箱，3锁止机构，4锁柱，5闸芯。

一种电动车RFID智能防盗系统，包括RFID射频识别、中央控制单元、自控锁模块。

中央控制单元包括一个由单片机组成处理信息的MCU控制单元、一个声光转向电路、一个能存储ID卡信息及记忆系统掉电前工作状态的存储电路、一个能在系统进入设防状态后检测整车是否振动的振动检测电路、一个由继电器组成的电子开关电路、一个能检测电机状态及整车供电状态防止误动作的状态检测电路、一个驱动压电陶瓷蜂鸣片能实现按钮喇叭和报警扬声器功能的喇叭电路，自控锁模块包括一个马达驱动电路以及一个直流有刷马达1、一个齿轮减速箱2、一个锁柱4、一个闸芯5。

自控锁模块通过RFID射频识别电路采集用户ID卡信息及操作指令，数据送至MCU控制单元进行处理，形成控制信号送至马达驱动电路驱动马达1，通过齿轮减速箱2带动锁止机构3，拉动锁柱4伸缩，将闸芯5锁紧。

具体的模块说明如下：

射频RFID识别电路采用的频率为低频125KHz，该模块的实现可以通过发射125KHz信号到天线，天线感应到ID卡微弱信号后经过放大模块传送至接收解码电路，经MCU控制单元运算识别，与预先存储的ID卡序列号进行对比，从而实现身份识别及执行相应操作指令。具体实施电路可包括方波发生模块、放大模块、线圈天线和接收解码模块(参考专利CN201020164638.6中的描述：所述射频识别模块包括方波发生模块、放大模块、线圈天线和接收解码模块，方波发生模块的输出端连接放大模块的输入端，放大模块的输出端连接线圈天线和接收解码模块的输入端，接收解码模块的输出端连接中央控制模块)。

中央控制单元中存储电路可以用MCU自带FLASH单元实现，也可以用外部链接EEPROM实现，该模块用来存储用户ID和管理卡序列号以及存储记忆每次用户操作状态，同时实现掉电保护功能；振动检测电路使用转动开关实现，用来检测车辆进入设防状态后，他人振动后可将感知信号传送至MCU控制单元，在控制单元中预设相应的灵敏度，比对后执行是否报警功能；电子开关使用常开继电器实现；(具体电路均可参考专利CN201020164638.6，名称为“电动车智能身份识别系统”中的描述：振动检测模块包括一安装在车体上的震动传感器，该震动传感器的输出端连接中央控制模块。电子锁模块包括继电器和三极管，该继电器线圈的两端分别连接供电电源和三极管的集电极，三极管的发射极接地，三极管的基极连接中央控制模块，继电器的常开触点串联在供电电源所在电路中)。中央控制模块还连接一存储模块，该存储模块使用的芯片是EEPROM)。

中央控制单元中状态监测模块输入为电机相线信号、电动车供电信号，该模块实时监测电机是否转动及整车供电情况，将处理信号传送至MCU控制单元，禁止电子涨闸锁突然锁紧。

电子涨闸锁模块如图2所示，图中的马达驱动电路采用的是由NPN和PNP三极管组成的H桥驱动电路，驱动直流有刷小马达高速转动(正转或反转)，通过减速器带动锁止机构，拉动锁柱径向伸缩，卡紧闸芯上的卡槽。

本发明的工作过程是：

1.车主开锁过程

车主携带ID卡靠近RFID识别模块的天线(该种操作称为刷卡)，该模块接收信号处理后送至MCU控制单元，并将该信号与存储模块中预存的信息比较，正确时MCU控制单元输出控制信号控制电子开关电路工作，电子开关电路输出电压连接至电动车供电电路，车辆正常供电，同时中央控制单元判断本次操作是上电后第一次开锁或上次操作为锁车设防操作，若是该两种中任一种情况，主控MCU开启马达驱动电路，使得1马达转动，通过2齿轮减速箱，带动3锁止机构，使得4锁柱收回，解除5闸芯的锁进状态，车主可正常骑行，在该种条件下，车主拨动转向开关可实现声光转向，按下喇叭按钮，MCU控制单元可控制喇叭电路实现喇叭提示功能；当用户携带ID卡错误时，MCU控制单元不输出信号，整车仍处于关闭状态。

2.车主关锁过程

车主需要停车断电时，将ID电子标签靠近感应去刷卡一次，RFID识别模块接收信号后经处理送至MCU控制单元，MCU控制单元控制电子开关电路中的继电器停止工作，电动车供电电路无输出，整车关闭。

3.车主锁车设防过程

车主需要停车锁紧涨闸锁并使车辆进入设防状态时，在用户使用ID卡刷卡停车后，在3S内再刷卡一次，系统“嘀嘀嘀”提示进入设防状态，同时MCU控制单元控制马达驱动工作，带动1马达通过2齿轮减速箱，带动3锁止机构，使得4锁柱从径向伸出去，卡在5闸芯的卡槽中，使得电动车后轮锁紧；在设防状态中，振动检测电路检测到他人触动车辆时，将信号传送至MCU控制单元，MCU控制单元控制喇叭电路发报警音示警。

4.学习过程

本系统配有一张RFID电子标签称为“母卡”，亦可称为“管理卡”，母卡的ID序列号永久存放在MCU控制单元FLASH或外接EEPROM中，起恢复系统和开启学习状态的作用。若系统识别到“母卡”时，自动进入学习状态，在接下来的3秒内，新识别到的RFID电子标签卡号则视为新卡，MCU主控单元及时更新EEPROM数据，确保用户卡号的正确及时效性，本系统只允许识别2个子卡，避免他人恶意学习复制，确保用户的使用安全。

5.状态监测电路保护过程

电动车在骑行过程中，为了防止涨闸锁(或龙头锁)误动作导致突然锁紧，将会给车主安全带来致命危险，该系统中的状态监测电路实时监测电机运行状态和整车供电情况，当监测到有电机相线输入或是整车有供电时，状态监测电路将信号传送至MCU控制单元，此时控制单元禁止自控锁模块工作，强制关闭自动上锁功能，保证了系统和用户的安全。

Claims

1.一种电动车RFID智能防盗系统，包括：RFID射频识别、中央控制单元和电子涨闸锁模块，其特征在于：

所述的中央控制单元包括：

单片机组成处理信息的MCU控制单元、声光转向电路、存储ID卡信息及记忆系统掉电前工作状态的存储电路、在系统进入设防状态后检测整车是否振动的振动检测电路、由继电器组成的电子开关电路、检测电机状态及整车供电状态防止误动作的状态检测电路、驱动压电陶瓷蜂鸣片和实现按钮喇叭和报警扬声器功能的喇叭电路；

电子涨闸锁模块包括马达驱动电路、直流有刷马达、齿轮减速箱、锁止机构、锁柱和闸芯；

RFID射频识别电路连接到MCU控制单元；声光转向电路、存储电路、振动检测电路、状态检测电路、喇叭电路均与MCU控制单元直接相连；电子开关电路与MCU控制单元相连，同时其输出连接电动车供电电路和状态监测电路；MCU控制单元与闸芯之间依次连接马达驱动电路、马达、齿轮减速箱、锁止机构和锁柱；

所述的电子涨闸锁模块，通过所述的RFID射频识别电路采集用户ID卡信息及操作指令，数据送至MCU控制单元识别并执行相应指令操作，形成控制信号送至马达驱动电路驱动马达，经齿轮减速箱连接锁止机构，带动锁柱伸缩，锁车设防后将闸芯锁紧，使得电动车后轮无法转动。

2.按照权利要求1所述的电动车RFID智能防盗系统，其特征在于所述的电子涨闸锁模块可用龙头锁代替。

3.按照权利要求1所述的电动车RFID智能防盗系统，其特征在于所述的马达驱动电路是由NPN和PNP三极管组成的H桥驱动电路，驱动直流有刷马达高速转动，通过减速器带动锁止结构，拉动锁柱径向伸缩，卡紧闸芯上的卡槽。

4.一种按照权利要求1所述的电动车RFID智能防盗系统的控制方法，其特征在于包括的步骤为：

1)开锁过程是：系统接通电源，用户持ID卡靠近感应区域，RFID识别模块识别接收处理ID卡序列号，主控MCU解码并与预先存储在FLASH或EEPROM中ID卡序列号进行比对，若两个ID卡序列号不同则整车仍处于关闭状态；若两个ID卡序列号完全一致，则主控MCU开启电子开关电路，电子开关电路输出连接电动车供电电路，用户可正常骑行，在开启电子开关电路的同时主控MCU自行判断本次操作是否是第一次上电后开锁操作或是否上次操作为锁车设防操作，若是第一次上电后开锁或上次操作为锁车设防，则驱动马达使得电子涨闸锁模块中锁柱收回，解除锁定状态，否则不对电子涨闸锁模块进行操作；在电动车供电状态下，主控MCU实时监测是否有声光转向开关和喇叭电路开关按下，若相应按钮按下，则分别执行声光转向提示和喇叭提示音功能；

2)停车关锁过程是：在电动车供电状态下，将ID卡靠近感应区刷卡一次，RFID识别模块接收信号后经处理送至中央控制单元，经比对ID卡号正确后，主控MCU控制电子开关电路中的继电器停止工作，电动车供电电路无输出，断电后停车，使整车关闭；

3)锁车设防过程：使用ID卡刷卡停车后，在3秒内再刷卡一次，系统“嘀嘀嘀”提示进入设防状态，此时状态监测电路检测电子开关输出端和电机相线，判定是否电动车切断电源和电机是否在运转中，当电子开关输出端和电机相线均无电压时，主控MCU控制马达驱动工作，带动马达通过齿轮减速箱，使得锁柱径向伸出去，卡在闸芯的卡槽里，若电子开关输出端和电机相线中有一个存在电压，强行关闭电子涨闸锁模块锁紧功能，确保用户人身安全及防止系统损坏；在设防状态中，振动检测电路检测到他人触动车辆时，将信号传送至中央控制单元，主控MCU控制喇叭电路发报警音示警；若在刷卡停车后的3秒后再次刷卡，中央控制单元则视为用户本次操作为开锁操作，执行开锁功能；

4)学习过程：该系统均配备一张“母卡”，2个“子卡”，所述“母卡”“子卡”均是RFID电子标签，“母卡”亦可称为“管理卡”，母卡的ID序列号永久存放在主控MCU的FLASH或外接EEPROM中，起恢复系统和开启学习状态的作用；若系统识别到“母卡”时，“嘀嘀”提示，自动进入学习状态，在接下来的3秒内，新识别到的RFID电子标签卡号则视为新“子卡”，中央单元及时更新EEPROM数据，确保用户卡号的正确及时效性，若在3秒内无新ID卡识别，或是识别错误，均退出本次学习，退出后仍保留原有2个ID卡序列号。