CN102236415A - 具指纹开机装置的键盘 - Google Patents

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Abstract

一种具指纹开机装置的键盘，包括一指纹输入单元、一控制单元、一用于存储指纹模板的存储单元、一开关单元，所述指纹输入单元、存储单元、开关单元均与所述控制单元相连，触控所述指纹输入单元用于接收用户的指纹信息，所述控制单元用于接收所述指纹输入单元录入的用户的指纹信息并将其与存储于所述存储单元中的指纹模板进行比较，若两者一致，则所述控制单元控制所述开关单元导通从而输出控制信号控制与键盘相连的电脑开机。所述键盘只需通过触控设置于键盘上的指纹输入单元即可实现电脑的开机功能，从而方便用户开机。

Description

具指纹开机装置的键盘
技术领域
本发明涉及一种键盘，特别涉及一种利用指纹识别控制电脑开机的键盘。
背景技术
目前，可使电脑开机与关机的按钮大都设置于电脑机箱的前部面板上，而将机箱放在电脑桌下方，这样用户每次开机时都需俯身去按按钮，不如操作放置于电脑桌上方的键盘方便。
而为了保护电脑不被外人随便访问，目前的电脑是通过设置密码来保证文件的安全性，这种方法验证的是该人持有的密码，而不是验证其本人。只要密码是对的，则持有该密码的人的身份也就随之得到确认。这种方法的缺陷在于合法的人如果遗忘验证其身份的密码则得不到合法的验证，而密码被破译或盗用又使非法的人得到合法的验证。因此，提供一种方便用户且具有高安全性的开机控制装置已成为业界亟待解决的问题。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种具指纹开机装置的键盘，以方便实现电脑开关机操作及提升电脑保密性。
一种具指纹开机装置的键盘，包括一指纹输入单元、一控制单元、一用于存储指纹模板的存储单元、一开关单元，所述指纹输入单元、存储单元、开关单元均与所述控制单元相连，触控所述指纹输入单元用于接收用户的指纹信息，所述控制单元用于接收所述指纹输入单元录入的用户的指纹信息并将其与存储于所述存储单元中的指纹模板进行比较，若两者一致，则所述控制单元控制所述开关单元导通从而输出控制信号控制与键盘相连的电脑开机。
相较现有技术，所述键盘通过所述指纹输入单元接收用户输入指纹信息，所述控制单元接收所述指纹信息并将其与存储在所述存储单元中的指纹模板进行比对，如一致，所述控制单元控制所述开关单元导通从而控制电脑开机，从而为用户开机提供了方便及提升电脑保密性。
附图说明
图1是本发明具指纹开机装置的键盘的较佳实施方式的示意图。
图2是图1键盘的方框图。
图3是图2的电路图。
主要元件符号说明
壳体            10
指纹输入单元    20
线缆            30
控制单元        100
存储单元        200
开关单元        300
警示单元        400
单片机          U1
电池            B1
跳帽接口        JP1-JP3
晶振            X1
调整器          U2
二极管          D1、D2
存储芯片        U3
发光二极管      LE1、LE2
蜂鸣器          Z1
三极管      Q1、Q2
电阻        R1-R15
电容        C1-C7
具体实施方式
请参考图1及图2，本发明具指纹开机装置的键盘的较佳实施方式包括一壳体10、一设置于壳体10的侧面上的指纹输入单元20及设置于壳体10内的一控制单元100、一存储单元200、一开关单元300及一警示单元400。所述指纹输入单元20用于接收用户的指纹信息。
所述指纹输入单元20、存储单元200、开关单元300及警示单元400均与所述控制单元100相连。所述控制单元100接收用户通过指纹输入单元20输入的指纹信息，并将输入的指纹信息经过内部程序处理后生成指纹模板存储于所述存储单元200中，当用户触控指纹输入单元20需要开机时，所述控制单元100接收所述指纹输入单元20录入的用户的指纹信息并将其与存储于所述存储单元200中的指纹模板进行比较，若两者一致，则所述控制单元100控制所述开关单元300导通从而输出控制信号控制电脑开机，所述警示单元400用于将电脑开机过程中的状态显示给用户。所述具指纹开机控制装置的键盘可在键盘的线缆30中再另外引出一条导线连接到电脑主板的键盘插座的一空闲引脚上，再将该空闲引脚连接至电脑主板上的开关机信号端PWR，以实现输出控制信号控制电脑开机。
请参考图3，所述控制单元100包括一单片机U1、一电池B1、一二极管D1、一晶振X1、跳帽接口JP1-JP3、电阻R1-R7、电容C1-C6及一用于为所述单片机U1提供基准电压的调整器U2。每一跳帽接口包括两引脚11及22。所述单片机U1的时钟引脚OCS1经所述电容C1接地，所述单片机U1的时钟引脚OSC2经所述电容C2接地，所述晶振X1串接在所述单片机U1的时钟引脚OCS1与OSC2之间，所述单片机U1的I/O引脚RB5连接所述跳帽接口JP1的引脚11，跳帽JP1的引脚22接地，所述单片机U1的I/O引脚RB6连接所述跳帽接口JP2的引脚11，跳帽JP2的引脚22接地，所述单片机U1的I/O引脚RB7连接所述跳帽接口JP3的引脚11，跳帽JP3的引脚22接地，所述单片机U1的I/O引脚RB5还经所述电阻R3连接所述二极管D1的阴极及所述单片机U1的电压引脚VDD，所述电阻R4串接在所述二极管D1的阴极与所述单片机U1的I/O引脚RB7之间，所述电阻R5串接在所述二极管D1的阴极与所述单片机U1的I/O引脚RB6之间，所述二极管D1的阳极连接所述电池B1的正极，所述电池B1的负极接地，所述电阻R1串接在所述电池B1的正极与所述单片机U1的I/O引脚RA0之间，所述电阻R2串接在所述单片机U1的I/O引脚RA0与地之间，所述单片机U1的电压引脚VDD连接一电压源P5V0，所述单片机U1的接地引脚VSS接地，所述电容C3串接在所述单片机U1的电压引脚VDD与地之间。所述单片机U1的I/O引脚MP经所述电阻R6连接所述电压端VDD及经所述电容C4接地，所述单片机U1的电压端VDD经所述电阻R7连接所述调整器U2的参考端2及所述单片机U1的I/O引脚RA3，所述调整器U2的阴极3连接所述单片机U1的I/O引脚RA3，所述调整器U2的阳极1接地，所述电容C6串接在所述调整器U2的参考端2与地之间，所述电容C5串接在所述电阻R6与R7之间的节点与地之间。在本实施方式中，所述单片机U1的型号为MIRCOCHIP公司的PIC16F72，所述调整器U2的型号为TL431ACDBZR。
所述指纹输入单元20包括一发送端1、一接收端2、一电压端3及一接地端4。所述发送端1连接所述单片机U1的发送引脚TX，所述接收端2连接所述单片机U1的接收引脚RX，所述电压端3连接所述电压源P5V0，所述接地端4接地。
所述存储单元200包括一存储芯片U3、电阻R8-R10及一电容C7。所述存储芯片U3的电压端A0经所述电阻R8连接所述电压源P5V0，所述存储芯片U3的电压端VCC连接所述电压源P5V0及经所述电容C7接地，所述存储芯片U3的时钟端SCL经所述电阻R9连接所述存储芯片U3的电压端VCC及连接所述单片机U1的时钟引脚SCL，所述存储芯片U3的数据端SDA经所述电阻R10连接所述存储芯片U3的电压端VCC及连接所述单片机U1的数据引脚SDA，所述存储芯片U3的接地端VSS接地。在本实施方式中，所述存储芯片U3为一EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read OnlyMemory，电可擦可编程只读存储器)芯片，其型号为CAT24C64WI-GT3。在其他实施方式中，所述存储芯片U3也可采用其他型号及类型的存储芯片。
所述开关单元300包括一三极管Q1及两个电阻R11及R12。所述三极管Q1的基极经所述电阻R11连接所述单片机U1的中断引脚INT，所述三极管Q1的发射极接地，其集电极经所述电阻R12连接所述电压源P5V0，还连接所述键盘插头40的一空闲引脚上，且所述键盘插头40插入一电脑键盘接口时，所述空闲引脚与电脑主板的开关机信号端PWR相连。在本实施方式中，所述三极管Q1作为电开关为一NPN型三极管，在其他实施方式中，也可采用其他类型的电开关，例如NMOS型场效应管等。
所述警示单元400包括一三极管Q2、一二极管D2、一蜂鸣器Z1、两发光二极管LE1、LE2及三个电阻R13-R15。所述三极管Q2的基极通过电阻R13连接单片机U1的输出端RC5，发射极接地，集电极连接二极管D2的阳极，二极管D2的阴极连接所述电压源P5V0。所述蜂鸣器Z1连接于所述二极管D2的阳极和阴极之间。所述发光二极管LE1、LE2的阴极分别连接所述单片机U1的输出端RB2、RB3，所述发光二极管LE1、LE2的阳极分别经电阻R15、R14连接所述电压源P5V0。在本实施方式中，所述三极管Q2作为电开关为一NPN型三极管，在其他实施方式中，也可采用其他类型的电开关，例如NMOS型场效应管等。
下面详细介绍本发明键盘控制电脑开关机的工作过程：
由于电脑的开关机信号端PWR为低电平有效，即当所述开关机信号端PWR接收到低电平信号时，电脑开机或关机，反之，电脑正常工作。因此电脑开机及关机的控制过程是相同的。
在电脑使用之前，首先电脑用户通过在所述跳帽接口JP1-JP3上插上短路块来设置录入若干电脑用户的指纹信息，当JP1-JP3上都没有插入短路块时，RB5-RB7均为高电平，当JP1-JP3上都插入短路块时，RB5-RB7均为低电平，在本实施方式中，通过在所述跳帽接口JP1-JP3上选择性的插入短路块即可实现录入不同电脑用户的指纹，如7个用户的指纹。下面举例说明如何录入7个用户的指纹。
RB5，RB6，RB7＝000时，表示可以录入第一个用户的指纹；
RB5，RB6，RB7＝001时，表示可以录入第二个用户的指纹；
RB5，RB6，RB7＝010时，表示可以录入第三个用户的指纹；
RB5，RB6，RB7＝011时，表示可以录入第四个用户的指纹；
RB5，RB6，RB7＝100时，表示可以录入第五个用户的指纹；
RB5，RB6，RB7＝101时，表示可以录入第六个用户的指纹；
RB5，RB6，RB7＝110时，表示可以录入第七个用户的指纹；
RB5，RB6，RB7＝111时，表示禁止录入指纹。
下面以录入第一个用户的指纹举例说明。
首先，将三个短路块分别插入所述JP1-JP3上，以设置RB5，RB6，RB7＝000，此时可以开始录入指纹，用户通过若干次(如3次)触控所述指纹输入单元20，所述指纹输入单元20录入用户三次输入的指纹信息并将其传送给所述单片机U1，所述单片机U1对接收到的三个指纹信息经过内部程序处理以提取共同特征，生成指纹模板并将所述指纹模板存储于所述存储芯片U3内，此时完成第一用户的指纹录入。录入其他用户指纹的原理与录入第一用户指纹的原理相同，在此不再赘述。
当用户触控所述指纹输入单元20，所述指纹输入单元20录入用户的指纹信息并将其传送给所述单片机U1，所述单片机U1将接收到的用户的指纹信息与存储在所述存储芯片U3中的指纹模板进行比较判断是否一致，如不一致，则所述单片机U1的输出引脚RB2输出一低电平信号，所述二极管LE1导通发红光以提示用户电脑开机故障，如一致，则所述单片机U1的输出引脚INT输出一高电平信号，所述三极管Q1的基极接收所述高电平信号导通，所述三极管Q1的集电极输出一低电平信号给所述主板的开关机信号端PWR，从而使得电脑开机。并在电脑开机后，所述单片机U1的输出端RB3输出一低电平信号，所述发光二极管LE2导通发绿光以提示用户电脑已开机，在电脑开机后，所述电压源P5V0为一系统电源且已供电，此时二极管D1截止，电池B1不再供电，这样可以延长电池B1的使用寿命。
本发明键盘还具有检测电池B1的电量的功能：
当电池B1电量不足时，则电阻R1及R2之间的节点电压低于某一值，例如5V，单片机U1检测到输入端RA0的电压小于某一值，例如5V，单片机U1的输出端RC5输出一高电平信号，三极管Q2的基极接收所述高电平信号导通，蜂鸣器Z1启动而发出警示音以提醒用户电池B1的电量不足。也可根据实际需要，设置单片机U1的输出端RC5为高低电平间隔的脉冲，使蜂鸣器Z1间断发出声音以提示用户需更换电池B1。
本发明键盘只需通过触控设置于键盘上的指纹输入单元20即可实现电脑的开机功能，从而方便用户开机。

Claims (10)

1.一种具指纹开机装置的键盘，包括一指纹输入单元、一控制单元、一用于存储指纹模板的存储单元、一开关单元，所述指纹输入单元、存储单元、开关单元均与所述控制单元相连，触控所述指纹输入单元用于接收用户的指纹信息，所述控制单元用于接收所述指纹输入单元录入的用户的指纹信息并将其与存储于所述存储单元中的指纹模板进行比较，若两者一致，则所述控制单元控制所述开关单元导通从而输出控制信号控制与键盘相连的电脑开机。
2.如权利要求1所述的具指纹开机装置的键盘，其特征在于：所述控制单元将通过所述指纹输入单元输入的指纹信息经内部程序处理后生成指纹模板存储于所述存储单元中。
3.如权利要求1所述的具指纹开机装置的键盘，其特征在于：所述的具指纹开机装置的键盘还包括一警示单元，所述控制单元控制所述警示单元将电脑开机过程中的状态进行显示。
4.如权利要求1所述的具指纹开机装置的键盘，其特征在于：所述控制单元包括一单片机、一电池、一第一二极管、第一及第二电阻，所述单片机的电压引脚连接一电压源及连接所述第一二极管的阴极，所述第一二极管的阳极连接所述电池的正极，所述电池的负极接地，所述第一电阻串接在所述电池的正极与所述单片机的第一I/O引脚之间，所述第二电阻串接在所述单片机的第一I/O引脚与地之间，所述单片机的接地引脚接地。
5.如权利要求4所述的具指纹开机装置的键盘，其特征在于：所述控制单元还包括三个跳帽接口及第三至第五电阻，每一跳帽接口包括第一引脚及第二引脚，所述单片机的第二I/O引脚连接所述第一跳帽接口的第一引脚，所述第一跳帽的第二引脚接地，所述单片机的第三I/O引脚连接所述第二跳帽接口的第一引脚，所述第二跳帽的第二引脚接地，所述单片机的第四I/O引脚连接所述第三跳帽接口的第一引脚，所述第三跳帽的第二引脚接地，所述第三电阻串接在所述第一二极管的阴极与所述单片机的第二I/O引脚之间，所述第四电阻串接在所述第一二极管的阴极与所述单片机的第四I/O引脚之间，所述第五电阻串接在所述第一二极管的阴极与所述单片机的第三I/O引脚之间，用户通过在所述跳帽接口上插上短路块来设置录入若干电脑用户的指纹信息。
6.如权利要求5所述的具指纹开机装置的键盘，其特征在于：所述存储单元包括一存储芯片，所述存储芯片的第一及第二电压端连接所述电压源，所述存储芯片的时钟端连接所述存储芯片的第二电压端及连接所述单片机的时钟引脚，所述存储芯片的数据端连接所述存储芯片的第二电压端及连接所述单片机的数据引脚，所述存储芯片的接地端接地。
7.如权利要求6所述的具指纹开机装置的键盘，其特征在于：所述存储单元还包括一第二电容及第四至第六电阻，所述第二电容串接在所述存储芯片的电压端与地之间，所述第四电阻串接在所述存储芯片的第一电压端与所述电压源之间，所述第五电阻串接在所述存储芯片的时钟端与第二电压端之间，所述第六电阻串接在所述存储芯片的数据端与第二电压端之间。
8.如权利要求7所述的具指纹开机装置的键盘，其特征在于：所述开关电路包括一第一三极管及一第七电阻，所述第一三极管的基极连接所述单片机的中断引脚，所述第一三极管的发射极接地，其集电极经所述第七电阻连接所述电压源，还连接电脑主板的开关机信号端。
9.如权利要求8所述的具指纹开机装置的键盘，其特征在于：所述警示单元包括一第二三极管、一第二二极管、一蜂鸣器、第一及第二发光二极管，所述第二三极管的基极连接所述单片机的第一输出端，发射极接地，集电极连接所述第二二极管的阳极，所述第二二极管的阴极连接所述电压源，所述蜂鸣器连接于所述第二二极管的阳极和阴极之间，所述第一及第二发光二极管的阴极分别连接所述单片机的第二及第三输出端，所述第一及第二发光二极管的阳极连接所述电压源。
10.如权利要求9所述的具指纹开机装置的键盘，其特征在于：所述警示电路还包括第八至第十电阻，所述第八电阻串接在所述第二三极管的基极与所述单片机的第一输出端之间，所述第九电阻串接在所述第一发光二极管的阳极与所述单片机的第二输出端之间，所述第十电阻串接在所述第二发光二极管的阳极与所述单片机的第三输出端之间。
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