CN102324127A - 分体式电子指纹安全锁 - Google Patents

Abstract

本发明提出的分体式电子指纹安全锁，包括指纹开锁器和指纹锁控器，指纹开锁器包括开锁器密码安全模块、开锁器微控制器、指纹特征提取模块、指纹特征识别模块、指纹传感器、电源、第一电源接口、第一通讯接口、指示模块和操作模块；指纹锁控器包括锁控器密码安全模块、锁控器微控制器、指纹储存模块、第二电源接口、第二通讯接口、电机驱动模块。本发明将指纹采集、指纹特征提取、指纹特征识别作为指纹开锁器(手持设备)，将指纹特征模板存储、电机驱动作为指纹锁控器，指纹锁控器内无电源，从而最小化了锁体内的电子部件体积，降低了系统成本；指纹开锁器和指纹锁控器通过密码安全模块建立了安全加密信道后进行数据传输，增加了信息通讯的安全性。

Description

分体式电子指纹安全锁

技术领域

本发明涉及箱柜锁的应用领域，尤其涉及具有安全通信功能的分体式电子指纹安全锁。

背景技术

目前市场上抽屉锁、家具锁等小型锁具，在一些工厂、车间更衣室、超市收银台、办公室、公共储物柜等半公共场合应用十分广泛，其将大量抽屉、箱柜集中摆放使用，并将钥匙统一收纳，交由专门的人员管理，管理人员需要开启某一抽屉或是箱柜的锁时，需要寻找在众多钥匙中到对应的钥匙。另外，如果因工作疏忽，将整串钥匙遗失，将会带来大量的安全隐患。为了解决这一问题，一些公司推出了指纹解决方案，将传统锁换成指纹锁，通过用户指纹对单个箱柜锁独立开启，这就需要每个箱柜上都同时具备指纹采集传感器与指纹识别装置相结合的指纹系统，但是由于应用在抽屉、家具等的低端锁体积小，而指纹系统的指纹采集传感器中光学指纹传感器的体积较大，而非光学式的，如电容式指纹传感器，其成本较高，因此指纹系统的体积大、成本高的缺点使得很难将其与低端锁体结合实现推广应用。

另外，指纹产品和厂商的大相径庭，无法保证指纹特征值被不法厂商窃取并非法挪用，因此指纹特征值的传输安全也同样值得重视。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出的分体式电子指纹安全锁，其特征在于，包括指纹开锁器和指纹锁控器，

指纹开锁器包括开锁器密码安全模块、开锁器微控制器、指纹特征提取模块、指纹特征识别模块、指纹传感器、电源、第一电源接口、第一通讯接口、指示模块和操作模块；

指纹传感器与指纹特征提取模块相连；第一通讯接口与开锁器密码安全模块相连；开锁器密码安全模块、指纹特征提取模块、指纹特征识别模块、操作模块、指示模块分别与开锁器微控制器相连；

所述指纹特征提取模块从指纹传感器接收指纹图像，并提取指纹特征模板；

所述开锁器微控制器用于读取操作模块的指令和从指纹特征提取模块获取待注册或待比对的指纹特征模板，用于通过开锁器密码安全模块和第一通讯接口向指纹锁控器传输指令及待注册的指纹特征模板，用于通过第一通讯接口和开锁器密码安全模块从指纹锁控器获取已注册的指纹特征模板，用于向指纹特征识别模块发送待比对或已注册的指纹特征模板；

指纹特征识别模块将从开锁器微控制器读取的待比对的指纹特征模板和已注册的指纹特征模板进行比对；

指纹锁控器包括锁控器密码安全模块、锁控器微控制器、指纹储存模块、第二电源接口、第二通讯接口、电机驱动模块；

锁控器密码安全模块与第二通讯接口相连；锁控器密码安全模块、指纹储存模块、电机驱动模块分别与锁控器微控制器相连；

锁控器微控制器通过第二通讯接口和锁控器密码安全模块接收从指纹开锁器发送的指令和待注册的指纹特征模板，并将待注册的指纹特征模板储存到指纹储存模块中，锁控器微控制器还用于读取指纹储存模块中已注册的指纹特征模板并通过锁控器密码安全模块和第二通讯接口发送至指纹开锁器。

指纹开锁器插入到指纹锁控器时，第一通讯接口与第二通讯接口通过数据线相连，开锁器密码安全模块与锁控器密码安全模块通过数据线建立安全加密信道，安全加密信道建立成功后所述指纹开锁器和指纹锁控器通过数据线实现数据传输。

指纹锁控器的第二电源接口与外接电源相连给指纹锁控器供电；或者，指纹开锁器插入到指纹锁控器时，第一电源接口与第二电源接口通过电源线相连，所述指纹开锁器的电源通过电源线给指纹锁控器供电。

所述指示模块为LED、蜂鸣器或液晶显示器。所述操作模块为按键。

本发明提供的分体式电子指纹安全锁将指纹采集、指纹特征提取、指纹特征识别作为指纹开锁器(手持设备)，将指纹特征模板存储、电机驱动作为指纹锁控器，在指纹开锁器和指纹锁控器中增加密码安全模块，在建立了安全加密信道后进行数据和指令的传输，增加了信息通讯的安全性。指纹锁控器内无电源，采用外接电源或者由指纹开锁器供电，从而最小化了锁体内的电子部件体积。同时该产品还具有一把指纹开锁器可以开启多个指纹锁控器的功能，即：同一把钥匙可以开启任何一个自己注册过的箱柜；同一个箱柜内注册过指纹的用户可以使用不同的钥匙来开启；没有注册过的用户不能使用任何一把指纹钥匙开启任何一个指纹箱柜，解决了目前市场上箱柜锁一锁一匙的状况，降低了系统成本，能够广泛应用于工厂、车间更衣室、超市收银台、办公室公共储物柜等半公共场合和部分允许的公共场合。

附图说明

图1是本发明系统框图；

图2是本发明实施例所选用的系统结构框图。

具体实施方式

如图1所示，分体式电子指纹安全锁，分为两部分：指纹开锁器1和指纹锁控器2。

指纹开锁器1包括开锁器密码安全模块10、开锁器微控制器11、指纹特征提取模块12、指纹特征识别模块13、指纹传感器14、电源15、第一电源接口16、第一通讯接口17、指示模块18和操作模块19。

开锁器密码安全模块10与第一通讯接口17相连。

指纹传感器14与指纹特征提取模块12相连，负责采集使用者指纹并将采集到的指纹图像传输到指纹特征提取模块12中，可以采用市面上任意一种指纹采集器来实现，如光学式指纹传感器、电容刮擦式指纹传感器等。本实施例中选用光学式指纹传感器。

开锁器微控制器11与开锁器密码安全模块10、指纹特征提取模块12、指纹特征识别模块13、指示模块18和操作模块19相连。

指纹特征提取模块12负责从指纹传感器13接收指纹图像，并提取指纹特征模板。

开锁器微控制器11可以通过单片机实现，通过时序控制，可完成如下几个功能：

1、读取操作模块19的指令；

2、负责通过开锁器密码安全模块10和第一通讯接口17向指纹锁控器2发送指令及需要注册的指纹特征模板；

3、从指纹锁控器2中读取的已经注册的指纹特征模板并发送至指纹特征识别模块13；

4、将指纹特征提取模块12中形成的待比对的指纹特征模板发送至指纹特征识别模块13；

5、读取指纹特征识别模块13的比对结果；

6、控制指示模块18进行相应指示。

指纹特征识别模块13负责将从指纹锁控器2中读取的已注册的指纹特征模板与从开锁器微控制器1中读取的待比对的指纹特征模板进行比对。

作为本发明的一个实施例，可选用芯片型号为FSC7002的指纹专用处理器123来同时实现指纹特征提取模块12、指纹特征识别模块13和开锁器微控制器11的功能，参见图2所示，FSC7002是基于Finchos-Bus Rev.A2总线结构、8BITS FMCU8KB嵌入式微控制器、FID116KMG指纹识别处理模块的专用指纹识别集成电路，通过内嵌的微控制器对片上各功能单元与外部的协调，实现指纹特征提取和指纹识别功能。

电源15采用电池供电，供电电压为4.5V-6V，电池电压经电源稳压芯片稳压后提供系统工作所需的电压。

指示模块18可选用LED、蜂鸣器、液晶显示屏等，本实施例中选用LED及蜂鸣器进行指示，可通过LED闪烁次数、蜂鸣器发生次数及时间长短向使用者进行各种命令提示和结果反馈。

操作模块19可采用按键进行操作，本实施例中，按键主要有注册、比对、删除、关门等。

指纹锁控器2用于存储指纹特征值模板，并根据指纹开锁器2发送的指令执行相应开锁和关锁动作，包括锁控器密码安全模块20、锁控器微控制器21、指纹储存模块22、第二电源接口23、第二通讯接口24、电机驱动模块25。第二通讯接口24和锁控器密码安全模块20相连；锁控器密码安全模块20、指纹储存模块22、电机驱动模块25分别与锁控器微控制器21相连。

锁控器微控制器21通过单片机实现，负责通过第二通讯接口24和锁控器密码安全模块20读取来自开锁器微控制器11的指令及需要注册的指纹特征模板；锁控器微控制器21还负责将从开锁器微控制器11接收的需要注册的指纹特征模板储存到指纹储存模块22中；或者从指纹存储模块22中读取已注册的指纹特征模板，并通过第二通讯接口24和锁控器密码安全模块20发送至指纹开锁器2。

电机驱动模块25，采用专用的电机驱动芯片，锁控器微控制器21根据从指纹开锁器2得到的比对结果，利用电机驱动模块25控制电机实现开锁和关锁动作。

指纹锁控器2可通过外接电源供电，例如将第二电源接口23与外接电源相连，也可以通过指纹开锁器1向其供电。在本实施例中，指纹锁控器2采用指纹开锁器1供电，平时没有电源供电。当指纹开锁器1插入到指纹锁控器2时，第一电源接口16与第二电源接口23通过电源线3相连，所述指纹开锁器1的电源15通过电源线3给指纹锁控器2供电，指纹锁控器2获得电源，开始工作。

当指纹开锁器1插入到指纹锁控器2时，第一通讯接口17与第二通讯接口24通过数据线4相连，所述开锁器密码安全模块10与锁控器密码安全模块20建立安全加密信道，安全加密信道建立成功后所述指纹开锁器1和指纹锁控器2通过数据线4实现数据传输。建立安全加密信道的方法为本领域内公知技术，在此不做赘述。

作为进一步的改进，本实施例中，指纹开锁器1和指纹锁控器2之间可选用直流载波通讯。直流载波通讯是指在直流电源线上加载波形，传输信号，达到电源、信号同线传输目的。其优势在于，减少工厂加工时焊接，连接信号线的时间成本和信号线的材料成本；减少工程上连接，信号线布置的时间成本和信号线材料成本。其基本原理是将发射信号经载波调制器加载到电源输入端，信号通过载波输出到接收端，接收端经载波解调器再将电源线上的信号解调出来，由微控制器处理后进行控制，解调器将电源稳压整流滤波后给接收端供电。这样指纹开锁器1和指纹锁控器2之间就不在需要额外的通讯线，如图2所示，仅使用直流电源线34来实现电源和信号的传输。

下面参照图2简单描述指纹开锁器1和指纹锁控器2的工作流程。

指纹开锁器1通过指纹传感器14采集使用者指纹并通过指纹专用处理器FSC7002芯片123提取指纹特征模板。操作模块19上有操作按钮，用来进行相应的操作选择，例如，可以设定当【注册/比对】键被按下超过2S时，发送注册指令，小于2S时发送比对指令。当【删除/关门】键被按下超过2S时，删除注册指令，小于2S时发送关闭锁体指令。指纹专用处理器FSC7002芯片123通过读取操作模块19的指令指示，控制系统完成相应操作。指纹开锁器1的指示模块18通过LED闪烁次数或蜂鸣器发生次数及时间长短向使用者进行各种命令提示和结果反馈。

指纹开锁器1作为手持设备，可以由使用者或者管理员保管，指纹锁控器2安装在箱体上，使用时，将指纹开锁器1插入需要打开的箱体的指纹锁控器2中。

当指纹开锁器1插入到指纹锁控器2时，指纹锁控器2通过直流电源线34获得电源14供给，开始工作。首先，指纹锁控器2完成自身初始化工作，然后通过直流电源线34进行联机操作，连接成功后开锁器密码安全模块10与锁控器密码安全模块20通过直流电源线34建立安全加密信道，如果安全加密信道建立成功则等待读取指令及数据。

注册操作：当指纹专用处理器(FSC7002)123获取到操作模块19发出的【注册】指令时，首先将【注册】指令发送至指纹锁控器2，指纹锁控器2获取到指纹开锁器1发出的【注册】指令时，首先检测自身空间内是否注册有指纹，如果有要进行管理员认证通过后才能注册，没有则默认注册管理员。指纹专用处理器FSC7002芯片123从指纹传感器14中接收待注册的指纹图像并提取指纹特征模板，通过直流电源线34将待注册的指纹特征模板发送至指纹锁控器2的锁控器微控制器21中，当锁控器微控制器21获取待注册的指纹特征模板数据完成后，储存到指纹储存模块22中。

比对操作：当指纹专用处理器(FSC7002)123获取到操作模块19发出的【比对】指令时，指纹开锁器1的指纹专用处理器(FSC7002)123开始通过直流电源线34从指纹锁控器2的锁控器微控制器21中获取指纹特征模板数据，同时指纹专用处理器(FSC7002)123从指纹传感器14中接收指纹图像并提取指纹特征模板，当数据获取完成后，指纹专用处理器(FSC7002)123将从锁控器微控制器21读取的已注册的指纹特征模板与从指纹传感器14采集并提取的待比对的指纹特征模板进行比对，如果比对成功则将开锁指令发送至锁控器微控制器21，锁控器微控制器21通过电机驱动模块25驱动电机工作开启锁体，不成功则返回失败结果。

删除操作：当指纹专用处理器(FSC7002)123获取到操作模块19发出的【删除】指令时，指纹专用处理器(FSC7002)123通过指纹锁控器2的锁控器微控制器21获取储存在指纹储存模块22中的已注册的指纹特征模板，并将其同获取的管理员指纹特征模板进行比对操作，如果比对成功则将删除指令发送至锁控器微控制器21中，锁控器微控制器21进行相应的删除操作。

关门操作：当指纹专用处理器(FSC7002)123获取到操作模块19发出的【关闭】指令时，指纹专用处理器(FSC7002)123将指令发送给指纹锁控器2，当指纹锁控器2获取到指纹开锁器1发出的【关门】指令时，锁控器微控制器21首先检测锁体是否处于打开状态，若是则命令电机驱动模块25执行电机反转操作，返回关闭结果。

本领域的技术人员在不脱离权利要求书确定的本发明的精神和范围的条件下，还可以对以上内容进行各种各样的修改。因此本发明的范围并不仅限于以上的说明，而是由权利要求书的范围来确定的。

Claims (4)

1.分体式电子指纹安全锁，其特征在于，包括指纹开锁器和指纹锁控器，

指纹开锁器包括开锁器密码安全模块、开锁器微控制器、指纹特征提取模块、指纹特征识别模块、指纹传感器、电源、第一电源接口、第一通讯接口、指示模块和操作模块；

指纹传感器与指纹特征提取模块相连；第一通讯接口与开锁器密码安全模块相连；开锁器密码安全模块、指纹特征提取模块、指纹特征识别模块、操作模块、指示模块分别与开锁器微控制器相连；

所述指纹特征提取模块从指纹传感器接收指纹图像，并提取指纹特征模板；

所述开锁器微控制器用于读取操作模块的指令和从指纹特征提取模块获取待注册或待比对的指纹特征模板，用于通过开锁器密码安全模块和第一通讯接口向指纹锁控器传输指令及待注册的指纹特征模板，用于通过第一通讯接口和开锁器密码安全模块从指纹锁控器获取已注册的指纹特征模板，用于向指纹特征识别模块发送待比对或已注册的指纹特征模板；

指纹特征识别模块将从开锁器微控制器读取的待比对的指纹特征模板和已注册的指纹特征模板进行比对；

指纹锁控器包括锁控器密码安全模块、锁控器微控制器、指纹储存模块、第二电源接口、第二通讯接口、电机驱动模块；

锁控器密码安全模块与第二通讯接口相连；锁控器密码安全模块、指纹储存模块、电机驱动模块分别与锁控器微控制器相连；

锁控器微控制器通过第二通讯接口和锁控器密码安全模块接收从指纹开锁器发送的指令和待注册的指纹特征模板，并将待注册的指纹特征模板储存到指纹储存模块中，锁控器微控制器还用于读取指纹储存模块中已注册的指纹特征模板并通过锁控器密码安全模块和第二通讯接口发送至指纹开锁器；

指纹开锁器插入到指纹锁控器时，第一通讯接口与第二通讯接口通过数据线相连，开锁器密码安全模块与锁控器密码安全模块通过数据线建立安全加密信道，安全加密信道建立成功后所述指纹开锁器和指纹锁控器通过数据线实现数据传输。

2.根据权利要求1所述的分体式电子指纹安全锁，其特征在于，指纹锁控器的第二电源接口与外接电源相连给指纹锁控器供电；或者，指纹开锁器插入到指纹锁控器时，第一电源接口与第二电源接口通过电源线相连，所述指纹开锁器的电源通过电源线给指纹锁控器供电。

3.根据权利要求1所述的分体式电子指纹安全锁，其特征在于，所述指示模块为LED、蜂鸣器或液晶显示器。

4.根据权利要求1所述的分体式电子指纹安全锁，其特征在于，所述操作模块为按键。

Images