CN106204830A - 一种电子钥匙、电子门锁系统及其开门权鉴方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电子钥匙、电子门锁系统及其开门权鉴方法，属于门禁技术领域。电子钥匙包括外壳及封装在外壳内的电子装置，电子装置包括：电池、单片机、时钟芯片、存储芯片、电源及通信接口。电子门锁包括第一单片机、控制电路、第一存储芯片、指纹模块、电池、第一电源及通信接口、锁体以及嵌入锁体内的电机。本发明所提供的电子钥匙及电子门锁系统不仅能起到开门卡的作用而且还能为电子门锁供电，更加方便了电子门锁的使用。本发明还公开了一种电子门锁系统开门权鉴方法。

Description

一种电子钥匙、电子门锁系统及其开门权鉴方法

技术领域

本发明涉及一种电子钥匙、电子门锁系统及其开门权鉴方法，属于门禁技术领域。

背景技术

指纹锁等电子门锁安全而方便，应用越来越普及。机械锁由于自身的局限，往往都存在被技术开启的风险。为了安全起见，现有电子锁已经逐步取消机械锁。如果取消机械锁，就存在需要临时开门的情况也要授权指纹，使得指纹锁的应用变得不方便，比如，机房、酒店客房等场所。同时，现有指纹锁，特别激光指纹模块往往也存在指纹模块老化，或者受周围环境温度和光线的影响，无法正常识别指纹，以及存在电子锁内置电池电量不足等情况，导致无法正常开门，而其它的，如射频卡等开门卡又不能供电，在电子门锁内置电池电量不足的情况下，也无法正常开门。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种电子钥匙及具有该电子钥匙的电子门锁系统，能够利用所述电子钥匙在电子门锁自身电量不足的情况下也能正常开门。

本发明的技术方案是：一种电子钥匙，应用于电子门锁系统，包括外壳及封装在外壳内的电子装置，其特征在于，所述电子装置包括：第二电池、第二单片机、时钟芯片、第二存储芯片、第二电源及通信接口；所述第二电池与第二单片机及第二电源及通信接口的电源端连接，用于向第二单片机及外部设备供电，所述时钟芯片、第二存储芯片通过I2C总线与第二单片机连接，所述第二单片机与第二电源及通信接口的通信端连接。

所述的电子钥匙还包括：指示灯、开关，所述指示灯与第二单片机连接，所述第二电池通过所述开关与第二单片机及第二电源及通信接口的电源端连接。所述第二电源及通信接口为USB插头。

一种电子门锁系统，包括上述的电子钥匙以及电子门锁，所述电子门锁包括第一单片机、控制电路、第一存储芯片、指纹模块、第一电池、第一电源及通信接口、锁体以及嵌入锁体内的电机；所述第一单片机通过控制电路与电机连接，所述第一单片机与第一电源及通信接口的通信端连接，用于与所述电子钥匙通信；所述第一电源及通信接口的电源端与第一电池的输出端连接，用于向第一单片机供电及电子锁。所述第一电源及通信接口为USB插座。所述第二电源及通信接口电源输出端的正极还连接了二极管，所述二极管的正极与第电池输出端正极连接，负极连接第二电源及通信接口电源输出端的正极。

所述电子钥匙与电子门锁开门权鉴的方法包括：

a、在电子门锁的第一存储芯片和电子钥匙的第二存储芯片中存储记录数为60的同样的密钥列表以及固定密钥K，在电子钥匙的第二存储芯片中还预先存储了开门口令列表，电子钥匙上电后，开门口令列表的开门口令记录指针P置0，电子门锁中第一存储芯片还预先存储了一个电子门锁的开门口令。

b、当电子钥匙通过第二电源及通信接口与电子门锁的第一电源及通信接口连接后，电子钥匙读取时钟芯片上的时间，将所读取的时间的秒数S以固定密钥K加密后发送给电子门锁，电子钥匙的第二单片机的密钥记录指针设置为S。

c、电子门锁读取电子钥匙所发送的数据并用固定密钥K解密后得到秒数S，电子门锁的第一单片机的密钥记录指针设置为所述秒数S。

d、电子钥匙的第二单片机选择密钥记录指针所指向的密钥对以及开门口令记录指针指向的开门口令加密后发送给电子门锁的第一单片机，第一单片机接收加密的开门口令后，利用密钥记录指针指向的密钥解密，并与第一存储芯片预先存储的开门口令匹配，如果完全匹配，则通过控制电路，驱动电机转动，使电子门锁处于开启状态，并向所述电子钥匙的第二单片机发送匹配成功的应答信号。

e、如果匹配失败，电子门锁第一单片机向电子钥匙第二单片机发送匹配失败的应答信号，电子钥匙第二单片机的开门口令记录指针、密钥记录指针均加1，电子门锁的第一单片机的密钥记录指针加1，继续执行步骤d；当电子钥匙的第二单片机的开门口令记录指针指向最后一个开门口令，仍然匹配失败，则表明本次开门权鉴失败，无法开启电子门锁；当电子门锁的第一单片机及电子钥匙的第二单片机的密钥记录指针指向最后一个密钥时，则指针置0，即从头开始选择加密密钥。

本发明的有益效果是：公开了一种电子钥匙及具有该电子钥匙的电子门锁系统，本发明所提供的电子钥匙及电子门锁系统不仅能起到开门卡的作用而且还能为电子门锁供电，更加方便了电子门锁的使用。

附图说明

图1是本发明实施例的电子门锁系统组成框图；

图2是本发明实施例的电子钥匙的硬件电路原理图；

图3是本发明实施例的电子钥匙的外观示意图；

图4是本发明实施例的电子钥匙系统开门权鉴方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种电子钥匙20，应用于电子门锁系统，包括外壳及封装在外壳内的电子装置，其特征在于，所述电子装置包括：第二电池205、第二单片机201、时钟芯片203、第二存储芯片202、第二电源及通信接口207；所述第二电池205与第二单片机201及第二电源及通信接口207的电源端连接，用于向第二单片机201及外部设备供电，所述时钟芯片203、第二存储芯片202通过I2C总线与第二单片机201连接，所述第二单片机201与第二电源及通信接口207的通信端连接。

所述的电子钥匙20还包括：指示灯208、开关206，所述指示灯208与第二单片机201连接，所述第二电池205通过所述开关206与第二单片机201及第二电源及通信接口207的电源端连接。所述第二电源及通信接口207为USB插头。

如图2所示，为一种电子钥匙20的硬件电路原理图。BAT1为第二电池205，由4接1.5V干电池组成，输出电压为6V。U1为第二单片机201，采用单片机STC15W401AS、U3为时钟芯片203，采用PCF8563，时钟芯片电路还包括BAT2，为3V纽扣电池。U2为第二存储芯片202，采用24C256。时钟芯片203和第二存储芯片202与第二单机201通过I2C总线连接。JUSB为第二电源及通信接口207，采用USB插座；所述第二电池205与第二单片机201及第二电源及通信接口207的电源端连接，用于向第二单片机201及外部设备供电，所述第二单片机201与第二电源及通信接口207的通信端连接。所述第一电源及通信接口107为USB插座。通常USB插头有4个接线端：1、2、3、4，其中1接VCC，2接第二单片机201的TxD引脚，3接第二单片机201的RxD引脚，4接地。与之对应，电子门锁10的USB插座的4个接线端，1接VCC，2接第一单片机101的RxD引脚，3接第一单片机101的TxD引脚，4接地。也就是说，第一单片机101与第二单片机201之间通过UART方式通信，必须确保第一单片机101的TxD引脚与第二单片机201的RxD引脚连接，第一单片机101的RxD引脚与第二单片机201的TxD引脚连接，单片机之间才能够正常通信。第二电源及通信接口207的电源输出端的正极还连接了二极管D2，所述二极管D2的正极与电池输出端连接，负极连接电源输出端的正极，以保护电子钥匙20，避免外部电源对电子钥匙20供电。

如图3所示，为一种电子钥匙20的外观示意图。包括：电子钥匙20的第二电源及通信接口207采用的USB插头：USB插头237；电子钥匙20的外壳：外壳230；电子钥匙20的开关206：开关236；电子钥匙20的指示灯208：指示灯238。

如图1所示，一种电子门锁系统，包括上述的电子钥匙20以及电子门锁10，所述电子门锁10包括第一单片机101、控制电路102、第一存储芯片103、指纹模块105、第一电池106、第一电源及通信接口107、锁体108以及嵌入锁体内的电机104；所述第一单片机101通过控制电路102与电机104连接，所述第一单片机101与第一电源及通信接口107的通信端连接，用于与所述电子钥匙20通信；所述第一电源及通信接口107的电源端与第一电池106的输出端连接，用于向第一单片机101及电子锁10供电。

电子钥匙20具有向电子门锁10供电的功能是一项重要的功能，接下来，一项重要的功能就是开门权鉴的方法，必须提供一种安全而方便的开门权鉴功能才能充分发挥电子钥匙的作用。这里需要提供一种有效的方法，实现仅对电子钥匙进行授权开门电子门锁而不必每次都在电子门锁上授权钥匙，这样将大大的提高电子钥匙应用的便捷性，而且必须安全可靠。

采用开门口令方式进行开门就存在，如果电子钥匙开门口令被破解或者被复制的风险，降低了电子钥匙的安全性，因此有必要在电子钥匙使用的过程中采用一种安全的权鉴方法。

所述电子钥匙20与电子门锁10开门权鉴的方法包括如下步骤：

a、在电子门锁10的第一存储芯片103和电子钥匙20的第二存储芯片202中存储记录数为60的同样的密钥列表以及固定密钥K，在电子钥匙20的第二存储芯片202中还预先存储了开门口令列表，电子钥匙20上电后，开门口令列表的开门口令记录指针P置0，电子门锁10中第一存储芯片103还预先存储了一个电子门锁的开门口令。

在实际应用中，可以通过电脑软件工具编辑电子钥匙的开门口令列表，同时设置每个电子锁的设置开门口令，通常情况下，为了安全起见，不同的电子锁需要设置不同的开门口令。记录数使用60使得与秒数的取值范围一致，避免溢出，同时简化了编程。而开门口令、密钥一般取6~8个字符（字节）。

b、当电子钥匙20通过第二电源及通信接口207与电子门锁的第一电源及通信接口10连接后，电子钥匙20读取时钟芯片203上的时间，将所读取的时间的秒数S以固定密钥K加密后发送给电子门锁10，电子钥匙20的第二单片机201的密钥记录指针设置为S。

本质上，读取时钟芯片的上的时间取秒数的方法是一种随机数的方法，这种方法可以进一步减少电子钥匙在使用过程中丢失后带来的密钥被破解的风险，进一步提高安全性。

c、电子门锁10读取电子钥匙20所发送的数据并用固定密钥K解密后得到秒数S，电子门锁10的第一单片机101的密钥记录指针设置为所述秒数S。

电子钥匙与电子门锁之间在传送密钥记录指针时可以采用明文方式，此处采用固定密钥加密是为了减少被破解的风险。本实施的中的加密及解密方式均可以采用比较简单而便于单片机运算的异或方式的对称加密方式。

d、电子钥匙20的第二单片机201选择密钥记录指针所指向的密钥对以及开门口令记录指针指向的开门口令加密后发送给电子门锁10的第一单片机101，第一单片机101接收加密的开门口令后，利用密钥记录指针指向的密钥解密，并与第一存储芯片103预先存储的开门口令匹配，如果完全匹配，则通过控制电路，驱动电机转动，使电子门锁10处于开启状态，并向所述电子钥匙20第二单片机201发送匹配成功的应答信号。

实际应用中必须保证电子钥匙与电子门锁的密钥记录指针是同步的，在本实施例中，采用通过应答方式来确保密钥记录指针的同步。

e、如果匹配失败，电子门锁10第一单片机101向电子钥匙20第二单片机201发送匹配失败的应答信号，电子钥匙20第二单片机201的开门口令记录指针、密钥记录指针均加1，电子门锁10的第一单片机101的密钥记录指针加1，继续执行步骤d；当电子钥匙20第二单片机201的开门口令记录指针指向最后一个开门口令，仍然匹配失败，则表明本次开门权鉴失败，无法开启电子门锁10；当电子门锁10的第一单片机101及电子钥匙20的第二单片机201的密钥记录指针指向最后一个密钥时，则指针置0，即从头开始选择加密密钥。

开门口令记录指针从开门口令列表的头开始到结尾，表明所有开门口令都尝试过，此时需要结束开门权鉴，而密钥记录指针是循环使用的。

本发明所提供的电子钥匙及电子门锁系统不仅能起到开门卡的作用而且还能为电子门锁供电，同时，采用了安全的加密方法，防止了开门口令被破解被复制的风险，安全可靠，更加方便了电子门锁的使用。

以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (7)

1.一种电子钥匙，应用于电子门锁系统，包括外壳及封装在外壳内的电子装置，其特征在于：所述电子装置包括第二电池、第二单片机、时钟芯片、第二存储芯片、第二电源及通信接口；所述第二电池与第二单片机及第二电源及通信接口的电源端连接，用于向第二单片机及外部设备供电，所述时钟芯片、第二存储芯片通过I2C总线与第二单片机连接，所述第二单片机与第二电源及通信接口的通信端连接。

2.根据权利要求1所述的电子钥匙，其特征在于：还包括指示灯、开关，所述指示灯与第二单片机连接，所述第二电池通过所述开关与第二单片机及第二电源及通信接口的电源端连接。

3.根据权利要求1所述的电子钥匙，其特征在于，所述第二电源及通信接口为USB插头。

4.根据权利要求3所述的电子钥匙，其特征在于，所述第二电源及通信接口电源输出端的正极还连接了二极管，所述二极管的正极与第电池输出端正极连接，负极连接第二电源及通信接口电源输出端的正极。

5.一种电子门锁系统，其特征在于：包括如权利要求1-4所述的电子钥匙以及电子门锁，所述电子门锁包括第一单片机、控制电路、第一存储芯片、指纹模块、电池、第一电源及通信接口、锁体以及嵌入锁体内的电机；所述第一单片机通过控制电路与电机连接，所述第一单片机与第一电源及通信接口的通信端连接，用于与所述电子钥匙通信；所述第一电源及通信接口的电源端与第一电池的输出端连接，用于向第一单片机供电及电子锁。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于：所述第一电源及通信接口为USB插座。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于：所述电子钥匙与电子门锁开门权鉴的方法包括：

a、在电子门锁的第一存储芯片和电子钥匙的第二存储芯片中存储记录数为60的同样的密钥列表以及固定密钥K，在电子钥匙的第二存储芯片中还预先存储了开门口令列表，电子钥匙上电后，开门口令列表的开门口令记录指针P置0，电子门锁中第一存储芯片还预先存储了一个电子门锁的开门口令；

b、当电子钥匙通过第二电源及通信接口与电子门锁的第一电源及通信接口连接后，电子钥匙读取时钟芯片上的时间，将所读取的时间的秒数S以固定密钥K加密后发送给电子门锁，电子钥匙的第二单片机的密钥记录指针设置为S；

c、电子门锁读取电子钥匙所发送的数据并用固定密钥K解密后得到秒数S，电子门锁的第一单片机的密钥记录指针设置为所述秒数S；

d、电子钥匙的第二单片机选择密钥记录指针所指向的密钥对以及开门口令记录指针指向的开门口令加密后发送给电子门锁的第一单片机，第一单片机接收加密的开门口令后，利用密钥记录指针指向的密钥解密，并与第一存储芯片预先存储的开门口令匹配，如果完全匹配，则通过控制电路，驱动电机转动，使电子门锁处于开启状态，并向所述电子钥匙的第二单片机发送匹配成功的应答信号；

e、如果匹配失败，电子门锁第一单片机向电子钥匙第二单片机发送匹配失败的应答信号，电子钥匙第二单片机的开门口令记录指针、密钥记录指针均加1，电子门锁的第一单片机的密钥记录指针加1，继续执行步骤d；当电子钥匙的第二单片机的开门口令记录指针指向最后一个开门口令，仍然匹配失败，则表明本次开门权鉴失败，无法开启电子门锁；当电子门锁的第一单片机及电子钥匙的第二单片机的密钥记录指针指向最后一个密钥时，则指针置0，即从头开始选择加密密钥。