CN106930618A - 智能锁芯控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能锁芯控制系统及方法，锁芯包括锁套、凸头、外把手连接机构、内把手连接机构以及中心转轴，凸头转动连接在锁套上，外把手连接机构和内把手连接机构分别通过中心转轴同轴连接在锁套的两端，在中心转轴上设置有电动离合器，其特征在于：在外把手连接机构中设置有外置电路安装腔和外置电路模块，外置电路模块包括微控制器、NFC单元、LED模块、触控模块以及USB接口，在内把手连接机构中设置有内置电路安装腔和内置电路模块，内置电路模块包括主控器、存储器、电机驱动电路、按键电路、加速度传感器以及电源管理电路。其效果是，结构简单，控制方便，智能化程度高，使用效果好、安全性高。
Description
技术领域
本发明涉及智能锁技术，具体涉及一种智能锁芯控制系统及方法。
背景技术
随着智能控制技术的发展，各种控制技术已经在锁具上得到了广泛应用，市面上出现了大量的密码锁、遥控锁、蓝牙锁、指纹锁等等，电子锁已逐步取代机械锁。
但是现有的各种电子锁，其开锁方式相对单一，由于锁体空间的限制，要想实现多模式开锁认证，其电路设计相对困难。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明首先提出一种智能锁芯控制系统，在满足多种开锁模式的前提下，充分利用了锁体空间，使其实现电路结构的合理布局。
为了实现上述目的，本发明所采用的具体技术方案如下：
一种智能锁芯控制系统，锁芯包括锁套、凸头、外把手连接机构、内把手连接机构以及中心转轴，所述凸头转动连接在锁套上，所述外把手连接机构和内把手连接机构分别通过所述中心转轴同轴连接在所述锁套的两端，在所述中心转轴上设置有电动离合器，该电动离合器用于控制所述中心转轴与所述凸头的离合状态，其特征在于：
在所述外把手连接机构中设置有外置电路安装腔，所述外置电路安装腔中设置有外置电路模块，所述外置电路模块包括微控制器、NFC单元、LED模块、触控模块以及USB接口，所述NFC单元连接在所述微控制器上，用于实现NFC钥匙信息的读取；所述LED模块用于指示智能锁芯的工作状态，所述触控模块用于输入触控指令，所述USB接口用于连接外部电源；
在所述内把手连接机构中设置有内置电路安装腔，所述内置电路安装腔中设置有内置电路模块，所述内置电路模块包括主控器、存储器、电机驱动电路、按键电路、加速度传感器以及电源管理电路，所述主控器通过所述电机驱动电路连接所述电动离合器，实现智能锁芯的离合控制；所述加速度传感器用于检测智能锁芯的旋转角度，实现旋转密码输入；所述按键电路用于实现智能锁芯的单键开关控制；
所述外置电路模块上的微控制器和所述内置电路模块上的主控制器之间通过串口通信，其连接线通过所述中心转轴的内部穿出。
进一步地，所述外置电路模块分为了三块电路板，其中：
第一电路板上设置有触控模块和NFC单元中的NFC天线；
第二电路板上设置有NFC单元中的NFC芯片、LED模块、USB接口以及电源转换模块；
第三电路板设置所述微控制器。
进一步地，所述第一电路板、第二电路板和第三电路板依次设置在智能锁芯外把手内部的电路安装腔中，其中第一电路板靠近最外端，第三电路板靠近最内端，相邻两块电路板之间通过排针和插槽结构连接。
进一步地，所述NFC芯片型号为CR95HF，所述触控模块采用型号为BS83A02A-4，所述加速度传感器采用LIS3DH芯片。
进一步地，所述主控器上连接有蓝牙模块，用于实现蓝牙钥匙开锁。
进一步地，所述电源管理电路的输入端采用4节1.5V干电池串联供电。
基于上述系统设计，本发明还提出了一种智能锁芯控制方法，其关键在于按以下步骤进行：
S1：上电初始化；
S2：通过电动离合器控制锁芯离合分离，此时转动把手属于空转；
S3：判定密码校验是否成功，如果是，则进入步骤S3’；否则进入步骤S4；
S3’：判断外端控件是否操作，如果是，则进入步骤S5，否则进入步骤S4；
S4：判断内端控件是否操作，如果是，则进入步骤S5，否则，返回步骤S2循环执行；
S5：通过电动离合器控制锁芯离合闭合，此时转动把手可以实现门锁开闭；
S6：判断外端控件是否操作，如果是，则返回步骤S2，否则进入步骤S7；
S7：判断内端控件是否操作，如果是，则返回步骤S2，否则进入步骤S8；
S8：延时时间T，返回步骤S5。
进一步地，所述外端控件为触摸按键，所述内端控件为按钮按键。
进一步地，所述密码校验的方式包括但不限于蓝牙设备密码输入校验、NFC设备密码输入校验、键盘密码输入校验、指纹密码输入校验以及旋转式密码输入校验。
进一步地，所述密码校验的方式为旋转式密码输入校验时，所述智能锁芯上设置有与门锁把手同步转动的加速度传感器，其输入的密码串中设置有伪字符串，当设置的密码长度为N时，只要输入的密码段中存在连续N个字符与预设的密码相同即可校验成功。
本发明的有益效果是：
结构简单，控制方便，智能化程度高，充分融合了旋转密码开锁、NFC开锁、蓝牙开锁以及按键开锁等功能，既保留了机械式操纵模式，又采用了智能化装置，而且将多个电路模块化分区域设置，充分利用了把手结构内部的安装空间，使用效果好、安全性高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明所采用的智能锁芯内部安装结构示意图；
图2为本发明所采用的智能锁芯外部结构示意图；
图3为本发明外置电路模块的电路原理框图；
图4为本发明内置电路模块的电路原理框图；
图5为具体实施例外置电路模块中第一电路板的电路原理图；
图6为具体实施例外置电路模块中NFC单元的核心电路图；
图7为具体实施例外置电路模块中LED模块的电路原理图；
图8为具体实施例外置电路模块中第三电路板的核心电路图；
图9为本发明的控制流程图。
在图1和图2中所采用的标记分别为：1-锁套，2-凸头，3-外把手连接机构，31-外置电路安装腔，32-外置电路模块，4-内把手连接机构，41-内置电路安装腔，42-内置电路模块，43-电池，5-中心转轴，6-电动离合器，7密码环。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1和图2所示，一种智能锁芯控制系统，锁芯包括锁套1、凸头2、外把手连接机构3、内把手连接机构4以及中心转轴5，所述凸头2转动连接在锁套1上，所述外把手连接机构3和内把手连接机构4分别通过所述中心转轴5同轴连接在所述锁套1的两端，在所述中心转轴5上设置有电动离合器6，该电动离合器6用于控制所述中心转轴5与所述凸头2的离合状态，在所述外把手连接机构3中设置有外置电路安装腔31，所述外置电路安装腔31中设置有外置电路模块32，在所述内把手连接机构4中设置有内置电路安装腔41，所述内置电路安装腔41中设置有内置电路模块42和电池43。
通过图1和图2还可以看出，为了让用户更好的把控各个密码符对应所在的转角位置，在所述外把手连接机构3还固定设置有一圈密码环7，在密码环7上设置有相应的密码符。
如图3所示，实施时，所述外置电路模块32包括微控制器、NFC单元、LED模块、触控模块以及USB接口，所述NFC单元连接在所述微控制器上，用于实现NFC钥匙信息的读取；所述LED模块用于指示智能锁芯的工作状态，所述触控模块用于输入触控指令，所述USB接口用于连接外部电源，当内部电池供电不足的情况下，可以通过USB接口外接应急电源，实现应急供电开锁。
为了便于实现上述电路在外把手内部合理安装，基于各个电路模块芯片大小以及使用范围的需求，所述外置电路模块32分为了三块电路板，其中：
第一电路板上设置有触控模块和NFC单元中的NFC天线；
第二电路板上设置有NFC单元中的NFC芯片、LED模块、USB接口以及电源转换模块；
第三电路板设置所述微控制器。
由于把手结构通常为圆筒状，根据其结构需要，所述第一电路板、第二电路板和第三电路板依次设置在智能锁芯外把手内部的电路安装腔中，其中第一电路板靠近最外端，第三电路板靠近最内端，相邻两块电路板之间通过排针和插槽结构连接。
如图4所示，所述内置电路模块42包括主控器、存储器、电机驱动电路、按键电路、加速度传感器、蓝牙模块以及电源管理电路，所述主控器通过所述电机驱动电路连接所述电动离合器6，实现智能锁芯的离合控制；所述加速度传感器用于检测智能锁芯的旋转角度，实现旋转密码输入；所述按键电路用于实现智能锁芯的单键开关控制，电源管理电路主要用于对电池43输出的电压进行转换，通常采用4节1.5V干电池串联供电。
基于内外两端电路连接的需要，所述外置电路模块32上的微控制器和所述内置电路模块42上的主控制器之间通过串口通信，其连接线通过所述中心转轴5的内部穿出。
如图5-图8所示，在具体实施过程中，所述NFC芯片型号为CR95HF，所述触控模块采用型号为BS83A02A-4，所述加速度传感器采用LIS3DH芯片。
如图9所示，本发明还提出一种智能锁芯控制方法，按以下步骤进行：
S1：上电初始化；
S2：通过电动离合器控制锁芯离合分离，此时转动把手属于空转；
S3：判定密码校验是否成功，如果是，则进入步骤S3’；否则进入步骤S4；
S3’：判断外端控件是否操作，如果是，则进入步骤S5，否则进入步骤S4；
S4：判断内端控件是否操作，如果是，则进入步骤S5，否则，返回步骤S2循环执行；
S5：通过电动离合器控制锁芯离合闭合，此时转动把手可以实现门锁开闭；
S6：判断外端控件是否操作，如果是，则返回步骤S2，否则进入步骤S7；
S7：判断内端控件是否操作，如果是，则返回步骤S2，否则进入步骤S8；
S8：延时时间T，返回步骤S5。
基于本实施例提供的控制系统而言，所述外端控件为触摸按键，所述内端控件为按钮按键，所述密码校验的方式包括但不限于蓝牙设备密码输入校验、NFC设备密码输入校验、键盘密码输入校验、指纹密码输入校验以及旋转式密码输入校验，本实施例中因为设置有NFC模块、蓝牙模块、实现旋转式密码输入的加速度传感器以及按键等多个模块单元，因此，密码的输入方式包括了蓝牙设备输入，NFC刷卡、旋转式输入以及按键输入4种方式，任一一种方式都可以输入预设的密码进行验证。
在利用旋转方式输入密码时，为了防止密码输入过程中被窃取，其输入的密码串中设置有伪字符串，当设置的密码长度为N时，只要输入的密码段中存在连续N个字符与预设的密码相同即可校验成功，比如，密码符定义为0～9这10个数字符，用户设定6位密码为123456，其输入过程中可以通过输入XXX123456XXX这样一串字符串，X表示任一字符，由于字符串中存在联系6个字符与预设的密码相同，因此密码验证仍然可以通过。
基于上述方法设计，由于内端控件设置在室内，所以可以通过一键开锁，按动按键，电动离合器即可控制锁芯离合闭合，转动把手可以开锁，外端控件设置在室外，需要通过其它方式进行密码验证后，才能控制锁芯离合闭合。但是在锁芯离合闭合状态，可以按动任意按键改变离合状态，使其分离，充分结合了人员进出的多种场景，操控更加方便。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (10)
1.一种智能锁芯控制系统，锁芯包括锁套、凸头、外把手连接机构、内把手连接机构以及中心转轴，所述凸头转动连接在锁套上，所述外把手连接机构和内把手连接机构分别通过所述中心转轴同轴连接在所述锁套的两端，在所述中心转轴上设置有电动离合器，该电动离合器用于控制所述中心转轴与所述凸头的离合状态，其特征在于：
在所述外把手连接机构中设置有外置电路安装腔，所述外置电路安装腔中设置有外置电路模块，所述外置电路模块包括微控制器、NFC单元、LED模块、触控模块以及USB接口，所述NFC单元连接在所述微控制器上，用于实现NFC钥匙信息的读取；所述LED模块用于指示智能锁芯的工作状态，所述触控模块用于输入触控指令，所述USB接口用于连接外部电源；
在所述内把手连接机构中设置有内置电路安装腔，所述内置电路安装腔中设置有内置电路模块，所述内置电路模块包括主控器、存储器、电机驱动电路、按键电路、加速度传感器以及电源管理电路，所述主控器通过所述电机驱动电路连接所述电动离合器，实现智能锁芯的离合控制；所述加速度传感器用于检测智能锁芯的旋转角度，实现旋转密码输入；所述按键电路用于实现智能锁芯的单键开关控制；
所述外置电路模块上的微控制器和所述内置电路模块上的主控制器之间通过串口通信，其连接线通过所述中心转轴的内部穿出。
2.根据权利要求1所述的智能锁芯控制系统，其特征在于：所述外置电路模块分为了三块电路板，其中：
第一电路板上设置有触控模块和NFC单元中的NFC天线；
第二电路板上设置有NFC单元中的NFC芯片、LED模块、USB接口以及电源转换模块；
第三电路板设置所述微控制器。
3.根据权利要求2所述的智能锁芯控制系统，其特征在于：所述第一电路板、第二电路板和第三电路板依次设置在智能锁芯外把手内部的电路安装腔中，其中第一电路板靠近最外端，第三电路板靠近最内端，相邻两块电路板之间通过排针和插槽结构连接。
4.根据权利要求2所述的智能锁芯控制系统，其特征在于：所述NFC芯片型号为CR95HF，所述触控模块采用型号为BS83A02A-4，所述加速度传感器采用LIS3DH芯片。
5.根据权利要求2所述的智能锁芯控制系统，其特征在于：所述主控器上连接有蓝牙模块，用于实现蓝牙钥匙开锁。
6.根据权利要求1所述的智能锁芯控制系统，其特征在于：所述电源管理电路的输入端采用4节1.5V干电池串联供电。
7.一种智能锁芯控制方法，其特征在于按以下步骤进行：
S1：上电初始化；
S2：通过电动离合器控制锁芯离合分离，此时转动把手属于空转；
S3：判定密码校验是否成功，如果是，则进入步骤S3’；否则进入步骤S4；
S3’：判断外端控件是否操作，如果是，则进入步骤S5，否则进入步骤S4；
S4：判断内端控件是否操作，如果是，则进入步骤S5，否则，返回步骤S2循环执行；
S5：通过电动离合器控制锁芯离合闭合，此时转动把手可以实现门锁开闭；
S6：判断外端控件是否操作，如果是，则返回步骤S2，否则进入步骤S7；
S7：判断内端控件是否操作，如果是，则返回步骤S2，否则进入步骤S8；
S8：延时时间T，返回步骤S5。
8.根据权利要求7所述的智能锁芯控制方法，其特征在于：所述外端控件为触摸按键，所述内端控件为按钮按键。
9.根据权利要求7或8所述的智能锁芯控制方法，其特征在于：所述密码校验的方式包括但不限于蓝牙设备密码输入校验、NFC设备密码输入校验、键盘密码输入校验、指纹密码输入校验以及旋转式密码输入校验。
10.根据权利要求7或8所述的智能锁芯控制方法，其特征在于：所述密码校验的方式为旋转式密码输入校验时，所述智能锁芯上设置有与门锁把手同步转动的加速度传感器，其输入的密码串中设置有伪字符串，当设置的密码长度为N时，只要输入的密码段中存在连续N个字符与预设的密码相同即可校验成功。
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