CN109345662A - 一种多功能解锁方式的智能锁及解锁方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种多功能解锁方式的智能锁，采用多种方式进行开锁，该锁主要有五种解锁方式：指纹与指静脉开锁、密码开锁、刷卡、APP开锁、人脸识别以及物理钥匙开锁。该款锁在传统锁的基础上加入了指纹与指静脉开锁与手机APP开锁的功能，并在传统的密码开锁加入了虚拟密码的功能，用于提高用户的安全性。该指纹解锁模块应用指静脉验证方法。通过指纹采集器与指静脉识别仪采集用户的特征信息，对用户的指纹及静脉信息进行配比；而在密码解锁这方面，采用16位虚拟密码防止他人恶意窥屏，该智能锁的电路设计为DSP芯片、RFID模块、按键密码模块，通过STM32芯片与CC2530芯片进行信息交互，而CC2530芯片通过无线WIFI与服务器进行信息交互，完成APP解锁。
Description
技术领域
本发明涉及门锁技术领域，尤其涉及一种应用指静脉技术的多功能智能锁。
背景技术
随着生活水平的不断提高,人们更加关注安全和便捷性问题，家居智能化系统的概念由此而产生。所谓智能家居是现代电子技术、自动化技术及通信技术相结合的产物。门锁的安全作为家居的核心，成为人们关心的主要问题。而智能锁代替传统门锁的方案也逐渐成为研究的热点，智能锁是指区别于传统机械锁，在用户识别、安全性、管理性方面更加智能化的锁具，门禁系统中锁门的执行部件。智能锁区别于传统机械锁,是具有安全性,便利性,先进技术的复合型锁具。智能锁使用非机械钥匙作为用户识别ID的成熟技术，如：指纹锁、虹膜识别门禁(生物识别类，安全性高，不存在丢失损坏；但不方便配置，成本高)，磁卡、射频卡(非接触类，安全性较高，塑料材质，配置携带较方便，价格低廉)，TM卡(接触类，安全性很高，不锈钢材质，配置携带极为方便，价格较低)。其中指纹锁、密码锁是比较常见的。由于指静脉技术的发展，将指静脉技术运用到智能锁上也会成为一种更加安全开锁方式。
发明内容
本发明涉及DSP控制，指纹识别，RFID技术，指静脉技术，人脸识别技术，ZIGBEE通信技术以及APP应用。
根据目前市场中电子器件运用的主流的指纹技术以及科技前沿的人脸识别、指静脉识别技术，提出了一种多种方式开锁并运用ZIGBEE技术的智能门锁。包括指纹模块、指静脉模块、人脸识别模块、RFID刷卡模块、按键密码模块、电源模块、语音播报模块、WIFI模块、STM32芯片、CC2530芯片、DSP芯片和LED屏；其中，所述指纹模块、所述指静脉模块、所述人脸识别模块、所述RFID刷卡模块、所述按键密码模块将认证信息传给所述STM32芯片进行汇总，而后传给所述CC2530芯片，由所述CC2530芯片通过所述WIFI模块与网关进行通信；所述DSP芯片对脸部图像、指纹图像、手指静脉图像进行处理，根据生物特征进行验证；所述语音播报模块以及所述LED屏对用户的使用进行视听指示；通过WIFI模块将门锁信息传输给APP端。
本发明还提出了一种多功能解锁方式的智能锁的解锁方法，包括以下步骤：
(1)各开锁方式采集来的信号通过指纹模块、指静脉模块、人脸识别模块、RFID刷卡模块、按键密码模块的处理，将认证信息传给STM32芯片进行汇总；而后传给CC2530芯片；
(2)由CC2530芯片通过WIFI与网关进行通信，将门房目前的状态与历史的开锁记录都传给用户的手机；
(3)运用DSP芯片对脸部图像、指纹图像、手指静脉图像进行处理，根据生物特征进行验证，验证信息通过后与验证通过的RFID模块信息、或者按键密码信息进行逻辑与的运算判断，通过后进行智能解锁；
(4)智能开锁过程中，运用语音播报模块以及LED屏对用户的使用进行视听上的指示，通过无线WIFI模块将当前的门锁信息传输给APP端，APP端显示当前的电量信息、门锁的目前状态、历史开门的方式与门前的图片信息。
本发明中的指纹开锁和手指静脉，密码按键开锁状态下需要在人体信号存在的条件下进行认证识别，如果无法通过该条件下的检测，将触发报警信息。
本发明运用多块芯片将各个模块有效的联系在一起，并通过UART串口协议完成各芯片之间的通信。DSP芯片完成对指纹图像、指静脉图像的信息处理，若待认证图像特征与用户先前所存的特征达到一定的阈值时，DSP芯片产生认证成功的信号给STM32芯片。而STM32芯片主要作为一个信息的汇总点，将各个模块的认证信息传给CC2530芯片，而CC2530芯片可通过WIFI与网关信息交互，完成APP开锁的效果。此设计中还存在着电源模块、语音提示、报错模块，更好地提高用户使用的舒适程度。
本发明的有益效果在于：这是一款新型的多功能智能锁，较一般的智能锁而言，该锁加入了指静脉识别技术与人脸识别技术，并且在假指纹恶意开锁的预防上加入人体感应的保护措施。在按键密码方面也加入了虚拟密码的功能，可防止他人的恶意窥屏。如今，几乎人手一台智能手机，用户可通过APP控制门锁的开闭以及可以通过门锁的摄像头对每一次开门时门的前景进行记录，更能提高用户的产权安全保障。
附图说明
图1为本发明智能锁总体设计示意图。
图2为本发明智能锁设计流程图。
图3为本发明智能锁APP的显示画面图。
图4为本发明密码认证流程图。
图5为本发明指纹识别流程图。
具体实施方式
结合以下具体实施例和附图，对发明作进一步的详细说明。实施本发明的过程、条件、实验方法等，除以下专门提及的内容之外，均为本领域的普遍知识和公知常识，本发明没有特别限制内容。
本发明是一款可以多功能开锁，并配有APP远程显示房门状态的多功能智能锁。
各种开锁方式采集来的信号通过各自模块的处理，将认证信息传给STM32芯片进行汇总，而后传给CC2530芯片，由CC2530芯片通过WIFI与网关进行通信，将门房目前的状态与历史的开锁记录都传给用户的手机，这样可保证用户可随时随地了解家中的状况。此款锁将脸部识别与指静脉识别应用在这其中，运用DSP芯片对脸部图像、指纹图像、手指静脉图像进行处理，根据生物特征进行验证。运用语音播报模块以及LED屏对用户的使用进行视听上的指示。同时，通过WIFI模块将当前的门锁信息传输给APP端。APP端会显示当前的电量信息、门锁的目前状态、历史开门的方式与门前的图片信息。智能锁整体设计部分，包含指纹模块、指静脉模块、人脸识别模块、RFID刷卡模块、按键密码模块、电池检测电路、电源模块、电机驱动电路、语音播报模块、WIFI模块。
如图1所示这是智能锁总体设计框架示意图，该部分结构包括：DSP信号处理模块、电源模块、人脸识别模块、按键密码模块以及RFID刷卡模块，这些模块主要与STM32芯片进行信息交互，将用户正确的认证信息通过UART串口协议传送给CC2530芯片。而这块CC2530芯片主要与结果显示模块进行连接，例如电机驱动模块、语音播报模块以及LED屏，并且该芯片可以通过WIFI协议将其与网关通信，实现APP控制的效果。
如图2所示为智能锁整体设计的流程图。该图主要表现的各个开锁模块在何等条件下才能进行开锁，例如指纹开锁，密码按键开锁需要在人体信号存在的条件下进行认证，其主要是为了防止他人用假指纹恶意开锁，从而保护用户的财产安全。并从节能的角度去考虑，加入了系统睡眠、唤醒功能。
如图3所示为智能锁APP的显示画面图，主要包含5个部分。其中可通过Item3可对智能锁进行控制，其中还加入了锁死功能起到保险的作用。Item4、Item5主要显示门锁被打开的历史记录和图像画面，给客户一个安心的保证。
如图4所示为密码验证的算法流程图。该算法采用16位虚拟密码，将验证密码与6位默认密码逐位验证，若验证密码中未存在连续正确密码时，将标准位j进行清零。因此该算法可起到16位虚拟密码的功能。
如图5所示为指纹识别流程图。通过DSP芯片中的算法处理待验证指纹。该部分验证过程与人脸识别、指静脉识别处理过程相似。
本技术加入人体感应的保护措施，进一步提升了假指纹恶意开锁的预防措施。在按键密码方面也加入了虚拟密码的功能，可防止他人的恶意窥屏。提高多功能锁的安全性。
本发明的保护内容不局限于以上实施例。在不背离发明构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中，并且以所附的权利要求书为保护范围。
Claims (9)
1.一种多功能解锁方式的智能锁，其特征在于，包括：指纹模块、指静脉模块、人脸识别模块、RFID刷卡模块、按键密码模块、人体信号识别辅助认证、电源模块、语音播报模块、WIFI模块、STM32芯片、CC2530芯片、DSP芯片和LED屏；其中，
所述指纹模块、所述指静脉模块、所述人脸识别模块、所述RFID刷卡模块、所述按键密码模块将认证信息传给所述STM32芯片进行汇总，而后传给所述CC2530芯片，由所述CC2530芯片通过所述无线WIFI模块与网关进行通信；
所述DSP芯片对脸部图像、指纹图像、手指静脉图像进行处理，根据生物特征进行验证；
所述人体信号识别辅助认证是指按键密码解锁时需要人体信号识别前提下进行；
所述语音播报模块以及所述LED屏对用户的使用进行视听指示；
通过无线WIFI模块将门锁信息传输给APP端。
2.根据权利要求1所述的多功能解锁方式的智能锁，其特征在于，所述CC2530芯片发送信号驱动电机，通过电机的转动来开闭门锁。
3.根据权利要求1所述的多功能解锁方式的智能锁，其特征在于，所述电源模块包括作为电压跟随器使用的OPA340芯片、将电池电压转为5V电压的ATL431芯片、和将5V电压转换为3.3V的LM3940芯片。
4.根据权利要求1所述的多功能解锁方式的智能锁，其特征在于，所述语音播报模块将所述CC2530芯片给出音频信号进行放大以驱动喇叭的AD8397芯片。
5.根据权利要求1所述的多功能解锁方式的智能锁，其特征在于，所述无线WIFI模块包括将STM32芯片的串口发出的数据发送给APP端完成设备与网关的信息交互的ESP8266芯片。
6.根据权利要求1所述的多功能解锁方式的智能锁，其特征在于，进一步包括报错模块。
7.一种多功能解锁方式的智能锁的解锁方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)各开锁方式采集来的信号通过指纹模块、指静脉模块、人脸识别模块、RFID刷卡模块、按键密码模块的处理，将认证信息传给STM32芯片进行汇总；而后传给CC2530芯片；
(2)由CC2530芯片通过WIFI与网关进行通信，将门房目前的状态与历史的开锁记录都传给用户的手机；
(3)运用DSP芯片对脸部图像、指纹图像、手指静脉图像进行处理，根据生物特征进行验证，验证信息通过后与验证通过的RFID模块信息、或者按键密码信息进行逻辑与的运算判断，通过后进行智能解锁；
(4)智能开锁过程中，运用语音播报模块以及LED屏对用户的使用进行视听上的指示，通过无线WIFI模块将当前的门锁信息传输给APP端，APP端显示当前的电量信息、门锁的目前状态、历史开门的方式与门前的图片信息。
8.根据权利要求7所述的多功能解锁方式的智能锁的解锁方法，其特征在于，指纹开锁和手指静脉，密码按键开锁状态下需要在人体信号存在的条件下进行认证识别，如果无法通过该条件下的检测，将触发报警信息。
9.根据权利要求7所述的多功能解锁方式的智能锁的解锁方法，其特征在于，采用如权利要求1-6之任一项所述的多功能解锁方式的智能锁。
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