CN109448184A - 一种智能门锁的控制系统及其智能门锁 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种智能门锁的控制系统及其智能门锁，涉及智能门锁技术领域，包括：微控制器，用于接收开锁指令并控制锁体执行开锁动作；蓝牙模块，与所述微控制器连接，用于与用户终端进行近场通信，接收开锁指令；WiFi模块，与所述微控制器连接，用于搜索网络并将数据传输至远程服务器；马达驱动模块，与所述微控制器连接，接收所述微控制器的开锁指令，控制锁体机械结构的电机动作；电源管理模块，与所述微控制器连接，用于为所述智能门锁供电；存储模块，与所述微控制器连接，用于存储语音文件及数据参数。本发明采用指纹及蓝牙双重加密认证，保密性强兼容大多数智能设备。

Description

一种智能门锁的控制系统及其智能门锁

技术领域

本发明涉及智能门锁技术领域，尤其是一种智能门锁的控制系统及其智能门锁。

背景技术

目前，随着人们生活水平的不断提高，对安防措施越来越重视，而家居领域成为安防的重要组成部分，现有的门锁所使用的密码锁大部分是传统机械密码锁或电子密码锁或指纹锁等，而这些传统机械密码锁或电子密码锁或指纹锁等都是使用固定密码开锁的，机械锁钥匙稳定性高，成本低，电子密码锁和指纹锁使用方便，但是，它们也存在很大的缺点，如机械钥匙容易被复制、使用不方便，机械锁防盗开锁能力差，电子密码锁密码设置简单，容易被破解，而指纹锁指纹可被技术性复制等，因此，传统机械密码锁或电子密码锁或指纹锁等在使用过程中都存在密码泄露的安全问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种智能门锁的控制系统及其智能门锁，通过蓝牙技术近场通信，保密性强。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

本发明一方面提供一种智能门锁的控制系统及其智能门锁，包括：

微控制器，用于接收开锁指令并控制锁体执行开锁动作；

蓝牙模块，与所述微控制器连接，用于与用户终端进行近场通信，接收开锁指令；

WiFi模块，与所述微控制器连接，用于搜索网络并将数据传输至远程服务器；

马达驱动模块，与所述微控制器连接，接收所述微控制器的开锁指令，控制锁体机械结构的电机动作；

电源管理模块，与所述微控制器连接，用于为所述智能门锁供电；

存储模块，与所述微控制器连接，用于存储语音文件及数据参数。

作为优选，所述WiFi模块包括IOT-WiFi模组和无线射频发射模块，其中所述无线射频发射模块用于发射门铃信号。

作为优选，还包括语音功放模块，与所述微控制器连接，用于播放语音文件。

作为优选，还包括实时时钟模块，与所述微控制器连接。

作为优选，还包括触摸按键模块、指纹模组、指示灯模块和报警模块，其均与所述微控制器连接。

作为优选，所述电源管理模块包括WIFI电源管理模块、门铃发射电源管理模块、蓝牙电源管理模块、语音功放电源模块、指纹模组电源模块和实时时钟电源模块。

作为优选，还包括传感器模块，所述传感器模块包括把手位置传感器、机械钥匙传感器及防拆传感器。

本发明另一方面提供一种智能门锁，包括如权利要求1-6任一所述的智能门锁控制系统，用于控制所述智能门锁的机械结构。

作为优选，还包括机械锁体、门外锁体组件和门外锁体组件，所述门内锁体组件上设有电池盒。

本发明提供的一种智能门锁的控制系统及其智能门锁，其有益效果在于：采用指纹及蓝牙双重加密认证，保密性强；通过蓝牙与门锁通信，实现快速链接，兼容大多数智能设备；门锁通过WiFi模块实现与远程云服务进行通信，实时快速的将信息上报。

附图说明

图1是智能门锁的控制系统的原理框图；

图2是单片机外围电路图；

图3是WiFi模块的架构图；

图4是WiFi电源管理模块的原理图；

图5是无线射频发射模块的原理图；

图6是无线射频发射模块的原理图；

图7是存储模块的原理图；

图8是语音功放模块的原理图；

图9是马达驱动模块的原理图；

图10是实时时钟模块的原理图；

图11是触摸按键模块的原理图；

图12是指示灯模块的原理图；

图13是报警模块的原理图。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

如1图所示，本实施例提供一种智能门锁的控制系统，其核心为微控制器，微控制器外围连接有蓝牙模块、WiFi模块、马达驱动模块、电源管理模块、存储模块、语音功放模块、实时时钟模块、触摸按键模块、指纹模组、指示灯模块、报警模块和传感器模块等。

本实施例的微控制器优选STM32F030单片机，亦可选用STM32系列其他型号的单片机或者其他品牌单片机进行替换。本实施例的STM32F030单片机外围电路图如图2所示，该单片机采用ARM Cortex内核，运算速度高达48MHz。具有全套外设，例如高速12位ADC、先进且灵活的定时器、日历RTC和通信接口(例如I²C、USART和SPI)，该组合轻松超越了现有的8位架构，让所有应用设计者均能得益于先进32位内核的简单性和高效率。

本实施例的蓝牙模块采用低功耗的蓝牙芯片CC2540f256，单片机通过UART与蓝牙模块进行加密通讯。

本实施例的WiFi模块包括IOT-WiFi模组、无线射频发射模块，其架构图如图3所示。WIFI模组采用的是ESP8285芯片，通过UART通讯接口与单片机通讯。IOT-WiFi模组与电源管理模块中的WiFi电源管理模块连接，WiFi模组在搜索网络和传输数据时消耗的电流比较大，所以WiFi电源管理模块采用了1117线性稳压电源，其电路原理图如图4所示，保证低纹波和大电流驱动能力，通过一组MOSFET作为开关电源输入端，在WIFI未使用的情况下将电流消耗减少到零。

无线射频发射模块应用在门铃中，射频IC采用的是低电压高性能的控制IC F113，其外围连线图如图5所示，相比传统需要12V电源的发射电路更适用于智能锁电源供电的系统中。使用的是国家规定的开放频段，在这一频段内，发射功率小于10mW、覆盖范围小于100m或不超过本单位范围的，可以不必经过“无线电管理委员会”审批而自由使用。而无线射频发射模块采用滚动码编码方式，保密性强，每次发射后自动更换编码，别人不能用“侦码器”获得地址码；编码容量大，地址码数量大于10万组，使用中“重码”的概率极小；对码容易，滚动码具有学习存储功能，不需动用烙铁，可以在用户现场对码，而且一个接收器可以学入多达14个不同的发射器，在使用上具有高度的灵活性；误码小，由于编码上的优势，使得接收器在没有收到本机码时的误动作几乎为0。

无线射频发射模块由门铃发射电源管理模块供电，本实施例采用TI原装LD3985电源管理芯片来满足高频严格的电源质量要求，外围电路如图6所示，LD3985电源管理芯片带有使能控制引脚,方便主控制器管理门铃电源。

本实施例的存储模块选用的是25Q32串行掉电可保存的存储芯片作为主要存储介质，其外围电路图如图7所示，该芯片基于双倍/四倍的SPI，能够立即完成提供数据给RAM，包括存储声音、文本和数据。芯片支持的工作电压2.7V到3.6V，正常工作时电流小于4mA，掉电时低于1uA。

核心处理器STM32内部资源来播放语音文件，并通过本实施例的语音功放模块输出，来提高语音播放的音质，本实施例的语音功放模块采用NS4160芯片，如图8所示，NS4160通过一个控制管脚使芯片在AB类或者D类工作模式之间切换，以匹配不同的应用环境。即使工作在D类模式，NS4160采用先进的技术，在全带宽范围内极大地降低了EMI干扰，最大限度地减少对其他部件的影响。NS4160无需滤波器的PWM调制结构及反馈电阻内置方式减少了外部元件、PCB面积和系统成本。NS4160内置过流保护、过热保护及欠压保护功能，有效地保护芯片在异常工作状况下不被损坏。并且利用扩频技术充分优化全新电路设计，高达90％的效率更加适合便携式音频产品。

马达驱动模块是本申请控制系统的核心，本实施例采用双线驱动逻辑的马达专用驱动IC TC118S来实现，如图9所示，单通道内置功率MOS全桥驱动,驱动前进、后退、停止及刹车功能，内置迟滞热效应过流保护功能.低导通电阻(1.6Ω)，最大连续输出电流可达1.8A，峰值2.5A。

实时时钟模块采用DS1302低功耗高精度的实时实钟芯片，如图10所示，DS1302采用三线接口与单片机进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。DS1302内部有一个31×8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升级产品，与DS1202兼容，但增加了主电源/后备电源双电源引脚，同时提供了对后备电源进行涓细电流充电的能力。采用主控CPU的IO引脚来给DS1302提供电源供应,并为外部电池充电，在进入低功耗模式后，CPU切掉电源供应,由外部电池提供DS1302电源，并且工作电流低至NA级别，外部高精度32.768HZ晶体振荡器提供高精度时钟节拍.实钟运行年误差在1秒内。

触摸按键模块采用电容原理的触摸检测电路，如图11所示，在PCB表面设计一个符合检测算法要求的电极，检测IC输入引脚经过滤波电路后输入到内部。检测灵敏度可由一个电容来调整.检测输出的工作模式由二个设置引脚设置.本方案检测灵敏度高,适用于多种触摸介质,工作功耗极低的优点。

指示灯模块使用PWM驱动三颗RGB灯珠，来合成多种颜色指示灯，通过8050三极管驱动，电路图如图12所示。

本实施例中，使用把手位置传感器、机械钥匙传感器及防拆传感器等机械式开关传感器检测产品是否遭到暴力拆解，如果发生暴力拆解会立刻触发蜂鸣器报警，报警模块如图13所示。

指纹模组采用电容式指纹模式检测到有指纹按压传感器表面，立刻输出一路中断信号到主控CPU，主控CPU启动指纹检测功能，并通过UART接口读取指纹模组内数据。

上述智能门锁控制系统，应用在智能门锁上，用于控制智能门锁的机械结构，智能门锁包括机械锁体、门外锁体组件和门外锁体组件，门内锁体组件上设有电池盒，电池盒内的电池与控制系统的电源管理模块连接。

本发明的智能门锁，可实现：

1、采用生物活体指纹技术,控制器与指纹模组采用双重加密认证；

2、可靠开门马达驱动；

3、低功耗传感技术；

4、BLE低功耗蓝牙通讯技术,具有快速的连接功能,兼容大部份手机设备.并通过BLE的低功耗性能实现蓝牙遥控器功能,并通过优化协议栈实现遥控器主从一体技术；

5、基于云服务的WIFI通讯技术,实现快速的信息上报功能,同时具备远程固件升级功能；

6、声光指示；

7、低电压低功耗RF无线门铃,门铃信息同步上报至云端和用户；

8、可靠的无线传输和内部数据加密存储技术；

9、采用ARM先进的Cortex-M0内核技术处理器,实现低功耗高性能.利用处理器丰富的功能模块实现低成本。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种智能门锁的控制系统，其特征在于，包括：

微控制器，用于接收开锁指令并控制锁体执行开锁动作；

蓝牙模块，与所述微控制器连接，用于与用户终端进行近场通信，接收开锁指令；

WiFi模块，与所述微控制器连接，用于搜索网络并将数据传输至远程服务器；

马达驱动模块，与所述微控制器连接，接收所述微控制器的开锁指令，控制锁体机械结构的电机动作；

电源管理模块，与所述微控制器连接，用于为所述智能门锁供电；

存储模块，与所述微控制器连接，用于存储语音文件及数据参数。

2.根据权利要求1所述的一种智能门锁的控制系统，其特征在于：所述WiFi模块包括IOT-WiFi模组和无线射频发射模块，其中所述无线射频发射模块用于发射门铃信号。

3.根据权利要求1所述的一种智能门锁的控制系统，其特征在于：还包括语音功放模块，与所述微控制器连接，用于播放语音文件。

4.根据权利要求1所述的一种智能门锁的控制系统，其特征在于：还包括实时时钟模块，与所述微控制器连接。

5.根据权利要求1所述的一种智能门锁的控制系统，其特征在于：还包括触摸按键模块、指纹模组、指示灯模块和报警模块，其均与所述微控制器连接。

6.根据权利要求1所述的一种智能门锁的控制系统，其特征在于：还包括传感器模块，所述传感器模块包括把手位置传感器、机械钥匙传感器及防拆传感器。

7.根据权利要求1所述的一种智能门锁的控制系统，其特征在于：所述电源管理模块包括WIFI电源管理模块、门铃发射电源管理模块、蓝牙电源管理模块、语音功放电源模块、指纹模组电源模块和实时时钟电源模块。

8.一种智能门锁，其特征在于：包括如权利要求1-7任一所述的智能门锁控制系统，用于控制所述智能门锁的机械结构。

9.根据权利要求1所述的一种智能门锁，其特征在于：还包括机械锁体、门外锁体组件和门外锁体组件，所述门内锁体组件上设有电池盒。