CN109741491A - 一种指静脉人脸锁主控模块 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种指静脉人脸锁主控模块，包括指静脉单元、触摸屏单元、显示屏单元、人脸模块单元、电机单元、摄像头单元、处理器单元、语音单元、通讯单元和电源系统，所述处理器单元包括辅处理器和主处理器，所述指静脉单元通过串口与主处理器连接，所述触摸屏单元与主处理器通信，所述显示屏单元为并口数据传输方式，所述人脸模块单元连接主处理器，所述电机单元与辅处理器通讯连接，所述摄像头单元与人脸模块单元通信、并通过数据线连接主处理器。本发明指静脉人脸锁主控模块集成人脸、指静脉、摄像头、触摸显示屏、电机控制等外部接口单元，模块内部集主处理器和辅处理器的架构模式，功耗低，安全性高。
Description
技术领域
本发明涉及智能门锁技术领域，尤其涉及一种指静脉人脸锁主控模块。
背景技术
智能门锁是指含有密码开锁、指纹开锁、刷卡开锁、人脸开锁、指静脉开锁等某些功能的锁具。智能门锁在市场上的应用愈发普遍，其安全便利性不仅与锁体机械结构设计有关，它内部电子硬件控制系统也至关重要。
随着智能门锁应用的普及，与之相关技术也在不断升级创新中，行业内也涌入了大量的软硬件方案供应商。但根据市场反馈，某些技术公司研发能力有限，技术水平参差不齐，这就导致很多智能门锁安全漏洞较大，操作不灵便，故障频发，用户体验差等。
因此，有必要进行研究开发，以提供一种解决上述目前现有技术存在缺陷的技术方案，解决现有智能门锁安全漏洞较大、操作不灵便、故障频发及用户体验差的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种指静脉人脸锁主控模块，集成人脸、指静脉、摄像头、触摸显示屏、电机控制等外部接口单元，可以满足不同智能锁对控制硬件的需求，模块内部集主处理器和辅处理器的架构模式，整个模块在待机模式下，功耗低于市场上绝大多数智能门锁的待机功耗，另外，采用指静脉人脸双重验证，即使在外部高压电磁脉冲干扰下也无法开锁，安全性高，解决了现有智能门锁安全漏洞较大、操作不灵便、故障频发及用户体验差的缺陷。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种指静脉人脸锁主控模块，包括指静脉单元、触摸屏单元、显示屏单元、人脸模块单元、电机单元、摄像头单元、处理器单元、语音单元、通讯单元和电源系统，所示处理器单元包括辅处理器和主处理器，所述电源系统为指静脉人脸锁主控模块提供电源；所述指静脉单元通过串口与主处理器连接，所述触摸屏单元通过I2C协议与主处理器通信，所述显示屏单元为并口数据传输方式，所述人脸模块单元通过串口连接主处理器，所述电机单元与所述辅处理器通讯连接，所述摄像头单元通过I2C协议与主处理器通讯，所述摄像头单元通过并口数据线与主处理器进行数据传输。
进一步地，所述指静脉单元设置有串口接收脚、发送脚和指静脉中断信号输出脚，所述接收脚和发送脚用于和所述主处理器进行通讯，所述指静脉中断信号输出脚输出中断信号唤醒所述辅处理器。
进一步地，所述触摸屏单元设置有一个触摸按钮，所述触摸按钮检测到按钮感应电容发生改变后，输出高电平信号唤醒辅处理器。
进一步地，所述辅处理器唤醒后开启所述电源系统给所述主处理器上电进入运行状态。
进一步地，所述显示屏单元采用双MOS管控制显示屏电源的设计，即采用双MOS管分别控制显示屏电源正极和负极。
进一步地，所述双MOS管包括PMOS管和NMOS管，所述显示屏电源正极采用PMOS管控制，所述显示屏电源负极采用NMOS管控制。
进一步地，所述PMOS管的G极控制口为低电平、且所述NMOS管的G极控制口为高电平时所述显示屏才会点亮。
进一步地，所述电机单元设置有驱动电机转动的电源脚、控制电机正反转的控制脚和检测电机运行电流的信号脚。
进一步地，所述电机单元通过所述辅处理器检测电机运行电流信号。
进一步地，所述摄像头单元设置有摄像头通讯脚和摄像头数据线，所述摄像头数据线用于将数据传输到所述主处理器。
相较于现有技术，本发明指静脉人脸锁主控模块集成人脸、指静脉、摄像头、触摸显示屏、电机控制等外部接口单元，可以满足不同智能锁对控制硬件的需求，模块内部集主处理器和辅处理器的架构模式，整个模块在待机模式下，功耗低于市场上绝大多数智能门锁的待机功耗，另外，采用指静脉人脸双重验证，即使在外部高压电磁脉冲干扰下也无法开锁，安全性高，相较于现有智能锁控制系统，本发明具有如下优点：
1.采用指静脉人脸识别模式，极大提高了智能锁的安全级别；
2.采用主处理器和辅处理器相结合的架构形式，提高了系统效率；
3.显示屏电源控制采用双MOS设计，避免屏幕上电闪烁；
4.待机功耗低，抗外部干扰能力强。
附图说明
图1为本发明指静脉人脸锁主控模块的模块框图；
图2为本发明指静脉人脸锁主控模块的指静脉单元电路原理图；
图3为本发明指静脉人脸锁主控模块的触摸屏单元触摸按钮电路原理图；
图4为本发明指静脉人脸锁主控模块的显示屏单元电路原理图；
图5为本发明指静脉人脸锁主控模块的人脸模块单元电路原理图；
图6为本发明指静脉人脸锁主控模块的电机单元电路原理图；
图7为本发明指静脉人脸锁主控模块的摄像头单元电路原理图；
图8为本发明指静脉人脸锁主控模块的处理器电路原理图。
具体实施方式
为了更充分理解本发明的技术内容，下面结合具体实施例对本发明的技术方案进一步介绍和说明，但不局限于此。
如图1所示，本发明提供一种指静脉人脸锁主控模块，包括指静脉单元、触摸屏单元、显示屏单元、人脸模块单元、电机单元、摄像头单元、处理器单元、语音单元、通讯单元和电源系统，所示处理器单元包括辅处理器和主处理器，所述电源系统为本发明指静脉人脸锁主控模块提供电源。
所述指静脉单元通过串口与主处理器连接，当手指放入所述指静脉单元时，所述指静脉单元打开近红外灯照射手指，手指内的静脉血管立刻在图像传感器上成像，并将成像信息发送给所述主处理器进行图像处理及算法分析，当所述主处理器检测到的指静脉信息和系统内预先注册存储的信息匹配时，即验证成功，所述主处理器打开门锁。
在这里对指静脉单元识别原理进行说明，指静脉识别是一种新兴的生物特征识别技术，它是基于人类静脉血管中流动的血液可吸收特定波长光线这一原理研发的，利用近红外光照获得手指静脉生物特征信息，并将这一手指静脉生物特征信息进行对比来实现验证；指静脉识别技术利用人体内手指静脉生物特征进行识别，防伪性强、精度高、速度快，被认为是目前世界上最先进的生物特征识别技术；指静脉检测是一种可以识别的活体技术，不同于指纹检测，指纹可以被盗用，指静脉只有和身体连为一体时才起作用，因其是通过检测人体手指静脉血管成像来判断识别的一种技术，而每个人的每个手指静脉血管成像都是不同的，因此，利用此技术可以保障职能门锁具有更高的安全级别。
具体地，参见图2所示，提供所述指静脉单元工作原理：所述指静脉单元的第6、8引脚分别为串口的接收脚FGV_RXD、发送脚FGV_TXD，用于和所述主处理器进行通讯，所述指静脉单元的第3引脚为指静脉中断信号输出脚FGV_LOCK_CON，当有手指靠近指静脉单元时，所述指静脉中断信号输出脚FGV_LOCK_CON输出中断信号唤醒所述辅处理器，所述辅处理器开启所述主处理器电源给主处理器上电，所述主处理器上电完成后即和所述指静脉单元通过串口进行通讯，接收所述指静脉单元的识别判断信息，从而决定是否开启门锁。
所述触摸屏单元是人机交互入口，可以用来输入密码、设置系统参数等，所述触摸屏单元通过I2C协议与主处理器通信。当手指接触所述触摸屏单元触摸按钮时，所述触摸按钮会输出中断信号，唤醒辅处理器，所述辅处理器被唤醒后随即开启主处理器电源系统，所述主处理器上电进入运行状态。这种先唤醒辅处理器再利用辅处理器给主处理器上电的设计架构能够最大限度降低整个系统功耗，因为辅处理器待机功耗极低，一般在5微安以下，而主处理器的待机功耗为几百微安，对于采用电池供电的电源系统来说，功耗太大。当手指点击屏幕输入信息时，所述触摸屏单元和主处理器建立通信，触摸屏的X、Y坐标位置信息通过I2C协议传输给主处理器，主处理器接收到信息后进行内部运算处理，并发出相应的动作指令。所述触摸屏单元接口采用防静电抗干扰设计，经测试，在强静电冲击下，系统仍可正常运行，没有对整个系统造成损坏。
所述触摸屏单元触摸按钮实现机理为：任何两个导电的物体之间都存在着感应电容，一个按钮即一个焊盘与大地也可构成一个感应电容，在周围环境不变的情况下，该感应电容值是固定不变的微小值。当有手指靠近触摸按钮时，手指与大地构成的感应电容并联焊盘与大地构成的感应电容，会使总感应电容值增加。电容式触摸按钮在检测到按钮感应电容值发生改变后，输出高电平信号到辅处理器。
具体地，参见图3所示，提供所述触摸屏单元工作原理：当有手指靠近所述触摸屏单元的触摸按钮K1时，所述触摸按钮K1包含一个按钮PAD，手指与大地构成的感应电容并联焊盘与大地构成的感应电容，会使总感应电容值增加，所述触摸屏单元的第3脚在检测到按钮感应电容C84发生改变后，将通过第1脚输出高电平信号MUL_FUNC_KEY唤醒辅处理器，所述辅处理器开启所述主处理器电源给主处理器上电，其它外部设备也随即上电。
所述显示屏单元用来显示人脸及用户界面，所述显示屏单元为并口数据传输方式，采用此种方式数据传输率高、响应速度快、画面连续性好。所述显示屏单元采用双MOS管控制显示屏电源的设计，即采用双MOS管分别控制显示屏电源正极和负极，所述双MOS管包括PMOS管Q11和NMOS管Q12，所述显示屏电源正极采用PMOS管Q11控制，所述显示屏电源负极采用NMOS管Q12控制。
具体地，参见图4所示，提供所述显示屏单元工作原理：当PMOS管Q11的G极控制口为低电平、且NMOS管Q12的G极控制口为高电平时所述显示屏才会点亮，所述PMOS管Q11的G极控制口和NMOS管Q12的G极控制口在系统上电的过程中电平相同，因此，上电过程中显示屏一直为熄灭状态，只有在上电完成后系统配置成功后才会亮屏，从有效解决了闪屏的问题。
参见图5所示，所述人脸模块单元通过串口连接主处理器，所述人脸模块单元的第1、2引脚为与主处理器通讯的串口脚，当人脸靠近时，所述人脸模块单元开启识别验证模式，提取人脸面部特征信息，对人脸面部特征信息经过算法分析比对，并将比对后的结果通过串口传给主处理器，所述人脸模块单元检测到的人脸面部特征信息和预先注册的人脸面部特征信息配对成功，即可开门。所述人脸模块单元识别原理为：首先判断是否存在人脸，如果存在人脸，则进一步给出人脸的位置、大小和各个主要面部器官的位置信息，并依据这些信息，进一步提取人脸中所蕴含的身份特征，并将其与预先注册的人脸进行对比，从而识别人脸的身份。
所述电机单元连接电机带动锁舌移动，从而实现开关门，所述辅处理器实时监控所述电机单元控制电机运行电流，若超过电机阀值，则切断电机电源从而达到保护电机的作用。
具体地，参见图6所示，提供所述电机单元工作原理：所述电机单元的第1、7引脚为驱动电机转动的电源脚，所述电机单元的第4、5引脚为控制电机正反转的控制脚，所述电机单元的第8引脚信号LMOTO_ADC与所述辅处理器的ADC管脚连接，所述辅处理器的ADC管脚检测电机运行电流信号。
所述摄像头单元连接有摄像头，当人脸靠近时，所述摄像头采集人脸信息，并把信息传给人脸模块单元，所述人脸模块单元通过算法分析人脸特征并进行判断识别，具体地，参见图7所示，所述摄像头单元的第3、5引脚为摄像头通讯脚，通过I2C协议与主处理器通讯，并配置摄像头相关参数，所述摄像头的并口数据线包括CAMERA_D0～CAMERA_D7，用于将数据传输到主处理器。
所述语音单元用于系统播放语音提示，增强人机交互体验。
所述通讯单元提供扩展功能，可以与外部无线ZigBee单元或WiFi单元相连，将智能门锁加入到物联网中，从而实现远程开门。
所述处理器单元包括主处理器和辅处理器，负责处理各种外部设备信号及逻辑运算等，所述外部设备包括摄像头、触摸屏、显示屏、通讯模块及各种IO口驱动等。
上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (10)
1.一种指静脉人脸锁主控模块，其特征在于：包括指静脉单元、触摸屏单元、显示屏单元、人脸模块单元、电机单元、摄像头单元、处理器单元、语音单元、通讯单元和电源系统，所示处理器单元包括辅处理器和主处理器，所述电源系统为指静脉人脸锁主控模块提供电源；所述指静脉单元通过串口与主处理器连接，所述触摸屏单元通过I2C协议与主处理器通信，所述显示屏单元为并口数据传输方式，所述人脸模块单元通过串口连接主处理器，所述电机单元与所述辅处理器通讯连接，所述摄像头单元通过I2C协议与主处理器通讯，所述摄像头单元通过并口数据线与主处理器进行数据传输。
2.根据权利要求1所述的指静脉人脸锁主控模块，其特征在于：所述指静脉单元设置有串口接收脚、发送脚和指静脉中断信号输出脚，所述接收脚和发送脚用于和所述主处理器进行通讯，所述指静脉中断信号输出脚输出中断信号唤醒所述辅处理器。
3.根据权利要求1所述的指静脉人脸锁主控模块，其特征在于：所述触摸屏单元设置有触摸按钮，所述触摸按钮检测到按钮感应电容发生改变后，输出高电平信号唤醒辅处理器。
4.根据权利要求2或3所述的指静脉人脸锁主控模块，其特征在于：所述辅处理器唤醒后开启所述电源系统给所述主处理器上电进入运行状态。
5.根据权利要求1所述的指静脉人脸锁主控模块，其特征在于：所述显示屏单元采用双MOS管控制显示屏电源的设计，即采用双MOS管分别控制显示屏电源正极和负极。
6.根据权利要求5所述的指静脉人脸锁主控模块，其特征在于：所述双MOS管包括PMOS管和NMOS管，所述显示屏电源正极采用PMOS管控制，所述显示屏电源负极采用NMOS管控制。
7.根据权利要求6所述的指静脉人脸锁主控模块，其特征在于：所述PMOS管的G极控制口为低电平、且所述NMOS管的G极控制口为高电平时所述显示屏才会点亮。
8.根据权利要求1所述的指静脉人脸锁主控模块，其特征在于：所述电机单元设置有驱动电机转动的电源脚、控制电机正反转的控制脚和检测电机运行电流的信号脚。
9.根据权利要求8所述的指静脉人脸锁主控模块，其特征在于：所述电机单元通过所述辅处理器检测电机运行电流信号。
10.根据权利要求1所述的指静脉人脸锁主控模块，其特征在于：所述摄像头单元设置有摄像头通讯脚和摄像头数据线，所述摄像头数据线用于将数据传输到所述主处理器。
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