CN110107158B - 一种电子钥匙防短路电路及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了电子钥匙技术领域内的一种电子钥匙防短路电路及方法。该种电子钥匙防短路电路及方法包括接头电路、检测电路、U盘、切换电路、驱动电路、主控电路以及电源，接头电路可插入并连接锁芯接口或USB接口，检测电路检测并判断接头电路是插入锁芯接口还是插入USB接口；当接头电路插入锁芯接口时，主控电路激活并控制驱动电路导通并向切换电路馈电，切换电路将接头电路与主控电路连接，主控电路检测接头电路是否短路并控制驱动电路导通给接头电路馈电，主控电路与锁芯建立连接并控制锁芯。该种电子钥匙防短路电路及方法可有效防止电子钥匙的触点部分被锁芯金属外壳短路从而造成元器件损坏和电池的高速放电，有效延长电子钥匙使用寿命。

Description

一种电子钥匙防短路电路及方法

技术领域

本发明涉及电子钥匙技术领域，特别涉及一种电子钥匙防短路电路及方法。

背景技术

在日常生活中，随着电子锁的广泛应用，与电子锁配合使用的电子钥匙也走进人们的视线，电子钥匙的安全性和便利性要优于普通机械锁钥匙。电子钥匙的安全性主要体现在秘钥量远远超过普通机械锁的钥匙秘钥量，其便利性更是普通机械锁钥匙不能比拟的，完全打破传统“一把机械钥匙只能开一把锁”的观念，从而实现了“一把电子钥匙开启千把锁”。

针对无源电子锁芯，使用时电子钥匙内的电池要通过接头给无源电子锁芯馈电，但在日常使用中，电子钥匙的接头触点部分非常容易被锁芯金属外壳短路，造成元器件损坏和电池的高速放电，严重影响电子钥匙的使用寿命，因此保护电子钥匙防止其短路便非常重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种电子钥匙防短路电路及方法。

为了实现上述发明目的，本发明一种电子钥匙防短路电路及方法采用的如下技术方案：

一种电子钥匙防短路电路，包括接头电路、检测电路、U盘、切换电路、驱动电路、主控电路以及电源，所述接头电路包括接触端子A、C，所述电源为所述主控电路、所述驱动电路馈电，所述接头电路可插入并连接锁芯接口或USB接口，所述检测电路检测所述接触端子A处电压并判断所述接头电路是插入所述锁芯接口还是插入所述USB接口；

当所述接头电路插入所述锁芯接口时，所述主控电路激活并控制所述驱动电路导通并向所述切换电路馈电，所述切换电路将所述接头电路与所述主控电路连接，所述主控电路检测所述接触端子C处电压从而判断所述接头电路是否短路，所述主控电路控制所述驱动电路导通给所述接头电路馈电，所述主控电路与锁芯建立连接并控制所述锁芯；当所述接头电路插入所述USB接口时，所述USB接口为所述接头电路馈电，所述接头电路通过所述检测电路给所述U盘和所述切换电路馈电，所述切换电路将所述接头电路与所述U盘连接。本步的有益效果在于：电子钥匙和U盘功能融合，两者共用同一接头，减少了携带物品的数量，方便实用；该电子钥匙插入锁芯接口时，给接头电路供给经限流后的低电压，同时再检测接头电路处的电压，若接头电路处的电压大于设定值则表示未短路，那么就给接头电路正常馈电，若接头电路处的电压为零则表示短路，那么就不给接头电路正常馈电并持续检测，检测超时后进入电源关闭状态，通过上述方式可有效降低电子钥匙的触点部分被锁芯金属外壳短路从而造成元器件损坏和电池的高速放电的可能，有效延长电子钥匙使用寿命。

所述电子钥匙防短路电路还包括与所述主控电路配套的时钟电路、蓝牙模块以及显示电路，所述主控电路连接并控制所述时钟电路、所述蓝牙模块以及所述显示电路。

所述主控电路包括处理器STC15W408AS型单片机。

一种采用上述电路的电子钥匙防短路方法，包括以下步骤：

S1：将电子钥匙的所述接头电路插入接口；

S2：所述检测电路检测接触端子A处电压并判断所述接头电路是插入所述锁芯接口还是插入所述USB接口，若是插入所述USB接口则执行S8，若插入所述锁芯接口则执行S3；

S3：所述主控电路激活并控制所述驱动电路导通并向所述切换电路馈电，所述切换电路路将所述接头电路与所述主控电路连接；

S4：所述主控电路通过驱动电路经限流后给所述接触端子C馈电，所述主控电路检测所述接触端子C处电压，若该电压超过设定值则执行S5，否则持续检测并等待，等待超时后执行S7；

S5：所述主控电路通过驱动电路给所述接触端子C正常馈电，所述接头电路给所述锁芯供电，所述主控电路检测所述接触端子C处电压，若该电压超过设定值则执行S6，；

S6：所述主控电路与锁芯建立连接并持续控制所述锁芯，直到电子钥匙的所述接头电路拔出所述锁芯接口时进入步骤S7；

S7：所述主控电路控制所述驱动电路断开进入电源关闭状态，退出流程步骤等待下一次电子钥匙插入接口；

S8：所述接头电路通过所述检测电路给所述U盘和所述切换电路馈电，所述切换电路将所述接头电路与所述U盘连接，直到所述接头电路脱离所述USB接口时执行S9；

S9:退出流程步骤等待下一次电子钥匙插入接口。

所述步骤S4-S6中所述主控电路持续检测所述接触端子A处电压并判断所述接口电路是否脱离所述锁芯接口，若判断所述接口电路脱离所述锁芯接口则直接执行步骤S7。

所述步骤S5-S6中，所述主控电路持续检测所述接触端子C处电压从而判断所述接头电路处是否短路，若所述接头电路处短路则直接执行步骤S7。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：1，防止电子钥匙的触点部分被锁芯金属外壳短路从而造成元器件损坏和电池的高速放电，有效延长电子钥匙使用寿命；2，电子钥匙和U盘功能融合，两者共用同一接头，减少了携带物品的数量，方便实用。

附图说明

图1为本发明的电路图；

图2为图1中主控电路的放大图；

图3为本发明的方法流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解这些实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“外周面”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本发明描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

如图1-2所示，一种电子钥匙防短路电路，包括接头电路、检测电路、U盘、切换电路、驱动电路、主控电路以及电源，接头电路包括四个互不接触的接触端子A、B、C、D，检测电路包括光耦U3、稳压二极管D6和电阻R6，切换电路包括多路复用器U2、电阻R9、电阻R10、二极管D7、二极管D8和电容C7，驱动电路包括场效应管T1、场效应管T2和电阻R3，主控电路包括处理器U1、电容C1、C2、二极管D1、D4、D5和电阻R1、R2、R7、R8，

接触端子A分别与光耦U3内场效应管的源极、二极管D5的负极和稳压二极管D6的负极连接，稳压二极管D6的正极连接电阻R6后与光耦U3内发光二极管的正极连接，光耦U3内发光二极管的负极接地，光耦U3内场效应管的漏极分别与U盘的供电端子以及电阻R9的一端连接，电阻R9的另一端分别与电阻R10、二极管D8的正极和多路复用器U2的9脚连接，电阻R10的另一端接地，二极管D8的负极分别与多路复用器U2的10脚、无极性电容C7的一端和二极管D7的负极连接，无极性电容C7的另一端接地，多路复用器的8脚与接触端子C连接，多路复用器的7脚与接触端子B连接，多路复用器U2的5脚、6脚接地，多路复用器U2的3脚、4脚分别与U盘的数据传输端子连接，多路复用器U2的1脚分别与电阻R1、电阻R2的一端连接，电阻R1的另一端与电源正极连接，电源负极接地，电阻R2的另一端与处理器U1的17脚连接，多路复用器U2的2脚分别与二极管D1的负极、电阻R7的一端连接，二极管D1的正极与处理器U1的13脚连接，电阻R7的另一端与处理器U1的5脚连接，二极管D7的正极分别与电阻R3的一端和场效应管T2的漏极连接，场效应管T2的源极与电源的正极连接，场效应管T2的栅极与处理器U1的7脚连接，电阻R3的另一端分别与接触端子C和场效应管T1的漏极连接，场效应管T1的源极与电源的正极连接，场效应管T1的栅极与处理器U1的15脚连接，二极管D5的正极分别与电阻R8的一端和处理器U1的14脚连接，电阻R8的另一端与处理器U1的17脚连接，处理器U1的8脚分别与二极管D4的负极、电容C1的正极和无极性电容C2的一端连接，电容C1的负极和无极性电容C2的另一端统一接地，二极管D4的正极与电源的正极连接，处理器U1的3脚与时钟芯片U4的6脚连接，处理器U1的4脚与时钟芯片U4的5脚连接，时钟芯片U4的8脚分别与二极管D7的负极和电容C4的正极连接，二极管D7的正极与电源正极连接，电容C4的负极接地，时钟芯片U4的1脚分别与晶振X的一端和无极性电容C5的一端连接，无极性电容C5的另一端接地，晶振X的另一端分别与无极性电容C6的一端和时钟芯片U4的2脚连接，无极性电容C6的另一端接地，时钟芯片U4的4脚接地，处理器U1的20脚连接电阻R4后与发光二极管D2的负极连接，发光二极管D2的正极与电源正极连接，处理器U1的19脚连接电阻R5后与发光二极管D3的负极连接，发光二极管D3的正极与电源正极连接，处理器U1的9脚、11脚、12脚、16脚分别与蓝牙模块的CMD端口、RX端口、TX端口、RTS端口对应连接，接触端子D接地。

上述处理器U1采用STC15W408AS型单片机，多路复用器U2采用TS3USB221DRCR型多路复用器，光耦U3采用CPC1017NTC型光电耦合器，时钟芯片U4采用SD2058型时钟芯片。

上述电源采用3V的纽扣电池，上述稳压二极管D6的稳定电压为4.5V。

该电子钥匙防短路电路还包括与主控电路配合的时钟电路、蓝牙模块以及显示电路，主控电路连接并控制时钟电路、蓝牙模块以及显示电路。

本发明实施例所提供的电路，其实现原理及产生的技术效果和下述方法实施例相同，为简要描述，电路实施例部分未提及之处，可参考下述方法实施例中相应内容。

如图3所示，一种采用上述电路的电子钥匙防短路方法，包括以下步骤：

初始状态：处理器U1的内部程序设定值p1＝0.2V，p2＝2.6v，t＝6s，电源通过二极管D4为处理器U1供电，处理器U1的7、14、15脚为高电平，处理器U1休眠，接触端子A点悬空则处理器U1的14脚表现为高电平；

S1：接触端子A、B、C、D，插入与之配合的接口；

S2：USB接口会为接触端子A提供5V电压，锁芯接口会使得接触端子A与接触端子D连接，从而使得接触端子A接地；若接触端子A处电压为5V，则二极管D5负极电压大于正极电压，二极管D5截止，5V超出稳压二极管D6的稳定电压，稳压二极管D6反向击穿，光耦U3内的发光二极管工作，光耦U3内的场效应管导通，执行S8；若接触端子A处接地，则稳压二极管D6截止，光耦U3未导通，同时二极管D5导通，处理器U1的14脚接地切换为低电平，执行S3；

S3:处理器U1的14脚切换为低电平将处理器U1唤醒，处理器U1的7脚切换为低电平，栅极与处理器U1的7脚相连的场效应管T2导通，电源通过场效应管T2、二极管D7为多路复用器U2馈电，多路复用器U2的10脚为高电平，9脚为低电平，多路复用器U2内部的1脚、2脚分别和7脚、8脚连通，接触端子B通过多路复用器U2、电阻R2与处理器U1的17脚连通，接触端子C通过多路复用器U2、二极管D1与处理器U1的13脚连通，接触端子C还通过多路复用器U2、电阻R7与处理器U1的5脚连通；

S4：电源通过场效应管T2、电阻R3为接触端子C供给限流后的电压，处理器U1的5脚检测C点处电压，并将该电压与内部程序设定值p1进行对比，若该电压大于p1则执行S5，若该电压小于p1则持续检测并等待，期间若处理器U1的14脚切换为高电平则判断接触端子A、D断开，也就是接头电路脱离锁芯接口，执行S7，等待时间超过内部程序设定值t后，执行S7；

S5：处理器U1的15脚切换为低电平，栅极与处理器U1的15脚连接的场效应管T1导通，电源通过场效应管T1为接触端子C点正常馈电，接触端子C为锁芯内电路馈电，处理器U1的5脚检测C点处电压，并将该电压与内部程序设定值p2进行对比，若该电压大于p2则执行S6，若该电压小于p2则持续检测并等待，期间若处理器U1的14脚切换为高电平则判断接触端子A、D断开，也就是接头电路脱离锁芯接口，执行S7，期间若处理器U1的13脚电压为0V，则判断接触端子C短路，执行S7；

S6：处理器U1与锁芯建立连接并持续控制锁芯；若处理器U1的14脚切换为高电平则判断接触端子A、D断开，也就是接头电路脱离锁芯接口，执行S7；若处理器U1的13脚电压为0V，则判断接触端子C短路，执行S7；

S7：处理器U1的7脚、14脚、15脚切换为高电平，电源不再为多路复用器U2供电，多路复用器U2断电截止，处理器U1休眠，退出流程步骤；

S8:接触端子A通过光耦U3分别为U盘和多路复用器U2馈电，多路复用器U2的9脚和10脚均为高电平，多路复用器U2内部的3脚、4脚分别和7脚、8脚连通，从而将接触端子B、C与U盘连通，U盘通过多路复用器U2和接触端子B、C与USB接口所在设备进行数据传输，接口电路脱离USB接口时，USB接口不再为接触端子A提供5V电压，光耦U3截止，U盘和多路复用器U2断电，执行S9；

S9：退出流程步骤，等待下一次电子钥匙插入接口。

其中步骤S6中，处理器U1通过蓝牙模块与锁芯内控制器建立连接。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种电子钥匙防短路电路，其特征在于：包括接头电路、检测电路、切换电路、驱动电路、主控电路以及电源，所述电源为所述主控电路、所述驱动电路馈电，所述接头电路可插入并连接锁芯接口或USB接口，所述检测电路检测并判断所述接头电路是插入所述锁芯接口还是插入所述USB接口；

当所述接头电路插入所述锁芯接口时，所述主控电路激活并控制所述驱动电路导通并向所述切换电路馈电，所述切换电路将所述接头电路与所述主控电路连接，所述主控电路通过所述驱动电路经限流后给所述接头电路馈电，所述主控电路检测所述接头电路是否短路，若不短路则控制所述驱动电路导通给所述接头电路正常馈电，所述主控电路与锁芯建立连接并控制所述锁芯。

2.根据权利要求1所述的一种电子钥匙防短路电路，其特征在于：还包括U盘，当所述接头电路插入所述USB接口时，所述USB接口为所述接头电路馈电，所述接头电路通过所述检测电路给所述U盘和所述切换电路馈电，所述切换电路将所述接头电路与所述U盘连接。

3.根据权利要求1所述的一种电子钥匙防短路电路，其特征在于：所述电子钥匙防短路电路还包括与所述主控电路配套的时钟电路、蓝牙模块以及显示电路，所述主控电路连接并控制所述时钟电路、所述蓝牙模块以及所述显示电路。

4.根据权利要求2所述的一种电子钥匙防短路电路，其特征在于：所述接头电路包括四个互不接触的接触端子A、B、C、D，所述检测电路包括光耦U3、稳压二极管D6和电阻R6，所述切换电路包括多路复用器U2、电阻R9、电阻R10、二极管D7、二极管D8和电容C7，所述驱动电路包括场效应管T1、场效应管T2和电阻R3，所述主控电路包括处理器U1、电容C1、C2、二极管D1、D4、D5和电阻R1、R2、R7、R8，处理器U1采用STC15W408AS型单片机，多路复用器U2采用TS3USB221DRCR型多路复用器；

接触端子A分别与光耦U3内场效应管的源极、二极管D5的负极和稳压二极管D6的负极连接，稳压二极管D6的正极连接电阻R6后与光耦U3内发光二极管的正极连接，光耦U3内发光二极管的负极接地，光耦U3内场效应管的漏极分别与U盘的供电端子以及电阻R9的一端连接，电阻R9的另一端分别与电阻R10、二极管D8的正极和多路复用器U2的9脚连接，电阻R10的另一端接地，二极管D8的负极分别与多路复用器U2的10脚、无极性电容C7的一端和二极管D7的负极连接，无极性电容C7的另一端接地，多路复用器U2的8脚与接触端子C连接，多路复用器U2的7脚与接触端子B连接，多路复用器U2的5脚、6脚接地，多路复用器U2的3脚、4脚分别与U盘的数据传输端子连接，多路复用器U2的1脚分别与电阻R1、电阻R2的一端连接，电阻R1的另一端与所述电源正极连接，所述电源负极接地，电阻R2的另一端与处理器U1的17脚连接，多路复用器U2的2脚分别与二极管D1的负极、电阻R7的一端连接，二极管D1的正极与处理器U1的13脚连接，电阻R7的另一端与处理器U1的5脚连接，二极管D7的正极分别与电阻R3的一端和场效应管T2的漏极连接，场效应管T2的源极与所述电源的正极连接，场效应管T2的栅极与处理器U1的7脚连接，电阻R3的另一端分别与接触端子C和场效应管T1的漏极连接，场效应管T1的源极与所述电源的正极连接，场效应管T1的栅极与处理器U1的15脚连接，二极管D5的正极分别与电阻R8的一端和处理器U1的14脚连接，电阻R8的另一端与处理器U1的17脚连接，处理器U1的8脚分别与二极管D4的负极、电容C1的正极和无极性电容C2的一端连接，电容C1的负极和无极性电容C2的另一端统一接地，二极管D4的正极与所述电源的正极连接，处理器U1的3脚与时钟芯片U4的6脚连接，处理器U1的4脚与时钟芯片U4的5脚连接，时钟芯片U4的8脚分别与二极管D7的负极和电容C4的正极连接，二极管D7的正极与所述电源正极连接，电容C4的负极接地，时钟芯片U4的1脚分别与晶振X的一端和无极性电容C5的一端连接，无极性电容C5的另一端接地，晶振X的另一端分别与无极性电容C6的一端和时钟芯片U4的2脚连接，无极性电容C6的另一端接地，时钟芯片U4的4脚接地，处理器U1的20脚连接电阻R4后与发光二极管D2的负极连接，发光二极管D2的正极与所述电源正极连接，处理器U1的19脚连接电阻R5后与发光二极管D3的负极连接，发光二极管D3的正极与所述电源正极连接，处理器U1的9脚、11脚、12脚、16脚分别与蓝牙模块的CMD端口、RX端口、TX端口、RTS端口对应连接，接触端子D接地。

5.根据权利要求1所述的一种电子钥匙防短路电路，其特征在于：所述主控电路包括处理器STC15W408AS型单片机。

6.一种采用权利要求2所述电路的电子钥匙防短路方法，其特征在于：包括以下步骤：

S4：所述主控电路通过驱动电路经限流后给所述接头电路馈电，所述主控电路检测所述接头电路电压，若该电压超过设定值则执行S5，否则持续检测并等待，等待超时后执行S7；

S5：所述主控电路通过驱动电路给所述接头电路正常馈电，所述接头电路给所述锁芯供电，所述主控电路检测所述接头电路电压，若该电压超过设定值则执行S6；

S6：所述主控电路与所述锁芯建立连接并持续控制所述锁芯，直到电子钥匙的接头电路拔出所述锁芯接口时进入步骤S7；

S7：所述主控电路控制所述驱动电路断开进入电源关闭状态，退出流程步骤，等待下一次电子钥匙插入接口。

7.根据权利要求6所述的一种电子钥匙防短路方法，其特征在于：所述步骤S4之前还包括以下步骤：

S1：将电子钥匙的所述接头电路插入接口；

S2：所述检测电路检测并判断所述接头电路是插入所述锁芯接口还是插入所述USB接口，若是插入所述USB接口则执行S8，若插入所述锁芯接口则执行S3；

S3：所述主控电路激活并控制所述驱动电路导通并向所述切换电路馈电，所述切换电路路将所述接头电路与所述主控电路连接；

所述步骤S7之后还包括以下步骤：

S8：所述接头电路通过所述检测电路给所述U盘和所述切换电路馈电，所述切换电路将所述接头电路与所述U盘连接，直到所述接头电路脱离所述USB接口时执行S9；

S9:退出流程步骤等待下一次电子钥匙插入接口。

8.根据权利要求7所述的一种电子钥匙防短路方法，其特征在于：所述步骤S4-S6中所述主控电路持续检测并判断所述接头电路是否脱离所述锁芯接口，若判断所述接头电路脱离所述锁芯接口则直接执行步骤S7。

9.根据权利要求7所述的一种电子钥匙防短路方法，其特征在于：所述步骤S5-S6中，所述主控电路持续检测所述接头电路处是否短路，若所述接头电路处短路则直接执行步骤S7。