CN110807851A - 一种无线识别指纹装置及智能锁设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线识别指纹装置，包括指纹采集模块、信息计算芯片、集成有WiFi模块的控制器、采集检测模块及芯片供电模块。本申请的无线识别指纹装置在指纹采集模块采集指纹信息时，会通知控制器从指纹采集模块读取指纹信息，且此时才控制信息计算芯片上电，并在控制器读取完成指纹信息时会控制信息计算芯片断电，也就是说，当智能锁设备需使用信息计算芯片时其才上电；当智能锁设备无需使用信息计算芯片时其断电，使得信息计算芯片的耗电量较小，从而降低了设备的待机功耗。而且，本申请可通过WiFi模块远程传送指纹信息开锁，从而实现远程开锁。本发明还公开了一种智能锁设备，与上述无线识别指纹装置具有相同的有益效果。

Description

一种无线识别指纹装置及智能锁设备

技术领域

本发明涉及智能锁设备技术领域，特别是涉及一种无线识别指纹装置及智能锁设备。

背景技术

目前，智能锁设备大都采用指纹识别技术实现开门操作，请参照图1，智能锁设备的指纹识别装置包括：指纹采集模块，用于采集用户的指纹信息；信息计算芯片；控制器，用于将指纹信息利用信息计算芯片处理为数字信息，并根据数字信息进行指纹识别。但是，现有的信息计算芯片一直处于通电状态，即使智能锁设备处于待机状态时信息计算芯片仍在通电，而信息计算芯片的耗电量较大，导致设备的待机功耗较大；而且，现有的指纹识别装置只能用户亲自过来采集指纹信息开锁，无法实现远程开锁。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域的技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种无线识别指纹装置及智能锁设备，当智能锁设备需使用信息计算芯片时其才上电；当智能锁设备无需使用信息计算芯片时其断电，使得信息计算芯片的耗电量较小，从而降低了设备的待机功耗。而且，本申请可通过WiFi模块远程传送指纹信息开锁，从而实现远程开锁。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种无线识别指纹装置，包括指纹采集模块、信息计算芯片及集成有WiFi模块的控制器，还包括：

分别与所述指纹采集模块和所述控制器连接的采集检测模块，用于在检测到所述指纹采集模块采集指纹信息时，通知所述控制器从所述指纹采集模块读取所述指纹信息；

分别与所述控制器和所述信息计算芯片的电源端连接的芯片供电模块；

所述控制器用于在读取所述指纹信息时控制所述芯片供电模块为所述信息计算芯片供电；在读取完成所述指纹信息后控制所述芯片供电模块停止为所述信息计算芯片供电；在利用所述WiFi模块接收到数字指纹信息后，直接根据所述数字指纹信息进行指纹识别。

优选地，所述芯片供电模块包括开关电源芯片、电感、第一反馈电阻、第二反馈电阻、第一反馈电容、第二反馈电容及第三反馈电容；其中：

所述开关电源芯片的控制端与所述控制器连接，所述开关电源芯片的电源输出端与所述电感的第一端连接，所述电感的第二端分别与所述信息计算芯片的电源端、所述第三反馈电容的第一端、所述第二反馈电容的第一端、所述第一反馈电容的第一端及所述第一反馈电阻的第一端连接，所述第三反馈电容的第二端和所述第二反馈电容的第二端均接地，所述第一反馈电容的第二端分别与所述第一反馈电阻的第二端、所述第二反馈电阻的第一端及所述开关电源芯片的反馈端连接，所述第二反馈电阻的第二端接地；

所述控制器具体用于在读取所述指纹信息时生成使能信号，以使所述芯片供电模块在接收到使能信号后，根据自身反馈电压值相应输出供电电压至所述信息计算芯片；在读取完成所述指纹信息后停止生成使能信号，以使所述芯片供电模块停止输出供电电压至所述信息计算芯片。

优选地，与所述开关电源芯片的输入端连接的输入电源包括第一电池组、第二电池组、第一二极管及第二二极管；其中：

所述第一电池组的正极与所述第一二极管的阳极连接，所述第二电池组的正极与所述第二二极管的阳极连接，所述第一二极管的阴极与所述第二二极管的阴极连接且公共端接入所述开关电源芯片的输入端，所述第一电池组的负极和所述第二电池组的负极均接地。

优选地，所述输入电源还包括稳压二极管和第一电容；其中：

所述稳压二极管的阴极与所述第一电容的第一端连接且公共端接入所述开关电源芯片的输入端，所述稳压二极管的阳极与所述第一电容的第二端均接地。

优选地，所述WiFi模块具体为EMW3080型号的WiFi模块。

优选地，所述采集检测模块包括：

检测端与所述指纹采集模块连接、输出端与所述控制器连接的触摸检测芯片，用于在检测到所述指纹采集模块生成上升沿信号时输出高电平信号至所述控制器，以通知所述控制器从所述指纹采集模块读取所述指纹信息。

优选地，所述采集检测模块还包括：

第一端与所述触摸检测芯片的检测端连接、第二端接地的下拉电阻。

优选地，所述采集检测模块还包括：

第一端与所述触摸检测芯片的检测端连接、第二端接地的瞬态抑制二极管。

优选地，所述采集检测模块还包括第二电容和第三电容；其中：

所述第二电容的第一端分别与所述指纹采集模块、所述下拉电阻的第一端及所述瞬态抑制二极管的第一端连接，所述第二电容的第二端分别与所述触摸检测芯片的检测端和所述第三电容的第一端连接，所述第三电容的第二端接地。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种智能锁设备，包括上述任一种无线识别指纹装置。

本发明提供了一种无线识别指纹装置，包括指纹采集模块、信息计算芯片、集成有WiFi模块的控制器、采集检测模块及芯片供电模块。本申请的无线识别指纹装置在指纹采集模块采集指纹信息时，会通知控制器从指纹采集模块读取指纹信息，且此时才控制信息计算芯片上电，并在控制器读取完成指纹信息时会控制信息计算芯片断电，也就是说，当智能锁设备需使用信息计算芯片时其才上电；当智能锁设备无需使用信息计算芯片时其断电，使得信息计算芯片的耗电量较小，从而降低了设备的待机功耗。而且，本申请可通过WiFi模块远程传送指纹信息开锁，从而实现远程开锁。

本发明还提供了一种智能锁设备，与上述无线识别指纹装置具有相同的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的一种指纹识别装置的结构示意图；

图2为本发明提供的一种无线识别指纹装置的结构示意图；

图3为本发明提供的一种芯片供电模块的结构示意图；

图4为本发明提供的一种WiFi模块的结构示意图；

图5为本发明提供的一种采集检测模块的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种无线识别指纹装置及智能锁设备，当智能锁设备需使用信息计算芯片时其才上电；当智能锁设备无需使用信息计算芯片时其断电，使得信息计算芯片的耗电量较小，从而降低了设备的待机功耗。而且，本申请可通过WiFi模块远程传送指纹信息开锁，从而实现远程开锁。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参照图2，图2为本发明提供的一种无线识别指纹装置的结构示意图。

该无线识别指纹装置包括指纹采集模块1、信息计算芯片2及集成有WiFi模块的控制器3，还包括：

分别与指纹采集模块1和控制器3连接的采集检测模块4，用于在检测到指纹采集模块1采集指纹信息时，通知控制器3从指纹采集模块1读取指纹信息；

分别与控制器3和信息计算芯片2的电源端连接的芯片供电模块5；

控制器3用于在读取指纹信息时控制芯片供电模块5为信息计算芯片2供电；在读取完成指纹信息后控制芯片供电模块5停止为信息计算芯片2供电；在利用WiFi模块接收到数字指纹信息后，直接根据数字指纹信息进行指纹识别。

具体地，本申请的无线识别指纹装置包括指纹采集模块1、信息计算芯片2、集成有WiFi模块的控制器3、采集检测模块4及芯片供电模块5，其工作原理为：

当用户手指触摸指纹采集模块1时，指纹采集模块1会采集指纹信息，同时指纹采集模块1会生成触摸信号，并将触摸信号发送至采集检测模块4。采集检测模块4在接收到触摸信号时，即检测到指纹采集模块1在采集指纹信息，会通知控制器3从指纹采集模块1读取指纹信息。

控制器3在被通知读取指纹信息后，会立即触发芯片供电模块5给信息计算芯片2上电，目的是在控制器3读取指纹信息时信息计算芯片2处于通电状态，以实现后续指纹识别。信息计算芯片2在上电后，会主动向控制器3索要指纹信息，并将指纹信息进行数字化处理，得到数字信息，然后将数字信息输出至控制器3，以使控制器3根据数字信息进行指纹识别。

需要说明的是，控制器3读取指纹信息和信息计算芯片2处理指纹信息的速度很快、时间很短，可认为控制器3读取完成指纹信息，信息计算芯片2也处理完成指纹信息。基于此，控制器3在读取完成指纹信息后，会控制芯片供电模块5停止为信息计算芯片2供电，目的是在设备进入待机后信息计算芯片2处于断电状态。

此外，当用户不在智能锁设备附近但又需开锁时，用户可通过终端的WiFi模块向智能锁设备中的WiFi模块无线传输数字指纹信息，控制器3在WiFi模块接收到数字指纹信息后，会直接根据数字指纹信息进行指纹识别，实现远程开锁。

需要说明的是，终端包括指纹采集模块，用于采集用户的指纹信息；信息计算芯片；集成有WiFi模块的控制器，用于将指纹信息利用信息计算芯片处理为数字指纹信息，在需远程开门时将数字指纹信息无线传送至智能锁设备中的WiFi模块。

本发明提供了一种无线识别指纹装置，包括指纹采集模块、信息计算芯片、集成有WiFi模块的控制器、采集检测模块及芯片供电模块。本申请的无线识别指纹装置在指纹采集模块采集指纹信息时，会通知控制器从指纹采集模块读取指纹信息，且此时才控制信息计算芯片上电，并在控制器读取完成指纹信息时会控制信息计算芯片断电，也就是说，当智能锁设备需使用信息计算芯片时其才上电；当智能锁设备无需使用信息计算芯片时其断电，使得信息计算芯片的耗电量较小，从而降低了设备的待机功耗。而且，本申请可通过WiFi模块远程传送指纹信息开锁，从而实现远程开锁。

在上述实施例的基础上：

请参照图3，图3为本发明提供的一种芯片供电模块的结构示意图。

作为一种可选的实施例，芯片供电模块5包括开关电源芯片U1、电感L1、第一反馈电阻R2、第二反馈电阻R3、第一反馈电容C11、第二反馈电容C12及第三反馈电容C13；其中：

开关电源芯片U1的控制端与控制器3连接，开关电源芯片U1的电源输出端与电感L1的第一端连接，电感L1的第二端分别与信息计算芯片2的电源端、第三反馈电容C13的第一端、第二反馈电容C12的第一端、第一反馈电容C11的第一端及第一反馈电阻R2的第一端连接，第三反馈电容C13的第二端和第二反馈电容C12的第二端均接地，第一反馈电容C11的第二端分别与第一反馈电阻R2的第二端、第二反馈电阻R3的第一端及开关电源芯片U1的反馈端连接，第二反馈电阻R3的第二端接地；

控制器3具体用于在读取指纹信息时生成使能信号，以使芯片供电模块在接收到使能信号后，根据自身反馈电压值相应输出供电电压至信息计算芯片2；在读取完成指纹信息后停止生成使能信号，以使芯片供电模块5停止输出供电电压至信息计算芯片2。

具体地，本申请的芯片供电模块5包括开关电源芯片U1、电感L1、第一反馈电阻R2、第二反馈电阻R3、第一反馈电容C11、第二反馈电容C12及第三反馈电容C13，其工作原理为：

控制器3在读取指纹信息时生成使能信号至芯片供电模块5。芯片供电模块5在接收到使能信号后，会根据自身反馈端输入的电压值相应输出一定供电电压至信息计算芯片2，信息计算芯片2上电，具体地，芯片供电模块5的电源输出端输出的电压信号大小取决于芯片供电模块5的反馈端输入的电压值，通过改变第一反馈电阻R2和第二反馈电阻R3的阻值可调整芯片供电模块5的反馈端输入的电压值，目的是为信息计算芯片2提供其所需的供电电压VDDW；芯片供电模块5的电源输出端输出的电压信号不是一个稳定的电压值，利用第一反馈电容C11、第二反馈电容C12及第三反馈电容C13将电压信号稳定至信息计算芯片2所需的供电电压。

控制器3在读取完成指纹信息后停止生成使能信号至芯片供电模块5。芯片供电模块5此时会停止输出电压信号至信息计算芯片2，信息计算芯片2断电。

作为一种可选的实施例，与开关电源芯片U1的输入端连接的输入电源包括第一电池组VBAT1、第二电池组VBAT2、第一二极管D1及第二二极管D2；其中：

第一电池组VBAT1的正极与第一二极管D1的阳极连接，第二电池组VBAT2的正极与第二二极管D2的阳极连接，第一二极管D1的阴极与第二二极管D2的阴极连接且公共端接入开关电源芯片U1的输入端，第一电池组VBAT1的负极和第二电池组VBAT2的负极均接地。

具体地，本申请的开关电源芯片U1的输入电源由并联的第一电池组VBAT1和第二电池组VBAT2提供，第一电池组VBAT1和第二电池组VBAT2的结构相同，均包括多节串联的电池。为了减少第一电池组VBAT1和第二电池组VBAT2的相互影响，第一电池组VBAT1和第二电池组VBAT2分别通过二极管D1、D2后再合并为一路产生VCC，为开关电源芯片U1提供输入电源。

作为一种可选的实施例，输入电源还包括稳压二极管D3和第一电容C1；其中：

稳压二极管D3的阴极与第一电容C1的第一端连接且公共端接入开关电源芯片U1的输入端，稳压二极管D3的阳极与第一电容C1的第二端均接地。

具体地，稳压二极管D3用于稳定开关电源芯片U1的输入电源电压，第一电容C1用于滤除开关电源芯片U1的输入电源中的干扰信号，从而为开关电源芯片U1提供稳定输入电源。

更具体地，本申请的开关电源芯片可选用如图3所示的芯片，其中，RUN为开关电源芯片的控制端，其接入用于限流的电阻R1；SW为开关电源芯片的电源输出端；FB为电源输出端的反馈端；VIN为开关电源芯片的输入端；GND为开关电源芯片的接地端。

请参照图4，图4为本发明提供的一种WiFi模块的结构示意图。

作为一种可选的实施例，WiFi模块具体为EMW3080型号的WiFi模块。

具体地，本申请采用EMW3080作为WiFi模块，由于WiFi模块采用透传工作模式，所以电路并不复杂，如图4所示，WiFi模块采用串口通信，并留有JTAG(Joint Test ActionGroup，联合测试工作组)和UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发传输器)调试接口。

请参照图5，图5为本发明提供的一种采集检测模块的结构示意图。

作为一种可选的实施例，采集检测模块4包括：

检测端与指纹采集模块1连接、输出端与控制器3连接的触摸检测芯片U2，用于在检测到指纹采集模块1生成上升沿信号时输出高电平信号至控制器3，以通知控制器3从指纹采集模块1读取指纹信息。

具体地，本申请的采集检测模块4可选用触摸检测芯片U2，其工作原理为：

当用户手指未触摸指纹采集模块1时，指纹采集模块1不会生成触摸信号，即指纹采集模块1输出低电平信号至触摸检测芯片U2的检测端；当用户手指触摸指纹采集模块1时，指纹采集模块1会生成触摸信号，即指纹采集模块1输出高电平信号至触摸检测芯片U2的检测端。所以触摸检测芯片U2在检测到指纹采集模块1生成上升沿信号时，输出高电平信号至控制器3，以通知控制器3从指纹采集模块1读取指纹信息。

需要说明的是，本申请的采集检测模块4在设备待机时仍处于通电状态，但其耗电量远小于信息计算芯片2。

作为一种可选的实施例，采集检测模块4还包括：

第一端与触摸检测芯片U2的检测端连接、第二端接地的下拉电阻R4。

进一步地，考虑到触摸检测芯片U2与指纹采集模块1之间的连接线路上会存在干扰信号，干扰信号的信号值大都低于指纹采集模块1生成的触摸信号，但也可能导致触摸检测芯片U2误检测，即在用户手指未触摸指纹采集模块1时，触摸检测芯片U2误将干扰信号作为指纹采集模块1生成的触摸信号，所以本申请为了消除干扰信号的影响，增设下拉电阻R4。下拉电阻R4可将低于触摸信号的干扰信号直接拉低，使其无法触发触摸检测芯片U2，从而防止触摸检测芯片U2出现误检测。

作为一种可选的实施例，采集检测模块4还包括：

第一端与触摸检测芯片U2的检测端连接、第二端接地的瞬态抑制二极管D4。

进一步地，考虑到用户手指在触摸指纹采集模块1时，会带入一部分高压静电进入触摸检测芯片U2与指纹采集模块1之间的连接线路上，从而损坏触摸检测芯片U2，所以本申请增设瞬态抑制二极管D4，用来抑制高压静电，保护触摸检测芯片U2。

作为一种可选的实施例，采集检测模块4还包括第二电容C2和第三电容C3；其中：

第二电容C2的第一端分别与指纹采集模块1、下拉电阻R4的第一端及第一瞬态抑制二极管D1的第一端连接，第二电容C2的第二端分别与触摸检测芯片U2的检测端和第三电容C3的第一端连接，第三电容C3的第二端接地。

进一步地，本申请的采集检测模块4还包括第二电容C2和第三电容C3，其工作原理为：第二电容C2利用自身隔直流通交流的特性供脉冲信号输入，第三电容C3起到滤波作用。

更具体地，本申请的触摸检测芯片可选用如图5所示的芯片，其中，TCH为触摸检测芯片的检测端；OUT为触摸检测芯片的输出端，其输出信号经电阻R5限流后输出；VDD为触摸检测芯片的电源端，其输入电源经磁珠B和电容C4对直流电源滤波得到；GND为触摸检测芯片的接地端；HLD和OLH为触摸检测芯片的调节端，可通过改变两端接入的电阻R6和R7的阻值调节触摸检测芯片所能检测的脉宽，以调节触摸检测芯片的灵敏度。

本申请还提供了一种智能锁设备，包括上述任一种无线识别指纹装置。

本申请提供的智能锁设备的介绍请参考上述无线识别指纹装置的实施例，本申请在此不再赘述。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种无线识别指纹装置，其特征在于，包括指纹采集模块、信息计算芯片及集成有WiFi模块的控制器，还包括：

分别与所述指纹采集模块和所述控制器连接的采集检测模块，用于在检测到所述指纹采集模块采集指纹信息时，通知所述控制器从所述指纹采集模块读取所述指纹信息；

分别与所述控制器和所述信息计算芯片的电源端连接的芯片供电模块；

所述控制器用于在读取所述指纹信息时控制所述芯片供电模块为所述信息计算芯片供电；在读取完成所述指纹信息后控制所述芯片供电模块停止为所述信息计算芯片供电；在利用所述WiFi模块接收到数字指纹信息后，直接根据所述数字指纹信息进行指纹识别。

2.如权利要求1所述的无线识别指纹装置，其特征在于，所述芯片供电模块包括开关电源芯片、电感、第一反馈电阻、第二反馈电阻、第一反馈电容、第二反馈电容及第三反馈电容；其中：

所述开关电源芯片的控制端与所述控制器连接，所述开关电源芯片的电源输出端与所述电感的第一端连接，所述电感的第二端分别与所述信息计算芯片的电源端、所述第三反馈电容的第一端、所述第二反馈电容的第一端、所述第一反馈电容的第一端及所述第一反馈电阻的第一端连接，所述第三反馈电容的第二端和所述第二反馈电容的第二端均接地，所述第一反馈电容的第二端分别与所述第一反馈电阻的第二端、所述第二反馈电阻的第一端及所述开关电源芯片的反馈端连接，所述第二反馈电阻的第二端接地；

所述控制器具体用于在读取所述指纹信息时生成使能信号，以使所述芯片供电模块在接收到使能信号后，根据自身反馈电压值相应输出供电电压至所述信息计算芯片；在读取完成所述指纹信息后停止生成使能信号，以使所述芯片供电模块停止输出供电电压至所述信息计算芯片。

3.如权利要求2所述的无线识别指纹装置，其特征在于，与所述开关电源芯片的输入端连接的输入电源包括第一电池组、第二电池组、第一二极管及第二二极管；其中：

所述第一电池组的正极与所述第一二极管的阳极连接，所述第二电池组的正极与所述第二二极管的阳极连接，所述第一二极管的阴极与所述第二二极管的阴极连接且公共端接入所述开关电源芯片的输入端，所述第一电池组的负极和所述第二电池组的负极均接地。

4.如权利要求3所述的无线识别指纹装置，其特征在于，所述输入电源还包括稳压二极管和第一电容；其中：

所述稳压二极管的阴极与所述第一电容的第一端连接且公共端接入所述开关电源芯片的输入端，所述稳压二极管的阳极与所述第一电容的第二端均接地。

5.如权利要求1所述的无线识别指纹装置，其特征在于，所述WiFi模块具体为EMW3080型号的WiFi模块。

6.如权利要求1所述的无线识别指纹装置，其特征在于，所述采集检测模块包括：

检测端与所述指纹采集模块连接、输出端与所述控制器连接的触摸检测芯片，用于在检测到所述指纹采集模块生成上升沿信号时输出高电平信号至所述控制器，以通知所述控制器从所述指纹采集模块读取所述指纹信息。

7.如权利要求6所述的无线识别指纹装置，其特征在于，所述采集检测模块还包括：

第一端与所述触摸检测芯片的检测端连接、第二端接地的下拉电阻。

8.如权利要求7所述的无线识别指纹装置，其特征在于，所述采集检测模块还包括：

第一端与所述触摸检测芯片的检测端连接、第二端接地的瞬态抑制二极管。

9.如权利要求8所述的无线识别指纹装置，其特征在于，所述采集检测模块还包括第二电容和第三电容；其中：

所述第二电容的第一端分别与所述指纹采集模块、所述下拉电阻的第一端及所述瞬态抑制二极管的第一端连接，所述第二电容的第二端分别与所述触摸检测芯片的检测端和所述第三电容的第一端连接，所述第三电容的第二端接地。

10.一种智能锁设备，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的无线识别指纹装置。

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