CN113034743A - 一种具有nfc智能解锁功能的电动自行车 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有NFC智能解锁功能的电动自行车，涉及电动自行车领域，包括：主控芯片、电门锁控制电路、NFC感应芯片和电源电路，NFC感应芯片获取外部的NFC设备的交互信息并传输至主控芯片，当主控芯片得到设置交互信息的信号时，生成得到密文并分别存储在主控芯片和NFC设备中，否则主控芯片检测待测NFC设备中的待测交互信息，分别比较卡号信息和待测密文，当待测交互信息中包含待测密文时，主控芯片与密文相比较；当比较结果相一致时，则解锁电动自行车的电源锁，不再需要再携带体积较大的物理钥匙，携带通用的NFC设备即可，使用更加方便。

Description

一种具有NFC智能解锁功能的电动自行车
技术领域
本发明涉及电动自行车领域，尤其是一种具有NFC智能解锁功能的电动自行车。
背景技术
电动自行车在我国具有很高的使用率和普及度，目前是市面上的电动自行车的电源开启方式大多是需要用户通过钥匙进行解锁，传统的物理钥匙在使用时具有一定的局限性，由于钥匙是通过钥匙齿的排列进行解锁的，因此容易出现复制钥匙的问题，同时一旦发生钥匙丢失的情况，一方面用户难以进行电动自行车的解锁，给用户造成不便，另一方面也可能会导致电动自行车的丢失。
发明内容
本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种具有NFC智能解锁功能的电动自行车，本发明的技术方案如下：
一种具有NFC智能解锁功能的电动自行车，包括：主控芯片、电门锁控制电路、NFC感应芯片和电源电路，所述电源电路为各个芯片和所述电门锁控制电路供电，所述主控芯片连接到所述电门锁控制电路和所述NFC感应芯片；
当所述主控芯片得到设置交互信息的信号时，所述主控芯片通过所述NFC感应芯片获取NFC匹配设备的卡号信息，所述主控芯片生成随机加密信息并根据预设加密规则对所述随机加密信息进行加密处理得到密文，所述密文与对应的NFC匹配设备的卡号信息存储在所述主控芯片中，所述密文还存储在对应卡号信息的NFC匹配设备中，所述电动自行车对应多个能够实现解锁功能的NFC匹配设备；
当所述主控芯片未得到设置交互信息的信号时，所述主控芯片通过所述NFC感应芯片获取所述待测NFC设备的待测交互信息，当所述待测交互信息中的待测卡号信息为所述NFC匹配设备的卡号信息时，则所述主控芯片检测所述待测NFC设备中的待测交互信息是否包含与所述待测卡号信息对应的待测密文，当所述待测交互信息中包含待测密文时，所述主控芯片获取所述主控芯片中与所述待测卡号信息对应的密文并与所述待测密文相比较；
当比较结果相一致时，则将所述NFC感应芯片获取到的感应结果作为解锁信息，所述电动自行车根据所述解锁信息与所述待测NFC设备建立通信连接，所述主控芯片通过所述电门锁控制电路解锁所述电动自行车的电源锁。
其进一步的技术方案为，所述电动自行车还包括坐垫锁，所述主控芯片连接到所述坐垫锁，则当所述NFC感应芯片在预定时间内获取预定次数的感应结果时，所述主控芯片控制所述坐垫锁解锁。
其进一步的技术方案为，所述电动自行车还包括电子双撑锁，所述主控芯片连接到所述电子双撑锁，则当所述NFC感应芯片获取预定持续时间内的感应结果时，所述主控芯片控制所述电子双撑锁解锁。
其进一步的技术方案为，所述NFC匹配设备包括NFC手机、NFC手环、UID卡和CUID卡。
其进一步的技术方案为，所述电门锁控制电路包括多个电阻、多个二极管、两个电容、PMOS管和两个三极管，第二二极管的正极分别连接到电源电路、PMOS管的源极、第三二极管的负极、第三电阻的一端和第四电容的一端，所述第三二极管的正极分别连接到所述第三电阻的另一端、所述第四电容的另一端、所述PMOS管的栅极和第四电阻的一端，第一三极管的集电极连接到所述第四电阻的另一端、发射极接地、基极通过第五电阻连接到所述主控芯片的I2C时钟端；
所述PMOS管的漏极连接到第四二极管的正极，所述第四二极管的负极连接到第五二极管的正极和第六电阻的一端，所述第六电阻的另一端连接到所述主控芯片的配置时钟输出端、第七电阻的一端和第五电容的一端，所述第七电阻的另一端和所述第五电容的另一端接地；
所述第五二极管的负极通过第八电阻连接到第二三极管的集电极，第二三极管的发射极和第十电阻的公共端连接到所述第二二极管的负极，第九电阻和所述第十电阻的公共端连接到所述第二三极管的基极，所述第九电阻的另一端连接到第三三极管的集电极，所述第三三极管的发射极接地、基极通过第十一电阻连接到所述主控芯片的I2C数据端。
其进一步的技术方案为，所述电源电路包括电阻电路和电源输出电路，电动自行车的电池正极通过电阻电路连接到所述电源输出电路。
其进一步的技术方案为，所述电阻电路包括两个电阻，第十二电阻的一端和第十三电阻的一端连接到电动自行车的电池正极，所述第十二电阻的另一端和所述第十三电阻的另一端连接到所述电源输出电路。
其进一步的技术方案为，所述电源输出电路包括两个二极管、两个电阻、两个三极管和三个电容，第十四电阻和第四三极管的集电极的公共端连接到所述电阻电路，所述电阻电路还连接到第六二极管的负极，所述第十四电阻的另一端连接到第五三极管的发射极，所述第五三极管的基极连接到第六二极管的正极，所述第五三极管的基极还通过第十五电阻接地，所述第四三极管的基极和所述第五三极管的集电极的公共端分别连接到第七二极管的负极和第六电容的一端，所述第七二极管的正极和所述第六电容的另一端接地，第四三极管的发射极通过第七电容接地，所述第四三极管的发射极还通过第八电容接地。
其进一步的技术方案为，所述NFC感应芯片连接到所述主控芯片的第二模拟输入端。
其进一步的技术方案为，所述主控芯片采用STM8系列单片机。
本发明的有益技术效果是：不再需要再携带体积较大的物理钥匙，携带通用的NFC手机等NFC设备即可，使用更加方便；同时实现对坐垫锁和电子双撑锁的控制，无需多把钥匙；通过加密处理保证了安全性。
附图说明
图1是本申请的NFC解锁电路的结构示意图。
图2是本申请的电动自行车的处理流程图。
图3是本申请的主控芯片的电路示意图。
图4是本申请的电门锁控制电路的示意图。
图5是本申请的电源电路的电路示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。
一种具有NFC智能解锁功能的电动自行车，包括：主控芯片、电门锁控制电路、NFC感应芯片和电源电路，如图1所示，电源电路提供5V的供电电压为主控芯片、NFC感应芯片和电门锁控制供电，主控芯片连接到电门锁控制电路和NFC感应芯片，NFC感应芯片优先安装在电动自行车头部仪表部分及电源锁位置，以便于更加便捷的监测电动自行车周围的NFC设备。
主控芯片的工作模式分为设置NFC匹配设备的交互信息以及解锁电动自行车，NFC匹配设备即为解锁电动自行车的NFC设备，当主控芯片得到设置交互信息的信号时，主控芯片通过NFC感应芯片获取NFC匹配设备的卡号信息，主控芯片生成随机加密信息并根据预设加密规则对随机加密信息进行加密处理得到密文，预设加密规则可由各类现有的加密算法生成，比如DES加密算法，密文与对应的NFC匹配设备的卡号信息存储在主控芯片，同时密文还存储在对应卡号信息的NFC匹配设备中，同现有的物理钥匙一样，电动自行车对应多个能够实现解锁功能的NFC匹配设备。
如图2所示，当主控芯片未得到设置交互信息的信号时，即解锁电动自行车的正常工作过程中，NFC待测设备进入到NFC感应芯片的监测范围内时，NFC感应芯片发送匹配请求至当前的NFC待测设备，电动自行车分别对NFC待测设备的卡号信息和密文进行验证，主控芯片通过NFC感应芯片获取NFC待测设备的待测交互信息，本申请中，NFC感应芯片采用射频监测方式进行监测，NFC感应芯片监测到RF场强变化，当待测交互信息中的待测卡号信息为NFC匹配设备的卡号信息时，则主控芯片检测待测NFC设备中的待测交互信息是否包含与待测卡号信息对应的待测密文，需要说明的是，NFC匹配设备和待测NFC设备包括NFC手机、NFC手环、UID卡和CUID卡，当使用NFC手机作为待测NFC设备时，此时NFC手机中不仅包括本申请的电动自行车的交互信息，也可能包括其他场景下的交互信息(例如自己家中的电子锁)，因此主控芯片会检测与待测卡号信息对应的待测密文。
当待测交互信息中包含待测密文时，主控芯片获取主控芯片中与待测卡号信息对应的密文并与待测密文相比较；当比较结果相一致时，则将NFC感应芯片获取到的感应结果作为解锁信息，电动自行车根据该解锁信息与待测NFC设备建立通信连接，解锁电动自行车的电源锁。
当卡号信息与电动自行车不匹配时，此时电动自行车的电源锁无法解锁。
进一步的，电动自行车还包括坐垫锁，当NFC感应芯片在预定时间内获取预定次数的感应结果时，主控芯片控制坐垫锁解锁，例如，NFC感应芯片在1S的时间内检测到两次感应记录。
电动自行车还包括电子双撑锁，当NFC感应芯片获取预定持续时间内的感应结果时，主控芯片控制电子双撑锁解锁，例如，NFC感应芯片在2S的持续时间内检测到感应记录。
如图3所示，主控芯片采用STM8系列单片机，主控芯片包括多个端口：I2C时钟端LOCKC、配置时钟输出端LOCK、I2C数据端ACC和第二模拟输入端sigin，分别对应主控芯片上的第12端口、第14端口、第11端口和第19端口。
NFC感应芯片采用市售的芯片即可，例如型号为WS1850S的NFC感应芯片，在此不做过多限定，NFC感应芯片能够获取用户手中NFC设备的信息。
NFC感应芯片连接到主控芯片的第二模拟输入端sigin，作为NFC设备的信号输入。
如图4所示，主控芯片通过NFC感应芯片获取外部的NFC信息后，通过电门锁控制电路控制电动自行车的电门锁，实现电门锁的控制，电门锁控制电路包括多个电阻、多个二极管、多个电容、PMOS管和两个三极管，第一三极管Q1和第三三极管Q3为NPN型三极管，第二三极管Q2为PNP型三极管，第二二极管D2的正极分别连接到电源电路、PMOS管M1的源极、第三二极管D3的负极、第三电阻R3的一端和第四电容C4的一端，第三二极管D3的正极分别连接到第三电阻R3的另一端、第四电容D4的另一端、PMOS管M1的栅极和第四电阻R4的一端，第一三极管Q1的集电极连接到第四电阻R4的另一端、发射极接地、基极通过第五电阻R5连接到主控芯片的I2C时钟端LOCKC。
PMOS管M1的漏极连接到第四二极管D4的正极，第四二极管D4的负极连接到第五二极管D5的正极和第六电阻R6的一端，第六电阻R6的另一端连接到主控芯片的配置时钟输出端LOCK、第七电阻R7的一端和第五电容C5的一端，第七电阻R7的另一端和第五电容C5的另一端接地。
第二三极管Q2的发射极和第八电阻R8的公共端连接到第二二极管D2的负极，第五二极管D5的负极通过第八电阻R8连接到第二三极管Q2的集电极，第九电阻R9和第十电阻R10的公共端连接到第二三极管Q2的基极，第二三极管Q2的基极通过第九电阻R9连接到第三三极管Q3的集电极，第三三极管Q3的发射极接地、基极通过第十一电阻R11连接到主控芯片的I2C数据端ACC。
如图5所示，电源电路包括电阻电路和电源输出电路，电动自行车的电池正极通过电阻电路连接到电源输出电路。
电阻电路包括两个电阻，第十二电阻R12的一端和第十三电阻R13的一端连接到电动自行车的电池正极，第十二电阻R12的另一端和第十三电阻R13的另一端连接到电源输出电路的输入端。
电源输出电路包括两个二极管、两个电阻、两个三极管和三个电容，第四三极管为NPN型三极管，第五三极管为PNP型三极管，第十四电阻R14和第四三极管Q4的集电极的公共端连接到电阻电路，电阻电路还连接到第六二极管D6的负极，第十四电阻R14的另一端连接到第五三极管Q5的发射极，第五三极管Q5的基极连接到第六二极管D6的正极，第五三极管Q5的基极还通过第十五电阻R15接地，第四三极管Q4的基极和第五三极管Q5的集电极的公共端分别连接到第七二极管D7的负极和第六电容C6的一端，第七二极管D7的正极和第六电容C6的另一端接地，第四三极管Q4的发射极通过第七电容D7接地，第四三极管Q4的发射极还通过第八电容C8接地。
以上所述的仅是本申请的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有NFC智能解锁功能的电动自行车，其特征在于，包括：主控芯片、电门锁控制电路、NFC感应芯片和电源电路，所述电源电路为各个芯片和所述电门锁控制电路供电，所述主控芯片连接到所述电门锁控制电路和所述NFC感应芯片；
当所述主控芯片得到设置交互信息的信号时，所述主控芯片通过所述NFC感应芯片获取NFC匹配设备的卡号信息，所述主控芯片生成随机加密信息并根据预设加密规则对所述随机加密信息进行加密处理得到密文，所述密文与对应的NFC匹配设备的卡号信息存储在所述主控芯片中，所述密文还存储在对应卡号信息的NFC匹配设备中，所述电动自行车对应多个能够实现解锁功能的NFC匹配设备；
当所述主控芯片未得到设置交互信息的信号时，所述主控芯片通过所述NFC感应芯片获取所述待测NFC设备的待测交互信息，当所述待测交互信息中的待测卡号信息为所述NFC匹配设备的卡号信息时，则所述主控芯片检测所述待测NFC设备中的待测交互信息是否包含与所述待测卡号信息对应的待测密文，当所述待测交互信息中包含待测密文时，所述主控芯片获取所述主控芯片中与所述待测卡号信息对应的密文并与所述待测密文相比较；
当比较结果相一致时，则将所述NFC感应芯片获取到的感应结果作为解锁信息，所述电动自行车根据所述解锁信息与所述待测NFC设备建立通信连接，所述主控芯片通过所述电门锁控制电路解锁所述电动自行车的电源锁。
2.根据权利要求1所述的电动自行车，其特征在于，所述电动自行车还包括坐垫锁，所述主控芯片连接到所述坐垫锁，则当所述NFC感应芯片在预定时间内获取预定次数的感应结果时，所述主控芯片控制所述坐垫锁解锁。
3.根据权利要求1所述的电动自行车，其特征在于，所述电动自行车还包括电子双撑锁，所述主控芯片连接到所述电子双撑锁，则当所述NFC感应芯片获取预定持续时间内的感应结果时，所述主控芯片控制所述电子双撑锁解锁。
4.根据权利要求1所述的电动自行车，其特征在于，所述NFC匹配设备包括NFC手机、NFC手环、UID卡和CUID卡。
5.根据权利要求1-4任一所述的电动自行车，其特征在于，所述电门锁控制电路包括多个电阻、多个二极管、两个电容、PMOS管和两个三极管，第二二极管的正极分别连接到电源电路、PMOS管的源极、第三二极管的负极、第三电阻的一端和第四电容的一端，所述第三二极管的正极分别连接到所述第三电阻的另一端、所述第四电容的另一端、所述PMOS管的栅极和第四电阻的一端，第一三极管的集电极连接到所述第四电阻的另一端、发射极接地、基极通过第五电阻连接到所述主控芯片的I2C时钟端；
所述PMOS管的漏极连接到第四二极管的正极，所述第四二极管的负极连接到第五二极管的正极和第六电阻的一端，所述第六电阻的另一端连接到所述主控芯片的配置时钟输出端、第七电阻的一端和第五电容的一端，所述第七电阻的另一端和所述第五电容的另一端接地；
所述第五二极管的负极通过第八电阻连接到第二三极管的集电极，所述第二三极管的发射极和第十电阻的公共端连接到所述第二二极管的负极，第九电阻和所述第十电阻的公共端连接到所述第二三极管的基极，所述第九电阻的另一端连接到第三三极管的集电极，所述第三三极管的发射极接地、基极通过第十一电阻连接到所述主控芯片的I2C数据端。
6.根据权利要求1-4任一所述的电动自行车，其特征在于，所述电源电路包括电阻电路和电源输出电路，电动自行车的电池正极通过所述电阻电路连接到所述电源输出电路。
7.根据权利要求6所述的电动自行车，其特征在于，所述电阻电路包括两个电阻，第十二电阻的一端和第十三电阻的一端连接到电动自行车的电池正极，所述第十二电阻的另一端和所述第十三电阻的另一端连接到所述电源输出电路。
8.根据权利要求6所述的电动自行车，其特征在于，所述电源输出电路包括两个二极管、两个电阻、两个三极管和三个电容，第十四电阻和第四三极管的集电极的公共端连接到所述电阻电路，所述电阻电路还连接到第六二极管的负极，所述第十四电阻的另一端连接到第五三极管的发射极，所述第五三极管的基极连接到第六二极管的正极，所述第五三极管的基极还通过第十五电阻接地，所述第四三极管的基极和所述第五三极管的集电极的公共端分别连接到第七二极管的负极和第六电容的一端，所述第七二极管的正极和所述第六电容的另一端接地，第四三极管的发射极通过第七电容接地，所述第四三极管的发射极还通过第八电容接地。
9.根据权利要求1所述的电动自行车，其特征在于，所述NFC感应芯片连接到所述主控芯片的第二模拟输入端。
10.根据权利要求1所述的电动自行车，其特征在于，所述主控芯片采用STM8系列单片机。
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