CN203894846U - 颜色数字压力感知组合动态键盘系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种颜色数字压力感知组合动态键盘系统。包括外接键盘、压力传感器、模数转换器、单片机、液晶显示屏，外接键盘由方形的可被LED点亮的硅胶格子键盘组成；在16个键盘的硅胶套中，嵌入RGBLED以达到改变按键颜色的功能，以4个列向RGBLED为一组，所用LED共阴连接，由arduino通过一个NPN型三极管来驱动，在阳极方面，4个行向的同种LED共阳连接，同样通过NPN三极管接到arduino端驱动，arduino端接的是PWM输出级，通过调节占空比来达到0~5v的电压输出；在输入键位下布有压力传感器，压力传感器用来收集压力信号。本实用新型的优点在于：能够在每次输入后重新排布键盘顺序，打破了传统键盘键位固定而易被记录密码图案的弊端。

Description

颜色数字压力感知组合动态键盘系统

技术领域

本实用新型涉及一种颜色数字压力感知组合动态安全键盘系统。

背景技术

目前，数字组合密码被广泛应用于生活中各领域，作为身份认证的凭证（如银行账户的认证，简单的密码电子门禁等）。而传统的静态物理键盘作为数字密码的输入设备更是广泛部署于各类终端（如银行的ATM自动取款机）。但是，这种密码输入设备存在着许多不可忽视的安全隐患。如他人可以通过一些方法获取密码输入者的密码图案，即通过窥视设备或者收集键盘按键上的指纹获知密码具体由哪些数字或符号组成,从而大幅度降低密码的强度，使其能在较短的时间内被猜解出，进而破坏认证。

发明内容

本实用新型为了解决输入设备存在安全隐患的问题，提供了一种组合键盘系统，采取的技术方案是：  

一种组合键盘系统包括外接键盘、压力传感器、模数转换器、单片机、液晶显示屏，

外接键盘由方形的可被LED点亮的硅胶格子键盘组成；在16个键盘的硅胶套中，嵌入RGBLED以达到改变按键颜色的功能，以4个列向RGB LED为一组，所用LED共阴连接，由arduino通过一个NPN型三极管来驱动，在阳极方面，4个行向的同种LED共阳连接，同样通过NPN三极管接到arduino端驱动，arduino端接的是PWM输出级，通过调节占空比来达到0~5v的电压输出；

在输入键位下布有压力传感器，压力传感器用来收集压力信号；

 单片机所用的控制模块采用的是Arduino mega 2560，核心芯片为 ATmega2560，最多可使用 54 个 I/O 口，拥有 256k 的 Flash Memory，并且直接配有支持串口，和传输协议的通讯接口。

 所述的液晶显示屏为12864 液晶显示屏，控制器为 ST7920，并口连接，并能够实现显示汉字的提示功能。

 本实用新型的优点在于：1.能够在每次输入后重新排布键盘顺序，打破了传统键盘键位固定而易被记录密码图案的弊端。2.在数字密码基础上加入颜色关键字产生混合密码，密码强度更高，更为隐蔽难以破解。3.内设压力传感装置，可以检测人的击键压力，使用这一动态、人体特征安全保障，不仅保密性高，而且由于压力感知位于内部，其加密手段也具有相当的隐蔽性。

附图说明

图1是单片机的内部模块结构框图。

图2是本实用新型的硬件部分的连接结构示意图。

图3是击键特征固件程序流程图。

图4是击键特征采集程序流程设计。

图5是压力传感电路的电路图。

   下面结合附图对本实用新型作进一步描述。

组合键盘系统包括外接键盘、压力传感器、模数转换器、单片机、液晶显示屏，所述的外接键盘的16键盘的硅胶套中，嵌入有RGBLED，用来改变按键的颜色。

Monome键盘模块，该键盘模块用来获取用户输入显示动态按键。Arduino mega 2560控制模块，该芯片用来处理用户输入随机产生并映射键盘序列与通信模块完成交流。LCD/LED显示模块，用来显示信息完成与用户的交互；GSM通信模块和UNO控制模块，用来通过GSM网络与绑定的手机完成信息交流与检测，用来实现远程控制。

Monome键盘模块主要由方形的可被LED点亮的硅胶格子键盘组成,其功能可以由用户自定义设计。在16个键盘的硅胶套中，嵌入RGBLED以达到改变按键颜色的功能。以4个列向RGB LED（共12个发光二极管）为一组，所用LED共阴连接，由arduino通过一个NPN型三极管来驱动。在阳极方面，4个行向的同种LED共阳连接，同样通过NPN三极管接到arduino端驱动。arduino端接的是PWM输出级，通过调节占空比来达到0~5v的电压输出。

在输入键位下布有压力传感器，用户输入密码时可同时判断压力大小，可以以此为第二个判断依据，若密码正确的同时压力值正确方可解锁。可以保证若密码泄露，也不可轻易打开。压力传感器用来收集压力信号，其工作流程图如图3所示。具体来讲，固件程序在开启之后空循环检测，直到有按键按下，通过压力传感器的信号传入，先判断按键号码，并将其发送到信号处理端，接着采集并发送按键过程产生的压力值直到按键结束，将结束信号发送到处理端。

控制模块采用 Arduino mega 2560，核心芯片为 ATmega2560。最多可使用 54 个 I/O 口，拥有 256k 的 Flash Memory，并且直接配有支持串口，IIC，TWI，SPI 等传输协议的通讯接口，功能强大。使用带有中文字库的 12864 液晶显示屏，控制器为 ST7920，并口连接（SPI 口留有他用），并能够实现显示汉字的提示功能。

实际工作时，运用视觉暂留效果，依次循环导通4个阴级的三极管，配合阳极三极管的PWM输出，以达到同时显示16个不同颜色的目的。

用户可以设定自己的颜色密码来替代传统的数字密码，并且在输入自行设定的颜色密码时每按键一次，颜色序列就会变化一次，以保证不能被窃取到输入序列，从而大大提高了安全性。

采集程序主要负责采集压力感应键盘传送回来的数据，以进行数据存储和判断等工作。

如图4所示，采集程序将采集的数据存为按键id和压力值数组。当采集程序开启后循环检测是否收到固件程序发来的开始信号，若收到则表明某个键被按下，并且将后面传来的第一个字节的数据存为按键号。所以采集程序将开始信号的下一个字节的数据存在键号里。将键号之后的数据存在此键号对应的压力数组中，直至收到结束信号。当采集程序没有收到开始信号时，程序将收到的数据存在键号为空所对应的压力数组中。

因此，采用动态物理键盘，每次完成输入并确认后，键盘按键将自动完成随机刷新，其上一次输入的密码图案将毫无意义，窃取者无法从外界观察到我们的击键特征，更无从仿制，不会泄露有关用户密码的任何信息，从而保证了密码强度的稳定性。

Claims (2)

1.一种颜色数字压力感知组合动态键盘系统，包括外接键盘、压力传感器、模数转换器、单片机、液晶显示屏依次电连接，其特征在于：

其中，外接键盘由方形的可被LED点亮的硅胶格子键盘组成；在16个键盘的硅胶套中，嵌入RGB LED以达到改变按键颜色的功能，以4个列向RGB LED为一组，所用LED共阴连接，由arduino通过一个NPN型三极管来驱动，在阳极方面，4个行向的同种LED共阳连接，同样通过NPN三极管接到arduino端驱动，arduino端接的是PWM输出级，通过调节占空比来达到0~5v的电压输出；

在输入键位下布有压力传感器，压力传感器用来收集压力信号；

 单片机所用的控制模块采用的是Arduino mega 2560，核心芯片为 ATmega2560，最多可使用 54 个 I/O 口，拥有 256k 的 Flash Memory，并且直接配有支持串口，和传输协议的通讯接口。

2.根据权利要求1所述的颜色数字压力感知组合动态键盘系统，其特征在于：所述的液晶显示屏为12864 液晶显示屏，控制器为 ST7920，并口连接，并能够实现显示汉字的提示功能。