CN210573971U - 一种指纹识别电路及智能锁 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种指纹识别电路，包括指纹传感器、指纹算法芯片、控制器、触摸检测电路及芯片供电电路。本申请的指纹识别电路在用户触摸指纹传感器时，即指纹传感器采集指纹信息时才唤醒控制器读取指纹信息，且此时才控制指纹算法芯片上电，并在控制器读取完成指纹信息时会控制指纹算法芯片断电，也就是说，当智能锁处于工作状态时指纹算法芯片才上电；当智能锁处于待机状态时指纹算法芯片断电，使得指纹算法芯片的耗电量较小，从而降低了设备的待机功耗。本实用新型还公开了一种智能锁，与上述指纹识别电路具有相同的有益效果。

Description

一种指纹识别电路及智能锁

技术领域

本实用新型涉及智能锁技术领域，特别是涉及一种指纹识别电路及智能锁。

背景技术

随着科技的发展，智能锁代替传统机械锁逐渐得到广泛应用。目前，智能锁大都采用指纹识别技术实现开门操作，其中，请参照图1，智能锁的指纹识别电路包括：用于采集指纹信息的指纹传感器；指纹算法芯片；用于将指纹信息利用指纹算法芯片处理为数字信息，并根据数字信息进行指纹识别的控制器。但是，现有的指纹算法芯片一直处于通电状态，即使智能锁处于待机状态时指纹算法芯片仍在通电，而指纹算法芯片的耗电量较大，导致设备的待机功耗较大。

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。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种指纹识别电路及智能锁，当智能锁处于工作状态时指纹算法芯片才上电；当智能锁处于待机状态时指纹算法芯片断电，使得指纹算法芯片的耗电量较小，从而降低了设备的待机功耗。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种指纹识别电路，包括指纹传感器、指纹算法芯片及控制器，还包括：

分别与所述指纹传感器和所述控制器连接的触摸检测电路，用于在检测到所述指纹传感器采集指纹信息时生成读取信号至所述控制器，以唤醒所述控制器读取所述指纹信息；

分别与所述控制器和所述指纹算法芯片的电源端连接的芯片供电电路；

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电路为所述指纹算法芯片供电；在读取完成所述指纹信息后控制所述芯片供电电路停止为所述指纹算法芯片供电。

优选地，所述触摸检测电路包括：

检测端与所述指纹传感器连接、输出端与所述控制器连接的单路触摸芯片，用于在检测到所述指纹传感器生成上升沿信号时输出高电平信号至所述控制器，以唤醒所述控制器读取所述指纹传感器此时采集的指纹信息。

优选地，所述触摸检测电路还包括：

第一端与所述单路触摸芯片的检测端连接、第二端接地的下拉电阻。

优选地，所述触摸检测电路还包括：

第一端与所述单路触摸芯片的检测端连接、第二端接地的第一瞬态抑制二极管。

优选地，所述触摸检测电路还包括第一电容和第二电容；其中：

所述第一电容的第一端分别与所述指纹传感器、所述下拉电阻的第一端及所述第一瞬态抑制二极管的第一端连接，所述第一电容的第二端分别与所述单路触摸芯片的检测端和所述第二电容的第一端连接，所述第二电容的第二端接地。

优选地，所述芯片供电电路包括开关电源芯片、电感、第一调节电阻、第二调节电阻、第三电容、第四电容及第五电容；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指纹算法芯片的电源端、所述第五电容的第一端、所述第四电容的第一端、所述第三电容的第一端及所述第一调节电阻的第一端连接，所述第五电容的第二端和所述第四电容的第二端均接地，所述第三电容的第二端分别与所述第一调节电阻的第二端、所述第二调节电阻的第一端及所述开关电源芯片的反馈端连接，所述第二调节电阻的第二端接地；

所述控制器具体用于在读取所述指纹信息时生成高电平信号，以使所述芯片供电电路在接收到高电平信号后，根据自身反馈端输入的电压值相应输出一定电压信号供给所述指纹算法芯片；在读取完成所述指纹信息后生成低电平信号，以使所述芯片供电电路在接收到低电平信号后停止输出电压信号至所述指纹算法芯片。

优选地，所述芯片供电电路还包括磁珠；其中：

所述磁珠的第一端分别与所述电感的第二端、所述第五电容的第一端、所述第四电容的第一端、所述第三电容的第一端及所述第一调节电阻的第一端连接，所述磁珠的第二端与所述指纹算法芯片的电源端连接。

优选地，所述芯片供电电路还包括：

第一端与所述指纹算法芯片的电源端连接、第二端接地的所述第二瞬态抑制二极管。

优选地，所述指纹识别电路还包括开关管、发光二极管及电阻；其中：

所述开关管的控制端与所述控制器连接，所述开关管的第一端与所述发光二极管的阴极连接，所述发光二极管的阳极与所述电阻的第一端连接，所述电阻的第二端接入直流电源，所述开关管的第二端接地；

所述控制器还用于在读取所述指纹信息时控制所述开关管导通；在读取完成所述指纹信息后控制所述开关管断开。

为解决上述技术问题，本实用新型还提供了一种智能锁，包括上述任一种指纹识别电路。

本实用新型提供了一种指纹识别电路，包括指纹传感器、指纹算法芯片、控制器、触摸检测电路及芯片供电电路。本申请的指纹识别电路在用户触摸指纹传感器时，即指纹传感器采集指纹信息时才唤醒控制器读取指纹信息，且此时才控制指纹算法芯片上电，并在控制器读取完成指纹信息时会控制指纹算法芯片断电，也就是说，当智能锁处于工作状态时指纹算法芯片才上电；当智能锁处于待机状态时指纹算法芯片断电，使得指纹算法芯片的耗电量较小，从而降低了设备的待机功耗。

本实用新型还提供了一种智能锁，与上述指纹识别电路具有相同的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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电路的结构示意图；

图2为本实用新型提供的一种指纹识别电路的结构示意图；

图3为本实用新型提供的一种触摸检测电路的结构示意图；

图4为本实用新型提供的一种芯片供电电路的结构示意图；

图5为本实用新型提供的一种指纹算法芯片的结构示意图；

图6为本实用新型提供的一种连接器的结构示意图；

图7为本实用新型提供的一种备选连接器的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种指纹识别电路及智能锁，当智能锁处于工作状态时指纹算法芯片才上电；当智能锁处于待机状态时指纹算法芯片断电，使得指纹算法芯片的耗电量较小，从而降低了设备的待机功耗。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参照图2，图2为本实用新型提供的一种指纹识别电路的结构示意图。

该指纹识别电路包括指纹传感器1、指纹算法芯片2及控制器3，还包括：

分别与指纹传感器1和控制器3连接的触摸检测电路4，用于在检测到指纹传感器1采集指纹信息时生成读取信号至控制器3，以唤醒控制器3读取指纹信息；

分别与控制器3和指纹算法芯片2的电源端连接的芯片供电电路5；

控制器3用于在读取指纹信息时控制芯片供电电路5为指纹算法芯片2供电；在读取完成指纹信息后控制芯片供电电路5停止为指纹算法芯片2供电。

具体地，本申请的指纹识别电路包括指纹传感器1、指纹算法芯片2、控制器3、触摸检测电路4及芯片供电电路5，其工作原理为：

当用户手指触摸指纹传感器1时，指纹传感器1会采集指纹信息，同时指纹传感器1会生成Touch(触摸)信号，并将Touch信号发送至触摸检测电路4。触摸检测电路4在接收到Touch信号时，即检测到指纹传感器1在采集指纹信息，会生成读取信号至控制器3，目的是唤醒控制器3读取指纹传感器1此时采集的指纹信息。

控制器3在被唤醒后，会立即触发芯片供电电路5给指纹算法芯片2上电，目的是在控制器3读取指纹信息时指纹算法芯片2处于通电状态，以实现后续指纹识别。指纹算法芯片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读取指纹信息和指纹算法芯片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，指纹算法芯片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，会控制芯片供电电路5停止为指纹算法芯片2供电，目的是在设备进入待机后指纹算法芯片2处于断电状态。

本实用新型提供了一种指纹识别电路，包括指纹传感器、指纹算法芯片、控制器、触摸检测电路及芯片供电电路。本申请的指纹识别电路在用户触摸指纹传感器时，即指纹传感器采集指纹信息时才唤醒控制器读取指纹信息，且此时才控制指纹算法芯片上电，并在控制器读取完成指纹信息时会控制指纹算法芯片断电，也就是说，当智能锁处于工作状态时指纹算法芯片才上电；当智能锁处于待机状态时指纹算法芯片断电，使得指纹算法芯片的耗电量较小，从而降低了设备的待机功耗。

在上述实施例的基础上：

请参照图3，图3为本实用新型提供的一种触摸检测电路的结构示意图。

作为一种可选的实施例，触摸检测电路4包括：

检测端与指纹传感器1连接、输出端与控制器3连接的单路触摸芯片U4，用于在检测到指纹传感器1生成上升沿信号时输出高电平信号至控制器3，以唤醒控制器3读取指纹传感器1此时采集的指纹信息。

具体地，本申请的触摸检测电路4可选用单路触摸芯片U4，其工作原理为：

当用户手指未触摸指纹传感器1时，指纹传感器1不会生成Touch信号，即指纹传感器1输出低电平信号至单路触摸芯片U4的检测端；当用户手指触摸指纹传感器1时，指纹传感器1会生成Touch信号，即指纹传感器1输出高电平信号至单路触摸芯片U4的检测端。所以单路触摸芯片U4在检测到指纹传感器1生成上升沿信号时，输出高电平信号(相当于上述读取信号)至控制器3，以唤醒控制器3读取指纹传感器1此时采集的指纹信息。

更具体地，本申请的单路触摸芯片可选用如图3所示的芯片，其中，TCH为单路触摸芯片的检测端；OUT为单路触摸芯片的输出端，其输出信号经电阻R25限流后输出；VDD为单路触摸芯片的电源端，其输入电源经磁珠B8和电容C29对直流电源滤波得到；GND为单路触摸芯片的接地端；HLD和OLH为单路触摸芯片的调节端，可通过改变两端接入的电阻R22和R23的阻值调节单路触摸芯片所能检测的脉宽，以调节单路触摸芯片的灵敏度。

需要说明的是，本申请的触摸检测电路4在设备待机时仍处于通电状态，但其耗电量远小于指纹算法芯片2。

作为一种可选的实施例，触摸检测电路4还包括：

第一端与单路触摸芯片U4的检测端连接、第二端接地的下拉电阻R24。

进一步地，考虑到单路触摸芯片U4与指纹传感器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传感器1生成的Touch信号，但也可能导致单路触摸芯片U4误检测，即在用户手指未触摸指纹传感器1时，单路触摸芯片U4误将干扰信号作为指纹传感器1生成的Touch信号，所以本申请为了消除干扰信号的影响，增设下拉电阻R24。下拉电阻R24可将低于Touch信号的干扰信号直接拉低，使其无法触发单路触摸芯片U4，从而防止单路触摸芯片U4出现误检测。

作为一种可选的实施例，触摸检测电路4还包括：

第一端与单路触摸芯片U4的检测端连接、第二端接地的第一瞬态抑制二极管D1。

进一步地，考虑到用户手指在触摸指纹传感器1时，会带入一部分高压静电进入单路触摸芯片U4与指纹传感器1之间的连接线路上，从而损坏单路触摸芯片U4，所以本申请增设第一瞬态抑制二极管D1，用来抑制高压静电，保护单路触摸芯片U4。

作为一种可选的实施例，触摸检测电路4还包括第一电容C27和第二电容C28；其中：

第一电容C27的第一端分别与指纹传感器1、下拉电阻R24的第一端及第一瞬态抑制二极管D1的第一端连接，第一电容C27的第二端分别与单路触摸芯片U4的检测端和第二电容C28的第一端连接，第二电容C28的第二端接地。

进一步地，本申请的触摸检测电路4还包括第一电容C27和第二电容C28，其工作原理为：第一电容C27利用自身隔直流通交流的特性供脉冲信号输入，第二电容C28起到滤波作用。

请参照图4，图4为本实用新型提供的一种芯片供电电路的结构示意图。

作为一种可选的实施例，芯片供电电路5包括开关电源芯片U11、电感L2、第一调节电阻R20、第二调节电阻R21、第三电容C78、第四电容C79及第五电容C80；其中：

开关电源芯片U11的控制端与控制器3连接，开关电源芯片U11的电源输出端与电感L2的第一端连接，电感L2的第二端分别与指纹算法芯片2的电源端、第五电容C80的第一端、第四电容C79的第一端、第三电容C78的第一端及第一调节电阻R20的第一端连接，第五电容C80的第二端和第四电容C79的第二端均接地，第三电容C78的第二端分别与第一调节电阻R20的第二端、第二调节电阻R21的第一端及开关电源芯片U11的反馈端连接，第二调节电阻R21的第二端接地；

控制器3具体用于在读取指纹信息时生成高电平信号，以使芯片供电电路5在接收到高电平信号后，根据自身反馈端输入的电压值相应输出一定电压信号供给指纹算法芯片2；在读取完成指纹信息后生成低电平信号，以使芯片供电电路5在接收到低电平信号后停止输出电压信号至指纹算法芯片2。

具体地，本申请的芯片供电电路5包括开关电源芯片U11、电感L2、第一调节电阻R20、第二调节电阻R21、第三电容C78、第四电容C79及第五电容C80，其工作原理为：

控制器3在读取指纹信息时生成高电平信号至芯片供电电路5。芯片供电电路5在接收到高电平信号后，会根据自身反馈端输入的电压值相应输出一定电压信号供给指纹算法芯片2，指纹算法芯片2上电，具体地，芯片供电电路5的电源输出端输出的电压信号大小取决于芯片供电电路5的反馈端输入的电压值，通过改变第一调节电阻R20和第二调节电阻R21的阻值可调整芯片供电电路5的反馈端输入的电压值，目的是为指纹算法芯片2提供其所需的电源电压VDDF；芯片供电电路5的电源输出端输出的电压信号不是一个稳定的电压值，利用第三电容C78、第四电容C79及第五电容C80将电压信号稳定至指纹算法芯片2所需的电源电压。

控制器3在读取完成指纹信息后生成低电平信号至芯片供电电路5。芯片供电电路5在接收到低电平信号后，会停止输出电压信号至指纹算法芯片2，指纹算法芯片2断电。

更具体地，本申请的开关电源芯片可选用如图4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R19；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，其接入用于滤波的电容C26；GND为开关电源芯片的接地端。

作为一种可选的实施例，芯片供电电路5还包括磁珠B3；其中：

磁珠B3的第一端分别与电感L2的第二端、第五电容C80的第一端、第四电容C79的第一端、第三电容C78的第一端及第一调节电阻R20的第一端连接，磁珠B3的第二端与指纹算法芯片2的电源端连接。

进一步地，本申请的芯片供电电路5还包括磁珠B3，磁珠B3有很高的电阻率和磁导率，等效于电阻和电感串联，其可抑制电源线上的高频噪声和尖峰干扰，还具有吸收静电脉冲的能力，从而稳定输入至指纹算法芯片2的电源电压VDDF。

作为一种可选的实施例，芯片供电电路5还包括：

第一端与指纹算法芯片2的电源端连接、第二端接地的第二瞬态抑制二极管D2。

进一步地，本申请的芯片供电电路5还包括第二瞬态抑制二极管D2，其可抑制电源线上的高压干扰信号，从而进一步稳定输入至指纹算法芯片2的电源电压VDDF。

作为一种可选的实施例，指纹识别电路还包括开关管Q3、发光二极管D3及电阻R26；其中：

开关管Q3的控制端与控制器3连接，开关管Q3的第一端与发光二极管D3的阴极连接，发光二极管D3的阳极与电阻R26的第一端连接，电阻R26的第二端接入直流电源，开关管Q3的第二端接地；

控制器3还用于在读取指纹信息时控制开关管Q3导通；在读取完成指纹信息后控制开关管Q3断开。

进一步地，本申请的指纹识别电路还包括开关管Q3、发光二极管D3及电阻R26(电阻R26：限流分压作用)，其工作原理为：

控制器3在读取指纹信息时，控制开关管Q3导通，发光二极管D3发光；控制器3在读取完成指纹信息后，控制开关管Q3断开，发光二极管D3不发光，从而通过发光二极管D3的发光情况体现指纹信息采集情况。具体地，本申请的开关管Q3可选用NPN型的三极管，三极管的基极作为开关管Q3的控制端，三极管的集电极作为开关管Q3的第一端，三极管的发射极作为开关管Q3的第二端。由于NPN型的三极管为高电平导通低电平截止的开关管，所以这部分电路可如图4所示设置，另外，本申请还可在三极管的基极增设电阻R27，以限制流入三极管基极的电流，保护三极管。

此外，请参照图5，图5为本实用新型提供的一种指纹算法芯片的结构示意图。指纹算法芯片2通过串口(PA3/USART2_RXD和PA2/USART2_TXD)与控制器3通信，控制器3可选用MCU(Micro Controller Unit，微控制单元)。请参照图6及图7，图6为本实用新型提供的一种连接器的结构示意图，图7为本实用新型提供的一种备选连接器的结构示意图。连接器J1用于指纹算法芯片2、指纹传感器1与所连接的设备的通信，连接器J2为备选连接器，连接器便于电路组装。

本申请还提供了一种智能锁，包括上述任一种指纹识别电路。

本申请提供的智能锁的介绍请参考上述指纹识别电路的实施例，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实用新型。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实用新型的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本实用新型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)

1.一种指纹识别电路，包括指纹传感器、指纹算法芯片及控制器，其特征在于，还包括：

分别与所述指纹传感器和所述控制器连接的触摸检测电路，用于在检测到所述指纹传感器采集指纹信息时生成读取信号至所述控制器，以唤醒所述控制器读取所述指纹信息；

分别与所述控制器和所述指纹算法芯片的电源端连接的芯片供电电路；

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电路为所述指纹算法芯片供电；在读取完成所述指纹信息后控制所述芯片供电电路停止为所述指纹算法芯片供电。

2.如权利要求1所述的指纹识别电路，其特征在于，所述触摸检测电路包括：

检测端与所述指纹传感器连接、输出端与所述控制器连接的单路触摸芯片，用于在检测到所述指纹传感器生成上升沿信号时输出高电平信号至所述控制器，以唤醒所述控制器读取所述指纹传感器此时采集的指纹信息。

3.如权利要求2所述的指纹识别电路，其特征在于，所述触摸检测电路还包括：

第一端与所述单路触摸芯片的检测端连接、第二端接地的下拉电阻。

4.如权利要求3所述的指纹识别电路，其特征在于，所述触摸检测电路还包括：

第一端与所述单路触摸芯片的检测端连接、第二端接地的第一瞬态抑制二极管。

5.如权利要求4所述的指纹识别电路，其特征在于，所述触摸检测电路还包括第一电容和第二电容；其中：

所述第一电容的第一端分别与所述指纹传感器、所述下拉电阻的第一端及所述第一瞬态抑制二极管的第一端连接，所述第一电容的第二端分别与所述单路触摸芯片的检测端和所述第二电容的第一端连接，所述第二电容的第二端接地。

6.如权利要求1所述的指纹识别电路，其特征在于，所述芯片供电电路包括开关电源芯片、电感、第一调节电阻、第二调节电阻、第三电容、第四电容及第五电容；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指纹算法芯片的电源端、所述第五电容的第一端、所述第四电容的第一端、所述第三电容的第一端及所述第一调节电阻的第一端连接，所述第五电容的第二端和所述第四电容的第二端均接地，所述第三电容的第二端分别与所述第一调节电阻的第二端、所述第二调节电阻的第一端及所述开关电源芯片的反馈端连接，所述第二调节电阻的第二端接地；

所述控制器具体用于在读取所述指纹信息时生成高电平信号，以使所述芯片供电电路在接收到高电平信号后，根据自身反馈端输入的电压值相应输出一定电压信号供给所述指纹算法芯片；在读取完成所述指纹信息后生成低电平信号，以使所述芯片供电电路在接收到低电平信号后停止输出电压信号至所述指纹算法芯片。

7.如权利要求6所述的指纹识别电路，其特征在于，所述芯片供电电路还包括磁珠；其中：

所述磁珠的第一端分别与所述电感的第二端、所述第五电容的第一端、所述第四电容的第一端、所述第三电容的第一端及所述第一调节电阻的第一端连接，所述磁珠的第二端与所述指纹算法芯片的电源端连接。

8.如权利要求7所述的指纹识别电路，其特征在于，所述芯片供电电路还包括：

第一端与所述指纹算法芯片的电源端连接、第二端接地的第二瞬态抑制二极管。

9.如权利要求1所述的指纹识别电路，其特征在于，所述指纹识别电路还包括开关管、发光二极管及电阻；其中：

所述开关管的控制端与所述控制器连接，所述开关管的第一端与所述发光二极管的阴极连接，所述发光二极管的阳极与所述电阻的第一端连接，所述电阻的第二端接入直流电源，所述开关管的第二端接地；

所述控制器还用于在读取所述指纹信息时控制所述开关管导通；在读取完成所述指纹信息后控制所述开关管断开。

10.一种智能锁，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的指纹识别电路。

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