[发明专利]一种光机电结合的智能锁系统

摘要

本发明涉及一种光机电结合的智能锁系统。本发明包括钥匙和锁芯，钥匙包括第一单片机、第一红外收发模块和钥匙电池，锁芯包括第二单片机、第二红外收发模块、锁芯电池、蜂鸣器、驱动电机、锁舌卡扣和微动开关。钥匙和锁芯在电路的控制下运行。本发明锁芯的机械部分在保留传统的葫芦锁的机械结构与功能的基础上增加了对钥匙上带有的电子ID的验证。使用者必须拥有能同时打开机械锁和通过电子ID验证的钥匙才能开锁，增强了锁的安全性。钥匙柄上的ID芯片与锁体内的主控芯片通过红外进行通信，简化了结构，在相同体积的锁内增加更多的弹子，获得更好的安全性。此外还配套设计了钥匙的电子ID验证机制以及权限设置机制以确保本发明的有效工作。

主权项

1.一种光机电结合的智能锁系统，包括钥匙和锁芯；其特征在于：所述的钥匙包括第一单片机、第一红外收发模块和钥匙电池；第一单片机用于存储钥匙ID信息；第一单片机控制第一红外收发模块向第二红外收发模块发送钥匙ID信息；钥匙电池用于为第一单片机供电；第一单片机采用普通内部无ID芯片的单片机，在外部设计ID芯片，构成主控芯片+ID的结构，或采用内含ID芯片的单片机；所述的锁芯包括第二单片机、第二红外收发模块、锁芯电池、蜂鸣器、驱动电机、锁舌卡扣和微动开关；第二单片机用于存储的合法ID信息；第二单片机内有Flash ROM或EEPROM能够保存程序和储存的多把钥匙ID信息，用于判断是否存在与插入锁芯的钥匙相同的ID信息；第二红外收发模块用于向第一红外收发模块发出钥匙插入锁芯的信息，并接收第一红外收发模块发出的钥匙ID信息；锁芯电池为第二单片机供电；蜂鸣器用于报警；驱动电机在锁芯电池在电量低时，扣住锁舌卡扣，使之变为单纯的机械锁；锁舌卡扣通过第二单片机控制电机正反转来控制卡扣开闭；如果该钥匙为合法钥匙，第二单片机会驱动电机，使锁舌卡扣卡紧，此时若该钥匙的弹子与锁的锁胆相匹配，用户就可以转动钥匙开门；如果该钥匙为非法钥匙，单片机不会驱动电机卡紧锁舌卡扣，而是驱动蜂鸣器发出报警声；当钥匙拔出后第二单片机会驱动电机反转，使锁舌卡扣脱离，此时即使用技术手段破解了机械锁也无法开锁；所述的钥匙在钥匙电路的控制下运行；钥匙电路包括钥匙主控电路和辅助电源接口电路；钥匙主控电路用于控制钥匙工作，辅助电源接口电路用于为锁芯提供备用电源；所述的钥匙主控电路，包括钥匙主控芯片U1，存储芯片U2和钥匙红外对管J1；钥匙主控芯片U1采用有14个IO脚的16脚芯片，钥匙主控芯片U1的接地脚接地；钥匙主控芯片U1的第一IO脚通过电阻R1接发光二极管LED1的负极，发光二极管LED1的正极接电源VCC‑BT；存储芯片U2采用单种线存储芯片；存储芯片U2的1脚通过电阻R2接电源VCC‑BT，存储芯片U2的2脚与钥匙主控芯片U1的第二IO脚连接后接地；钥匙红外对管J1的1脚与主控芯片U1的第三IO脚连接后通过电阻R3接电源VCC‑BT；钥匙红外对管J1的2脚接三极管Q1的集电极；钥匙红外对管J1的3脚与4脚连接后接地；三极管Q1的发射极接电源VCC‑BT，三级管的基极接钥匙主控芯片U1的第四IO脚；所述的辅助电源接口电路包括microusb座U3，microusb座U3的接地脚接地，microusb座U3的1脚作为VCC‑DS电源输出端；钥匙主控芯片U1的其余脚空置；所述的锁芯在锁芯电路的控制下运行；锁芯电路包括锁芯主控电路、电机驱动电路、电源保持电路、辅助电源电路、程序下载接口、蜂鸣器电路和复位开关电路；锁芯主控电路用于控制锁芯工作，电机驱动电路用于控制锁芯内电机正反转，电源保持电路用于保持电路导通，辅助电源电路用于连接辅助电源接口电路为锁芯提供备用电源，程序下载接口用于辅助下载程序，蜂鸣器电路用于报警以及人机交互，复位开关电路用于“管理钥匙”的重置；所述的锁芯主控电路包括锁芯主控芯片U4和锁芯红外对管J2，锁芯主控芯片U4采用有14个IO脚的16脚芯片，锁芯主控芯片U4的2个IO脚空置，锁芯主控芯片U4的电源脚接AD_power，接地脚接地；锁芯主控芯片U4的第一IO脚接电阻R4的一端，第二IO脚接电阻R5的一端；电阻R4的另一端与发光二极管LED2的负极连接后通过电阻R6后通过电容C1接地；电阻R5的另一端接发光二极管LED3的负极；发光二极管LED2的正极与发光二极管LED3的正极连接后接输入电源VCC；锁芯红外对管J2的1脚与主控芯片U4的第三IO脚连接后通过电阻R7接输入电源VCC；锁芯红外对管J2的2脚接三极管Q2的集电极；锁芯红外对管J2的3脚与4脚连接后接地；三极管Q2的发射极接输入电源VCC，三级管的基极接钥匙主控芯片U4的第四IO脚；所述的电机驱动电路包括四个三极管，八个电阻，一个电容；电阻R8的一端接输入电源VCC，电阻R8的另一端、电阻R9的一端与电阻R10的一端连接后接锁芯主控电路中锁芯主控芯片U4的第五IO脚；电阻R9的另一端与三极管Q3的基极连接；电阻R10的另一端与三极管Q4的基极连接；三极管Q3的集电极与三极管Q4的集电极连接后接电机的一端M+；三极管Q4的发射极、电阻R11的一端、三极管Q6的发射极与电阻R12的一端连接；电阻R12的另一端与电容C2的一端连接后接锁芯主控电路中锁芯主控芯片U4带有AD采样功能的第六IO脚；三极管Q5的集电极与三极管Q6的集电极连接后接电机的另一端M‑；电阻R13的一端与三极管Q5的基极连接；电阻R14的一端与三极管Q6的基极连接；电阻R13的另一端、电阻R14的另一端与电阻R15的一端连接后接锁芯主控电路中锁芯主控芯片U4的第七IO脚；三极管Q3的发射极、三极管Q5的发射极、电阻R15的另一端接输入电源VCC；电阻R11的另一端、电容C2的另一端接地；所述的电源保持电路，包括三个三极管、五个电阻、一个开关二极管；电阻R16的一端与主控芯片的第八IO脚连接后接P‑GND，电阻R16的另一端、电阻R17的一端连接后接三极管Q7的基极；电阻R17的另一端与开关二极管D1的负极连接后接地；三极管Q7的发射极与开关二极管D1的正极相连；电阻R18的一端接三极管Q7的集电极，电阻R18的另一端接三极管Q8的基极；三极管Q8的发射极接输入电源VCC；电阻R19的一端、电阻R20的一端连接后接三极管Q8的集电极；电阻R19的另一端与三极管Q9的发射极连接后接地；三极管Q9的集电极接地；电阻R20的另一端接三极管Q9的基极；所述的辅助电源电路包括触点接口J3，触点接口J3的1脚接地，触点接口J3的2脚、电阻R21的一端、二极管D2的正极连接后接钥匙电路中辅助电源接口电路的VCC‑DS电源输出端；电阻R21的另一端与二极管D2的负极连接后接输入电源VCC；所述的程序下载接口包括四芯接口U5；四芯接口U5的接地脚接地，电源脚接输入电源VCC；四芯接口U5的2脚和3脚分别与锁芯主控电路中锁芯主控芯片U4的第九IO脚与第十IO脚连接；所述的蜂鸣器电路包括四个电阻、一个蜂鸣器和两个三极管；电阻R22的一端接与锁芯主控电路中锁芯主控芯片U4的第十一IO脚；电阻R22的另一端接三极管Q10的基极，三极管Q10的发射极通过电阻R24接地；三极管Q10的集电极与电阻R23的一端连接后接三极管Q11的基极；三极管Q11的发射极与电阻R23的另一端连接后接输入电源VCC；三极管Q11的集电极接蜂鸣器B的一端，蜂鸣器B的另一端通过电阻R25接地；所述的复位开关电路包括两个电阻、一个二极管和一个按键开关；二极管D3的正极通过电阻R26接地；二极管D3的负极、电阻R27的一端与按键开关KEY的一端连接后接锁芯主控电路中锁芯主控芯片U4的第十二IO脚；按键开关KEY的另一端接地；电阻R27的另一端接输入电源VCC。