钥匙身份识别锁.pdf

钥匙身份识别锁，包括机械钥匙、机械锁芯、锁芯弹子、音响报警和设于锁内的微处理器，机械钥匙内设有存储身份识别密码的IC卡芯片和IC卡芯片的复位、时钟和数据电路；锁体内设有存储身份校对密码的微处理器和读取钥匙IC卡数据线及IC卡芯片供电电路。它与普通机械锁相比具有高保密性和非正常钥匙禁止开锁及非正常钥匙开锁音响报警的优点。具有操作简单、钥匙携带方便的特点。结构上简化了钥匙内的密码芯片电路，将原来各自独立的供电、复位、时钟和数据电路接口简化组合在一起，电子弹子复位为重力自动复位，不需另加电源。密码钥匙结构简化、可靠性好、体积小便于携带。通过对开锁者的身份识别，严格控制非法开锁者至关重要，增加居家或主人的安全感。

1、  钥匙身份识别锁，包括机械钥匙、机械锁芯、锁芯弹子、音响报警和设于锁内的微处理器，其特征是机械钥匙内设有存储身份识别密码的IC卡芯片和IC卡芯片的复位、时钟和数据电路；锁体内设有存储身份校对密码的微处理器和读取钥匙IC卡数据线及IC卡芯片供电电路，电磁线圈的一端与接在微处理器输出端的IC卡芯片供电电路和读钥匙IC卡数据线相连接，电磁线圈的另一端与IC卡芯片的复位、时钟和数据电路相连接。

2、  根据权利要求1所述的钥匙身份识别锁，其特征是IC卡芯片V2的复位、时钟和数据电路由芯片V2和其外围二极管D2、电容C1、电容C2、电阻R2和电阻R3组成，二极管D2接在芯片V2的CK和VCC端，电容C1接在芯片V2的VCC和GND端，电容C2接在芯片V2的VCC和RST端，电阻R3接在芯片V2的RST和GND端，电阻R2接在芯片V2的CK和DO端。

3、  根据权利要求2所述的钥匙身份识别锁，其特征是将IC卡芯片V2外围的复位、时钟和数据电路通过电磁线圈L1连接到IC卡V2芯片的供电电路上。

4、  根据权利要求1所述的钥匙身份识别锁，其特征是微处理器V1通过电阻R1与数据线D10一端相连接读取钥匙IC卡数据，并与三极管G1相连接作IC卡芯片V2供电电路，数据线D10另一端与二极管D1和电磁线圈L1相连接。

5、  钥匙身份识别锁识别钥匙身份的方法，其特征包括以下步骤：
a、对钥匙IC卡芯片存储身份识别码，对锁内微处理器存储主人身份码和校对码；
b、将上述已存有身份识别码的IC卡钥匙插入存有相对应身份校对码微处理器的锁芯内，并与所述微处理器电路相接通；
c、微处理器通过数据线读取所述IC卡钥匙中的数据，并与存储在微处理器的身份校对码进行比对；
d、在比对中，检测到身份识别码相一致，则停止向IC卡钥匙芯片供电，允许锁芯转动继续开锁；
e、在对比中，若检测到身份密码不相一致，则继续向IC卡钥匙芯片供电，微处理器启动报警电路报警；
f、在向IC卡钥匙芯片供电时，锁芯在转动，导电弹子离开导电触头使导电触头与锁芯电接触，电磁线圈L1回路接通，电磁弹子上升阻止锁芯继续转动，禁止开锁。

6、  根据权利要求5所述的钥匙身份识别锁，其特征是钥匙身份识别还包括以下步骤：
a、将有效身份的主人钥匙插入锁芯，然后按一下钥匙识别按钮K1，钥匙身份识别锁用音响提示；
b、按(a)插入其它钥匙，识别有效，钥匙身份识别锁用音响提示；
c、钥匙身份识别结束，按一下钥匙识别按钮K1，钥匙身份识别锁用音响提示，并退出钥匙识别程序。

7、  根据权利要求1所述的钥匙身份识别锁，其特征在于锁芯弹子包括导电弹子、磁性弹子和机械弹子，钥匙中设IC卡和能与锁芯中的导电弹子活动接触的电触点，锁芯中设向上移动以阻止锁芯转动的磁性弹子。

8、  根据权利要求1所述的钥匙身份识别锁，其特征是锁芯中导电弹子(6)下设电触头(14)、设在导电触头(14)下端的绝缘体(15)和螺旋弹簧(17)，包围导电弹子的绝缘体(15)，包围导电触头(14)和螺旋弹簧外围的绝缘套(16)。

9、  根据权利要求1所述的钥匙身份识别锁，其特征是锁芯中的电磁弹子(7)为铁磁体，在铁磁体外设铁磁体支撑架(13)和设在铁磁外围的电磁线圈(3)。

钥匙身份识别锁
技术领域
本发明涉及一种机电一体化锁具，能读取开锁者身份码、钥匙密码和微处理器控制的锁具。
背景技术
目前的锁大多采用单纯的机械锁或电子锁，而电子锁大多采用密码、指纹、IC卡或无线遥控。它们必须在有电的情况下才能工作，一旦没电，密码、指纹、IC卡或无线遥控锁就无法开锁，为了在无电下能够开锁，必须在原电子锁上增加外接电池插孔或机械钥匙开锁锁芯，不仅带来了麻烦，而且增加了制造成本，同时存在不安全因素。对于使用者来说，希望在保持原钥匙开锁生活习惯的基础上，不增加任何操作，对开锁者的身份能进行识别，即知道是谁在开锁，是家人，还是不速之客，对不速之客禁止开锁，并能进行警示，确保人身和家庭财产的安全。
发明内容
本发明是针对现有机械及电子门锁所存在的缺陷，设计一种机械和电路合为一体的机械和电子双控的机电一体化的锁具，并在开锁时能识别开锁者是谁，对非许可者禁止开锁，并行音响报警等功能。
本发明采用的技术方案是：钥匙身份识别锁，包括机械钥匙、机械锁芯、锁芯弹子、音响报警和设于锁内的微处理器，其特征是机械钥匙内设有存储身份识别密码的IC卡芯片和IC卡芯片的复位、时钟和数据电路；锁体内设有存储身份校对密码的微处理器和读取钥匙IC卡数据线及IC卡芯片供电电路，电磁线圈的一端与接在微处理器输出端的IC卡芯片供电电路和读钥匙IC卡数据线相连接，电磁线圈的另一端与IC卡芯片的复位、时钟和数据电路相连接。
钥匙身份识别锁的识别方法，其特征包括以下步骤：
a、对钥匙IC卡芯片存储身份识别码，对锁体内微处理器存储主人身份码和校对码；
b、将上述已存有身份识别码的IC卡钥匙插入存有相对应身份校对码微处理
器的锁芯内，并与所述微处理器电路相接通；
c、微处理器通过数据线读取所述IC卡钥匙中的数据，并与存储在微处理器的身份校对码进行比对；
d、在比对中，检测到身份识别码相一致，则停止向电磁线圈供电，允许锁芯转动继续开锁；
e、在对比中，若检测到身份密码不相一致，则继续向电磁线圈供电，微处理器启动报警电路报警；
f、在向IC卡钥匙芯片供电时，锁芯在转动，导电弹子离开导电触头使导电触头与锁芯电接触，电磁线圈L1回路接通，电磁弹子上升阻止锁芯继续转动，禁止开锁。
本发明的设计思路和具体实施结构，既保持了人们用钥匙锁门、开锁的普通生活习惯，又增加了钥匙密码和身份码，钥匙密码给出了钥匙能否开锁的权益，身份码给出了持钥匙人的权益范围：持主人钥匙者可以删除或增加使用钥匙，持普通钥匙者只能锁门或开锁，提高了钥匙使用的安全性。对非法开锁者禁止开锁，并进行音响警告。
本发明的有益效果：钥匙身份识别机电一体化锁保持了人们用钥匙开锁的传统习惯，它与普通机械锁相比具有高保密性和非正常钥匙禁止开锁及非正常钥匙开锁音响报警的优点，确保了家庭成员、财产的安全。它与普通电子门锁相比，具有操作简单、钥匙携带方便的特点。结构上简化了钥匙内的密码芯片电路，将原来各自独立的供电、复位、时钟和数据电路接口简化组合在一起，由电脉冲供电，电子弹子复位为重力自动复位，不需另加电源。密码钥匙结构简化、可靠性好、体积小便于携带。再是通过对开锁者的身份识别，严格控制非法开锁者至关重要，增加居家或主人的安全感，这种多功能的结构比现有防盗报警锁又前进许多。
附图说明
图1为机电一体化结构框图，其中双向箭头表示供电或信号流向，单向箭头表示供电或部件动作状态。
图2为实施电路图。
图3为锁芯结构的剖面及钥匙与锁芯电接触点连接关系图。
图4为钥匙插入锁芯时读IC卡数据剖面图，4-a为电磁弹子状态，4-b为导电弹子触点与钥匙IC卡触点相接状态。
图5为钥匙在锁芯转动时剖面图，5-a为电磁弹子工作状态即禁止开锁，5-b为导电触头接通锁芯，电磁线圈工作状态。
图6为开锁监控流程图。
具体实施方式
图1所示为在微处理器监控系统控制下的信号流向和机械动作流程，微处理器监控系统包括供电、钥匙开锁检测、读钥匙数据和音响报警；机电一体化锁芯包括机械锁芯1、机械弹子8和电磁弹子7；机电一体化钥匙包括机械钥匙、设有电子密码和身份码的IC卡和IC卡芯片的复位、时钟和数据电路。以下结合图1～图5简述各部份的结构和功能。
机电一体化钥匙将IC卡的复位、时钟和数据端口连接到电磁线圈L1的一端，将IC卡芯片V2外围的复位、时钟、数据电路通过电磁线圈L1连接到V2芯片的供电电路上，如图2中虚线框内所示，采用IC卡作为钥匙数据存储器，并将IC卡存储器安装在钥匙内，供开锁时微处理器读取钥匙身份密码，实现对开锁者身份识别。由事先存储钥匙身份密码的IC卡芯片V2和其外围二极管D2、电容C1、C2及电阻R2、R3组成。二极管D2接在芯片V2的CK和VCC端作时钟电路，电容C2接在芯片V2的VCC和RST端，电阻R3接在芯片V2的RST和GND端作复位电路。电容C1接在芯片V2的VCC和GND端，电阻R2接在芯片V2的CK和D0端作传输数据电路。它只有一组触点与电磁线圈L1串接的IC卡芯片供电电路相连接，此电源是依靠微处理器V1控制三极管G1的导通形成脉冲电压经D2整流C1滤波给V2提供直流电压，同时此脉冲电压直接与V2的CK时钟端连接，触发V2工作。电阻R2和电容C2实现了IC卡的上电复位功能，电阻R3实现了数据端口与供电的隔离和数据在供电线上的传输，二极管D2和电容C1实现电源的隔离和稳压功能，通过对IC卡的改造，做到了单线读IC卡数据的功能。
锁体4内的微处理器V1通过接电阻R1与数据线DIO一端相连接读取钥匙IC卡数据，并与三极管G1相连接作IC卡芯片V2供电电路，数据线DIO另一端与二极管D1和电磁线圈L1相连接.音响报警电路由三极管G2、蜂鸣器B01组成。
图2中的虚线部分电路表示设在钥匙内，其它都设在安装在门上的锁体4内，一般只有锁芯的钥匙孔外露以方便钥匙开锁，设在钥匙中心的触点10与锁芯上的导电弹子6相接触时，形成电连接回路，完成单片机V1读取钥匙密码的过程。图3的左半部为锁芯部分剖视图，包括锁体4、锁芯1、钥匙孔5，锁芯1下方前端的第一位为导电弹子6其后为常规的机械弹子8，锁芯下方的后端为电磁弹子7。
如图3中所示部份为机电一体化锁芯，锁芯中的弹子包括导电弹子6、电磁弹子7和机械弹子8。导电弹子6下设导电触头14，导电触头14下端螺旋弹簧17，包围导电弹子6的绝缘体15，包在导电触头14和螺旋弹簧17外围的绝缘套16，导电触头14通过下端螺旋弹簧17与电磁线圈3一端相连接导通。锁芯1中的电磁弹子7为铁磁体，在铁磁体外设磁体支撑架13和设在铁磁体外围的电磁线圈3，及其连接数据线DIO。锁芯1中的导电弹子6设在机械弹子8前端的第一位。电磁弹子7设在普通机械弹子8后端的最后位置。IC卡钥匙上分别设有与机械弹子8相对应的弹子孔11和与导电弹子6相对应的接触点10，钥匙中IC卡的供电与数据触点10设在锁芯机械弹子前端的第一位置。
图4和图5分别表示同意或禁止开锁两种状态的结构示意图。锁芯1设在锁体4内，锁芯1下方设电磁弹子卡槽2，中间为钥匙孔5，钥匙孔5的下方为机械弹子8、电磁线圈3和电磁弹子7，电磁弹子7沿着电磁线圈管腔12上下移动。当电磁线圈3通电产生磁场使电磁弹子7向上移动，并伸出电磁线圈管腔12，顶在锁芯1下方的电磁弹子卡槽2内阻止锁芯1转动，当电磁线圈3失电时电磁场消失，电磁弹子7受重力作用下滑至电磁线圈管腔12底部，钥匙可在钥匙孔5内带动锁芯1作顺时针或反时针的任意转动。若不用电子锁部份，或电量不足时，锁芯的机械弹子仍然照常工作，它仅是机械弹子锁的作用，与普通机械弹子锁一样使用。
参看图3和图5，IC卡供电串接在电磁线圈L1上，当钥匙9在锁芯孔5内转动时，锁芯内的数据线和电磁线圈的共用触点随锁芯的转动而移动，当锁芯没转动时，导电触头14与钥匙IC卡数据触点10接触，微处理器实现读钥匙IC卡数据功能。当锁芯转动后，如图5-b所示，导电弹子6离开导电触头14使导电触头14与锁芯1接触，电源经锁芯1与锁体4的电源负极接触形成回路后，电磁线圈L1供电，电磁弹子上升，钥匙无法转动锁芯，做到了电磁线圈L1和钥匙IC卡的共线供电，当锁芯转回与钥匙IC卡数据触点10接触时，D1对供电电磁线圈L1进行放电，实现了对IC卡的复位、时钟、数据和电磁弹子供电的共用单线控制。
电磁弹子在供电且回路接通后锁闭，锁芯不能转动，一旦电池没电，电子弹子无法工作，身份识别机电一体化防盗锁为普通机械防盗锁，消除了电池没电，钥匙无法开锁的隐患。
参看图6，简述本发明的工作状态和过程。
微处理器存有使用者身份码，在钥匙开锁时，微处理器V1先读取钥匙身份密码数据，并将读取的钥匙身份密码数据与微处理器存储的使用者身份码进行比较，比较一致，允许开锁，否则微处理器V1控制G2，蜂鸣器B01音响报警。
微处理器V1通过电阻R1和三极管G1的控制，对钥匙IC卡和电磁线圈断续供电，对钥匙IC卡的断续供电和供电线电压的检测，实现了单线时分制读取IC卡数据功能；对电磁线圈子弹子的断续供电，使电子弹子工作，实现了非法钥匙禁止开锁功能。
当钥匙9插进钥匙孔5时，导电触头14与钥匙触头10接通，提供钥匙开锁信号，微处理器V1检测有钥匙插入锁芯101，读取钥匙身份密码102，微处理器V1控制G1导通，通过L1给V2供电，读钥匙IC卡数据，并与微处理器V1内存钥匙数据比较103，比较一致，停止供电105，铁磁体下落允许开锁；比较不一致，微处理器V1一直给电磁线圈L1供电，一旦锁芯转动后，数据和电磁线圈共同触点与锁芯本体的电源负极相接，电磁线圈L1电源接通，产生磁场作用于铁磁体，铁磁体上升禁止开锁104，并通过蜂鸣器B01音响报警。
微处理器V1检测到有钥匙插入锁芯，先读取钥匙身份码，钥匙身份密码包括主人码和普通码，如是主人钥匙，微处理器V1检测钥匙识别按钮K1有没有按下，检测到钥匙识别按钮K1确实按下，微处理器V1控制音响提示进入钥匙识别程序，当识别钥匙达到2把，微处理器V1将删除之前存储所有钥匙密码，并存储新的钥匙密码，确保至少有2把已识别、可以开锁的钥匙，同时，规定了持钥匙者的权益范围，防止随便识别钥匙而带来的不良后果。
主人钥匙具有识别增加或删除、钥匙的权力，规定了使用者的权力范围，一旦钥匙丢失或多余钥匙的存放，主人可以通过操作K1进行钥匙识别，钥匙身份识别还包括以下步骤：
a、将有效身份的主人钥匙插入锁芯，然后按一下钥匙识别按钮K1，钥匙身份识别锁用音响提示；
b、按(a)插入其它钥匙，识别有效，钥匙身份识别锁用音响提示；
c、钥匙身份识别结束，按一下钥匙识别按钮K1，钥匙身份识别锁用音响提示，并退出钥匙识别程序。
通过钥匙身份识别，废除丢失或多余钥匙，保留使用钥匙，钥匙识别只有持主人钥匙者才有权力，防止随意识别钥匙带来的不安全因素，确保钥匙使用的可靠性，避免了常规电子锁采用专用识别钥匙带来的保存麻烦及不安全因素。