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1、(10)申请公布号 CN 103177497 A (43)申请公布日 2013.06.26 CN 103177497 A *CN103177497A* (21)申请号 201310129755.7 (22)申请日 2013.04.16 G07C 9/00(2006.01) (71)申请人 桂林理工大学 地址 541004 广西壮族自治区桂林市建干路 12 号 (72)发明人 邓健志 李广君 (54) 发明名称 一种可见光智能门禁方法 (57) 摘要 本发明公开了一种可见光智能门禁方法。包 括 ： 锁体和电子钥匙。锁体包括 ： 锁体电路、 钢栓、 行程开关、 锁体弹子、 锁芯、 受控装置。 锁体。
2、弹子装 在锁芯内。电子钥匙包括 ： 钥匙体、 钥匙牙花和钥 匙电路。钥匙牙花与锁体弹子相吻合的钥匙插入 锁孔带动锁芯、 钢栓转动到位， 钥匙电极与锁电极 接通。 同时， 按下行程开关接通锁体电路。 钥匙电 路上电后， 钥匙控制电路将预设的密码调制后， 以 LED 闪动的形式发送。锁体电路上电后， 通过感应 钥匙 LED 闪动接收密码信号， 并将其与锁体电路 内保存的密码进行比对， 如相同， 则向受控装置发 送控制信号将锁打开。本发明利用机械锁和电子 锁的特点， 具有双重安全保障， 有很好的私密性、 唯一性、 可移植性和稳定性， 应用场合广泛。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书。
3、 4 页 附图 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书4页 附图4页 (10)申请公布号 CN 103177497 A CN 103177497 A *CN103177497A* 1/2 页 2 1. 一种可见光智能门禁方法， 其特征在于具体步骤为 ： （1） 建立一个可见光智能门禁装置， 包括 ： 锁体和电子钥匙 ； 锁体包括 ： 锁体电路、 钢 栓、 行程开关、 锁体弹子、 锁芯和受控装置 ； 锁体弹子装在锁芯内 ； 锁体电路包括 ： 锁正极、 锁负极、 控制电路、 电源和光电二极管 ； 电子钥匙包括 ： 钥匙体、 钥匙牙花和钥匙电路 ；。
4、 钥匙 电路包括 ： 钥匙正极、 钥匙负极、 控制电路、 电池、 LED 和按键 ； 锁体和钥匙的供电方式为以下三种中的一种 ： 锁体配备工作电源， 通过市电或者电 池为锁体供电， 还能在开锁时， 通过钥匙正极与锁正极、 钥匙负极与锁负极的连接为钥匙辅 助供电 ； 钥匙安装有电池， 通过电池给钥匙供电， 还能在开锁时， 通过钥匙正极与锁正极、 钥匙负极与锁负极的连接为锁体供电 ； 钥匙和锁体有各自的供电电源， 钥匙和锁体用各 自的电源供电 ； 钥匙上的电池能给钥匙电路供电， 同时能点亮钥匙上的LED灯， 将钥匙用作LED照明电 筒 ； （2） 钢栓固定在锁芯上， 行程开关在锁体上 ； 钥匙带动。
5、锁芯转动的同时带动钢栓转动， 钢栓转动到位时， 按下行程开关弹片， 使行程开关弹片按下行程开关触点， 行程开关弹片按 下行程开关触点后就接通锁体电路 ； （3） 将钥匙和锁设置为同样的密码 ； 密码在开锁时以数据帧的形式发送 ； 数据帧由数 据帧头、 密码数据长度和密码数据三部分共同组成 ； 开锁时， 将钥匙插入锁孔， 如果钥匙牙花的纹路与锁体弹子相吻合， 就能带动锁芯转 动 ； 钥匙带动锁芯转动， 固定在锁芯上的钢栓随锁芯一起转动 ； 转动到位时， 按下行程开关 弹片， 使行程开关弹片按下行程开关触点， 行程开关弹片按下行程开关触点 ； 转动到位的同 时， 钥匙正极与锁正极接通、 钥匙负极与。
6、锁负极接通 ； 行程开关弹片按下行程开关触点的同 时， 接通锁体电路 ； 锁体和钥匙通过步骤 （1） 的三种供电方式中的一种供电工作， 钥匙电路上电后， 钥匙的 控制电路根据预先设定的密码， 将密码调制成用于传输的信号， 并控制 LED 以闪动的形式 发送信号 ； 锁体电路上电后， 锁体电路的光电二极管， 通过感应钥匙 LED 的闪动， 接收调制后的信 号， 控制电路将接收到的调制后的信号解调转换成密码数据， 控制电路将该接收的密码与 锁体电路内保存的密码进行比对， 如果两个密码相同， 则向受控装置发送控制信号， 控制受 控机械装置将锁打开 ； 否则， 如果两个密码不相同， 则不向受控装置发送。
7、控制信号， 使受控 装置保持锁的关闭 ； 开锁过程中， 锁体作为接收端， 钥匙作为发送端 ； 发送端的发送数据的一个数据码周期为T， 在接收端对接收信号采样时， 控制电路的采 样信号周期为t，； 钥匙的控制电路将数据帧采用差分曼彻斯特编码进行调制 ； 在差分曼彻斯特编码中， 每一位的中间有一跳变， 位中间的跳变既作时钟信号， 又作数据信号 ； 在数据位开始时不改 变信号极性， 表示逻辑 “0“ ； 在数据位开始时改变信号极性， 表示逻辑 “1“ ； 开锁过程中， 锁体作为接收端， 钥匙作为发送端 ； 发送端 ： 上电后， 发送端的控制电路开始执行发送指令， 开始以数据帧的形式， 循环发 权 利。
8、 要 求 书 CN 103177497 A 2 2/2 页 3 送密码数据信号 ； 接收端 ： 上电后， 接收端控制电路锁体的接收流程如下 ： 步骤 1 ： 以周期对接收的信号进行采样， 当采集到一个高电平， 就以为周 期进行采样， 如果在下一次采样时为低电平， 则判定有效， 并检测数据帧头 ； 步骤 2 ： 如果下一次采样还是高电平， 则继续以为周期对接收信号进行扫描采 样 ； 步骤 3 ： 根据数据帧格式扫描数据帧头 ； 如果检测到数据帧头， 则开始记录数据， 直到 检测到下一个数据帧头， 或者检测到持续的高电平或者低电平 ； 步骤 4 ： 根据数据帧的长度字段的值 N， 读取接收到的 N。
9、 位密码数据 ； 步骤 5 ： 将读出的 N 位密码与锁体电路保存的密码进行比对， 如果比对一致， 则由控制 电路带动受控装置将锁开启 ； 否则， 将保持锁关闭并关闭电路。 权 利 要 求 书 CN 103177497 A 3 1/4 页 4 一种可见光智能门禁方法 技术领域 0001 本发明涉及可见光通信技术领域， 特别是一种可见光智能门禁方法。 背景技术 0002 发光二极光 LED（light-emitting-diode） 用于照明具有低功耗、 高亮度、 响应速 度快， LED除了用于照明、 显示外， 还能用于可见光通信 （Visible Light Communication， 简 。
10、称 VLC） 技术。VLC 技术就是利用 LED 可以发出高频闪烁且人眼无法感知到的灯光闪烁的这 一特点， 在数据发送端用 LED 的高频闪烁来携带信号， 在接收端用响应时间同样很快的感 光元件进行信号的采集， 从而实现无线通信的方法。 0003 本发明就是将 VLC 技术与现有的门禁系统相结合， 应用在智能门禁系统。 发明内容 0004 本发明的目的在于提供一种可见光智能门禁方法。 0005 具体步骤为 ： （1） 建立一个可见光智能门禁装置， 包括 ： 锁体和电子钥匙。锁体包括 ： 锁体电路、 钢 栓、 行程开关、 锁体弹子、 锁芯和受控装置。锁体弹子装在锁芯内。锁体电路包括 ： 锁正极、。
11、 锁负极、 控制电路、 电源和光电二极管。电子钥匙包括 ： 钥匙体、 钥匙牙花和钥匙电路。钥匙 电路包括 ： 钥匙正极、 钥匙负极、 控制电路、 电池、 LED 和按键。 0006 锁体和钥匙的供电方式有三种 ： 锁体配备工作电源， 通过市电或者电池为锁体 供电， 还能在开锁时， 通过钥匙正极与锁正极、 钥匙负极与锁负极的连接为钥匙辅助供电 ； 钥匙安装有电池， 通过电池给钥匙供电， 还能在开锁时， 通过钥匙正极与锁正极、 钥匙负 极与锁负极的连接为锁体供电 ； 钥匙和锁体有各自的供电电源， 钥匙和锁体用各自的电 源供电。 0007 钥匙上的电池能给钥匙电路供电， 同时能点亮钥匙上的LED灯，。
12、 将钥匙用作LED照 明电筒。 0008 （2） 钢栓固定在锁芯上， 行程开关在锁体上。 钥匙带动锁芯转动的同时带动钢栓转 动， 钢栓转动到位时， 按下行程开关弹片， 使行程开关弹片按下行程开关触点， 行程开关弹 片按下行程开关触点后就接通锁体电路。 0009 （3） 将钥匙和锁设置为同样的密码。密码在开锁时以数据帧的形式发送。数据帧 由 ： 数据帧头， 密码数据长度， 密码数据三部分共同组成 ； 开锁时， 将钥匙插入锁孔， 如果钥 匙牙花的纹路与锁体弹子相吻合， 就能带动锁芯转动。 0010 钥匙带动锁芯转动， 固定在锁芯上的钢栓随锁芯一起转动。 转动到位时， 按下行程 开关弹片， 使行程开。
13、关弹片按下行程开关触点， 行程开关弹片按下行程开关触点。 转动到位 的同时， 钥匙正极与锁正极接通、 钥匙负极与锁负极接通。 行程开关弹片按下行程开关触点 的同时， 接通锁体电路。 0011 锁体和钥匙通过步骤 （1） 的三种供电方式中的一种供电工作， 钥匙电路上电后， 钥 说 明 书 CN 103177497 A 4 2/4 页 5 匙的控制电路根据预先设定的密码， 将密码调制成用于传输的信号， 并控制 LED 以闪动的 形式发送信号。 0012 锁体电路上电后， 锁体电路的光电二极管， 通过感应钥匙 LED 的闪动， 接收调制后 的信号， 控制电路将接收到的调制后的信号解调转换成密码数据，。
14、 控制电路将该接收的密 码与锁体电路内保存的密码进行比对， 如果两个密码相同， 则向受控装置发送控制信号， 控 制受控机械装置将锁打开。否则， 如果两个密码不相同， 则不向受控装置发送控制信号， 使 受控装置保持锁的关闭。 0013 开锁过程中， 锁体作为接收端， 钥匙作为发送端。 0014 发送端的发送数据的一个数据码周期为T， 在接收端对接收信号采样时， 控制电路 的采样信号周期为t，。 0015 钥匙的控制电路将数据帧采用差分曼彻斯特编码进行调制。 在差分曼彻斯特编码 中， 每一位的中间有一跳变， 位中间的跳变既作时钟信号， 又作数据信号。在数据位开始时 不改变信号极性， 表示逻辑 “0。
15、“ ； 在数据位开始时改变信号极性， 表示逻辑 “1“ 。 0016 开锁过程中， 锁体作为接收端， 钥匙作为发送端。 0017 发送端 ： 上电后， 发送端的控制电路开始执行发送指令， 开始以数据帧的形式， 循 环发送密码数据信号。 0018 接收端 ： 上电后， 接收端控制电路锁体的接收流程如下 ： 步骤 1 ： 以周期对接收的信号进行采样， 当采集到一个高电平， 就以为 周期进行采样， 如果在下一次采样时为低电平， 则判定有效， 并检测数据帧头。 0019 步骤2 ： 如果下一次采样还是高电平， 则继续以为周期对接收信号进行 扫描采样。 0020 步骤 3 ： 根据数据帧格式扫描数据帧头。
16、。如果检测到数据帧头， 则开始记录数 据， 直到检测到下一个数据帧头， 或者检测到持续的高电平或者低电平。 0021 步骤 4 ： 根据数据帧的长度字段的值 N， 读取接收到的 N 位密码数据。 0022 步骤 5 ： 将读出的 N 位密码与锁体电路保存的密码进行比对， 如果比对一致， 则 由控制电路带动受控装置将锁开启。否则， 将保持锁关闭并关闭电路。 0023 本发明利用了机械锁和电子锁的结构和工作原理上的特点， 具有光电锁具与机械 锁具的双重安全保障， 有很好的私密性、 唯一性、 可移植性和系统稳定性， 而且开锁时间快， 应用场合广泛。 附图说明 0024 图 1 是本发明的实施例的锁芯。
17、和钥匙的结构图。 0025 图 2 是本发明的钥匙电路框图。 0026 图 3 是本发明的锁体电路框图。 0027 图 4 是本发明的实施例的锁开锁前的横截面状态结构图。 0028 图 5 是本发明的实施例的锁开锁时的横截面状态结构图。 0029 图 6 是本发明的实施例的锁体电路的接收程序流程图。 0030 图 7 是本发明的实施例的密码数据帧格式图。 说 明 书 CN 103177497 A 5 3/4 页 6 0031 图 8 是本发明的实施例的数据码调制和采样信号图。 0032 1、 钥匙体 ； 2、 锁负极 ； 3、 锁芯 ； 4、 钥匙正极 ； 5、 锁正极 ； 6、 钢栓 ； 7。
18、、 行程开关弹片 ； 8、 行程开关 ； 9、 行程开关触点 ； 10、 钥匙负极 ； 11、 发光二极管 （LED） ； 12、 钥匙牙花 ； 13、 锁体 弹子 ； 14、 光电二极管 ； 15、 按键 ； 16、 电池 ； 17、 钥匙电路 ； 18、 钥匙控制电路 ； 19、 锁控制电 路 ； 20、 受控装置 ； 21、 锁体电路 ； 22、 电源。 具体实施方式 0033 实施例 ： （1） 建立一个可见光智能门禁装置， 包括 ： 锁体和电子钥匙。 锁体包括 ： 锁体电路21、 钢 栓6、 行程开关8、 锁体弹子13、 锁芯3和受控装置20 ； 锁体弹子13装在锁芯3内 ； 锁体电。
19、路 21 包括 ： 锁正极 5、 锁负极 2、 锁控制电路 19、 电源 22 和光电二极管 14， 如图 3 ； 电子钥匙包 括 ： 钥匙体 1、 钥匙牙花 12 和钥匙电路 17 ； 钥匙电路 17 包括 ： 钥匙正极 4、 钥匙负极 10、 钥 匙控制电路 18、 电池 16、 发光二极管 （LED） 11 和按键 15， 如图 2。 0034 （2） 钥匙牙花 12 的纹路与锁体弹子 13 相吻合 ； 并在使用前， 将钥匙和锁设置为同 样的密码。 0035 （3） 锁开锁前的横截面状态结构图， 如图 4 ； 只有钥匙牙花 12 与锁体弹子 13 相吻 合的钥匙插入锁孔， 才能带动锁芯 。
20、3 转动 ； 钥匙带动锁芯 3 转动到位时， 钥匙正极 4 与锁正 极 5 接通、 钥匙负极 10 与锁负极 2 接通 ； 钢栓 6 固定在锁芯 3 上， 行程开关 8 在锁体上 ； 钥 匙带动锁芯3转动的同时带动钢栓6转动， 钢栓6转动到位时， 按下行程开关弹片7， 使行程 开关弹片 7 按下行程开关触点 9， 行程开关弹片 7 按下行程开关触点 9 后就接通锁体电路 22， 如图 5。 0036 在本实施例中， 锁体和钥匙的供电采用以下方式 ： 锁体配备工作电源 23， 通过市 电为锁体供电 ； 在开锁时， 通过钥匙正极 4 与锁正极 5、 钥匙负极 10 与锁负极 2 的连接为钥 匙供电。
21、。 0037 钥匙电路17上电后， 钥匙控制电路18根据预先设定的密码， 将密码调制成用于传 输的信号， 并控制 LED 以闪动的形式发送信号。 0038 锁体电路 21 上电后， 锁体电路 21 的光电二极管 14， 通过感应钥匙发光二极管 11 的闪动， 接收调制后的信号， 锁控制电路 19 将接收到的调制后的信号解调转换成密码数 据， 锁控制电路19将该接收的密码与锁体电路21内保存的密码进行比对， 如果两个密码相 同， 则向受控装置 20 发送控制信号， 控制受控装置 20 将锁打开 ； 否则， 如果两个密码不相 同， 则不向受控装置 20 发送控制信号， 使受控装置 20 保持锁的关。
22、闭。 0039 钥匙上安装有电池16， 当按下钥匙上的按键15时， 通过钥匙电路21点亮钥匙上的 发光二极管 11， 将钥匙用作 LED 照明电筒。 0040 （4） 将钥匙和锁设置为同样的密码m，密码由 116 位的数字 09 和字母 AZ 组成。 数字字母密码m根据预先设定的规则， 转化成相应的二进制序列， 并以数据帧的形式发 送 ； 数据帧格式如图 7， 由 8bit 的数据帧头， 4bit 的数据长度 N， 8128bit 的密码数据的二 进制序列共同组成。数据帧头格式为 10100101。 开锁过程中， 锁体作为接收端， 钥匙作为发送端。 说 明 书 CN 103177497 A 6。
23、 4/4 页 7 0041 钥匙控制电路 18 将数据帧采用差分曼彻斯特编码进行调制， 如图 8。在差分曼彻 斯特编码中， 每一位的中间有一跳变， 位中间的跳变既作时钟信号， 又作数据信号。在数据 位开始时不改变信号极性， 表示逻辑 “0“ ； 在数据位开始时改变信号极性， 表示逻辑 “1“ 。 在本实施例中， 用 LED 亮代表高电平， 用 LED 灭代表低电平。 0042 发送端发送数据的一个数据码的周期为T， 在接收端对接收信号采样时， 控制电路 的采样信号周期为t， 。 0043 发送端 ： 上电后， 发送端的控制电路 18 开始执行发送指令， 程序流程如下 ： 步骤 1 ： 计算出密。
24、码长度 N。 0044 步骤 2 ： 将 N=116 位的数字09 和字母 AZ 组成的数字字母密码m根据预先设 定的规则， 转化成相应的二进制序列。 0045 步骤 3 ： 根据如图的数据格式， 将二进制序列打包成数据帧。 0046 步骤 4 ： 循环发送密码数据帧。 0047 接收端 ： 上电后， 接收端控制电路 19 开始执行接收指令， 接收程序主流程图如 6， 流程描述如下 ： 步骤1 ： 以周期对接收的信号进行采样， 当采集到一个高电平， 就以为周 期进行采样， 如果在下一次采样时为低电平， 则判定有效， 并检测数据帧头。 0048 步骤 2 ： 如果下一次采样还是高电平， 则继续以。
25、为周期对接收信号进行 扫描采样。 0049 步骤3 ： 根据数据帧格式扫描数据帧头。 如果检测到数据帧头， 则开始记录数据， 直到检测到下一个数据帧头， 或者检测到持续的高电平或者低电平。 0050 步骤 4 ： 根据数据帧的长度值 N， 读出接收到的 N 位密码数据m，对应的二进制序 列。 0051 步骤 5 ： 将该二进制序列转换成相对应的数字字母序列m， 并与锁体电路保存 的密码m进行比对， 如果比对一致， 则由锁控制电路 19 带动受控装置 20 将锁开启。否则， 将保持锁关闭并关闭电路。 说 明 书 CN 103177497 A 7 1/4 页 8 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103177497 A 8 2/4 页 9 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 103177497 A 9 3/4 页 10 图 5 图 6 说 明 书 附 图 CN 103177497 A 10 4/4 页 11 图 7 图 8 说 明 书 附 图 CN 103177497 A 11 。