警用手铐智能控制系统.pdf

摘要
申请专利号：	CN201110401372.1	申请日：	2011.12.06
公开号：	CN102434046A	公开日：	2012.05.02
当前法律状态：	授权	有效性：	有权
法律详情：	专利权的转移IPC(主分类):E05B 75/00变更事项:专利权人变更前权利人:何为变更后权利人:北京京泰华联科技有限责任公司变更事项:地址变更前权利人:100037 北京市海淀区阜成路33号北京工商大学信息工程学院变更后权利人:100012 北京市朝阳区红军营南路天畅园媒体村1号楼701登记生效日:20150910\|\|\|授权\|\|\|实质审查的生效IPC(主分类):E05B 75/00申请日:20111206\|\|\|公开
IPC分类号：	E05B75/00; E05B47/00; E05B49/00; E05B17/22	主分类号：	E05B75/00
申请人：	何为
发明人：	何为; 魏国; 韩力群
地址：	100037 北京市海淀区阜成路33号北京工商大学信息工程学院
优先权：
专利代理机构：	中科专利商标代理有限责任公司 11021	代理人：	汤保平
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内容摘要

一种警用手铐智能控制系统，包括：一手铐智能锁具电路，该手铐智能锁具电路安装在手铐内，该手铐智能锁具电路包括：一SOC控制芯片，该SOC控制芯片用于控制该手铐锁具的工作状态；一UART通信电路接口，该UART通信电路接口与SOC控制芯片连接；一手铐锁具工作位置测试电路与SOC控制芯片连接；一电机驱动电路和一微型电机与SOC控制芯片连接；一手铐智能钥匙电路安装在手铐钥匙内，用于实现串行通信，控制该手铐钥匙的动作，该手铐智能钥匙电路包括：一SOC控制芯片用于控制该手铐钥匙的工作状态；一UART通信电路接口与SOC控制芯片连接，用于同外部交换通信信号；一人机接口电路与SOC控制芯片连接，用于人工输入手铐锁具动作命令。

权利要求书

1：一种警用手铐智能控制系统，其中包括有：一手铐智能锁具电路，该手铐智能锁具电路安装在手铐内，用于实现串行通信，控制该手铐锁具的动作，该手铐智能锁具电路包括：一 SOC 控制芯片，该 SOC 控制芯片用于控制该手铐锁具的工作状态；一 UART 通信电路接口，该 UART 通信电路接口与 SOC 控制芯片连接，用于同外部交换通信信号；一手铐锁具工作位置测试电路，该手铐锁具工作位置测试电路与 SOC 控制芯片连接，用于指示手铐锁具的工作位置信息；一电机驱动电路和一微型电机，该电机驱动电路与 SOC 控制芯片连接，用于驱动微型电机正转、反转、停转，该微型电机与电机驱动电路连接，用于带动手铐锁具的机械动作；一手铐智能钥匙电路，该手铐智能钥匙电路安装在手铐钥匙内，用于实现串行通信，控制该手铐钥匙的动作，该手铐智能钥匙电路包括：一 SOC 控制芯片，该 SOC 控制芯片用于控制该手铐钥匙的工作状态；一 UART 通信电路接口，该 UART 通信电路接口与 SOC 控制芯片连接，用于同外部交换通信信号；一人机接口电路，该人机接口电路与 SOC 控制芯片连接，用于人工输入手铐锁具动作命令。
2：根据权利要求 1 所述的警用手铐智能控制系统，其中该手铐智能锁具电路还包括基于 GSM 定位电路，该基于 GSM 定位电路与手铐智能锁具电路中 SOC 控制芯片连接，用于发出该手铐自身当前所在地理位置的信息，供警务监视、跟踪和追击戴铐逃犯使用。
3：根据权利要求 1 所述的警用手铐智能控制系统，其中该手铐智能锁具电路还包括一 JTAG 接口，该 JTAG 接口与该手铐智能锁具电路的 SOC 控制芯片连接，可实现应用程序的调试和边界扫描、下载、安全防范。
4：根据权利要求 1 所述的警用手铐智能控制系统，其中该手铐智能锁具电路还包括一时钟与复位电路，该时钟与复位电路与该手铐智能锁具电路的 SOC 控制芯片连接，用于提供 SOC 控制芯片的工作时钟信号和复位信号。
5：根据权利要求 1 所述的警用手铐智能控制系统，其中该手铐智能钥匙电路还包括一 LED 充电指示电路，该 LED 充电指示电路与手铐智能钥匙电路的 SOC 控制芯片连接，用于提示工作电源状态。
6：根据权利要求 1 所述的警用手铐智能控制系统，其中该手铐智能钥匙电路还包括一 JTAG 接口，该 JTAG 接口与该手铐智能钥匙电路的 SOC 控制芯片连接，可实现应用程序的调试和边界扫描、下载、安全防范。
7：根据权利要求 1 所述的警用手铐智能控制系统，其中该手铐智能钥匙电路还包括一时钟与复位电路，该时钟与复位电路与该手铐智能钥匙电路的 SOC 控制芯片连接，用于提供 SOC 控制芯片的工作时钟信号和复位信号。

说明书

警用手铐智能控制系统
    【技术领域】
     本发明提供一种可嵌入式警用手铐智能控制系统，其是应用智能技术与电子技术，使警用手铐及其钥匙具有可自动识别的一对一的专署对应关系，以及手铐具有发出其所在地理位置信息的功能，提高了手铐使用的安全、可靠性，以便管理。背景技术
     目前，公安等执法部门使用的警具手铐属于机械类器具，由于手铐锁具结构比较简单，故防撬、防拨功能较弱。其主要缺陷为： (1) 手铐锁具属于单一机械式开锁方式，钥匙形态单一，易发生在押人员使用简单替代物或仿制品拨开铐锁事件； (2) 将手铐活动臂硬性推到底造成边齿脱开，于固定齿轮啮合处同时塞入薄片物，即可拨开手铐； (3) 链接式手铐延伸柄处内部机械机构的固定穿钉较短较细，易被钢锉磨平，从而分解铐锁，打开手铐。此外，手铐钥匙通用性过强，一把钥匙可以打开多把铐锁，不利于加强监管和落实责任；同时，对于带铐潜逃的在押解人员，缺乏及时跟踪的高技术手段。发明内容本发明的目的在于，提供一种警用手铐智能控制系统，其具有成本低、可靠性高的优点，同时具有防非法开锁的功能；并可通过基于 GSM 信号跟踪戴铐人员方位。
     本发明一种警用手铐智能控制系统，其中包括有：一手铐智能锁具电路，包括：一 SOC 控制芯片，该 SOC 控制芯片用于控制该手铐锁具的工作状态；一 UART 通信电路接口，该 UART 通信电路接口与 SOC 控制芯片连接，用于同外部交换通信信号；一手铐锁具工作位置测试电路，该手铐锁具工作位置测试电路与 SOC 控制芯片连接，用于指示手铐锁具的工作位置信息；一电机驱动电路，该电机驱动电路与 SOC 控制芯片连接，用于驱动微型电机正转、反转、停转；一微型电机，该微型电机与电机驱动电路连接，用于带动手铐锁具的机械动作；一 JTAG 接口，该 JTAG 接口与 SOC 芯片连接，用于实现应用程序的调试和边界扫描、下载、安全防范；一时钟与复位电路，该时钟与复位电路与 SOC 控制芯片连接，用于提供 SOC 控制芯片的工作时钟信号和复位信号；一基于 GSM 定位电路，该基于 GSM 定位电路与 SOC 控制芯片连接，用于发出该手铐当前所在地理位置信息；一手铐智能钥匙电路，包括：一 SOC 控制芯片，该 SOC 控制芯片用于控制该手铐钥匙的工作状态；一 UART 通信电路接口，该 UART 通信电路接口与 SOC 芯片连接，用于同外部交换通信信号；一 LED 充电指示电路，该 LED 充电指示电路与 SOC 控制芯片连接；一人机接口电路，该人机接口电路与 SOC 控制芯片连接，用于人工输入手铐锁具动作命令；一 JTAG 接口，该 JTAG 接口与 SOC 芯片连接，用于实现应用程序的调试和边界扫描、下载、安全防范；一时钟与复位电路，该时钟与复位电路与 SOC 控制芯片连接，用于提供 SOC 控制芯片的工作时钟信号和复位信号。
     附图说明
     为进一步说明本发明的技术内容，以下结合附图及实施例对本发明作一详细的描述，其中：
     图 1 是警用手铐智能控制系统的结构框图；
     图 2 是图 1 中手铐智能锁具电路原理图；
     图 3 是图 1 中手铐智能钥匙电路原理图。具体实施方式
     请参阅图 1，本发明警用手铐智能控制系统，包括两部分，一是手铐智能锁具电路 10，二是手铐智能钥匙电路 20 ；以下分别对手铐智能锁具电路 10 和手铐智能钥匙电路 20 进行详细的描述。
     请参阅图 1 与图 2 所示，本发明警用手铐智能控制系统的手铐智能锁具电路 10，主要由一 SOC 控制芯片 11、一手铐锁具工作位置测试电路 12、一 UART 通信接口 13、一 JTAG 接口 14，一基于 GSM 定位电路 15，一时钟与复位电路 16、一微型电机 17、一电机驱动电路 18 等部分组成。分述如下：
     一手铐智能锁具电路 10，用于检测手铐锁具工作位置，并根据接收的指令控制手铐锁具工作位置改变。该手铐智能锁具电路 10 包括：
     一 SOC 控制芯片 11，该芯片 11 用于控制手铐锁具系统的工作，采用 Cygnal 公司的 C8051F300 系列高速 SOC 混合信号系统级芯片，具有与 8051 兼容的微控制器内核，除具有标准 8051 的数字外设部件外，片内还集成了数据采集和控制系统中常用的模拟部件和其他数字外设及功能部件；
     一手铐锁具工作位置测试电路 12，其中包括一电阻 R9 和与之串联的干簧管 K1，该手铐锁具工作位置测试电路 12 与 SOC 控制芯片 11 连接，当手铐锁具发生机械动作到固有 “备勤” 位置时，固定于该手铐锁具上的磁铁吸合干簧管 K1，则此时刻该手铐锁具工作位置测试电路 12 送入 SOC 控制芯片 11 的电平由 “高” 转为 “低” ，利用该干簧管 K1 吸合所引起相应电平的变化作为定位信号，向 SOC 控制芯片 11 提供手铐锁具工作位置信号；
     一 UART 通信接口电路 13，该 UART 通信接口电路 13 与 SOC 控制芯片 11 连接，当使用钥匙插入手铐锁具开锁时，嵌于手铐锁具内部的该手铐智能锁具电路 10 中的该 UART 通信接口电路 13 便与嵌于钥匙内部的该手铐智能钥匙电路 20 中的 UART 通信接口电路 25 连通，可实现串行通信，用于接收与发送外部联络信号；
     一 JTAG 接口 14，该 JTAG 接口 14 与 SOC 控制芯片 11 连接，用于实现应用程序的调试和边界扫描、下载、安全防范；
     一基于 GSM 定位电路 15，其中包括一基于 GSM 定位电路和与之相连的一晶体管 T5 及与该晶体管 T5 串联的电阻 R11 及电阻 R10，该基于 GSM 定位电路 15 与 SOC 控制芯片 11 连接，当手铐锁具发生机械动作到达 “锁定” 位置时，该 SOC 控制芯片 11 通过该电阻 R10 向该晶体管 T5 提供一 “高” 电平，使该晶体管 T5 导通，该晶体管 T5 通过电阻 R11 的分压作用，接通该 GSM 定位电路 15 的工作电源，使该 GSM 定位电路 15 开始工作，当该 GSM 定位电路 15 通过 GSM 网络收到警方查询当前位置的询问信息时，则该 GSM 定位电路 15 发出手铐当前地理位置信息，供警方监视跟踪使用。
     一时钟与复位电路 16，其中包括一晶振 Z1 和与之串联的电容 C2、 C3，以及与晶振
     Z1 和与之串联的电容 C2、 C3 并联的电阻 R8，该时钟与复位电路 16 与 SOC 控制芯片 11 连接，用于系统时钟和系统复位信号的产生；其中晶振 Z1 产生基本振荡频率信号，经与之串联的电容 C2、 C3 的滤波，向该 SOC 控制芯片 11 提供系统时钟信号；在该 SOC 控制芯片 11 上电瞬时，电阻 R8 向该 SOC 控制芯片 11 的复位引脚发出高电平复位信号。
     一微型电机 17，该微型电机 17 与后叙的电机驱动电路 18 相连，用于带动手铐锁具的机械转动；
     一电机驱动电路 18，其中包括一晶体管 T1 和用于该晶体管 T1 限流的电阻 R3，一晶体管 T2 和用于该晶体管 T2 限流的电阻 R4，一晶体管 T3 和用于该晶体管 T3 限流的电阻 R5，一晶体管 T4 和用于该晶体管 T4 限流的电阻 R6，该晶体管 T1、 T2 的输入上拉电阻 R1，该晶体管 T3、 T4 的输入上拉电阻 R2，一二极管 D1 和与之反向并联的二极管 D2，一与该反向并联的二极管 D1、 D2 相串联的限流电阻 R7 和与之串联的隔直电容 C1，该电机驱动电路 18 与 SOC 控制芯片 11 连接，用于驱动微型电机 17 转动、停止，及转向控制；当该 SOC 控制芯片 11 向该电机驱动电路 18 发出指令为 A 点 “低” 电平而 B 点 “高” 电平时，由上拉电阻 R2 保证该B点 “高” 电平足够高，此时该电机驱动电路 18 的晶体管 T1 和晶体管 T4 导通，而该电机驱动电路 18 的晶体管 T2 和晶体管 T3 截止，则该电机驱动电路 18 向该微型电机 17 提供正向转动的驱动电压，使微型电机 17 发生正向转动，；当该 SOC 控制芯片 11 向该电机驱动电路 18 发出指令为 A 点 “高” 电平而 B 点 “低” 电平时，由上拉电阻 R1 保证该 A 点 “高” 电平足够高，此时该电机驱动电路 18 的晶体管 T3 和晶体管 T2 导通，而该电机驱动电路 18 的晶体管 T1 和晶体管 T4 截止，则该电机驱动电路 18 向该微型电机 17 提供反向转动的驱动电压，使微型电机 17 发生反向转动；当该微型电机 17 正转启动或反转启动时产生的冲击电流被该限流电阻 R7 分流并经与该限流电阻 R7 串联的隔直电容 C1 吸收，该二极管 D2 与 D1 分别对应于该微型电机 17 正转或反转时提供电流通路；当该 SOC 控制芯片 11 向该电机驱动电路 18 发出指令为 A 点与 B 点同时 “高” 电平或同时 “低” 电平时，该电机驱动电路 18 的晶体管 T1 和 T3 同时截止，或 T2 和 T4 同时截止，该电机驱动电路 18 不能向该微型电机 17 提供驱动电压，故使该微型电机 17 停转。
     请参阅图 1 与图 3 所示，本发明警用手铐智能控制系统的手铐智能钥匙电路 20，主要由一 SOC 控制芯片 22、一 UART 通信电路 25、一 JTAG 接口 27、一 LED 充电指示电路 24、一人机接口电路 23、一时钟与复位电路 26 等部分组成。分述如下：
     一 SOC 控制芯片 22，该 SOC 控制芯片 22 用于控制该手铐钥匙的工作，采用 Cygnal 公司的 C8051F300 系列高速 SOC 混合信号系统级芯片，具有与 8051 兼容的微控制器内核，除具有标准 8051 的数字外设部件外，片内还集成了数据采集和控制系统中常用的模拟部件和其他数字外设及功能部件；
     一 UART 通信电路 25，该 UART 通信电路 25 与 SOC 控制芯片 22 连接，当使用钥匙插入手铐锁具开锁时，嵌于钥匙内部的该手铐智能钥匙电路 20 中的该 UART 通信接口电路 25 便与嵌于手铐锁具内部的该手铐智能锁具电路 10 中的 UART 通信接口电路 13 连通，可实现串行通信，用于接收与发送外部联络信号；
     一 JTAG 接口 27，该 JTAG 接口 27 与 SOC 控制芯片 22 连接，用于实现应用程序的调试和边界扫描、下载、安全防范；
     一 LED 充电指示电路 24，其中包括一 LED 发光二极管 D 和与之串联的电阻 R24，一电阻 R23 和与之串联的电阻 R15，该 LED 充电指示电路 24 与 SOC 控制芯片 22 连接，该电阻 R23 和与之串联的电阻 R15 向该手铐智能钥匙电路 20 中的 SOC 控制芯片 22 提供其工作电压的分压信号，当该手铐智能钥匙电路 20 中的 SOC 控制芯片 22 通过输入该分压信号检测到其工作电压过低时，即向该 LED 充电指示电路 24 发出 “低” 电平信号，使 LED 发光二极管 D 经限流电阻 R24 获电流发光，用于指示手铐智能钥匙电路 20 电源电平过低，提示充电；
     一人机接口电路 23，包括一电阻 R21 和与之串联的常开式自复位按键开关 K2、一电阻 R22 和与之串联的常开式自复位按键开关 K3，该人机接口电路 23 与 SOC 控制芯片 22 连接，用于人工输入手铐锁具动作命令；当人工操作，单独按下按键开关 K2 使其闭合时，此时按键开关 K3 打开，该人机接口电路 23 向该手铐智能钥匙电路 20 中的 SOC 控制芯片 22 提供 “开锁” 指令；当人工操作，单独按下按键开关 K3 使其闭合时，此时按键开关 K2 打开，该人机接口电路 23 向该手铐智能钥匙电路 20 中的 SOC 控制芯片 22 提供 “锁定” 指令；当人工操作，既不按下开关 K2 也不按下开关 K3 时，该人机接口电路 23 向该手铐智能钥匙电路 20 中的 SOC 控制芯片 22 提供 “备勤” 指令；
     一时钟与复位电路 26，其中包括一晶振 Z2 和与之串联的电容 C4、 C5，以及与晶振 Z2 和与之串联的电容 C4、 C5 并联的电阻 R20，该时钟与复位电路 26 与 SOC 控制芯片 22 连接，用于系统时钟信号和系统复位信号的产生。其中晶振 Z2 产生基本振荡频率信号，经与之串联的电容 C4、 C5 的滤波，向该 SOC 控制芯片 22 提供系统时钟信号；在该 SOC 控制芯片 22 上电瞬时，电阻 R20 向该 SOC 控制芯片 22 的复位引脚发出高电平复位信号。本发明的工作过程：手铐智能锁具电路 10 的工作过程：
     请参阅图 1 所示，当插入钥匙欲打开手铐锁具时，手铐智能钥匙电路 20 的 UART 通信接口 25 即与手铐智能锁具电路 10 的 UART 通信接口 13 联通，该手铐智能锁具电路 10 的 SOC 控制芯片 11 通过 UART 通信接口 13 发出 ID 码查询信号，并将 UART 通信接口 13 接收到的对方手铐智能钥匙电路 20 的 ID 码回答信号同该控制芯片 11 保存的自身固有 ID 码进行核验，若核验通过，则该 SOC 控制芯片 11 判为该钥匙合法，并同时通过 UART 通信接口 13 发出 “等待命令” 信号；当该 SOC 控制芯片 11 通过 UART 通信接口 13 接收到 “开锁” 或 “锁定” 或 “备勤” 命令时，则该 SOC 控制芯片 11 通过电机驱动电路 18 驱动微型电机 17 分别正转、反转、停止，相应带动手铐锁具到达 “开锁” 或 “锁定” 或 “备勤” 的机械位置；并在指令执行完毕后，该 SOC 控制芯片 11 通过 UART 通信接口 13 向对方手铐智能钥匙电路 20 发出 “指令执行完毕” 信息；当该 SOC 控制芯片 11 通过 UART 通信接口 13 接收到 “检测手铐锁具工作位置” 命令时，则该 SOC 控制芯片 11 通过采集手铐锁具工作位置测试电路 12 的电平信号，判断手铐锁具是否到达 “备勤” 工作位置，并将该信息通过 UART 通信接口 13 发出；其中当该 SOC 控制芯片 11 在执行 “锁定” 命令时，同时自动接通基于 GSM 定位电路 15 的工作电源，启动该基于 GSM 定位电路 15 工作，此时，警方即可通过手机短信方式或计算机网络平台连续发出查询指令，则基于 GSM 定位电路 15 应答该查询指令，陆续发出自身所在地理位置的信息，供警方监视追踪使用。
     手铐智能钥匙电路 20 的工作过程：
     请参阅图 1 所示，当插入钥匙欲打开手铐锁具时，手铐智能钥匙电路 20 的 UART 通信接口 25 即与手铐智能锁具电路 10 的 UART 通信接口 13 联通，该手铐智能钥匙电路 20 的
     SOC 控制芯片 22 通过 UART 通信接口 25 接收对方手铐智能锁具电路 10 的 ID 码查询信号，并通过 UART 通信接口 25 发出 SOC 控制芯片 22 存储的自身固有 ID 码，作为应答信号，等待对方手铐智能锁具电路 10 的核验；若核验通过，则该 SOC 控制芯片 22 通过 UART 通信接口 25 收到对方手铐智能锁具电路 10 发来的 “等待命令” 的信号；此时该 SOC 控制芯片 22 接收通过人机接口电路 23 送来的人工命令： “开锁” 或 “锁定” 或 “备勤” 时，则该 SOC 控制芯片 22 通过 UART 通信接口 25 向对方手铐智能锁具电路 10 发出相应的 “开锁” 或 “锁定” 或 “备勤” 指令；其中当该 SOC 控制芯片 22 通过 UART 通信接口 25 向对方手铐智能锁具电路 10 发出 “备勤” 指令，并得到该对方手铐智能锁具电路 10“执行完毕” 的应答后，该 SOC 控制芯片 22 再自动通过 UART 通信接口 25 向对方手铐智能锁具电路 10 发出 “检测手铐锁具工作位置” 指令，并等待该对方应答信息；该 SOC 控制芯片 22 通过 LED 充电提示电路 24，提示工作电源过低，应充电。
     本发明的警用手铐智能控制系统的主要用途
     提升警用手铐功能：
     警用智能手铐的新型锁具与开锁形式彻底改变传统的机械式工作模式，具有智能化的高技术内容，进一步提高了警用手铐使用的安全可靠性，加强了手铐防撬、防拨、防震、防水功能；加强手铐监管：
     智能技术应用使手铐锁具与钥匙之间具有很强的自动识别和信息处理功能， ID 识别码的唯一性实现一把钥匙只能打开一把铐锁，并且做到钥匙无法仿制，为保证手铐在使用时的责任监管提供必要的技术基础；
     追逃：
     应用本系统，可以实时跟踪、监督在押运途中的戴铐人员，并在其发生戴铐潜逃时，准确锁定其方位，便于及时发现、缉拿。
     本发明的基本特点
     警用手铐智能控制系统，包括：手铐智能锁具电路和手铐智能钥匙电路两个部分，在手铐智能锁具电路和手铐智能钥匙电路之间采用 UART 通信方式，其特点是：具有自动查询、自动应答和自动辨识 ID 码身份信息的功能，该 ID 识别码的唯一性实现一把钥匙只能打开一把铐锁；
     手铐智能锁具电路在核验通过手铐智能钥匙电路 ID 识别码后，执行手铐智能钥匙电路发来的 “开锁” 或 “锁定” 或 “备勤” 命令，驱动微型电机按指定方向做相应转动或停止动作，以带动手铐锁具的机械动作，完成开锁或锁定或备勤等指令；
     为了防止对手铐锁具电路存储的程序和信息进行非法修改，进行了特殊的软件加密处理，使之具备防信息非法读写的功能；一旦非法读写，立即自毁程序，手铐自动锁定。
     手铐智能锁具电路在执行 “锁定” 命令时，同时自动开启基于 GSM 定位电路工作，基于 GSM 定位电路开始发出自身所在地理位置的信息，供警方监视追踪使用。
     以上所述，仅是本发明的实施例而已，并非对本发明作任何形式上的的限制，凡是依据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案范围之内，因此本发明的保护范围当以权利要求书为准。

资源描述

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1、10申请公布号CN102434046A43申请公布日20120502CN102434046ACN102434046A21申请号201110401372122申请日20111206E05B75/00200601E05B47/00200601E05B49/00200601E05B17/2220060171申请人何为地址100037北京市海淀区阜成路33号北京工商大学信息工程学院72发明人何为魏国韩力群74专利代理机构中科专利商标代理有限责任公司11021代理人汤保平54发明名称警用手铐智能控制系统57摘要一种警用手铐智能控制系统，包括一手铐智能锁具电路，该手铐智能锁具电路安装在手铐内，该手铐智能锁。

2、具电路包括一SOC控制芯片，该SOC控制芯片用于控制该手铐锁具的工作状态；一UART通信电路接口，该UART通信电路接口与SOC控制芯片连接；一手铐锁具工作位置测试电路与SOC控制芯片连接；一电机驱动电路和一微型电机与SOC控制芯片连接；一手铐智能钥匙电路安装在手铐钥匙内，用于实现串行通信，控制该手铐钥匙的动作，该手铐智能钥匙电路包括一SOC控制芯片用于控制该手铐钥匙的工作状态；一UART通信电路接口与SOC控制芯片连接，用于同外部交换通信信号；一人机接口电路与SOC控制芯片连接，用于人工输入手铐锁具动作命令。51INTCL19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1页说明书5。

3、页附图2页CN102434050A1/1页21一种警用手铐智能控制系统，其中包括有一手铐智能锁具电路，该手铐智能锁具电路安装在手铐内，用于实现串行通信，控制该手铐锁具的动作，该手铐智能锁具电路包括一SOC控制芯片，该SOC控制芯片用于控制该手铐锁具的工作状态；一UART通信电路接口，该UART通信电路接口与SOC控制芯片连接，用于同外部交换通信信号；一手铐锁具工作位置测试电路，该手铐锁具工作位置测试电路与SOC控制芯片连接，用于指示手铐锁具的工作位置信息；一电机驱动电路和一微型电机，该电机驱动电路与SOC控制芯片连接，用于驱动微型电机正转、反转、停转，该微型电机与电机驱动电路连接，用于带动手铐。

4、锁具的机械动作；一手铐智能钥匙电路，该手铐智能钥匙电路安装在手铐钥匙内，用于实现串行通信，控制该手铐钥匙的动作，该手铐智能钥匙电路包括一SOC控制芯片，该SOC控制芯片用于控制该手铐钥匙的工作状态；一UART通信电路接口，该UART通信电路接口与SOC控制芯片连接，用于同外部交换通信信号；一人机接口电路，该人机接口电路与SOC控制芯片连接，用于人工输入手铐锁具动作命令。2根据权利要求1所述的警用手铐智能控制系统，其中该手铐智能锁具电路还包括基于GSM定位电路，该基于GSM定位电路与手铐智能锁具电路中SOC控制芯片连接，用于发出该手铐自身当前所在地理位置的信息，供警务监视、跟踪和追击戴铐逃犯使用。

5、。3根据权利要求1所述的警用手铐智能控制系统，其中该手铐智能锁具电路还包括一JTAG接口，该JTAG接口与该手铐智能锁具电路的SOC控制芯片连接，可实现应用程序的调试和边界扫描、下载、安全防范。4根据权利要求1所述的警用手铐智能控制系统，其中该手铐智能锁具电路还包括一时钟与复位电路，该时钟与复位电路与该手铐智能锁具电路的SOC控制芯片连接，用于提供SOC控制芯片的工作时钟信号和复位信号。5根据权利要求1所述的警用手铐智能控制系统，其中该手铐智能钥匙电路还包括一LED充电指示电路，该LED充电指示电路与手铐智能钥匙电路的SOC控制芯片连接，用于提示工作电源状态。6根据权利要求1所述的警用手铐智能。

6、控制系统，其中该手铐智能钥匙电路还包括一JTAG接口，该JTAG接口与该手铐智能钥匙电路的SOC控制芯片连接，可实现应用程序的调试和边界扫描、下载、安全防范。7根据权利要求1所述的警用手铐智能控制系统，其中该手铐智能钥匙电路还包括一时钟与复位电路，该时钟与复位电路与该手铐智能钥匙电路的SOC控制芯片连接，用于提供SOC控制芯片的工作时钟信号和复位信号。权利要求书CN102434046ACN102434050A1/5页3警用手铐智能控制系统技术领域0001本发明提供一种可嵌入式警用手铐智能控制系统，其是应用智能技术与电子技术，使警用手铐及其钥匙具有可自动识别的一对一的专署对应关系，以及手铐具有发。

7、出其所在地理位置信息的功能，提高了手铐使用的安全、可靠性，以便管理。背景技术0002目前，公安等执法部门使用的警具手铐属于机械类器具，由于手铐锁具结构比较简单，故防撬、防拨功能较弱。其主要缺陷为1手铐锁具属于单一机械式开锁方式，钥匙形态单一，易发生在押人员使用简单替代物或仿制品拨开铐锁事件；2将手铐活动臂硬性推到底造成边齿脱开，于固定齿轮啮合处同时塞入薄片物，即可拨开手铐；3链接式手铐延伸柄处内部机械机构的固定穿钉较短较细，易被钢锉磨平，从而分解铐锁，打开手铐。此外，手铐钥匙通用性过强，一把钥匙可以打开多把铐锁，不利于加强监管和落实责任；同时，对于带铐潜逃的在押解人员，缺乏及时跟踪的高技术手段。

8、。发明内容0003本发明的目的在于，提供一种警用手铐智能控制系统，其具有成本低、可靠性高的优点，同时具有防非法开锁的功能；并可通过基于GSM信号跟踪戴铐人员方位。0004本发明一种警用手铐智能控制系统，其中包括有一手铐智能锁具电路，包括一SOC控制芯片，该SOC控制芯片用于控制该手铐锁具的工作状态；一UART通信电路接口，该UART通信电路接口与SOC控制芯片连接，用于同外部交换通信信号；一手铐锁具工作位置测试电路，该手铐锁具工作位置测试电路与SOC控制芯片连接，用于指示手铐锁具的工作位置信息；一电机驱动电路，该电机驱动电路与SOC控制芯片连接，用于驱动微型电机正转、反转、停转；一微型电机，该。

9、微型电机与电机驱动电路连接，用于带动手铐锁具的机械动作；一JTAG接口，该JTAG接口与SOC芯片连接，用于实现应用程序的调试和边界扫描、下载、安全防范；一时钟与复位电路，该时钟与复位电路与SOC控制芯片连接，用于提供SOC控制芯片的工作时钟信号和复位信号；一基于GSM定位电路，该基于GSM定位电路与SOC控制芯片连接，用于发出该手铐当前所在地理位置信息；一手铐智能钥匙电路，包括一SOC控制芯片，该SOC控制芯片用于控制该手铐钥匙的工作状态；一UART通信电路接口，该UART通信电路接口与SOC芯片连接，用于同外部交换通信信号；一LED充电指示电路，该LED充电指示电路与SOC控制芯片连接；一。

10、人机接口电路，该人机接口电路与SOC控制芯片连接，用于人工输入手铐锁具动作命令；一JTAG接口，该JTAG接口与SOC芯片连接，用于实现应用程序的调试和边界扫描、下载、安全防范；一时钟与复位电路，该时钟与复位电路与SOC控制芯片连接，用于提供SOC控制芯片的工作时钟信号和复位信号。附图说明0005为进一步说明本发明的技术内容，以下结合附图及实施例对本发明作一详细的描说明书CN102434046ACN102434050A2/5页4述，其中0006图1是警用手铐智能控制系统的结构框图；0007图2是图1中手铐智能锁具电路原理图；0008图3是图1中手铐智能钥匙电路原理图。具体实施方式0009请参阅。

11、图1，本发明警用手铐智能控制系统，包括两部分，一是手铐智能锁具电路10，二是手铐智能钥匙电路20；以下分别对手铐智能锁具电路10和手铐智能钥匙电路20进行详细的描述。0010请参阅图1与图2所示，本发明警用手铐智能控制系统的手铐智能锁具电路10，主要由一SOC控制芯片11、一手铐锁具工作位置测试电路12、一UART通信接口13、一JTAG接口14，一基于GSM定位电路15，一时钟与复位电路16、一微型电机17、一电机驱动电路18等部分组成。分述如下0011一手铐智能锁具电路10，用于检测手铐锁具工作位置，并根据接收的指令控制手铐锁具工作位置改变。0012该手铐智能锁具电路10包括0013一SO。

12、C控制芯片11，该芯片11用于控制手铐锁具系统的工作，采用CYGNAL公司的C8051F300系列高速SOC混合信号系统级芯片，具有与8051兼容的微控制器内核，除具有标准8051的数字外设部件外，片内还集成了数据采集和控制系统中常用的模拟部件和其他数字外设及功能部件；0014一手铐锁具工作位置测试电路12，其中包括一电阻R9和与之串联的干簧管K1，该手铐锁具工作位置测试电路12与SOC控制芯片11连接，当手铐锁具发生机械动作到固有“备勤”位置时，固定于该手铐锁具上的磁铁吸合干簧管K1，则此时刻该手铐锁具工作位置测试电路12送入SOC控制芯片11的电平由“高”转为“低”，利用该干簧管K1吸合所。

13、引起相应电平的变化作为定位信号，向SOC控制芯片11提供手铐锁具工作位置信号；0015一UART通信接口电路13，该UART通信接口电路13与SOC控制芯片11连接，当使用钥匙插入手铐锁具开锁时，嵌于手铐锁具内部的该手铐智能锁具电路10中的该UART通信接口电路13便与嵌于钥匙内部的该手铐智能钥匙电路20中的UART通信接口电路25连通，可实现串行通信，用于接收与发送外部联络信号；0016一JTAG接口14，该JTAG接口14与SOC控制芯片11连接，用于实现应用程序的调试和边界扫描、下载、安全防范；0017一基于GSM定位电路15，其中包括一基于GSM定位电路和与之相连的一晶体管T5及与该晶。

14、体管T5串联的电阻R11及电阻R10，该基于GSM定位电路15与SOC控制芯片11连接，当手铐锁具发生机械动作到达“锁定”位置时，该SOC控制芯片11通过该电阻R10向该晶体管T5提供一“高”电平，使该晶体管T5导通，该晶体管T5通过电阻R11的分压作用，接通该GSM定位电路15的工作电源，使该GSM定位电路15开始工作，当该GSM定位电路15通过GSM网络收到警方查询当前位置的询问信息时，则该GSM定位电路15发出手铐当前地理位置信息，供警方监视跟踪使用。0018一时钟与复位电路16，其中包括一晶振Z1和与之串联的电容C2、C3，以及与晶振说明书CN102434046ACN102434050。

15、A3/5页5Z1和与之串联的电容C2、C3并联的电阻R8，该时钟与复位电路16与SOC控制芯片11连接，用于系统时钟和系统复位信号的产生；其中晶振Z1产生基本振荡频率信号，经与之串联的电容C2、C3的滤波，向该SOC控制芯片11提供系统时钟信号；在该SOC控制芯片11上电瞬时，电阻R8向该SOC控制芯片11的复位引脚发出高电平复位信号。0019一微型电机17，该微型电机17与后叙的电机驱动电路18相连，用于带动手铐锁具的机械转动；0020一电机驱动电路18，其中包括一晶体管T1和用于该晶体管T1限流的电阻R3，一晶体管T2和用于该晶体管T2限流的电阻R4，一晶体管T3和用于该晶体管T3限流的电。

16、阻R5，一晶体管T4和用于该晶体管T4限流的电阻R6，该晶体管T1、T2的输入上拉电阻R1，该晶体管T3、T4的输入上拉电阻R2，一二极管D1和与之反向并联的二极管D2，一与该反向并联的二极管D1、D2相串联的限流电阻R7和与之串联的隔直电容C1，该电机驱动电路18与SOC控制芯片11连接，用于驱动微型电机17转动、停止，及转向控制；当该SOC控制芯片11向该电机驱动电路18发出指令为A点“低”电平而B点“高”电平时，由上拉电阻R2保证该B点“高”电平足够高，此时该电机驱动电路18的晶体管T1和晶体管T4导通，而该电机驱动电路18的晶体管T2和晶体管T3截止，则该电机驱动电路18向该微型电机1。

17、7提供正向转动的驱动电压，使微型电机17发生正向转动，；当该SOC控制芯片11向该电机驱动电路18发出指令为A点“高”电平而B点“低”电平时，由上拉电阻R1保证该A点“高”电平足够高，此时该电机驱动电路18的晶体管T3和晶体管T2导通，而该电机驱动电路18的晶体管T1和晶体管T4截止，则该电机驱动电路18向该微型电机17提供反向转动的驱动电压，使微型电机17发生反向转动；当该微型电机17正转启动或反转启动时产生的冲击电流被该限流电阻R7分流并经与该限流电阻R7串联的隔直电容C1吸收，该二极管D2与D1分别对应于该微型电机17正转或反转时提供电流通路；当该SOC控制芯片11向该电机驱动电路18发。

18、出指令为A点与B点同时“高”电平或同时“低”电平时，该电机驱动电路18的晶体管T1和T3同时截止，或T2和T4同时截止，该电机驱动电路18不能向该微型电机17提供驱动电压，故使该微型电机17停转。0021请参阅图1与图3所示，本发明警用手铐智能控制系统的手铐智能钥匙电路20，主要由一SOC控制芯片22、一UART通信电路25、一JTAG接口27、一LED充电指示电路24、一人机接口电路23、一时钟与复位电路26等部分组成。分述如下0022一SOC控制芯片22，该SOC控制芯片22用于控制该手铐钥匙的工作，采用CYGNAL公司的C8051F300系列高速SOC混合信号系统级芯片，具有与8051兼。

19、容的微控制器内核，除具有标准8051的数字外设部件外，片内还集成了数据采集和控制系统中常用的模拟部件和其他数字外设及功能部件；0023一UART通信电路25，该UART通信电路25与SOC控制芯片22连接，当使用钥匙插入手铐锁具开锁时，嵌于钥匙内部的该手铐智能钥匙电路20中的该UART通信接口电路25便与嵌于手铐锁具内部的该手铐智能锁具电路10中的UART通信接口电路13连通，可实现串行通信，用于接收与发送外部联络信号；0024一JTAG接口27，该JTAG接口27与SOC控制芯片22连接，用于实现应用程序的调试和边界扫描、下载、安全防范；0025一LED充电指示电路24，其中包括一LED发光。

20、二极管D和与之串联的电阻R24，一说明书CN102434046ACN102434050A4/5页6电阻R23和与之串联的电阻R15，该LED充电指示电路24与SOC控制芯片22连接，该电阻R23和与之串联的电阻R15向该手铐智能钥匙电路20中的SOC控制芯片22提供其工作电压的分压信号，当该手铐智能钥匙电路20中的SOC控制芯片22通过输入该分压信号检测到其工作电压过低时，即向该LED充电指示电路24发出“低”电平信号，使LED发光二极管D经限流电阻R24获电流发光，用于指示手铐智能钥匙电路20电源电平过低，提示充电；0026一人机接口电路23，包括一电阻R21和与之串联的常开式自复位按键开关。

21、K2、一电阻R22和与之串联的常开式自复位按键开关K3，该人机接口电路23与SOC控制芯片22连接，用于人工输入手铐锁具动作命令；当人工操作，单独按下按键开关K2使其闭合时，此时按键开关K3打开，该人机接口电路23向该手铐智能钥匙电路20中的SOC控制芯片22提供“开锁”指令；当人工操作，单独按下按键开关K3使其闭合时，此时按键开关K2打开，该人机接口电路23向该手铐智能钥匙电路20中的SOC控制芯片22提供“锁定”指令；当人工操作，既不按下开关K2也不按下开关K3时，该人机接口电路23向该手铐智能钥匙电路20中的SOC控制芯片22提供“备勤”指令；0027一时钟与复位电路26，其中包括一晶振。

22、Z2和与之串联的电容C4、C5，以及与晶振Z2和与之串联的电容C4、C5并联的电阻R20，该时钟与复位电路26与SOC控制芯片22连接，用于系统时钟信号和系统复位信号的产生。其中晶振Z2产生基本振荡频率信号，经与之串联的电容C4、C5的滤波，向该SOC控制芯片22提供系统时钟信号；在该SOC控制芯片22上电瞬时，电阻R20向该SOC控制芯片22的复位引脚发出高电平复位信号。本发明的工作过程0028手铐智能锁具电路10的工作过程0029请参阅图1所示，当插入钥匙欲打开手铐锁具时，手铐智能钥匙电路20的UART通信接口25即与手铐智能锁具电路10的UART通信接口13联通，该手铐智能锁具电路10的。

23、SOC控制芯片11通过UART通信接口13发出ID码查询信号，并将UART通信接口13接收到的对方手铐智能钥匙电路20的ID码回答信号同该控制芯片11保存的自身固有ID码进行核验，若核验通过，则该SOC控制芯片11判为该钥匙合法，并同时通过UART通信接口13发出“等待命令”信号；当该SOC控制芯片11通过UART通信接口13接收到“开锁”或“锁定”或“备勤”命令时，则该SOC控制芯片11通过电机驱动电路18驱动微型电机17分别正转、反转、停止，相应带动手铐锁具到达“开锁”或“锁定”或“备勤”的机械位置；并在指令执行完毕后，该SOC控制芯片11通过UART通信接口13向对方手铐智能钥匙电路20。

24、发出“指令执行完毕”信息；当该SOC控制芯片11通过UART通信接口13接收到“检测手铐锁具工作位置”命令时，则该SOC控制芯片11通过采集手铐锁具工作位置测试电路12的电平信号，判断手铐锁具是否到达“备勤”工作位置，并将该信息通过UART通信接口13发出；其中当该SOC控制芯片11在执行“锁定”命令时，同时自动接通基于GSM定位电路15的工作电源，启动该基于GSM定位电路15工作，此时，警方即可通过手机短信方式或计算机网络平台连续发出查询指令，则基于GSM定位电路15应答该查询指令，陆续发出自身所在地理位置的信息，供警方监视追踪使用。0030手铐智能钥匙电路20的工作过程0031请参阅图1所。

25、示，当插入钥匙欲打开手铐锁具时，手铐智能钥匙电路20的UART通信接口25即与手铐智能锁具电路10的UART通信接口13联通，该手铐智能钥匙电路20的说明书CN102434046ACN102434050A5/5页7SOC控制芯片22通过UART通信接口25接收对方手铐智能锁具电路10的ID码查询信号，并通过UART通信接口25发出SOC控制芯片22存储的自身固有ID码，作为应答信号，等待对方手铐智能锁具电路10的核验；若核验通过，则该SOC控制芯片22通过UART通信接口25收到对方手铐智能锁具电路10发来的“等待命令”的信号；此时该SOC控制芯片22接收通过人机接口电路23送来的人工命令“开。

26、锁”或“锁定”或“备勤”时，则该SOC控制芯片22通过UART通信接口25向对方手铐智能锁具电路10发出相应的“开锁”或“锁定”或“备勤”指令；其中当该SOC控制芯片22通过UART通信接口25向对方手铐智能锁具电路10发出“备勤”指令，并得到该对方手铐智能锁具电路10“执行完毕”的应答后，该SOC控制芯片22再自动通过UART通信接口25向对方手铐智能锁具电路10发出“检测手铐锁具工作位置”指令，并等待该对方应答信息；该SOC控制芯片22通过LED充电提示电路24，提示工作电源过低，应充电。0032本发明的警用手铐智能控制系统的主要用途0033提升警用手铐功能0034警用智能手铐的新型锁具与。

27、开锁形式彻底改变传统的机械式工作模式，具有智能化的高技术内容，进一步提高了警用手铐使用的安全可靠性，加强了手铐防撬、防拨、防震、防水功能；0035加强手铐监管0036智能技术应用使手铐锁具与钥匙之间具有很强的自动识别和信息处理功能，ID识别码的唯一性实现一把钥匙只能打开一把铐锁，并且做到钥匙无法仿制，为保证手铐在使用时的责任监管提供必要的技术基础；0037追逃0038应用本系统，可以实时跟踪、监督在押运途中的戴铐人员，并在其发生戴铐潜逃时，准确锁定其方位，便于及时发现、缉拿。0039本发明的基本特点0040警用手铐智能控制系统，包括手铐智能锁具电路和手铐智能钥匙电路两个部分，在手铐智能锁具电路。

28、和手铐智能钥匙电路之间采用UART通信方式，其特点是具有自动查询、自动应答和自动辨识ID码身份信息的功能，该ID识别码的唯一性实现一把钥匙只能打开一把铐锁；0041手铐智能锁具电路在核验通过手铐智能钥匙电路ID识别码后，执行手铐智能钥匙电路发来的“开锁”或“锁定”或“备勤”命令，驱动微型电机按指定方向做相应转动或停止动作，以带动手铐锁具的机械动作，完成开锁或锁定或备勤等指令；0042为了防止对手铐锁具电路存储的程序和信息进行非法修改，进行了特殊的软件加密处理，使之具备防信息非法读写的功能；一旦非法读写，立即自毁程序，手铐自动锁定。0043手铐智能锁具电路在执行“锁定”命令时，同时自动开启基于GSM定位电路工作，基于GSM定位电路开始发出自身所在地理位置的信息，供警方监视追踪使用。0044以上所述，仅是本发明的实施例而已，并非对本发明作任何形式上的的限制，凡是依据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案范围之内，因此本发明的保护范围当以权利要求书为准。说明书CN102434046ACN102434050A1/2页8图1图2说明书附图CN102434046ACN102434050A2/2页9图3说明书附图CN102434046A。

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