指纹密码电控锁.pdf

一种指纹密码电控锁，包括指纹模块电路、主控电路、按键电路、启动电路、登录删除电路、室内控制电路和锁体，主控电路连接指纹模块电路，向指纹模块电路发出指纹比对、登录、删除各项命令，指纹模块电路的输出端连接主控电路的一个输入端，将指纹比对信息输入主控电路，按键电路将用户输入的密码送入主控电路以便识别密码是否正确，启动电路将指纹启动锁具的信息送到主控电路，登录删除电路将用户欲修改密码或修改指纹的信息送到主控电路，室内控制电路将开门信息送入主控电路，主控电路连接锁体，将用户指纹或密码识别正确后启动电机。本实用新型将生物识别指纹技术、密码技术和电控锁集成为一体，保密性强，结构简单合理，安全可靠，安装方便。

1.  一种指纹密码电控锁，包括指纹模块电路、主控电路、按键电路、启动电路、登录删除电路、室内控制电路和锁体，其特征在于：主控电路的一个输出端连接指纹模块电路的输入端，用于向指纹模块电路发出指纹比对、指纹登录、指纹删除各项命令，指纹模块电路的输出端连接主控电路的一个输入端，用于将指纹比对信息输入主控电路，按键电路、启动电路、登录删除电路、室内控制电路的输出端分别连接主控电路的另外四个输入端，按键电路用于将用户输入的密码送入主控电路以便识别密码是否正确，启动电路用于将指纹启动锁具的信息送到主控电路，登录删除电路用于将用户欲修改密码或修改指纹的信息送到主控电路，室内控制电路用于将开门信息送入主控电路，主控电路的另一个输出端连接锁体，用于将用户指纹或密码识别正确后启动锁体里电机，驱动锁体的锁舌运动。

2.  根据权利要求1所述的指纹密码电控锁，其特征在于：主控电路单片机的管脚RC6、RD7分别经过电阻R31、R33接到三极管Q3、Q4的基极，Q3、Q4的集电极分别连到CMOS芯片U2的两个栅极，U2的两个漏极接到U3的两个漏极上，U3的两个源极接电阻R37后接地，同时单片机的管脚RC7接电阻R36连到U3的栅极，单片机的管脚RC6经过电阻R35接到U3的另一个栅极，U3和U2的两路源极分别复接，连到J3端子，单片机的管脚RC2、RD6、REO分别接到电阻R29、R20、R17，然后接到槽式光耦U6、U5、U8的输出端，单片机的管脚RA2通过电阻R39连到光耦U7控制端上，单片机的管脚RD2经过电阻R12接到三极管Q2基极，Q2的集电极连到稳压片U4的控制端K上，启动电路经J4端子连到二极管D3至电阻R7，再接到三极管Q1的基极，Q1的集电极接到稳压芯片U4的K端，按键电路的信号经过J5端子的12脚连到三极管Q9的发射极，Q9的集电极经过二极管D17连到电源稳压芯片U4的控制端K。

3.  根据权利要求1所述的指纹密码电控锁，其特征在于：按键电路是由十二个按键组成的键盘3*4矩阵，1、2、3键的一端复接经过电阻R48连到J5端子，4、5、6键的一端复接经过电阻R49连到J5端子，7、8、9键的一端复接经过电阻R50连到J5端子，*、0、#键的一端复接经过电阻R51连到J5端子，1、4、7键的另一端复接在一起经过电阻R54接到J5端子，2、5、8、0键的另一端复接在一起经过电阻R53接到J5端子，3、6、9、#键的另一端复接在一起经过电阻R52接到J5端子，只有“*”键是单独的接到J5上作为键盘启动键，6个发光二极管D13、D14、D15、D16、D18、D19分别接到六个电阻R23、R24、R25、R26、R63、R64上再连到3个三极管Q5、Q6、Q8的集电极上，它们的基极复接在一起连到电阻R59至J5端子，DA芯片是一个桥式整流电路，它的3、4脚接外部的9伏电源，它的1脚接二极管D1连到J5送给主控电路。

4.  根据权利要求1所述的指纹密码电控锁，其特征在于：启动电路是由指纹启动键S4和两个发光二极管DL、DH组成。

5.  根据权利要求1所述的指纹密码电控锁，其特征在于：登录删除电路是由三个按键S1、S2、S3组成，分别是“登录键”、“删除键”和“全删键”。

6.  根据权利要求1所述的指纹密码电控锁，其特征在于：室内控制电路有一个按键S5，是“室内开门”键，通过J6端子连到主控电路的J6端子进入到单片机的RA1接口。

7.  根据权利要求1所述的指纹密码电控锁，其特征在于：锁体包括直流电机(1)、伞型齿轮(2)、齿轮拨杆(3)、横向滑板锁舌(4)、反锁拨片(5)、碰撞锁舌(6)、行程开关(7)、电池盒(9)，直流电机(1)设在锁体的最下端，伞型齿轮(2)套设在电机的传动轴上，齿轮拨杆(3)的齿轮面与伞型齿轮(2)的齿轮面相咬合，齿轮拨杆(3)的拨杆上方设有横向滑动锁舌(4)，横向滑动锁舌(4)中部开有“<>”型槽，齿轮拨杆(3)的拨杆设在横向滑动锁舌(4)的“<>”型槽内，反锁拨片(5)设在与横向滑动锁舌(4)相对的一侧，其相对面设有一个顶针(8)，碰撞锁舌(6)设在行程开关(7)的上方，与门框碰撞弹回时与行程开关(7)构成接触连接。

8.  根据权利要求2所述的指纹密码电控锁，其特征在于：主控电路的中央处理器采用PIC16F877单片机。

指纹密码电控锁
技术领域：
本实用新型属于锁具技术领域，尤其是涉及一种将指纹生物识别技术、密码识别技术和电控锁紧密结合成一体的指纹密码电控锁。
背景技术：
随着人们生活水平的提高和电子信息技术的发展，锁具也将随之向高科技方向发展。由于指纹具有唯一性和稳定性，且终生不变，不可复制。因此，利用指纹作为身份识别十分准确和安全。同时，指纹识别技术与密码识别技术相结合更大大的提高了其安全性和灵活性。目前，也有一些将指纹识别技术、密码识别技术和电控锁相结合的指纹密码电控锁，但其结构复杂不合理，功能不完善，安装不方便，可靠性差。
发明内容：
本实用新型所要解决的技术问题旨在提供一种集指纹生物识别技术、密码识别技术和电控锁成一体的保密性强，结构简单合理，安全可靠，安装方便的指纹密码电控锁。
本实用新型的技术方案是：包括指纹模块电路、主控电路、按键电路、启动电路、登录删除电路、室内控制电路和锁体，主控电路的一个输出端连接指纹模块电路的输入端，用于向指纹模块电路发出指纹比对、指纹登录、指纹删除各项命令，指纹模块电路的输出端连接主控电路的一个输入端，用于将指纹比对信息输入主控电路，按键电路、启动电路、登录删除电路、室内控制电路的输出端分别连接主控电路的另外四个输入端，按键电路用于将用户输入的密码送入主控电路以便识别密码是否正确，启动电路用于将指纹启动锁具的信息送到主控电路，登录删除电路用于将用户欲修改密码或修改指纹的信息送到主控电路，室内控制电路用于将开门信息送入主控电路，主控电路的另一个输出端连接锁体，用于将用户指纹或密码识别正确后启动锁体里电机，驱动锁体的锁舌运动。
主控电路单片机的管脚RC6、RD7分别经过电阻R31、R33接到三极管Q3、Q4的基极，Q3、Q4的集电极分别连到CMOS芯片U2的两个栅极，U2的两个漏极接到U3的两个漏极上，U3的两个源极接电阻R37后接地，同时单片机的管脚RC7接电阻R36连到U3的栅极，单片机的管脚RC6经过电阻R35接到U3的另一个栅极，U3和U2的两路源极分别复接，连到J3端子，单片机的管脚RC2、RD6、RE0分别接到电阻R29、R20、R17，然后接到槽式光耦U6、U5、U8的输出端，单片机的管脚RA2通过电阻R39连到光耦U7控制端上，单片机的管脚RD2经过电阻R12接到三极管Q2基极，Q2的集电极连到稳压片U4的控制端K上，启动电路经J4端子连到二极管D3至电阻R7，再接到三极管Q1的基极，Q1的集电极接到稳压芯片U4的K端，按键电路的信号经过J5端子的12脚连到三极管Q9的发射极，Q9的集电极经过二极管D17连到电源稳压芯片U4的控制端K。
按键电路是由十二个按键组成的键盘3*4矩阵，1、2、3键的一端复接经过电阻R48连到J5端子，4、5、6键的一端复接经过电阻R49连到J5端子，7、8、9键的一端复接经过电阻R50连到J5端子，*、0、#键的一端复接经过电阻R51连到J5端子，1、4、7键的另一端复接在一起经过电阻R54接到J5端子，2、5、8、0键的另一端复接在一起经过电阻R53接到J5端子，3、6、9、#键的另一端复接在一起经过电阻R52接到J5端子，只有“*”键是单独的接到J5上作为键盘启动键，6个发光二极管D13、D14、D15、D16、D18、D19分别接到六个电阻R23、R24、R25、R26、R63、R64上再连到3个三极管Q5、Q6、Q8的集电极上，它们的基极复接在一起连到电阻R59至J5端子，DA芯片是一个桥式整流电路，它的3、4脚接外部的9伏电源，它的1脚接二极管D1连到J5送给主控电路。
启动电路是由指纹启动键S4和两个发光二极管DL、DH组成。
登录删除电路是由三个按键S1、S2、S3组成，分别是“登录键”，“删除键”和“全删键”。
室内控制电路有一个按键S5，是“室内开门”键，通过J6端子连到主控电路的J6端子进入到单片机的RA1接口。
锁体包括直流电机、伞型齿轮、齿轮拨杆、横向滑板锁舌、反锁拨片、碰撞锁舌、行程开关、电池盒，直流电机设在锁体的最下端，伞型齿轮套设在电机的传动轴上，齿轮拨杆的齿轮面与伞型齿轮的齿轮面相咬合，齿轮拨杆的拨杆上方设有横向滑动锁舌，横向滑动锁舌中部开有“<>”型槽，齿轮拨杆的拨杆设在横向滑动锁舌的“<>”型槽内，反锁拨片设在与横向滑动锁舌相对的一侧，其相对面设有一个顶针，碰撞锁舌设在行程开关的上方，与门框碰撞弹回时与行程开关构成接触连接。
本实用新型的积极效果是：将生物识别指纹技术、密码技术和电控锁紧密集成为一体，保密性强，结构简单合理，安全可靠，安装方便。
附图说明：
图1是本实用新型的原理框图；
图2是主控电路原理图；
图3是按键电路原理图；
图4是启动电路原理图；
图5是登录删除电路原理图；
图6是室内控制电路原理图；
图7是锁体的结构示意图；
图8是图7中所示齿轮拨杆的左视图。
具体实施方式：
参照图1，本实用新型包括指纹模块电路、主控电路、按键电路、启动电路、登录删除电路、室内控制电路和锁体，主控电路的一个输出端连接指纹模块电路的输入端，用于向指纹模块电路发出指纹比对、指纹登录、指纹删除各项命令，指纹模块电路的输出端连接主控电路的一个输入端，用于将指纹比对信息输入主控电路，按键电路、启动电路、登录删除电路、室内控制电路的输出端分别连接主控电路的另外四个输入端，按键电路用于将用户输入的密码送入主控电路以便识别密码是否正确，启动电路用于将指纹启动锁具的信息送到主控电路，登录删除电路用于将用户欲修改密码或修改指纹的信息送到主控电路，室内控制电路用于将开门信息送入主控电路，主控电路的另一个输出端连接锁体，用于将用户指纹或密码识别正确后启动锁体里电机，驱动锁体的锁舌运动。
参照图2，主控电路的中央处理器采用PIC16F877单片机，单片机的管脚RC6、RD7分别经过电阻R31、R33接到三极管Q3、Q4的基极，Q3、Q4的集电极分别连到CMOS芯片U2的两个栅极，U2的两个漏极接到U3的两个漏极上，U3的两个源极接电阻R37后接地，同时单片机的管脚RC7接电阻R36连到U3的栅极，单片机的管脚RC6经过电阻R35接到U3的另一个栅极，U3和U2的两路源极分别复接，连到J3端子，单片机的管脚RC2、RD6、RE0分别接到电阻R29、R20、R17，然后接到槽式光耦U6、U5、U8的输出端，单片机的管脚RA2通过电阻R39连到光耦U7控制端上，单片机的管脚RD2经过电阻R12接到三极管Q2基极，Q2的集电极连到稳压片U4的控制端K上，启动电路经J4端子连到二极管D3至电阻R7，再接到三极管Q1的基极，Q1的集电极接到稳压芯片U4的K端，按键电路的信号经过J5端子的12脚连到三极管Q9的发射极，Q9的集电极经过二极管D17连到电源稳压芯片U4的控制端K。
主控电路的单片机指令单字节化，寻址方式简单，代码压缩率高，运行速度快，功耗低，驱动能力强，扩展能力强，外接电路简洁，芯片内设置FLASH存储器，读写方便，程序保密性强。它共有8个外接端子，其中，J1端子外接6V电池，为系统提供电源。J2端子与指纹模块连接，接收指纹模块的指纹，存储等信息。J3端子外接直流电机，驱动锁舌，完成开、关门动作。J4端子与启动电路相连，J5端子与按键电路相连，J6端子连到室内控制电路，J7连到常开键，J8连到登录删除电路。
主控电路内的U2、U3是双路COMS大电流驱动芯片，它可以提供驱动直流电机转动的足够电流。当单片机从J2端子收到指纹模块电路的“识别指纹正确”信息，或从J5端子收到键盘的“密码核对正确”后，就从PC6、PC7端发出信号，控制Q3、Q4两个三极管导通，驱动U2、U3CMOS芯片，通过J3端子，使外接电机转动，完成开门或关门动作。
主控电路的U4是一个可控制输出的电源稳压芯片，它稳压的范围是将输入5V-9V内的电压稳到5V输出，输出电流在300MA内，当它的控制端K脚为高电平“1”时，输入端的电池电压6V才能被稳压到5V输出。单片机就是通过接口RD2启动三极管Q2，控制电源稳压芯片U4的输出，主控电路的J7端子外接一个自锁开关，我们叫它“常开键”，只有当常开键按下时，U4才受控，当“常开键”打开时，把控制U4的通路断开，整个电路将无电源输出。所以当门锁是开门状态时，按下“常开键”就起到了门常开的作用，整个电路无电源输出。
主控电路的U7是PC817光耦，用来控制接通数据采集的电源，当需要测试外部电池的电压时，单片机的RA1给出信号，U7导通，电池的电压加到了两个电阻R40，R41的两端，单片机的RA0端读取其电压变化数据进行内部A/D转换，并根据运算结果，判断是否需要电池低压告警。
主控电路内的B1是一个直流蜂鸣器，当需要发出声音提示时，由单片机的RD5给出信号使其发声。
主控电路内的U5、U6、U8分别是三个槽式光耦，槽式光耦的特点是：当槽内有物体挡住发光管的光线时，其输出电压发生变化，U5、U6就是用来判断门锁移动位置的。
槽式光耦U8是用来完成室内反锁功能的。
参照图3，按键电路是由十二个按键组成的键盘3*4矩阵，1、2、3键的一端复接经过电阻R48连到J5端子，4、5、6键的一端复接经过电阻R49连到J5端子，7、8、9键的一端复接经过电阻R50连到J5端子，*、0、#键的一端复接经过电阻R51连到J5端子，1、4、7键的另一端复接在一起经过电阻R54接到J5端子，2、5、8、0键的另一端复接在一起经过电阻R53接到J5端子，3、6、9、#键的另一端复接在一起经过电阻R52接到J5端子，只有“*”键是单独的接到J5上作为键盘启动键，6个发光二极管D13、D14、D15、D16、D18、D19分别接到六个电阻R23、R24、R25、R26、R63、R64上再连到三个三极管Q5、Q6、Q8的集电极上，它们的基极复接在一起连到电阻R59至J5端子，DA芯片是一个桥式整流电路，它的3、4脚接外部的9伏电源，它的1脚接二极管D1连到J5送给主控电路。
按键电路是用来完成密码开门的，它的十二键分别是数字0-9、*、#键，除*键外，无论按下其中任意一个键，该键闭和的状态经过J5端送给主控电路，例如：按下数字键“1”。它的一端经过电阻R48，另一端经过电阻R54一并进入J5端子送给主控电路。其中“*”键是“启动键盘”按键，起到上电功能，当要使用密码开门时，首先按下“*”键，6V电压通过J5端子的13、12脚连到主控电路的J5端子，进入主控电路并启动三极管Q9，将高电位“1”加到稳压芯片U4的控制K端，产生5V电压输出，给系统上电。在启动三极管Q9的同时，将高电位送到了单片机的RE1接口，单片机识别到密码板上电信号后，在RA3接口送出电位经过主控电路的J5连到按键电路J5的2脚，使按键电路的Q5、Q6、Q8三个三极管导通，控制6个发光二极管D13、D14、D15、D16、D18、D19发亮，使键盘的背景发出蓝光，便于使用者看清键盘的按键码。DA芯片是一个桥式整流电路，它的3、4脚连到键盘面板上的两个外部接线柱上，当整个系统没有电源时，可以用市场买来的按扣式9V电池接到两个接线柱上，不必考虑电源的极性，因为外接电源进入按键电路的DA，经过整流电路后，输出1脚为固定正极性的电压提供系统电源。
参照图4，启动电路是由指纹启动键S4和两个发光二极管DL、DH组成。当“指纹启动键”按下后，通过J4端子进入到主控电路的J4端子，连到单片机的RD0接口，当CPU收到这个信号后，通过主控电路的J2端子启动指纹模块，下达指纹比对命令，指纹模块接到命令后，进行指纹比对工作，并把比对的结果通过J2端子反馈回CPU，指纹比对成功，单片机的RD4接口发出电位经过J4端子的1脚，使启动电路的绿色发光管DL亮，若指纹比对失败，经过J4端子的2脚使红色发光管DH亮。
参照图5，登录删除电路是由三个按键S1、S2、S3组成，它们分别是“登录键”、“删除键”和“全删键”，其中“全删键”是隐含键，在锁体上看不到，只有用尖细的物体插入隐含孔，压在“全删键”上，才完成指纹全部删除的功能。这个键是为了产品出一时指纹清零，防止用户管理者指纹混淆而设定的，正常情况下是不用的。这三个键在“启动指纹”键按下后，则起到指纹的登录和删除功能，在“启动键盘”键按下后，则是对密码进行修改。三个按键通过J8端子连到主控电路的J8端子，进入到单片机的RA4、RA5和RD7接口。
参照图6，室内控制电路有一个按键S5，是“室内开门”键，通过J6端子连到主控电路的J6端子进入到单片机的RA1接口，当此键按下后，CPU会根据槽式光耦U5、U6的状态，启动锁体内电机转动，J9端子接到锁体内的行程开关上。
参照图7、图8，锁体包括直流电机1、伞型齿轮2、齿轮拨杆3、横向滑板锁舌4、反锁拨片5、碰撞锁舌6、行程开关7、电池盒9，直流电机1设在锁体的最下端，伞型齿轮2套设在电机的传动轴上，齿轮拨杆3的齿轮面与伞型齿轮2的齿轮面相咬合，齿轮拨杆3的拨杆上方设有横向滑动锁舌4，横向滑动锁舌4中部开有“<>”型槽，齿轮拨杆3的拨杆设在横向滑动锁舌4的“<>”型槽内，反锁拨片5设在与横向滑动锁舌4相对的一侧，其相对面设有一个顶针8，碰撞锁舌6设在行程开关7的上方，与门框碰撞弹回时与行程开关7构成接触连接。
伞型齿轮2与直流电机1同轴，直流电机1转动带动伞型齿轮2转动，伞型齿轮2转动咬合齿轮拨杆3拨动横向滑板锁舌4左右方向滑动。齿轮拨杆3就是拨动横向滑动锁舌4的“<>”型槽来使横向滑动锁舌4实现左右滑动，当反锁状态时，反锁拨片5的顶针8顶住横向滑动锁舌4，使其不能滑动从而达到反锁目的，反锁拨片5拨动到正常状态时，顶针脱离横向滑动锁舌4。
锁门工作原理：当锁体的碰撞锁舌6在关门后，推动行程开关7使其闭合，该行程开关7的状态变化从J9端子送到板内J6端子，连到主控电路的J6端子，进到单片机的RD1接口，CPU收到行程开关的闭合状态后，并判断槽式光耦U5，U6的状态，启动电机1顺时针方向(以电机转动轴俯视为基准)转动，同时也带动伞形齿轮2顺时针方向转动。伞形齿轮2的转动带动齿轮拨杆3向右滑动，齿轮拨杆3的向右滑动带动横向滑板锁舌4向右滑动，同时横向滑板锁舌4的挡光片进入U6槽内，单片机根据RC2的状态，使电机停转，从而达到锁门的目的。
开门工作原理：当指纹、密码比对成功或启动室内开门按扭时，启动电机1逆时针方向转动，同时，伞型齿轮2也逆时针方向转动，伞型齿轮2的转动带动齿轮拨杆3向左滑动，齿轮拨杆3拨动横向滑板锁舌4向左滑动，同时横向滑板锁舌4的挡光片进入U5槽内，单片机根据RD6的状态，使电机停转，达到开锁。
反锁工作原理：当锁体一侧的反锁拨片5处在关的状态时，反锁拨片5的挡光板进入U8的槽内，挡住了发光管的光线，使电压发生变化，单片机从RE1接口判断电压状态完成反锁功能。