专利名称：密码锁用的电动执行装置及密码锁的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种密码锁用的电动执行装置以及密码锁。
背景技术：
目前，现有的密码锁的电动执行机构分为两大类，一类是单纯的执行机构，使用如电磁铁、电动机等电磁机构完成动作，已有的电子密码锁大都采用此类电磁执行机构，它不具备通讯功能或密码识别功能，电磁执行机构与外部控制系统的连接导线只用作接入电源。另一类是机电一体化产品，如用于DCS集散控制系统的智能电动执行机构，通过通讯接口和通讯线与控制系统的上位机进行通讯，执行上位机发送的操作指令。通常，电动执行机构使用单独的通讯线和单独的电源。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中的不足之处，提供一种不需要单独的电源，结构简单，具有通讯功能，使用密码控制，安全性高的电动执行装置及密码锁。
本发明通过下述技术方案实现一种密码锁用的电动执行装置，包括微控制器，通过一根通讯线和一根地线与外部控制系统交换信息；电动执行机构，与所述通讯线连接，在微控制器的控制下执行外部控制系统指令所规定的动作并通过所述通讯线从外部控制系统获得所需电源；供电电路，与所述通讯线连接，用于向微控制器提供电源；所述电动执行机构的电源端与所述通讯线连接，控制端与所述微控制器用于输出控制信号的I/O端口连接；所述的微控制器的ROM中设置有控制程序和通讯协议；所述微控制器与E2PROM连接，所述E2PROM中设置有操作密码和验证密码。
一种密码锁，包括锁芯装置、外部控制系统，所述锁芯装置与电动执行机构连接，所述外部控制系统通过通讯线和地线与微控制器连接，并交换信息，所述通讯线分别与供电电路和电动执行机构连接，所述供电电路与微控制器连接；所述电动执行机构在微控制器的控制下执行外部控制系统指令所规定的动作并通过所述通讯线从外部控制系统获得所需电源。
所述电动执行机构的电源端与所述通讯线连接，控制端与所述微控制器用于输出控制信号的I/O端口连接，所述电动执行机构执行动作所需电源是在程序控制下通过所述通讯线从外部控制系统获得。
所述的微控制器的ROM中设置有控制程序和通讯协议。
所述微控制器与E2PROM连接，所述E2PROM中设置有操作密码和验证密码。
本发明具有下述有益效果1.本发明的电动执行装置及密码锁通过两根导线与外部控制系统连接，既能够与外部控制系统进行双向数据通讯，又有能够从外部控制系统获取电源，使导线得到复用，降低了成本。
2.本发明的电动执行装置在通讯状态和数据处理状态下，其工作电源是从所接收的通讯信号中获取的，在这种状态下，装置不需要专门的电源，使电路结构更加简单紧凑。
3.本发明的电动执行装置及密码锁执行动作所需电源是在密码比对正确和程序控制条件下从外部控制系统获取的，从安全防护角度讲，即使当外部控制系统被人为破坏，从外部通过两根连接导线通入电源或采取其它非正常方法，都不能使电动执行机构动作，从而消除了装置在非正常情况下被控制和操作的可能性。
4.由于本发明的电动执行装置是相对独立的模块，各种不同的外部控制系统只要使用与本装置相同的通讯协议并预先设定控制密码，都可以将本装置作为可控的执行机构，使本装置具有灵活的安装方式和较大的应用范围。
5.本发明的电动执行装置及密码锁可以实现用一个外部控制系统控制多个装置的方案，可以应用于集中分布式控制场合。
图1是密码锁用的电动执行装置示意图；图2是密码锁示意图；图3是本发明工作流程示意图。
具体实施例方式
下面以保险箱电子密码锁为实施例对本发明作进一步说明。
密码锁用的电动执行装置示意图如图1中虚线所示，包括微控制器、供电电路、电动执行机构，微控制器使用一根通讯线和一根地线与外部控制系统连接。电动执行机构，与通讯线连接，在微控制器的控制下执行外部控制系统指令所规定的动作并通过所述通讯线从外部控制系统获得所需电源。供电电路，与通讯线连接，用于向微控制器提供电源。电动执行机构的电源端与通讯线连接，控制端与微控制器用于输出控制信号的I/O端口连接，电动执行机构执行动作所需电源是在程序控制下通过通讯线从外部控制系统获得。
微控制器可以选用公知的单片微型计算机，在其内部集成有RAM和ROM以及I/O接口电路，RAM存储中间过程数据，ROM存储控制程序和通讯协议以及其它预置的数字信息，也可以将操作密码和验证密码设置在ROM中，但密码就不能被更改。通常还是使用单独的E2PROM芯片(即电可擦除存储器芯片)存储操作密码和验证密码，以便所存储的操作密码和验证密码可以通过适当的操作可以被更改。微控制器的一个用于串行数据通讯的I/O端口通过通讯线与外部控制系统的一个用于串行数据通讯的I/O端口连接，一个用于控制的I/O端口与电动执行机构的控制端连接。
供电电路采用能从通讯线获得电能的电路。在保险箱电子密码锁中供电电路1可以采用如图2中所示的电路，由一个二极管和一个电容器组成，由通讯线即供电电路的输入端经二极管到电容器构成充电回路，由电容器即供电电路的输入端至微控制器电源端构成放电回路。由于充电回路电阻值很小(二极管正向导通)，放电回路电阻值很大(二极管方向截止，且微控制器电源端阻抗很高)，当接收到的通讯信号为高电平信号时，通过低阻抗回路向电容器充电，通讯信号为低电平信号时，电容器通过高阻抗回路放电，由于放电时间常数远大于充电时间常数，电容器的电压只会在一个很小范围内波动，完全可以作为微控制器的工作电源。
电动执行机构由电子开关和执行部件组成。在本实施例中，电子开关是一个开关三极管，执行部件是一个直流电磁铁。开关三极管控制极作为电动执行机构的控制端，另两极作为开关连接于微控制器用于通讯的一个I/O端口和执行部件电源端之间。
将上述电动执行装置与电子密码锁的外部控制系统及锁芯装置组装在一起即成为密码锁。密码锁示意图如图2所示。锁芯装置与电动执行机构构成确定的机械传动关系；外部控制系统通过通讯线和地线与微控制器连接，并交换信息；通讯线分别与供电电路和电动执行机构连接，供电电路与微控制器连接。电动执行机构在微控制器的控制下执行外部控制系统指令所规定的动作并通过通讯线从外部控制系统获得所需电源。
外部控制系统由另一个微控制器以及密码和指令输入装置、显示装置、声光指示器件、直流电源、电源切换开关等组成，外部控制系统微控制器用于通讯的I/O端口与通讯线连接，用于控制的I/O端口与电源切换开关的控制端连接，它的地线与本装置的地线连接，电源切换开关受电端与直流电源连接，馈电端与通讯线连接，外部控制系统作为人机操作界面安装在保险箱门外表面上。密码和指令输入装置可以采用键盘或TM卡之类的信息输入装置、显示装置采用液晶显示屏、声光指示器件采用LED和蜂鸣器。
在本实施例中，微控制器、供电电路和E2PROM以及电动执行机构均安装在一块电路板上组成一个模块，它与密码锁锁芯装置的锁舌拨动机构或档板机构构成确定的机械传动关系，使得密码锁上锁和开锁受到电动执行机构控制。
本发明采用的双向串行通讯异步通讯为一应一答方式，即通讯过程中，发送方发送一个信息包，接收方接收后，解读信息包并进行相关数据处理，然后向对方发送相同格式的信息包作为应答。信息包由四部分信号组成1.请求通讯信号宽度为20ms-40ms的低电平，该电平信号同时引入单片机的中断管脚作为唤醒中断信号；2.起始位信号由宽度相等的高-低-高3个电平组成，电平的宽度在200us-1ms之间，作为接收方其标准脉冲宽度依通讯另一方发送的起始位的三个电平的平均宽度而定。
3.串行数据信号由一系列表示0和1的数据位组成，数据位由三个标准脉冲宽度的电平组成，第一个电平总为高电平，第三个电平总为低电平，第二个电平为高电平时，该数据位为1，第二个电平为低电平时，该数据位为0。串行数据包含的内容有指令、密码和应答信息；
4.通讯结束信号大于等于3个标准脉宽的高电平。
在上述通讯信号中，每一个数据位中至少包含一个高电平，有利于向供电电路充电。在接收信息包后，解读数据信号是采用电压采样方式，对每一个数据位的三个脉宽的高低电平的判定，是在信号的采样周期内根据高低电平采样信号的数量多少来确定的，即使电平信号中有一些高频干扰信号存在，但对判定某一个脉宽电平信号是高电平还是低电平不会产生大的影响，因此信号的抗干扰性较高。接收方通过测量所接收的起始位信号的三个脉宽的平均脉宽，将此平均脉宽作为一个度量标准来度量串行数据信号和通讯结束信号的脉宽，或者说用来确定该信息包的数据通讯速率，这样一来，信息包中的数据通讯速率可以在一定范围内变化，对接收方来说，可以在一定范围内接收不同传送速率的信息并以与通讯对方相同的速率发送应答信息。
以下结合图3说明本发明应用于保险箱密码锁实施例的工作过程。
1.开锁操作者在外部控制系统的键盘或其它类似的输入装置上输入开锁密码，外部控制系统接收密码，将其编入信息包后向电动执行装置发送，电动执行装置接收到信息包后，对其进行数据处理，解读密码信息，然后读取预先设定在E2PROM中的开锁密码和设置密码，与解读后的密码进行比对，根据比对结果，向外部控制系统发送相应的信息包比对结果a若接收密码即不是开锁密码也不是设置密码，发送一条包含“密码错误”信息的信息包，外部控制系统接收并解读该信息包，通过显示装置和声光器件发出“输入密码错误”的信号，并进入相关的错误信息处理流程；比对结果b若接收密码是设置密码，发送一条包含“设置密码正确”信息的信息包，外部控制系统接收并解读该信息包，通过显示装置发出“设置密码正确”的信息，然后转入密码设置流程；比对结果c若接收密码是开锁密码，发送一条包含“开锁密码正确”信息的信息包，外部控制系统接收并解读该信息包，通过显示装置发出“开锁密码正确”的信息，然后闭合电源切换开关，将外部电源经通讯线通入；电动执行装置在发出“开锁密码正确”的信息后，其微控制器控制电动执行机构中的电子开关闭合，外部电源通入电动执行机构的执行部件，执行部件上电带动密码锁锁芯装置的锁舌拨动机构或档板机构动作，通电保持预定时间，在此段时间内转动保险箱手柄或拉动保险箱拉手，保险箱门便被打开。过了预定的通电保持时间，外部控制系统的微控制器控制切换开关断开，电动执行装置的微控制器控制电动执行机构中的电子开关断开，执行部件断电，在锁芯装置内弹簧部件的作用下，执行部件和密码锁锁芯装置的锁舌拨动机构或档板机构复位，电动执行装置发送含有“锁已打开”信息的信息包，然后进入待机或休眠状态。
2.密码设置或密码更改当操作者输入的密码经比对并被确认为是设置密码(如上述开锁过程中比对结果b情况)时，有多种密码设置的方法可用，比如可以使用设码按钮等等。在本实施例中外部控制系统首先提示操作者输入验证密码(可以是开锁密码)，再将输入的验证密码发送到电动执行装置，经密码比对并正确后，再输入新的开锁密码。电动执行装置接收的新的开锁密码后，将其存入E2ROM中替代原来的开锁密码，向外部控制系统发送密码更改成功的信息，然后进入待机或休眠状态。
尽管参照实施例对所公开的涉及一种密码锁用的的电动执行装置及密码锁进行了特别描述，但本领域的技术人员将能理解，在不偏离本发明的范围和精神的情况下，可以对它进行形式和细节的种种显而易见的修改。因此，以上描述的实施例是说明性的而不是限制性的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，所有的变化和修改都在本发明的范围之内。
权利要求
1.一种密码锁用的电动执行装置，其特征是，包括微控制器、电动执行机构、供电电路，所述微控制器通过一根通讯线和一根地线与外部控制系统交换信息；所述电动执行机构与所述通讯线连接，在微控制器的控制下执行外部控制系统指令所规定的动作并通过所述通讯线从外部控制系统获得所需电源；所述供电电路与所述通讯线连接，用于向微控制器提供电源。
2.根据权利要求1所述的密码锁用的电动执行装置，其特征是，所述电动执行机构的电源端与所述通讯线连接，控制端与所述微控制器用于输出控制信号的I/O端口连接。
3.根据权利要求1所述的密码锁用的电动执行装置，其特征是，所述微控制器的ROM中设置有控制程序和通讯协议。
4.根据权利要求1或2或3所述的密码锁用的电动执行装置，其特征是，所述微控制器与E2PROM连接，所述E2PROM中设置有操作密码和验证密码。
5.一种含有权利要求1所述电动执行装置的密码锁，包括锁芯装置、外部控制系统，所述锁芯装置与电动执行机构连接，其特征是，所述外部控制系统通过通讯线和地线与微控制器连接，并交换信息，所述通讯线分别与供电电路和电动执行机构连接，所述供电电路与微控制器连接；所述电动执行机构在微控制器的控制下执行外部控制系统指令所规定的动作并通过所述通讯线从外部控制系统获得所需电源。
6.根据权利要求5所述的密码锁，其特征是，所述电动执行机构的电源端与所述通讯线连接，控制端与所述微控制器用于输出控制信号的I/O端口连接。
7.根据权利要求5所述的密码锁，其特征是，所述微控制器的ROM中设置有控制程序和通讯协议。
8.根据权利要求5或6或7所述的密码锁，其特征是，所述微控制器与E2PROM连接，所述E2PROM中设置有操作密码和验证密码。
全文摘要
本发明公开了一种密码锁用的电动执行装置及密码锁，旨在提供一种不需要单独的电源，结构简单，具有通讯功能，使用密码控制，安全性高的电动执行装置及密码锁。该电动执行装置包括微控制器、电动执行机构、供电电路。微控制器通过一根通讯线和一根地线与外部控制系统交换信息；电动执行机构与通讯线连接，在微控制器的控制下执行外部控制系统指令所规定的动作并通过所述通讯线从外部控制系统获得所需电源；供电电路与通讯线连接，用于向微控制器提供电源。微控制器与E
文档编号E05B49/00GK1529030SQ20031010661
公开日2004年9月15日 申请日期2003年10月10日 优先权日2003年10月10日
发明者袁梦笑 申请人:上海伙伴科技发展有限公司