专利名称：数字锁的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种锁，尤其是涉及一种数字锁。
背景技术：
目前人们普遍使用的锁类产品核心部分结构不同可分两类。一、机械结构的弹子(弹片)锁；二、锁芯由逻辑电路或单片机电路组成，钥匙由半导体存储器或磁性材料存储器其上写入特定锁特征的数据或地址的电子锁。机械结构的弹子锁，其锁芯采用不同组数的弹珠或弹片组成，弹珠或弹片的长短不同包括弹珠孔距离不同组成不同的硬件结构编码，钥匙对应着深浅不同的凹坑代表不同的码，由此可见开锁的进程实际就是对应特定锁解码的过程。机械锁由于结构简单同时可考虑锁芯的牢固程度，弹珠或弹片的设计体积往往较粗大，这在有效的钥匙体积上编码数量有限，系列产品编码重复率高，特别是这种简单的平面编码结构，钥匙仿制简单，只需手工或简单的机械片刻就能完成，用手动或电动开锁工具也能方便开启，安全性能较差。现有的电子锁编、解码方式虽然与机械锁不同，但电子锁在钥匙上的数据存储或地址存储和锁芯对应数据识读方式仍然没有突破机械锁的“平面编码结构”，用计算机编制系列程序或使用“数码选择器”配置相应接口电路就成了“万能电子开锁器”。同样在安全要求较高的领域仍然存在严重的安全隐患。
发明内容
本实用新型的目的在于克服目前全机械锁和全电子锁安全方面的不足，提出一种具有兼具机械锁和电子锁功能的数字锁。本实用新型的目的是这样实现的，所述的数字锁，包括钥匙、锁头、锁栓及其驱动机构、锁具和锁扣以及电源和相关的电路构成，电路包括单片机数据处理电路和电机驱动及方向转换电路，其结构特点为1)钥匙上的有效体积上排列有一系列作为二进制编码的微细小孔；2)锁头采用装有激光管和光电管的锁头，锁头上的锁芯套中的激光管和光电管设置位置与插入其内的钥匙上的一系列代表二进制编码的微细小孔位置相匹配，激光管产生激光对钥匙上的小孔编码信息进行扫描，用光电管进行接收；锁芯后面设有微动开关；3)电路还包括激光管发射矩阵电路和光电管接收矩阵电路，当钥匙插入锁头的锁芯中，钥匙前端触发锁芯后部设有的微动开关，微动开关触发单片机相应的脚，使激光管发射矩阵电路动作使锁芯套中的激光管发射激光照射插入锁芯中的钥匙上的微细小孔，对钥匙上的小孔编码信息进行扫描，单片机使光电管接收矩阵电路动作光电管接收数据后送入单片机，接收数据和发射数据在单片机内进行比较，若正确，单片机指令电机驱动及方向转换电路工作，使锁栓及其驱动机构的电机转动，使锁栓与锁扣扣合或分离，单片机指令电机驱动及方向转换电路停止工作。本实用新型的目的还可以通过以下技术方案实现所述的数字锁，其特点为锁头和锁具通过导线连接。本实用新型钥匙采用为三维结构，采用电火花穿孔机在钥匙有效体积上按四维空间坐标排列，加工出一系列微细小孔作为二进制编码，钥匙仿制相对困难；钥匙上的这些编码识读采用在锁芯套相对应位置和坐标空间位置上设有的激光管和光电管读码来完成，激光管发出激光对钥匙硬件编码扫描的时候激光束上调制有由单片机以查表形式随机生成的一系列数据，并在单片机编程时特定位置加入了时间的中断，因此即使锁头被破坏，单片机内部的数据也很难用计算机等设施破解，安全可靠性大大提高；在钥匙上代表二进制编码的小孔非常细小(相对于机械锁的弹子)，在钥匙有效的体积上可以加成比机械锁更多的码长，即增加了更多的编码数量，同时识码时引入了空间坐标，进一步加大系统编码破码的难度，综合提高系统的安全使用和性能；另外锁头与锁具可分开设置通过导线连接，因而即使锁头被破坏，锁具仍能完好工作，即当锁头被破坏不能打开锁栓，维修人员仍可用计算机设备对锁具进行操作，从而方便打开锁栓，避免机械锁或电子锁的锁头被破坏而锁栓就打不开的现象。
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为本实用新型的锁头上的激光管、光电管分布排列结构示意图。
图3为图2的截面视图。
图4为本实用新型的钥匙插入锁芯工作的结构示意图。
图5为钥匙插入锁芯的结构示意图。
图6为本实用新型的电路原理示意图。
图中电源1，单片机2，另一块单片机3，电机驱动及方向转换电路4，微动开关5，激光管发射矩阵电路6，光电管接收矩阵电路7，晶振8，开/关锁按钮开关9，行程开关10，行程开关11，电池充电电路12，导线13，电机14，指示电路15，蜂鸣器16，螺母平衡推块17，丝杆18，变速传动齿轮箱19，锁栓20，钥匙21，锁头22，锁芯套23，锁具24，锁扣25，激光管26，光电管27，锁芯28，小孔29。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进行详细说明如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，本实用新型包括钥匙、装有激光管和光电管的锁头、锁栓及其驱动机构、锁具和锁扣以及电源和相关的电路构成，相关的电路所制成的线路板以及锁栓及其驱动机构均安装在锁具中，锁栓及其驱动机构、锁具和锁扣可采用现有通用结构，锁栓及其驱动机构采用电机、丝杠、螺母平衡推块等驱动锁栓与锁扣扣合或分离，从而打开门或关闭门，电源1采用锂电池，电路包括单片机数据处理电路、激光管发射矩阵电路6、光电管接收矩阵电路7和电机驱动及方向转换电路4、电池充电电路12和指示电路15，可采用现有的通用电路，本实用新型的结构特点是1)钥匙21采用三维立体结构如三角体结构，见图5和图6，采用电火花穿孔机在钥匙有效体积上按四维空间坐标排列，加工出一系列微细小孔作为二进制编码，一般加工成直径为0.05mm的微细小孔，激光束能通过读码，这些代表码元结构的小孔29，其坐标原点可以在有效的平面上随意平移，在空间坐标上(横坐标、纵坐标、垂直坐标以及角度坐标四维空间)随意旋转，因此编码变得非常灵活。实际使用时可采用三角体的两个面载码，第三面备用，载码两面上各打5个通孔代表码“0”，用软件和硬件相结合，来提高产品的安全问题。2)装有激光管和光电管的锁头22，根据钥匙上分布排列的小孔空间位置，在锁头22的锁芯套23相应处设有激光管26和光电管27，激光管产生激光对钥匙上的小孔编码信息进行扫描，用光电管进行接收；可选用16只激光管和16只光电管进行读码，锁芯后面设有微动开关，锁头上的锁芯套23中的激光管和光电管设置位置与插入其内的钥匙上的一系列代表二进制编码的微细小孔位置相匹配，满足系统的光通路所要求的精度，从而激光管的激光束能穿过钥匙的小孔，并通过光电管检测识别；3)单片机数据处理电路包括单片机2、另一块单片机3，微动开关5、晶振8和激光管发射矩阵电路6均接在单片机2上，光电管接收矩阵电路7、开/关锁按钮开关9、锁栓行程开关10、11、晶振和指示电路15接在另一块单片机3上，电机驱动及方向转换电路4与两单片机均连接，单片机可采用一片型号为AT89C51和另一块AT89C2051的单片机，因而是双单片机工作，采用一般技术人员能实现的程序控制各硬件工作，本实用新型的程序设计要点是激光管和光电管配合对钥匙上的编码识读不采用一次性完成，而采用“位操作”分步进行，这样既防止瞬间电路工作电流过大，电池可能过载而造成永久损坏，又防止电源端电压瞬间压降过多，引起单片机复位，造成死循环，在此程序控制下电路对钥匙上的编码采用“码中码”识读方式，大大提高了系统的安全性能；4)锁栓及其驱动机构，包括锁栓20、电机14、变速传动齿轮箱19、丝杆18和螺母平衡推块17和栓导轨，工作时电机经变速传动齿轮箱变速带动丝杆转动而使与之啮合传动的螺母平衡推块移动，螺母平衡推块连接锁栓，螺母平衡推块移动使锁栓在栓导轨中移动，而使锁栓与锁扣扣合或分离，达到开门或锁门的目的。另外，锁头22和锁具24通过导线连接，即锁头22和锁具24是分体式的结构，即使锁头被破坏，锁具仍然无法开启。本实用新型工作流程如下当特定长度的钥匙21插入锁头22的锁芯28中，钥匙前端触发锁芯后部的微动开关5，给单片机2一个工作信号，单片机2以查表方式从串口输出一组数据加到激光发射管发射矩阵中的第一只激光管上调制发射，光线通过三角体结构的钥匙小孔照射到光电管接收矩阵中的第一只光电管上，通过单片机3串口输入识读，如果数据与单片机内设定的数据相同，单片机3给单片机2发出一个信号，通知单片机2输出第2组数据并调制到相应的激光发射管发射矩阵中的第二只激光管上，光电管接收矩阵中的第2只光电管接收调制后的数据同样由单片机3串口输入识读，单片机3把数据仍然与内部设定的数据进行比较，如此循环直至全部激光管轮流工作完成为止。如所有接收的数据与单片机内部设定发射的数据及状态相同，此时扭动钥匙触碰微动开关5，单片机3即输出一个信号，使电机驱动及方向转换电路4动作，使锁栓及其驱动机构的电机14正转锁栓缩回，当螺母平衡推块17移动过程中碰触行程开关10时，单片机即停止输出，电机14停止转动；同时这时如果再次按动开/关锁按钮开关9，单片机3输出“锁门”信号，通过电机驱动及方向转换电路4驱动锁栓及其驱动机构的电机14反转，使锁栓20与锁扣25扣合锁上，当螺母平衡推块17碰触行程开关11时，单片机停止输出，电机14就停止转动。
在激光管发射和光电管接收过程中，如果出现钥匙盲孔处激光管有输出，但对应接收管无数据接收，则单片机就识别为错误即钥匙硬件结构编码错误；如果出现某一位数据接收错误，单片机通过延时一定时间后重新发射，如果识读三次均为错误，单片机3不再输出检测信号盒开锁信号，同时指示电路15工作，指示灯发出“告警指示”，蜂鸣器16发出报警声音。本锁的锁栓也作为充电电极，当电池电压低到一定程度时，电池充电电路12工作，通过锁栓输出给电池充电，充满电压电池充电电路12停止输出。
权利要求1.一种数字锁，包括钥匙(21)、锁头(22)、锁栓及其驱动机构、锁具(24)和锁扣(25)以及电源和相关的电路构成，电路包括单片机数据处理电路和电机驱动及方向转换电路(4)，其特征在于1)钥匙(21)上的有效体积上排列有一系列作为二进制编码的微细小孔(29)；2)锁头(22)采用装有激光管(26)和光电管(27)的锁头，锁头(22)上的锁芯套(23)中的激光管(26)和光电管(27)设置位置与插入其内的钥匙上的一系列代表二进制编码的微细小孔位置相匹配，激光管产生激光对钥匙上的小孔编码信息进行扫描，用光电管进行接收；锁芯后面设有微动开关(5)；3)电路还包括激光管发射矩阵电路(6)和光电管接收矩阵电路(7)，当钥匙插入锁头的锁芯中，钥匙前端触发锁芯后部设有的微动开关，微动开关触发单片机相应的脚，使激光管发射矩阵电路(6)动作使锁芯套(23)中的激光管发射激光照射插入锁芯(28)中的钥匙(21)上的微细小孔(29)，对钥匙上的小孔编码信息进行扫描，单片机使光电管接收矩阵电路(7)动作光电管接收数据后送入单片机，接收数据和发射数据在单片机内进行比较，若正确，单片机指令电机驱动及方向转换电路(4)工作，使锁栓及其驱动机构的电机(14)转动，使锁栓与锁扣扣合或分离，单片机指令电机驱动及方向转换电路(4)停止工作。
2.根据权利要求1所述的数字锁，其特征在于锁头(22)和锁具(24)通过导线(13)连接。
专利摘要本实用新型公开一种数字锁，包括钥匙、锁头、锁栓及其驱动机构、锁具和锁扣以及电源和相关的电路构成，其特点为钥匙上的有效体积上排列有一系列作为二进制编码的微细小孔；锁头采用装有激光管和光电管的锁头，锁头上的锁芯套中的激光管和光电管设置位置与插入其内的钥匙上的一系列代表二进制编码的微细小孔位置相匹配，当钥匙插入锁头的锁芯中，钥匙前端触发锁芯后部设有的微动开关，微动开关触发单片机相应的脚，使激光管发射激光对钥匙上的小孔编码信息进行扫描，光电管接收数据后送入单片机，接收数据和发射数据在单片机内进行比较，若正确，电机转动，使锁栓与锁扣扣合或分离。因而系统编码破码的难度较大，综合提高系统的安全使用和性能。
文档编号E05B49/02GK2923929SQ20052011077
公开日2007年7月18日 申请日期2005年6月28日 优先权日2005年6月28日
发明者郑晓磊 申请人:郑晓磊, 方建成