专利名称：单片微型计算机控制的多功能可编码密码锁的制作方法
技术领域：
本发明是一种由单片微型计算机控制的多功能可编码密码锁，是一种机—电一体化计设的民用微电脑电子产品，本锁只用三个按钮发密码，操作限时，即启动后在限定时间内操作有效，超过时限本锁将停止工作，操作无效；非法操作超过允许次数时，将有警报声警告；可用拨盘编码开关设定新的密码，但此密码只有在锁开状态时才能存入电脑生效，以防门锁上后密码被修改无法用原码开锁，本锁还同时兼有门铃、功能扩展常开、常闭信号报警、锁门状态下拆锁破门报警、电源电压不足时开锁时有电压不足信号指示灯发光告知需更换电池、可在门外接入外接电源以便在内部电池失效的情况下仍能正常开锁、遗忘开锁密码时可拆锁开锁，但此操作需要很长时间而在此期间一直有警声报警，此操作并不损坏本锁使用及功能，因此，比目前国内外用十个键发码、功能单一的同类产品具有功能丰富、保密性强、结构简单、操作方便、微电脑智能化控制的特点。
本锁由内锁盒(
图1是正视剖面示意图，图2是左视示意图)、外锁盒(图3是正视和左视示意图)组成，它包括安装在内锁盒中的锁舌(30)、方孔中心轴(9)、操作园盘(7)、连接杆(27)、电磁铁线圈(14)、顶板(12)、衔铁(15)、反力弹簧(13)和外锁盒中的方头连接杆(59)、拆锁螺钉(62)、拆锁第一螺钉(63)、拆锁螺钉环型外罩(56)等杌械部分；安装在内锁盒中的启动按钮STIS(25)、内计数按钮CPI(24)、内进位按钮CYI(26)、拨盘编码开关NOS(1)N1S(2)N2S(3)、开门状态开关OPS(31)、破门信号开关BK(35)、功能扩展信号插孔1(21)、功能扩展信号插孔2(22)和外锁盒中的外启动/门铃按钮STOS(52)、外计数按钮CPO(53)、外进位按钮CYO(55)、门铃选通开关NBLS(50)、拆锁信号开关STP(68、69)、拆锁开锁开关OPK(58)、外电源插孔(70)的主令信号系统；安装在内锁盒印刷电路板(5)上的单片微型计算机硬件和存储在内存中的控制软件构成的微机系统。
由门铃选通开关NBLS(50)、开门状态开关OPS(31)、功能扩展信号1与2构成信号NBL、OP、DF；由破门信号开关BK(35)、拆锁信号开关STP(68、69)构成信号BSP；进位CYO(55)、CYI(26)、计数CPO(53)、CPI(24)、内启动STIS(25)与外启动/门铃按钮STOS(52)形成CY、CP、STI、STO信号，分别接到单片杌作为微电脑输入信号。根据输入信号状态输出外喇叭报警SPO、内喇叭门铃SPI、电磁铁通电EQ、换电池提示指示灯亮OLD、多路开关芯片供电GL、多路开关选通地址A1、A0信号，实现各种功能。
当电磁铁线圈L(14)通电时；衔铁(15)运动，压缩弹簧(13)，使顶板(12)推压操作销子(11)，当拧动内手柄(42)或外手柄(67)，使内方中心轴(9)转动，使其销孔对准操作销子(11)时，此销子被推入销孔，将中心轴(9)的转动传递到操作园盘(7)，经连接销子(8)、操作连杆(27)，即可操作锁舌(30)运动，电磁铁线圈L(14)由单片微电脑输出EQ为高电平信号，使三极管T3导通提供电源供电。
当外锁盒上的外按钮盒盖(66)未打开时，门铃选通开关NBLS(50)被压下，这时按外启动门铃按钮STOS(52)时，单片微机U2的SPI发出高电平触发门铃声音片SI(74)，使内喇叭SPKI(75)发出门铃声；而当盒盖(66)打开时，按STOS(52)时，微机系统不发出门铃信号SPI，而是将STO信号作为开锁启动信号接收。
用密码开锁时，在室外须将外按钮盒盖(66)揭起，操作按钮，在室内操作内盒按钮，按启动STOS(52)或STIS(25)后，用按计数按钮CPO(53)或CPI(24)次数的方法来发一位密码，而后按进位按钮CYO(55)或CYI(26)进位，发出三位码后，当此码与微机所存密码相同时，微机EQ端发出高电平，使电磁铁动作，操作手柄即可操作锁舌，此EQ高电平信号持续ΔT4时间，过时微机即结束工作进入低功耗休眠状态，用密码开锁时，从按下启动按钮STOS(52)或STIS(25)起计时，在时间ΔT1内可以操作开锁，超过ΔT1时间，微机即结束工作进入低功耗休眠状态，发码开锁操作无效。
在启动后ΔT1时间内，每按启动按钮STOS(52)或STIS(25)一次；未起动时按下计数按钮CPO(53)或CPI(24)或进位按钮CYO(55)或CYI(26)一次；启动与进位后按计数按钮CPO、CPI超过9次后，每按一次都作为非法操作，计数一次，当非法操作次数m超过设定值M时m＞M，微机SPO端发出高电平，使外喇叭SPKO(23)发出报警声，持续ΔT3时间，在此期间，如发出一组正确密码，可解除此报警声。
当发出三位开锁密码后，若锁舌退回处于门开状态时，开门状态开关OPS被压，OP信号变成低电平，单片杌GL端输出低电平，T2导通对四线三路选通电路U1供电，将拨盘编码开关NOS(1)N1S(2)N2S(3)的数码读入微机作为开锁密码，而后GL输出电平变高，停止对U1供电。
单片机EQ端发出高电平时，分压信号ES反映的电源电压变低时，OLD端发出高电平，使换电池提示指示灯(48)发光。
由功能扩展信号插孔1(21)与功能扩展信号插孔2(22)接入的功能扩展信号1是常开信号，功能扩展信号2是常闭信号，这些信号可以用按钮、开关、导线、光敏、声敏、气敏、热敏、压敏元件产生，发生功能扩展信号时，SPO发出高电平，使SPKO发出报警声，只有在发出一组正确密码后，才能停止此报警。
由外电源插孔(70)可接入外接电源E0，外电源指示灯LD(72)指示外电源E0的接入，二极管D1、D2、保险RDO(71)及稳压管DW为电路护环节。
在锁舌(30)推出处于锁门状态时，拧开拆锁第一螺钉(63)，拆锁信号开关STP(68、69)闭合，单片机SPO端产生高电平触发报警声音片SOI(73)，外喇叭SPKO(23)发出报警声，只有在发出一组正确密码时才能停止报警，将全部拆锁螺钉(62)拆下，拉出外手柄(67)时，拆锁开锁压片(60)压住拆锁开锁开关OPK(58)时，电磁铁通电，锁舌可以操作，由于拆锁螺钉环型外罩(56)只有一个园孔，处在拆锁第一螺钉(63)位置，拆锁时需将此孔逐一对准各拆锁螺钉才能拧下各螺钉，由于螺钉较多(图3所画为4个，可根据空间允许多设几个螺钉)则拆锁过程需较长时间。
在锁舌推出，处于锁门状态时，压回撞珠(32)，压住破门信号开关BK(35)，外喇叭SPKO(23)发出报警声，只有发出一组正确密码才能停止此报警。
由主令信号系统电路原理图(图4)、单片微型计算机系统硬件电路原理图(图5)和软件流程框图(图6)可以说明上述功能的工作过程，单片机U2使用的是Microchip公司的PIC16C57—RC；构成三选一多路数据选择器U1的是Lattice的通用阵列逻辑GAL16V8。
一次正常操作结束时，计算机(单片机PIC16C57)将非法操作计数器Rm清零后执行SLEEP指令，使计算机进入低功耗工作模式(即休眠状态)，此时耗电仅3μA，各输出端呈高阻态，未操作各按钮或开关时，电容器C2不带电，RSE’信号端为高电平(以下用1表示高电平，用0表示低电平)，
当按下启动STOS(52)、STIS(25)、计数CPO(53)、CPI(24)，进位CYO(55)、CYI(26)按钮中的任一个；功能扩展信号1 DF1接通或功能扩展信号2 DF2断开；锁门状态OPS2闭合时，破门信号开关BK(35)闭合或拆门信号开关S TP(68、69)闭合时，经二极管D3～D8将电容器C2左侧接0，并将C2右侧RSE’信号拉为0，随着C2充电，R13分压，使RSE’恢复为1，此出现短暂0信号的RSE’接到单片机PIC16C57的28脚复位端MCLR，使单片机复位执行程序，即进入程序框图(图6)的起始框RSE’，也就是将PIC16C57从低功耗模式″唤醒″，进入控制程序，此时计数器Rm＝0，所以程序设定操作时限的时间常数T1，检查CP、CY，如有信号，计数器Rm加1，若有功能扩展报警信号DF、破门、拆门信号BSP，计算机将SPO输出端置1，使警报声声音片触发，外喇叭SPKO发出警报声，此警报声无时间限制，只有在正确发码时，执行RN＝^Rn提问框结果为真(Y)时，才将SPO清零停止报警，若程序进STI提问框，按下STI时，计数器+1，并将密码计数器RCP和进位计数器RCY清零，当进入STO提问框，若按下STOS，则检查是否已报警，若无报警，再检查门铃选通信号NBL，若NBL为0，即门铃选通开关NBLS被压时，计算机SPI输出端置1，触发门铃声音片SII，使内喇叭SPKI发出门铃声，经ΔT2延时后，SPI复位为0，停止门铃声，计算机将非法操作计数器Rm清0后执行SLEEP指令，进入休眠状态。若有报警或NBL为1，Rm计数器力1，CP、CY清0，进入密码计数提问框，有密码计数信号时，密码计数器RCPi加1，若CP值超过9时仍有密码计数信号，则属非法操作，非法操作计数器Rm加1，而后检查进位信号CY，如果没有进位信号，则检查非法操作计数器Rm，若m大于设定的允许操作次数M，即发出SPO报警，经ΔT3延时后，计算机结束工作进入休眠，m＜M时，检查限定操作时间是否已到，时限已到，计算机结束工作进入休眠；时限未到，又转去检查CP、CY等信号，若有进位信号，将所计这一位的密码数CP存入密码数据寄存器Rn中，而后将RCPi清0，进位计数器RCY加1，再检查CY是否为3，若未到三次进位，程序转入检查非法操作次数m与时限T1，若已达三次进位，检查锁开信号OP，锁开时此信号为0，这时计算机输出端GL置0，使三极管T2导通，对构成三位四线多路选择器的通用阵列逻辑GAL16V8供电，由地址线A1、A0输出地址，将三个拨盘编码开关N2S(3)、N1S(2)、NOS(1)设定的三位密码读入单片机存入设定密码寄存器RN中，若锁关时，OP信号为1 ，则无读取设定密码的操作，计算机比较设定的密码数据N与发出的操作密码n(寄存在Rn中)，相等时，EQ端输出1，使电磁铁线圈L(14)通电，并将SPO输出复位为0，停止报警信号，再检查电源电压信号ES，当电池电压低于允许值时，ES低于单片机输入端ES电路的阈值，电路状态翻转，输出端OLD置1，使换电池提示指示灯(闪光发光二极管)LED闪光，电磁铁通电持续时间ΔT4，延时结束，将非法操作计数器n清零后，执行SLEEP指令，进入低功耗工作模式，按钮与开关的抖动由软件延时消抖。图1内锁盒正视剖面示意图 图2内锁盒左视示意3外锁盒正视与左视示意4主令信号系统电路原理5单片微型计算机系统硬件电路原理6微型计算机系统软件程序流程框图1 拨盘编码开关NOS2 拨盘编码开关N1S3 拨盘编码开关N2S4 拨盘编码开关盒盖5 内盒印刷电路板 6 内盒外壳7 操作园盘 8 连接销子9 内方中心轴10 弹簧11 操作销子 12 电磁铁顶板13 反力弹簧 14 激磁线圈15 衔铁 16 电池17 方便锁拉杆18 功能扩展信号1保险19 功能扩展信号2保险 20 内喇叭插孔21 功能扩展信号1插孔 22 功能扩展信号2插孔23 外喇叭24 内计数按钮CPI25 内启动按钮STIS26 内进位按钮CYI27 连杆 28 连接销于29 弹簧 30 锁舌31 开门状态开关OPS 32 撞珠33 弹簧 34 压板35 破门信号开关BK36 内锁盒盒体37 弹簧 38 方便锁锁舌39 电池盒盖 40 手柄盖板41 手柄固定螺钉 42 内手柄43 锁盒安装螺钉 44 信号总线45 信号线插头46 锁盒安装螺钉47 锁盒安装螺钉 48 换电池提示指示灯49 外锁盒外壳50 门铃选通开关NBLS51 外盒印刷电路板52 外启动/门铃按钮STOS53 外计数按钮CPO 54 信号线插座55 外进位按钮CYO 56 拆锁螺钉环形外罩57 外锁盒盒体58 拆锁开锁开关OPK59 外方头连接杆 60 拆锁开锁压片61 弹簧 62 拆锁螺钉63 拆锁第一螺钉 64 放音孔网盖65 外按钮盒盖反力弹簧66 外按钮盒盖67 外手柄68 拆锁信号开关STP动触头69 拆锁信号开关STP静触头 70 电源插孔71 外电源保险RDO 72 外电源指示灯LD73 报警声音片SOI 74 门铃声音片SII75 内喇叭U2单片机Microchip PIC16C57—RCU13选1多路数据选择—由Lattice公司的通用阵列逻辑GAL16V8构成R1 2Ω 1/2W R2 1KΩ 1/8W R3～R12 10KΩ 1/8WR13 100KΩ 1/8W R14～R25 10KΩ 1/8WR26 10KΩ 1/8W R27 1KΩ 1/8W R28 10 KΩ 1/8WR29 1KΩ 1/8W R30 10KΩ1/8WR31 1KΩ 1/8W R32 100KΩ1/8W R33100KΩ1/8WC1 100μF 25V C2 4.7μF 25V C3 100PF 25VD1 25V 500mAD2 100V 500mA D3～D8 15V 50mAD9 100V 10mAD10 25V 500mAD11 25v 500mA D12 25v 500mA DW 6V 2WT1 25V 10mA T2 25V 100mA T3 25V 500mAL 0.25mm×2500开关符号 编号 信号符号名称 注STOS 52 STO外启动/门铃按钮 微机输入信号STIS 25 STI内启动按钮 微机输入信号CPO53 CP 外计数按钮 微机输入信号CPI24CP 内计数按钮 微机输入信号CYO55CY 外进位按钮 微机输入信号CYI26CY 内进位按钮 微机输入信号BK 35BSP破门信号开关微机输入信号STP 68、69 BSP拆锁信号开关微机输入信号DF1 DF 功能扩展信号1 微机输入信号DF2 DF 功能扩展信号2 微机输入信号RES’ 以上操作引起微机复位信号暂短低电平信号NBLS 50NBL门铃选通开关微机输入信号OPS31OP 开关状态开关微机输入信号ES 电池电压信号微机输入信号N2S3编码开关设定密码N1S2编码开关设定密码N0S1编码开关设定密码OPK58 拆锁开锁开关电磁铁线圈接通开关EQ 电磁铁控制信号 微机输出信号OLD电池电压微机输出信号指示灯信号GL GAL供电信号 微机输出信号SPO外喇叭报警 微机输出信号触发信号SPI 内喇叭门铃微机输出信号触发信号寄存器名称 符号 内容非法操作次数 RM M—非法操作次数限定值限定值寄存器非法操作次数 Rm m—非法操作累加次数累加计数器设定密码(N2 N1 NO) RN N—设定的密码数据数据寄存器操作密码 RCPiCPi—一位操作密码(一位)寄存器操作密码 Rn n—三位操作密码(三位)寄存器操作进位次数 RCY CY—操作进位累计次数计数器
权利要求
1.本发明是一种由单片微型计算机控制的多功能可编码密码锁，由内锁盒(图1是正视剖面示意图，图2是左视示意图)、外锁盒(图3是正视和左视示意图)组成，它包括安装在内锁盒中的锁舌(30)、方孔中心轴(9)、操作园盘(7)、连接杆(27)、电磁铁线圈(14)、顶板(12)、衔铁(15)、反力弹簧(13)和外锁盒中的方头连接杆(59)、拆锁螺钉(62)、拆锁第一螺钉(63)、拆锁螺钉环型外罩(56)等机械部分；安装在内锁盒中的启动按钮STIS(25)、内计数按钮CPI(24)、内进位按钮CYI(26)、拨盘编码开关NOS(1)N1S(2)N2S(3)、开门状态开关OPS(31)、破门信号开关BK(35)、功能扩展信号插孔1(21)、功能扩展信号插孔2(22)和外锁盒中的外启动/门铃按钮STOS(52)、外计数按钮CPO(53)、外进位按钮CYO(55)、门铃选通开关NBLS(50)、拆锁信号开关STP(68、69)、拆锁开锁开关OPK(58)、外电源插孔(70)的主令信号系统；安装在内锁盒印刷电路板(5)上的单片微型计算机硬件和存储在内存中的控制软件构成的微机系统。
2.根据权利要求1所述的密码锁，其特征在于当外锁盒上的外按钮盒盖(66)未打开时，门铃选通开关NBLS(50)被压下，这时按外启动门铃按钮STOS(52)时，单片微机U2的SPI发出高电平触发门铃声音片SII(74)，使内喇叭SPKI(75)发出门铃声；而当盒盖(66)打开时，按STOS(52)时，微机系统不发出门铃信号SPI，而是将STO信号作为开锁启动信号接收。
3.根据权利要求1所述的密码锁，其特征在于用密码开锁时，在室外须将外按钮盒盖(66)揭起，操作按钮，在室内操作内盒按钮，按启动STOS(52)或STIS(25)后，用按计数按钮CPO(53)或CPI(24)次数的方法来发一位密码，而后按进位按钮CYO(55)或CYI(26)进位，发出三位码后，当此码与微机所存密码相同时，微机EQ端发出高电平，使电磁铁动作，操作手柄即可操作锁舌，此EQ高电平信号持续ΔT4时间，过时微机即结束工作进入低功耗休眠状态。
4.根据权利要求3所述的密码锁，其特征在于用密码开锁时，从按下启动按钮STOS(52)或STIS(25)起计时，在时间ΔT1内可以操作开锁，超过ΔT1时间，微机即结束工作进入低功耗休眠状态，发码开锁操作无效。
5.根据权利要求4所述的密码锁，其特征在于在启动后ΔT1时间内，每按启动按钮STOS(52)或STIS(25)一次；未起动时按下计数按钮CPO(53)或CPI(24)或进位按钮CYO(55)或CYI(26)一次；启动与进位后按计数按钮CPO、CPI超过9次后，每按一次都作为非法操作，计数一次，当非法操作次数m超过设定值M时m＞M，微机SPO端发出高电平，使外喇叭SPKO(23)发出报警声，持续ΔT3时间，在此期间，如发出一组正确密码，可解除此报警声。
6.根据权利要求3所述的密码锁，其特征在于当发出三位开锁密码后，若锁舌退回处于门开状态时，开门状态开关OPS被压，发出低电平信号，单片机GL端输出低电平，T2导通对四线三路选通电路U1供电，将拨盘编码开关NOS(1)N1S(2)N2S(3)的数码读入微机作为开锁密码，而后GL输出电平变高，停止对U1供电。
7.根据权利要求3所述的密码锁，其特征在于单片机EQ端发出高电平时，分压信号ES反映的电源电压变低时，OLD端发出高电平，使换电池提示指示灯(48)发光。
8.根据权利要求1所述的密码锁，其特征在于由功能扩展信号插孔1(21)与功能扩展信号插孔2(22)接入的功能扩展信号1是常开信号，功能扩展信号2是常闭信号，这些信号可以用按钮、开关、导线、光敏、声敏、气敏、热敏、压敏元件产生，发生功能扩展信号时，SPO发出高电平，使SPKO发出报警声，只有在发出一组正确密码后，才能停止此报警。
9.根据权利要求1所述的密码锁，其特征在于由外电源插孔(70)可接入外接电源EO，外电源指示灯LD(72)指示外电源EO的接入，二极管D1、D2、保险RDO(71)及稳压管DW为电路保护环节。
10.根据权利要求1所述的密码锁，其特征在于在锁舌(30)推出处于锁门状态时，拧开拆锁第一螺钉(63)，拆锁信号开关STP(68、69)闭合，单片机SPO端产生高电平触发报警声音片SO(73)，外喇叭SPKO(23)发出报警声，只有在发出一组正确密码时才能停止报警，将全部拆锁螺钉(62)拆下，拉出外手柄(67)时，拆锁开锁压片(60)压住拆锁开锁开关OPK(58)时，电磁铁通电，锁舌可以操作。
11.根据权利要求1所述的密码锁，其特征在于在锁舌推出，处于锁门状态时，压回撞珠(32)，压住破门信号开关BK(35)，外喇叭SPKO(23)发出报警声，只有发出一组正确密码才能停止此报警。
全文摘要
本发明是一种由单片微型计算机控制的可编码密码锁，只用三个按钮发密码，操作限时，非法操作超过允许次数报警，兼有门铃、功能扩展信号报警、拆锁破门报警、电源电压不足时指示灯发光告知需更换电池、可在门外接入外接电源以便在电池失效的情况下仍能正常开锁、遗忘开锁密码时可拆锁开锁功能。比目前国内外用十个键发码、功能单一的同类产品具有功能丰富、保密性强、结构简单、操作方便、微电脑智能化控制的特点。
文档编号E05B37/20GK1114385SQ9410764
公开日1996年1月3日 申请日期1994年7月1日 优先权日1994年7月1日
发明者张家强 申请人:张家强