一种低功耗的智能门锁的制作方法

本实用新型属于智能家居领域，具体涉及一种低功耗的智能门锁。

背景技术：

电子门锁，是基于常规的机械卡阻门锁基础上发展而来的新型门锁，是目前智能家居领域中的研究热点之一。电子锁与机械锁相比较，其自身有着操作方便，保密性好的特点。电子锁是利用电子转换元件来对锁具的机械结构进行控制的。电子门锁中通常有一个专用于存储秘钥的电子芯片，存有特定的密码。另外有一个配套的存有相同秘钥的钥匙作为门锁开启的工具，当钥匙中的密码被送入锁中的存储器进行匹配，如果钥匙中的密码与这把锁匹配，锁即被打开。随着科技发展，秘钥已经不局限于传统的钥匙，目前诸如芯片卡、手机、遥控器等移动设备均可作为秘钥的载体。

由于门锁结构限制，目前的门锁通常采用自身的电池进行供电，因此门锁运行能耗是影响电池寿命的关键因素。申请号为201410576973.X的发明专利公开了一种低功耗安全电子锁，采用主电子驱动部件和辅电子驱动部件，主电子驱动部件负责完成电子锁的锁体开启/关闭进行控制，辅电子驱动部件则仅仅对备用机械开锁方式进行控制，从而达到了日常电子锁关闭时仍然处于“零功耗”状态。申请号为201410049731.5的发明专利公开一种蓝牙低功耗锁芯，其包括锁芯机电部分及蓝牙低功耗模块，用户使用支持蓝牙低功耗技术的手机或专用设备，通过蓝牙低功耗无线协议发送密钥，蓝牙低功耗模块接收并验证密钥，驱动锁芯机电部分开启或关闭。但目前现有技术中的低功耗电子锁整体上依然有较多高功耗部件长期运行，造成电池寿命较短的现象。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于解决现有技术中存在的问题，并提供一种低功耗的智能门锁及其降低功耗的方法。为实现该目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种低功耗的智能门锁，锁体内部设有电子马达、控制电子马达的电子系统、加密芯片、蓝牙模块和控制模块，所述的加密芯片、蓝牙模块分别与控制模块相 连，所述的电子系统通过电子马达输入接口与控制模块相连，控制模块通过电子马达输出接口与电子马达相连，以控制电子马达运行；所述的蓝牙模块用于与移动设备建立蓝牙连接；所述的移动设备中设置有定位自身位置的GPS模块；所述的蓝牙模块和移动设备均通过蓝牙与蓝牙网关相连，所述的蓝牙网关和移动设备均通过网络与云平台服务器相连；所述的蓝牙网关包括MCU和分别与MCU相连的wifi模块和蓝牙收发模块，wifi模块用于接入网络，蓝牙收发模块与所述的移动设备和蓝牙模块通信连接。

作为优选，所述的移动设备中设有加密模块，用于通过蓝牙与所述的加密芯片进行密码验证。

作为优选，所述的控制模块上连接陀螺仪，用于感应门锁震动。

作为优选，所述的控制模块上设有与电池组相连的电池输入接口和与锁体门磁相连的门磁检测接口。

作为优选，所述的智能门锁安装于门上，所述的蓝牙网关安装于室内靠近安装有门锁的位置。

作为优选，所述的智能门锁中电路连接如下:

智能门锁外部设有用于输入的触摸面板，由触摸面板芯片U11控制，触摸面板芯片U11的第一脚接地，触摸面板芯片U11的第二脚串联电阻R34后接在连接器J5的第一脚，触摸面板芯片U11的第三脚串联电阻R35后接在连接器J5的第二脚，触摸面板芯片U11的第四脚串联电阻R36后接在连接器J5的第三脚，触摸面板芯片U11的第五脚串联电阻R37后接在连接器J5的第四脚，触摸面板芯片U11的第二十脚串联电阻R42后接在连接器J5的第十二脚，触摸面板芯片U11的第二十一脚串联电阻R43后接在连接器J5的第十一脚，触摸面板芯片U11的第二十二脚串联电阻R42后接在连接器J5的第十脚，触摸面板芯片U11的第二十三脚串联电阻R42后接在连接器J5的第九脚，触摸面板芯片U11的第二十四脚串联电阻R42后接在连接器J5的第八脚，触摸面板芯片U11的第二十五脚串联电阻R42后接在连接器J5的第七脚，触摸面板芯片U11的第二十六脚串联电阻R42后接在连接器J5的第六脚，触摸面板芯片U11的第二十七脚串联电阻R42后接在连接器J5的第五脚；3.3V电源依次通过滤波电容C24、滤波电容C25和滤波电容C26滤波后接在触摸面板芯片U11的第十三脚上，触摸面板芯片U11 的第十四脚接地；触摸面板芯片U11的第十五脚通过电阻R30接到3.3V电源上做为上拉，再串联电阻R57后接到MCU主芯片U9的第十一脚上；触摸面板芯片U11的第十六脚通过电阻R29接到3.3V电源上做为上拉，再串联电阻R56后接到MCU主芯片U9的第十脚上；触摸面板芯片U11第十七脚串联电容C15接地，触摸面板芯片U11的第十八脚通过R28接到3.3V电源上做为上拉后接到MCU主芯片U9的第三十八脚上，电容C22和电容C23并联后的第一脚接在触摸面板芯片U11的第二十八脚上，电容C22和电容C23并联后的第二脚接地，连接器J5的第十三脚和第十四脚接地，连接器J5接触摸面板，用于密码输入；智能门锁通过电源芯片进行供电，其中：滤波电容C18、滤波电容C19和滤波电容C33组成电源的输入部分，通过电源芯片把外接的输入电源转换为3.3V电源给其他设备供电，电源的输出部分通过滤波电容C20、滤波电容C21和滤波电容C34进行滤波；电压检测芯片U5的第一脚接在输入电源上，第三脚接地，第二脚通过电阻R3连接于3.3V电源上，然后接到MCU主芯片U9的第十七脚；锁体门磁与连接器J1相连，连接器J1第二脚接地，二极管D1的第一脚接连接器J1的第一脚，二极管D1的第二脚接地，电阻R2第一脚接连接器J1的第二脚，电阻R2的第二脚接地；连接器J1的第一脚接MCU主芯片U9的第三十一脚；加密芯片中含有存储秘钥的存储芯片U14，且存储芯片U14的第一脚接MCU主芯片U9的第二十脚；存储芯片U14的第二脚接电阻R84的第一脚，电阻R84的第二脚接MCU主芯片U9的第十四脚，电阻R84的第二脚接电阻R81的第一脚，电阻R81的第二脚接地；存储芯片U14的第三脚接电阻R85的第一脚，R85的第二脚接3.3V电源；存储芯片U14的第四脚接地；存储芯片U14的第五脚接MCU主芯片U9的第十五脚；存储芯片U14的第六脚接MCU主芯片U19的第十六脚；电阻R86的第二脚接3.3V电源；存储芯片U14的第八脚接3.3V电源，存储芯片U14的第八脚接电容C156的第一脚，电容C156的第二脚接地；连接器J2第一脚接输入电源；连接器J2第二脚接MCU主芯片U9第三十七脚；连接器J2第三脚接U9的第三十六脚；连接器J2第四脚接地；连接器J2第五脚接MCU主芯片U9第二十九脚；连接器J2第六脚接MCU主芯片U9第四十脚，连接器J2第六脚接电阻R65第二脚，电阻R65第一脚接连接器J1第一脚；连接器J7第七脚接电阻R70第一脚，电阻R70第二脚接MCU主芯片U9第三十九脚；智能门锁中设置感应振动的陀螺仪， 且由陀螺仪控制芯片U13控制，陀螺仪控制芯片U13的第一脚接3.3V电源；陀螺仪控制芯片U13的第四脚接电阻R54的第一脚，电阻R54的第二脚接MCU主芯片U9的第十一脚；陀螺仪控制芯片U13的第五脚接地，陀螺仪控制芯片U13的第六脚接电阻R55的第一脚，电阻R55的第二脚接MCU主芯片U9的第十脚；陀螺仪控制芯片U13的第七脚接电阻R59的第一脚，R59的第二脚接3.3V电源；陀螺仪控制芯片U13的第八脚接电阻R58的第一脚，电阻R58的第二脚接3.3V电源；陀螺仪控制芯片U13的第十脚接地，陀螺仪控制芯片U13的第十一脚接MCU主芯片U9的第十二脚；陀螺仪控制芯片U13的第十三脚接电阻R61的第一脚，电阻R61的第二脚接地；陀螺仪控制芯片U13的第十四脚接3.3V电源；陀螺仪控制芯片U13的第十五脚和第十六脚接地；电子马达驱动芯片U1的第一脚接连接器J2的第一脚，电子马达驱动芯片U1的第三脚接连接器J2的第二脚；连接器J2接电子马达，电子马达驱动芯片U1的第二脚接电阻R1的第一脚，电阻R1的第二脚接地；电子马达驱动芯片U1的第四脚接MOS管Q1的第三脚，MOS管Q1的第二脚接输入电源；电子马达驱动芯片U1的第四脚接电容C19第一脚，电容C19第二脚接地；电子马达驱动芯片U1的第五脚接地；电子马达驱动芯片U1的第七脚接电阻R2的第一脚，电阻R2的第二脚接电子马达驱动芯片U1的第八脚，电子马达驱动芯片U1的第七脚接电阻R3的第一脚，电阻R3的第二脚接地；电子马达驱动芯片U1的第九脚接MCU主芯片U9的第三十七脚，电子马达驱动芯片U1的第十脚接MCU主芯片U9的第三十六脚。

本实用新型相对于现有技术而言，利用蓝牙网关实现了门锁的低功耗待机，大大减少了一天中大部分时间门锁的耗电量，提高了门锁电池的寿命。

附图说明

图1一种低功耗的智能门锁的结构示意图；

图2为本实用新型的蓝牙网关的结构示意图；

图3为本实用新型的降低功耗的方法中不同位置示意图；

图中：控制模块1、蓝牙模块2、加密芯片3、陀螺仪4、电池输入接口5、电子马达输入接口6、电子马达输出接口7、门磁检测接口8、电池组9、电子系统10、电子马达11、锁体门磁12和UART接口13。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步阐述和说明。本实用新型中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。

如图1所示,一种低功耗的智能门锁，锁体内部设有电子马达、控制电子马达的电子系统10、加密芯片3、蓝牙模块2和控制模块1，所述的加密芯片3、蓝牙模块2分别与控制模块1相连，所述的电子系统10通过电子马达输入接口6与控制模块1相连，控制模块1通过电子马达输出接口7与电子马达11相连，以控制电子马达11运行；所述的蓝牙模块2用于与移动设备建立蓝牙连接；所述的移动设备中设置有定位自身位置的GPS模块；所述的蓝牙模块2和移动设备均通过蓝牙与蓝牙网关相连，所述的蓝牙网关和移动设备均通过网络与云平台服务器相连

如图2所示，所述的蓝牙网关包括MCU和分别与MCU相连的wifi模块和蓝牙收发模块(与前述的蓝牙模块2为不同的模块)，wifi模块用于接入网络，蓝牙收发模块与所述的移动设备和蓝牙模块2通信连接。智能门锁安装于门上，所述的蓝牙网关安装于室内靠近安装有门锁的位置。移动设备中设有加密模块，用于通过蓝牙与所述的加密芯片3进行密码验证。

另外，为了使锁体具有防盗功能，MCU上还同时连接陀螺仪4，用于感应门锁震动。用户可通过移动设备可使门锁进入布防状态，该状态下，若门锁被打开或受到撞击，均可实时通知用户，起到防盗作用。控制模块1上还设有与电池组9相连的电池输入接口5和与锁体门磁12相连的门磁检测接口8，另外还可以设置用于调试的UART接口13。在某些状况下，当锁体门磁12检测到门未完全闭合时，可通知用户或直接自动闭合。

在另一实施例中，智能门锁中电路连接如下:

智能门锁外部设有用于输入的触摸面板，由触摸面板芯片U11控制，触摸面板芯片U11的第一脚接地，触摸面板芯片U11的第二脚串联电阻R34后接在连接器J5的第一脚，触摸面板芯片U11的第三脚串联电阻R35后接在连接器J5的第二脚，触摸面板芯片U11的第四脚串联电阻R36后接在连接器J5的第三脚，触摸面板芯片U11的第五脚串联电阻R37后接在连接器J5的第四脚，触摸面板芯片U11的第二十脚串联电阻R42后接在连接器J5的第十二脚，触摸面板芯片U11 的第二十一脚串联电阻R43后接在连接器J5的第十一脚，触摸面板芯片U11的第二十二脚串联电阻R42后接在连接器J5的第十脚，触摸面板芯片U11的第二十三脚串联电阻R42后接在连接器J5的第九脚，触摸面板芯片U11的第二十四脚串联电阻R42后接在连接器J5的第八脚，触摸面板芯片U11的第二十五脚串联电阻R42后接在连接器J5的第七脚，触摸面板芯片U11的第二十六脚串联电阻R42后接在连接器J5的第六脚，触摸面板芯片U11的第二十七脚串联电阻R42后接在连接器J5的第五脚；3.3V电源依次通过滤波电容C24、滤波电容C25和滤波电容C26滤波后接在触摸面板芯片U11的第十三脚上，触摸面板芯片U11的第十四脚接地；触摸面板芯片U11的第十五脚通过电阻R30接到3.3V电源上做为上拉，再串联电阻R57后接到MCU主芯片U9的第十一脚上；触摸面板芯片U11的第十六脚通过电阻R29接到3.3V电源上做为上拉，再串联电阻R56后接到MCU主芯片U9的第十脚上；触摸面板芯片U11第十七脚串联电容C15接地，触摸面板芯片U11的第十八脚通过R28接到3.3V电源上做为上拉后接到MCU主芯片U9的第三十八脚上，电容C22和电容C23并联后的第一脚接在触摸面板芯片U11的第二十八脚上，电容C22和电容C23并联后的第二脚接地，连接器J5的第十三脚和第十四脚接地，连接器J5接触摸面板，用于密码输入；智能门锁通过电源芯片进行供电，其中：滤波电容C18、滤波电容C19和滤波电容C33组成电源的输入部分，通过电源芯片把外接的输入电源转换为3.3V电源给其他设备供电，电源的输出部分通过滤波电容C20、滤波电容C21和滤波电容C34进行滤波；电压检测芯片U5的第一脚接在输入电源上，第三脚接地，第二脚通过电阻R3连接于3.3V电源上，然后接到MCU主芯片U9的第十七脚；锁体门磁与连接器J1相连，连接器J1第二脚接地，二极管D1的第一脚接连接器J1的第一脚，二极管D1的第二脚接地，电阻R2第一脚接连接器J1的第二脚，电阻R2的第二脚接地；连接器J1的第一脚接MCU主芯片U9的第三十一脚；加密芯片中含有存储秘钥的存储芯片U14，且存储芯片U14的第一脚接MCU主芯片U9的第二十脚；存储芯片U14的第二脚接电阻R84的第一脚，电阻R84的第二脚接MCU主芯片U9的第十四脚，电阻R84的第二脚接电阻R81的第一脚，电阻R81的第二脚接地；存储芯片U14的第三脚接电阻R85的第一脚，R85的第二脚接3.3V电源；存储芯片U14的第四脚接地；存储芯片U14的第五脚接MCU主芯片U9的第十五 脚；存储芯片U14的第六脚接MCU主芯片U19的第十六脚；电阻R86的第二脚接3.3V电源；存储芯片U14的第八脚接3.3V电源，存储芯片U14的第八脚接电容C156的第一脚，电容C156的第二脚接地；连接器J2第一脚接输入电源；连接器J2第二脚接MCU主芯片U9第三十七脚；连接器J2第三脚接U9的第三十六脚；连接器J2第四脚接地；连接器J2第五脚接MCU主芯片U9第二十九脚；连接器J2第六脚接MCU主芯片U9第四十脚，连接器J2第六脚接电阻R65第二脚，电阻R65第一脚接连接器J1第一脚；连接器J7第七脚接电阻R70第一脚，电阻R70第二脚接MCU主芯片U9第三十九脚；智能门锁中设置感应振动的陀螺仪，且由陀螺仪控制芯片U13控制，陀螺仪控制芯片U13的第一脚接3.3V电源；陀螺仪控制芯片U13的第四脚接电阻R54的第一脚，电阻R54的第二脚接MCU主芯片U9的第十一脚；陀螺仪控制芯片U13的第五脚接地，陀螺仪控制芯片U13的第六脚接电阻R55的第一脚，电阻R55的第二脚接MCU主芯片U9的第十脚；陀螺仪控制芯片U13的第七脚接电阻R59的第一脚，R59的第二脚接3.3V电源；陀螺仪控制芯片U13的第八脚接电阻R58的第一脚，电阻R58的第二脚接3.3V电源；陀螺仪控制芯片U13的第十脚接地，陀螺仪控制芯片U13的第十一脚接MCU主芯片U9的第十二脚；陀螺仪控制芯片U13的第十三脚接电阻R61的第一脚，电阻R61的第二脚接地；陀螺仪控制芯片U13的第十四脚接3.3V电源；陀螺仪控制芯片U13的第十五脚和第十六脚接地；电子马达驱动芯片U1的第一脚接连接器J2的第一脚，电子马达驱动芯片U1的第三脚接连接器J2的第二脚；连接器J2接电子马达，电子马达驱动芯片U1的第二脚接电阻R1的第一脚，电阻R1的第二脚接地；电子马达驱动芯片U1的第四脚接MOS管Q1的第三脚，MOS管Q1的第二脚接输入电源；电子马达驱动芯片U1的第四脚接电容C19第一脚，电容C19第二脚接地；电子马达驱动芯片U1的第五脚接地；电子马达驱动芯片U1的第七脚接电阻R2的第一脚，电阻R2的第二脚接电子马达驱动芯片U1的第八脚，电子马达驱动芯片U1的第七脚接电阻R3的第一脚，电阻R3的第二脚接地；电子马达驱动芯片U1的第九脚接MCU主芯片U9的第三十七脚，电子马达驱动芯片U1的第十脚接MCU主芯片U9的第三十六脚。

一种所述智能门锁的降低功耗的方法，其硬件基于上述任一方案的智能门锁，具体步骤如下：

S1:在所述的控制模块上预设3种对蓝牙模块的配置模式，具体为正常模式、低频模式和休眠模式：

正常模式：蓝牙模块以默认的频率间隙处理外部蓝牙信号请求；

低频模式：蓝牙模块以降低数倍于默认的频率间隙处理外部蓝牙信号请求；

休眠模式：蓝牙模块完全关闭，只能靠触摸门锁上原本设有的触控面板唤醒；

S2:在智能门锁附近安装蓝牙网关，保证蓝牙网关的蓝牙信号能够连接智能门锁，其WiFi信号常连家中可以上网的WiFi路由器，并通过路由器连接云平台服务器；

移动设备与门锁进行关联(即门锁和移动设备配对成功，门锁接收移动设备控制)，并在移动设备中设置以门锁为中心的GPS围栏(一般为200米～500米)；

所有与门锁关联的移动设备通过GPS模块的不断监测自身所处位置是否位于所述的GPS围栏内，并反馈给云平台服务器；当所有关联的移动设备都离开GPS围栏范围时，云平台服务器通过蓝牙网关命令智能门锁进入低频模式；当有关联手机位于GPS围栏内时，云平台通过蓝牙网关命令智能门锁进入正常模式。

每次移动设备通过蓝牙打开门锁后，都会通过蓝牙网关将开门时间记录到云平台，每隔一段时间后云平台会对用户打开该门锁的时间分布进行分析，分析用户日常不太可能使用蓝牙外部开门的时间段，如：凌晨睡眠时间，固定上班时间等。当某一时间段门锁的被打开频率低于阈值时，云平台服务器会定时通过蓝牙网关发送命令到门锁，使其进入一个时间段的休眠模式，门锁通过内部定时器定时自动恢复到正常模式。

门锁处于休眠模式中时，如果用户有突发情况需要开门，可触摸门锁触控面板，门锁将解除休眠模式恢复到正常模式。

另外，基于上述装置还可以提供一种智能锁的基于GPS和蓝牙控制实现安全自动开门的方法，具体如下：

S1:在移动设备中预设以门锁为中心的GPS围栏范围(半径范围一般为200～500m)，并将蓝牙网关安装于室内门锁附近；

S2:当移动设备处于第一位置时，移动设备仅对自身进行GPS定位而不进行蓝牙侦测；

S3:当移动设备由第一位置进入第二位置时，对周边进行蓝牙侦测，不断监 测蓝牙信号源；

S4:当移动设备侦测到的门锁蓝牙模块信号强度X、蓝牙网关信号强度Y和预设开门信号强度值C满足X>Y和X>C时，移动设备通过蓝牙向控制模块发送开锁信号；

执行完S4的移动设备将不再发送开锁信号，直到移动设备离开GPS围栏后，重复S2～S4；

上述方法中，第一位置为处于GPS围栏范围之外的位置(图3中的用户手机位置1)，所述的第二位置为处于GPS围栏内但位于室外的位置(图3中的用户手机位置2)，所述的第三位置为位于室内的位置(包括图3中的用户手机位置3和4)。其中室内、室外均是相对于用户家中而言的。

事实上，第三位置可能发生两种情况：当用户手机自动开门进入室内，处于位置3(室内靠近门锁，能检测到门锁及网关的蓝牙信号)或位置4(远离门锁及网关，不能检测到门锁或网关的蓝牙信号)时，由于终止标志位的限制，手机不再会检测附近蓝牙信号，也不会产生自动开门动作。而当用户手机处于位置3时，且手机由于某种不确定原因，如：系统复位、App重装、GPS定位异常等，App的终止标志位处于重置状态。但由于墙体和门板的阻隔，在门外X将远小于Y，手机依然不会执行自动开门动作。由此保证了门锁的安全性，只有在用户从外面回家时才会自动被打开，其余时间不会无故打开。

另外，基于上述装置还可以提供一种基于移动设备蓝牙实现智能锁安全认证的方法，具体如下：

S1:所述的门锁和移动设备中均内置初始默认秘钥(x，y)，当门锁与移动设备初次通过蓝牙配对时，移动设备将门锁内的初始默认秘钥(x，y)修改为(x1，y1)，默认秘钥可通过加密芯片存储或者也可通过软件进行软实现。

为了防止黑客通过窃听app与门锁交互的信道而破解出(x1，y1)，采用如下安全加密策略：

S2:每次认证时，所述的移动设备利用随机数生成算法生成一k位的随机数b，并将其发送给门锁；门锁也用随机数生成算法生成一k位的随机数a，并将其发送给移动设备。

S3:移动设备计算出并将z1发送给门锁，其中， 随机数v满足条件：v＝1的概率

S4:门锁判断是否成立，若成立则门锁接受次数计为一次，不成立则门锁拒绝次数计为一次。

S5:重复S1～S4共r次，若门锁拒绝总次数少于ηr次，则两者秘钥认证成功，门锁接受该移动设备控制。此时用户可通过移动设备控制门锁的打开与否。否则视为两者认证未成功，门锁拒绝接受移动设备控制。

以上所述的实施例只是本实用新型的一种较佳的方案，然其并非用以限制本实用新型。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围内。