一种LoRa控制的智能密码锁的制作方法

本实用新型涉及一种密码锁，特别涉及一种lora控制的智能密码锁。
背景技术：
：目前，rfid刷卡技术，或是传统的钥匙，都容易被复制和丢弃，所以密码锁就显得尤为重要，但密码锁是需要无线通信，但zigbee、蓝牙和wifi等技术，其传输距离较短，且功耗较高；2g/3g/4g等网络技术，由于其费用昂贵，功耗较高，因此当这些技术应用在远距离、低功耗的产品中，无法满足要求。技术实现要素：本实用新型所要解决的技术问题是，原技术数据传输距离较短且功耗较高。要解决此技术问题是加大传输距离和降低功耗，进而提出了使用lora技术进行无线数据的接收和发送。本实用新型设计的目的在于提供一种基于lora的智能密码锁，用于解决现有通信系统中存在的距离短、功耗高、无法与云端进行通信的技术问题。此设计能够使密码锁远距离且低功耗的传输数据，且能实现实时数据的转发以及设备信息管理，更加安全可靠，便捷。本实用新型采取的技术方案是：一种lora控制的智能密码锁，包括外面板（1）、内面板（2）、锁体（3）、两个门把手（4）、控制主板（14）、触摸按键板（13）、天线（16）以及电池组（5），触摸按键板（13）设置在外面板（1）内侧面上，触摸按键板（13）上设有十二位触摸按键和状态指示灯；外面板（1）外侧面上从上到下顺序设置十二位触摸按键区域（6）和门把手（4），十二位触摸按键区域（6）与触摸按键板（13）上的十二位触摸按键正对；内面板（2）外侧面上从上到下顺序设置电池组（5）、旋钮和门把手（4），电池组（5）通过封盖从内面板（2）外侧面上封住；控制主板（14）设置在外面板（1）内侧面上，控制主板（14）上设有控制器、lora无线通讯模块、rfid模块、电机驱动电路、蜂鸣器电路、触摸按键电路、复位按键电路、状态指示灯电路和稳压电路，控制器分别与lora无线通讯模块、电机驱动电路、蜂鸣器电路、触摸按键电路、指示灯电路和稳压电路电连接，电池组（5）通过稳压电路后分别给控制器、lora无线通讯模块、电机驱动电路、蜂鸣器、触摸按键电路、状态指示灯和复位按钮（15）供电；天线（16）安装外面板（1）内侧面上，天线（16）与lora无线通讯模块电连接。该智能密码锁采用lora网关和服务器进行彼此交互，lora网关接收到数据，通过控制器处理后，经网络tcp/ip协议发送至云端，服务器经网关进行响应，能够实现密码锁数据实时更新，且多节点数据有序传输、互不干扰，稳定性得到极大提高，而且安全可靠。对本实用新型技术方案的优选，外面板（1）外侧面上设有备用的钥匙孔（8）。预留的备用钥匙孔，也是防止在电池组没电时，门锁无法打开的情况。对本实用新型技术方案的优选，在外面板（1）底部设置紧急供电micro口（17）和复位按键孔（18）。紧急供电micro口防止在电池组没电时门锁无法打开。对本实用新型技术方案的优选，控制主板（14）设置有rfid模块，rfid模块电连接控制器，电池组（5）通过稳压电路后给rfid模块供电，触摸按键板（13）上设有读卡区域，外面板（1）外侧面上设置刷卡区域（7），刷卡区域（7）位于十二位触摸按键区域（6）与门把手（4）之间，刷卡区域（7）与触摸按键板（13）上的读卡区域正对。rfid模块为备选开锁方式。本实用新型与现有技术相比，其有益效果是：采用密码锁，方便、可靠，尤其在酒店场所，能够增加客户信息的保密性；采用lora网关，能够实现远距离低功耗数据传输，并且与服务器之间实现数据实时更新，降低了使用成本、节省时间。附图说明图1是密码锁的结构爆炸视图。图2是外面板内侧面的示意图。图3是实施例1中控制器电路示图。图4是实施例1中lora无线通讯模块电路示图。图5是实施例1中rfid模块电路示图。图6是实施例1中电机驱动电路电路示意图。图7是实施例1中蜂鸣器输出电路示意图。图8是实施例1中复位电路示意图。图9是实施例1中电池组供电电路示意图。图10是实施例1中触摸按键电路的电路示意图。图11是实施例1中状态指示灯和按键背光指示灯电路电路示意图。图12是实施例1中外接接口电路结构示意图。图13是实施例1中触摸按键接口电路结构示意图。具体实施方式为使本实用新型的内容更加明显易懂，以下结合附图1-图13和具体实施方式做进一步的描述。为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。实施例1：如图1所示，一种lora控制的智能密码锁，包括外面板1、内面板2、锁体3、两个门把手4、控制主板14、触摸按键板13、天线16以及电池组5。触摸按键板13设置在外面板1内侧面上，触摸按键板13上设有十二位触摸按键和状态指示灯。外面板1外侧面上从上到下顺序设置十二位触摸按键区域6和门把手4，十二位触摸按键区域6与触摸按键板13上的十二位触摸按键正。内面板2外侧面上从上到下顺序设置电池组5、旋钮和门把手4，电池组5通过封盖从内面板2外侧面上封住。控制主板14设置在外面板1内侧面上，控制主板14上设有控制器、lora无线通讯模块、电机驱动电路、蜂鸣器电路、触摸按键电路、复位按键电路、状态指示灯电路和稳压电路，控制器分别与lora无线通讯模块、电机驱动电路、蜂鸣器电路、触摸按键电路、指示灯电路和稳压电路电连接，电池组5通过稳压电路后分别给控制器、lora无线通讯模块、电机驱动电路、蜂鸣器、触摸按键电路、状态指示灯和复位按钮15供电。天线16安装外面板1内侧面上，天线16与lora无线通讯模块电连接。如图1所示，实施例1的锁体3内设有方舌开关9、斜舌开关10、第一方芯孔11和第二方芯孔12。在使用时，锁体3安装在门内。如图1所示，实施例1，外面板1外侧面上设有备用的钥匙孔8。预留的备用钥匙孔，也是防止在电池组没电时，门锁无法打开的情况。如图2所示，实施例1，在外面板1底部设置紧急供电micro口17和复位按键孔18。紧急供电micro口防止在电池组没电时门锁无法打开，复位按键孔18能防止系统紊乱导致门锁打不开的情况，便于用户在紧急情况下自行启用。如图1所示，控制主板14设置有rfid模块，rfid模块电连接控制器，电池组5通过稳压电路后给rfid模块供电，触摸按键板13上设有读卡区域，外面板1外侧面上设置刷卡区域7，刷卡区域7位于十二位触摸按键区域6与门把手4之间，刷卡区域7与触摸按键板13上的读卡区域正对。rfid模块为备选开锁方式。如图3所示，实施例1，控制器由单片机及其外围电路构成，单片机采用型号为stm32l051c8t6的单片机，外围电路包括晶振y1构成的时钟电路以及供电电路。单片机的主要通过spi与lora模块相连，主要引脚定义为spi_sck、spi_mos1、spi_miso以及lora_cs、lora_rst、lora_rxen和lora_txen；单片机与rfid模块也是通过spi进行数据传输，分别与相应的引脚相连；通过motor_ina、motor_inb与电机驱动芯片相连；buzzer用于与蜂鸣器输出电路相连；触摸按键与单片机通过i2c进行数据传输，touch_sda、touch_scl、touch_bcd（0-3）分别与单片机相连。如图4所示，实施例1中，lora无线通讯模块采用e19-433m20sc无线通讯模块，有单独的供电稳压电路，当lora_power_con引脚置高时，三极管8050导通，则lora模块无法供电，当lora_power_con引脚置低时，三极管8050截止，则lora模块正常使用，此设计主要是为了保障lora模块的电压稳定和降低功耗，e19-433m20sc模块为现有模块，可以直接焊接到主控制板使用，另外天线采用小功率弹簧天线，提高接收灵敏度。如图5所示，实施例1中，rfid模块中天线ant_1与ant_2由电感l1、l2以及滤波电容c11-c18、c19构成，而且采用27.12m的外部晶振，电容c8和c9构成电压vcc3.3的滤波电路，与单片机之间采用spi进行数据传输。此rfid模块为备选开锁方式，主要采用密码开锁。如图6所示，实施例1中，电机驱动电路由驱动芯片l9110s和外围电容构成，钽电容c28为电压vcc3.3进行滤波，在输出正转m+和反转m-信号之间加一电容c29，主要将正转和反转之间信号更加稳定。如图7所示，实施例1中，蜂鸣器输出电路由蜂鸣器ls1、三极管q3以及电阻r10、r11构成，用于根据单片机的buzzer引脚输出进行声音提示,当情况不同时，蜂鸣器提示音不同，比如输入密码、开锁以及错误报警时，提示应音量和频率都不同。如图8所示，实施例1中，单片机复位电路，通过mcu_rst引脚输出进行软件复位，也可通过机械按键s1进行硬件复位，当软件无法进行复位时，采取硬件复位以保证设备正常工作。如图9所示，实施例1中，外部接入4节5号干电池，电池组提供6v直流电，通过稳压芯片u1即ht7133进行稳压，并且与电容c2、电容c3、电容c4以及钽电容c5构成稳压电路；用于将电池组输出电压进行转换，获得稳定的3.3v工作电压。如图10所示，实施例1中，触摸按键电路由12按键电容传感控制器tc312、电阻以及电容构成，此控制器不仅支持bcd码输出，其i2c接口与bcd码输出同时有效，并且在空闲状态可以节省功耗，在没有按键输入时，自动进入睡眠状态，并支持任意键唤醒睡眠。灵敏度调节电容c3，取值范围为10pf-100pf，电容越小，灵敏度越高，此电路取值10pf，灵敏度最高；i2c时钟输入端口touch_scl，和数据输入输出端口touch_sda，通过r2、r3进行上拉，cx0-cx11感应管脚，分别串联一电阻；asel下拉一电阻r8，用于设置i2c地址；电容c2接内部参考源；电容c1与电压vcc3.3构成滤波电路。如图11所示，实施例1中，指示灯电路均由发光二极管和电阻构成，其中，背光二极管d1和d2与控制器连在同一引脚，根据单片机的bg_led引脚输出，实现背光灯的亮灭，当有按键按下时，蓝色发光二极管亮，用于照亮按键板；绿色发光二极管d3和红色发光二极管d4通过run_led与单片机相连，主要用于显示运行状态。如图12所示，实施例1中，接线端子p4，主要与外部电机相连，单片机通过motor_o口控制斜舌开关，通过motor_l口控制钥匙开关，通过motor_k口控制方舌开关，m+和m-分别连接电机的正转和反转接口，另外，其+6v直接由电池组提供，只需将接线端锁体引出的插口插接上即可。如图13所示，实施例1中，接线端子p1，电源vcc3.3与电容c1构成滤波电路，touch_sda、touch_scl、touch_bcd（0-3）、bg_led、run_led、ant_1、ant_2分别是主控制板与触摸按键板之间的转接线，使用时，插上12道接线端即可。实施例1的lora控制的智能密码锁，在使用时，用户输入密码按#号键即可实现快速开锁。当输入密码正确时，可听到蜂鸣器“长滴”1声，当输入密码错误时，可听到蜂鸣器“短滴”2声，每当按键时伴随蜂鸣器“短滴”声；并且当智能锁距离lora网关较远时，依然能够实现数据的实时更新，当用户输入密码时，密码通过lora网关处理后，发送给服务器，服务器接收到数据后，会下发相应的指令，并通过网关发送给智能锁，智能锁接收到相应指令后，实现开锁功能。实施例1，由于智能锁，其触摸按键灵敏度极高，当用户靠近触摸按键还未按下时，即可感应出来，同时背光灯亮，方便在光线昏暗的情况下，按键的输入。该密码锁利用lora技术，能够实现长距离通信，解决了当前短距离传输的限制，并且lora可以自定协议，大大增加了该智能锁的保密性。实施例1的lora控制的智能密码锁，其通信帧格式为帧头长度网关id门锁id命令数据帧序号和校验2b1b4b4b1bnb1b2b其中，帧头在服务器发送给网关时，必须以0xa5+0xa5开始，在网关务器发送给服务器时，必须以0x5a+0x5a开始；帧长度为1字节，整个帧长度除去帧头2字节；网关id表示网关的设备编号，在系统中是唯一的，长度为4字节；门锁id表示门锁终端或是其它终端的设备编号，在系统中也是唯一的，长度也为4个字节；命令控制符，如：0x01代表门锁权限用户更新请求，0x02代表请求门锁时间同步，0x13+cmd代表更新门锁终端内容，其中0x12表示添加密钥，0x52代表网关向服务器发送心跳（定时3分钟上传）；帧序号用于发送数据大于最大允许发送数据长度时，数据帧记录，便于接收端根据帧信息重新组包，其中00表示结束帧，01表示第一帧，02表示第二帧，依此类推；和校验，除去2字节帧头，数据和，取低2字节内容。即framelen+gw_id+node_id+cmd+data+pktnum的和，取低2字节。实施例1在使用时，无按键输入，该密码锁自动进入睡眠状态，从而降低设备功耗；有按键输入时，触摸任意键即可唤醒，方便用户使用；另外，lora网关可进行远距离传输，且传输速率很快，能够解决不同设备同时请求开锁时，也能迅速开锁，由于其远距离低功耗的特点，使得通信覆盖范围加大，降低了使用成本。本实用新型未涉及部分均与现有技术相同或采用现有技术加以实现。本实用新型中所述具体实施案例仅为本实用新型的较佳实施案例而已，并非用来限定本实用新型的实施范围。即凡依本实用新型申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应作为本实用新型的技术范畴。当前第1页12