智能钥匙单元的制作方法

本实用新型涉及安防管理技术领域，具体涉及基于串口通讯技术的钥匙权限管理的设备。

背景技术：

为适应社会的高速发展,使钥匙管理达到安全、高效、管理功能强大的目的,必将产生一种新型产品,钥匙监管系统综合利用了智能卡技术、通讯技术、数据库信息管理理技术及高安全型闭锁机构等,全面解决了钥匙管理方面的诸多问题。随着科学技术的日趋成熟，人们试图为智能钥匙开辟新的应用领域。当前许多企事业单位对于钥匙的管理还处在原始的书面记录，这样使钥匙使用记录难以保存和记录信息不清晰，而且一旦出事核查费时费事；同时，人为因素大，钥匙管理制度人为执行难，书面登记信息不实；钥匙的领用、归还、存放等环节不能有效的监管。特别是1些特别重要的部门如监狱、银行、部队等加强钥匙的监管更为重要。针对这些情况，近几年也出现了一系列基于电子技术和信息技术的智能钥匙管理系统，使得钥匙的集中管理变得更加高效、便捷。代表性的主要有以下几种:一是采用钥匙柜代替传统的钥匙盘，同时在钥匙柜上带有指纹识别模块，只有得到授权的用户才能使用钥匙;二是给钥匙加上ID标签，用户可以直接进入取用钥匙，由低频近距离RFID读卡器记录钥匙被取用的信息;三是利用计算机技术和网络等技术对钥匙ID身份信息实现本地和远程管理，使得钥匙管理变得更为方便、可靠。

综观上述3种代表性的钥匙管理系统，第1种钥匙本身无任何身份ID信息，第2种用户可直接进人，且低频读卡器对钥匙标签的读写距离很近，不便管理大量的钥匙，第3种着重于钥匙本身的信息化管理，但和用户信息的关联程度不是很紧密。总体上，现有的钥匙管理系统技术，要么着重管理用户身份信息，要么着重管理钥匙身份信息，未能将这两者紧密联系起来，功能上较为单一、不够全面，智能化和信息化程度也不是很高。因此，从整体上看，现有的系统存在一定的不足。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提出一种基于串口通讯技术的钥匙权限管理的设备，对钥匙本身进行信息化管理，将用户身份信息管理和钥匙身份信息管理两者紧密联系起来，提高大量钥匙的管理的智能化和信息化程度。

为了实现本实用新型的目的，提出以下技术方案：

一种智能钥匙单元，由主体结构和控制单元构成，所述主体结构包括：

外壳3；

底盖7；位于外壳3底部；

钥匙扣1，设置有钥匙扣线圈放置槽10和钥匙扣通孔12；

插槽4，固定在外壳3内，可供钥匙扣1插入，其一端设置有插槽线圈放置槽8，另一端设置插槽通孔11；

所述控制单元包括：

控制器电路板5，固定安装在底盖7上，作为钥匙单元的核心控制器；

信息读取线圈，包括钥匙扣信息读取线圈和插槽信息读取线圈，分别固定在钥匙扣线圈放置槽10和插槽线圈放置槽8内，所述钥匙扣信息读取线圈中存储着该钥匙扣1的唯一编码，用于钥匙扣1之间的相互区分；

微型电机6，固定在外壳3内，其伸缩轴可贯穿所述插槽通孔11和钥匙扣通孔12，通过接收来自控制器电路板5的命令，实现关锁开锁的动作操作；

状态指示灯2，安装在外壳3上，由控制器电路板5控制，显示工作状态。

所述插槽4是外壳3的可拆卸部分，便于插槽放置槽8安放插槽信息读取线圈,该信息读取线圈与控制器电路板5的P1接口相连接，将信息读取线圈读取到的编码传入控制器电路板5。

所述钥匙扣1侧面附有可拆卸的侧盖9，所述侧盖9具有与钥匙扣通孔12对应的通孔。

所述控制电路板5包括：

CPU中心处理器，通过串口接收外界发来的MODBUS协议命令，对命令进行识别处理，控制下位模块控制的相应动作，实现返回钥匙单元所管理的钥匙信息和开锁或闭锁功能；所述管理的钥匙信息包括端口处钥匙扣存储状态、电机的锁定状态并将反馈回来的数据组成数据包，反馈给用户；

RS485通讯模块，接收用户上位机发来的命令，通过模块内部的信号处理，将命令传入CPU中心处理器，实现外界命令的传输；

程序烧录接口电路；

状态指示灯控制电路，根据钥匙单元的工作状态控制状态指示灯2；

微型电机控制电路，该控制电路为功率放大电路，输入用于控制的电平信号，进而完成对电机的开锁或闭锁操作控制；

RFID读卡模块；读取插入到插槽4中的钥匙扣1的线圈编码，并存储到ROM中，作为识别插入的钥匙扣1是否为绑定钥匙的依据；

电源控制模块，该控制模块为电压稳压器，分别为钥匙单元的控制器和微型电机提供5V和12V电压。

所述状态指示灯2包括红绿两种灯，其中，绿灯常亮，表示钥匙在位且与钥匙单元匹配，钥匙单元出于闭锁状态；绿灯慢速闪烁，表示钥匙在位且与钥匙单元匹配，钥匙单元处于开锁状态；绿灯快速闪烁，表示钥匙单元处于用户提示状态，提示用户取走或归还该单元钥匙；红灯闪烁，表示钥匙不在位；红灯常亮，表示在位的钥匙与该钥匙单元不匹配。

当所述智能钥匙单元为多个时，所述多个钥匙单元通过排线串接RS485通讯模块的P3和P4接口，形成串接的网络；每个钥匙单元通过P3或P4接口被写入1个地址编码；在串接的网络中，用户发送带有地址位的命令，对对应地址位的钥匙单元进行独立的命令操作，完成网络中的多个钥匙单元的管理。

本实用新型的钥匙监管系统综合利用了智能卡技术、通讯技术、数据库信息管理理技术及高安全型闭锁机构等,全面解决了钥匙管理方面的诸多问题，钥匙使用记录便于保存和记录信息清晰，核查方便；特别是对一些特别重要的部门如监狱、银行、部队的钥匙使用登记信息、钥匙的领用、归还、存放等环节进行有效的监管，钥匙的监管更为严谨、高效和便捷。

附图说明

图1为钥匙单元的主体轴侧视图；

图2为钥匙单元的剖面视图；

图3为钥匙扣插槽的结构视图；

图4为钥匙扣的结构视图；

图5为CPU中心处理器部分电路图；

图6为485通讯模块部分电路图；

图7为程序烧录接口部分电路图；

图8为状态指示灯控制电路部分电路图；

图9为微型电机控制电路部分电路图；

图10为RFID读卡模块部分电路图；

图11为电压稳压器部分电路图。

1钥匙扣、2状态指示灯、3外壳、4插槽、5控制器电路板、6微型电机、7底盖、8插槽线圈放置槽、9侧盖、10钥匙扣线圈放置槽、11插槽通孔、12钥匙扣通孔。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合附图和具体实施例，对本实用新型进一步详细说明。

参照图1、2所示为钥匙单元的主体结构，包括钥匙单元的几个主要组成部分：钥匙扣1、状态指示灯2、钥匙单元的外壳3、控制器电路板5、微型电机6和信息读取线圈。其中控制器电路板5是钥匙单元的核心控制器，它固定在钥匙单元的底盖7上；微型电机6、状态指示灯2和钥匙扣的插槽4均固定在钥匙单元的外壳3上，位置如图所示。

图3为钥匙扣插槽视图，钥匙扣的插槽4是钥匙单元外壳3的可拆卸部分，上面设有放置信息读取线圈（信息读取线圈图中未画出）的插槽线圈放置槽8。该信息读取线圈与图10中的P1接口相连接，将线圈读取到的编码传入控制器电路板5。在结构另一端具备1个通孔11，用于电机轴贯穿通孔，以此来固定钥匙扣1。

图4为钥匙扣视图，钥匙扣1侧面附有1个可拆卸的侧盖9，便于钥匙扣线圈的安装。钥匙扣1内设有用于放置钥匙扣线圈（钥匙线圈图中未画出）的钥匙扣线圈放置槽10。线圈中存储着该钥匙扣的唯一编码，是钥匙扣之间相互区别的标志。钥匙扣中部具备1个通孔，用于电机贯穿通孔，以此来固定钥匙扣，实现锁住钥匙扣和打开释放钥匙扣的功能操作。

图5-图11为电路控制部分：

图5是中心控制器FreescaleKinetisKE02部分的电路图。钥匙单元通过图6的RS485通讯模块接收用户上位机发来的命令。通过模块内部的信号处理，将命令传入控制器（图5）的PTC6和PTC7引脚。使控制器对命令进行识别处理，对下位模块控制相应的动作。

当钥匙单元初次使用时，需要进行对钥匙扣的绑定操作。电机6默认处于开锁状态，将钥匙扣1插入钥匙扣插槽4。控制器接收到绑定钥匙扣的命令后。通过图10的P1接口，读取插入到插槽中的钥匙扣内部的线圈编码。存储到ROM中，作为以后识别插入的钥匙扣是否为绑定钥匙的依据。

当用户发送取钥匙开锁命令时，控制器接收到命令。通过PTC2和PTC3引脚对图9的功率放大电路输入用于控制的电平信号，进而完成对P5（图9）电机的开锁操作控制。同时，通过PTC0和PTC1引脚对图8的P6指示灯模块发送命令，控制状态指示灯2绿灯快速闪烁，提示用户取走钥匙。待图10的P1接口处识别到钥匙已被取走时，控制状态指示灯2红灯闪烁，表示钥匙不在位。

当用户发送钥匙归还闭锁命令时。未插入钥匙，钥匙单元状态指示灯2由红灯闪烁转换为绿灯快速闪烁，提示用户将钥匙插入。将钥匙扣1插入钥匙扣插槽4。控制器通过图10的P1接口，接收钥匙线圈编码，与ROM中存储的编码进行对比，识别是否是该钥匙单元所保管的钥匙。如果钥匙错误归还，则通过PTC0和PTC1引脚命令图8状态指示灯模块控制状态指示灯2保持红灯常亮状态，提示用户钥匙归还错误。如果归还钥匙正确，则控制状态指示灯2保持绿灯常亮状态，表示钥匙已正确归还。同时通过PTC2和PTC3引脚命令图9的P3模块控制电机锁住钥匙。

当用户发送钥匙状态查询命令时，处理器通过引脚PTD1和PTB2引脚查询图10的P1端口处钥匙扣存储状态；通过PTC3引脚和PTC2引脚查询电机的锁定状态；将反馈回来的数据组成数据包，通过图6的RS485通讯接口反馈给用户。

使用多个钥匙单元的情况下。通过排线串接图6的P3和P4接口，用户可以将需要使用的多个钥匙单元串接起来。每个钥匙单元可以通过P3或P4接口被写入1个地址编码。在串接的网络中，用户发送带有地址位的命令，可以对对应地址位的钥匙单元进行独立的命令操作，完成网络中的多个钥匙单元的管理。

除此之外，图11为钥匙单元的电源控制模块。该控制器供电是5V电源供电，电磁锁的通断电压为12V，该电路为12V转5V的稳压电路，采用的稳压芯片为HT7150，输入IN12V接入稳压2极管D10，与电容C15、C16进行连接，C15、C16的另一端接地；其中电容C15、C16作为滤波电容，减少电压纹波，形成稳定电压12V输出；将稳定12V作为HT7150的输入引脚2，HT7150的输出引脚3与电容C17、C18进行连接，其中C17、C18的另一端接地，从而输出稳定地5V电源，作为主控制器KE02的供电电源。同时芯片HT7150引脚1与GND连接。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。