专利名称：一种多功能报警密码锁的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及密码锁和报警技术领域，主要提出一种安全性较高的多功能报警密码锁。
现在已提出的带报警的电子密码锁有多种结构设计，它们的结构主要由锁执行机构、控制部分及报警装置等组成。都具有对输入码的识别、延时动作等功能，但大都缺少对详细使用数据的自动记录和调阅能力。个别虽有此项功能但存在着存储容量小，所存信息范围窄，不能全面反映使用情况，断电数据丢失，以及通过卷动覆盖等手法可以人为掩盖数据等缺陷。在专利ZL94211931.2中给出了一种多功能电子锁，有提供准确使用数据的能力，但其读出数据另需配备昂贵的设备。且结构不适用于保险柜等安全要求高的场合。另外，现有的电子密码锁与远端报警器之间的信号传输回路防攻击能力较差。其控制电路因干扰等原因造成死机时，容易出现误开锁等问题。
本实用新型的目的，在于避免现有产品不足之处，而提出一种适用于保险柜、金库门、防盗门等安全性要求较高场合的多功能报警密码锁使其能够详细地自动记录使用数据，且数据的读出方便、简捷、成本低廉，其与远端报警器之间的信号传输回路具有较强的防攻击能力；同时还可外挂传感模块，同时监视其它物体的振动或移动情况，其连线同样有防攻击能力；另外再加上防误动作电路使锁的可靠性大为提高。
本实用新型的目的可通过以下措施达到锁体主要由锁执行机构和以单片机为核心的控制部分组成，在锁体和远端报警器之间的信号传输回路在锁体一侧串有限流电阻，防反向二极管以及防过流熔断丝。在远端报警器一侧设置有光电隔离器件，使其与报警器电路保持隔离，远端报警器如不能从信号传输回路中检测到正常信号，即认为是有警情发生而发出警报，在线路出现短路、断路、高压等情况下均不能达到阻止远端报警器报警的目的。
另外设置外挂的传感模块，固定在其它需要监测振动或移动的物体上，与锁体之间通过三根电线连接，一根是锁体内电源经一限流电阻，防反向二极管，给外挂传感模块供电，一根是传感模块的地线在锁体一侧经一防过流熔断丝到控制电路的地。另有一信号线在外挂传感模块内连在振动感应器的开漏输出端，同时经一电阻和一磁开关常闭触点接电源正端。信号线在锁体内经一电阻到地，同时还经一保护电阻到两只电压比较器的不同极性的两个输入端。因比较器输入阻抗较高，外挂传感模块的功耗也非常低，这样，在正常情况下(外挂传感模块中磁开关常闭触点闭合，振动感应器输出禁止)，信号线上的电平近似为外挂传感模块供电的线路中的限流电阻、二极管管压降、外挂传感模块中信号线与电源之间的电阻与信号线在锁体一侧接地的电阻的分压。锁体内上述两个比较器的另外两个不同极性输入端，分别由分压电阻取两个参考电压，其中正极性的输入端取的参考电压高于信号线上正常情况的电压；负极性输入端取得的参考电压低于信号线上正常情况的电压。当外挂传感模块发生以下情况磁开关常闭触点断开或振动感应器检测到振动并输出低电平，或信号线断路或与电源或地短路，都将造成两个比较器中的一个反转，单片机检测到此信号后，即可做出相应处理，也即达到了锁体内单片机通过外挂传感模块对其它物品的移动、振动进行监测的目的。同时线路的短路、断路等攻击也不能达到切断检测的目的。
锁体的控制核心单片机将锁的使用数据，以规定的格式和顺序记录在E2存储器内，其中时间可直接记录，发生的事件如振动、外挂传感模块报警、复位、上电等，分别以各自定义的代码记录。E2存储器的存储空间是卷动使用的，并且通过单片机软件设定最短卷动一遍的时间，单片机驱动显示器件可将上面存储的数据，按规定的格式和顺序逐条显示出来。
显示器件可以是一位或多位数码管，也可以是液晶显示器件，当使用一位数码管作显示器件时，数码管的公共端加一个由单片机控制的可关断的驱动器，数码管的七个显示段各经一限流电阻后，由单片机的七根输出线控制，这七根输出线同时兼作键盘矩阵的列线。这样可节省输出线，进一步降低成本。当需显示时，数码管的公共端的驱动器打开，单片机通过改变驱动数码管各段的输出线上的数据，达到显示不同字符的目的。显示每条使用数据以起始符开始，接着顺序显示月、日、时、分、事件代码，它们之间加入间隔符，最后以结束符结束本条数据的显示。当单片机需要读键盘时，可关断数码管公共端的驱动，复用的输出线作为键盘矩阵的列线扫描键盘，且不会造成显示混乱。
锁执行电磁铁的驱动同时由单片机的两根输出线控制，一根高电平有效，一根低电平有效，且它们是与的关系。构成防误动作电路，以降低因单片机故障造成误开锁的概率。
本实用新型与现有产品相比有以下优点具有高可靠性的远端报警功能，其信号传输回路在遇到短路、断路、高压等攻击的情况下，均不能达到阻止远端报警器报警的目的；通过外挂传感模块，可扩大保护范围，其间连线也具有较强的防攻击能力，使产品在使用中安全性有较大提高；以较低的成本实现了使用数据的自动存储和显示，且存储容量大，存储信息详细，不怕掉电；防误动作电路增强了系统可靠性。
本实用新型实施例有下列附图
图1是本实用新型结构逻辑框图。
图2是本实用新型操作面板示意图。
图3是本实用新型电原理图。
图4是外挂传感模块及接口电原理图。
图5是远端报警器及接口电原理图。
结合附图给出的实施例对本实用新型加以进一步说明在图1中，本多功能报警密码锁由锁体(A)、远端报警器(B)和外挂传感模块(C)三大部分组成。
锁体(A)由装在壳体(1)内部的控制电路板(2)、电源(3)、执行电磁铁(4)、喇叭(5)、磁开关(6)和装在使用中与锁体有相对运动的物体(如门框)上的磁铁(7)、以及键盘(8)和显示器件(9)构成。
远端报警器由壳体(14)、电源电路(15)、远端报警器电路板(10)、报警指示灯(11)、工作指示灯(12)、报警喇叭(16)、消音按键(13)等构成。远端报警器电路板(10)与锁体控制电路板(2)通达电缆(17)连接。
外挂传感模块由壳体(21)、传感电路板(18)、磁开关(19)和磁铁(20)构成。传感电路板(18)与锁体控制电路板(2)通过电缆(22)连接。
在图2的键盘中，0-9供输入密码用，A，B两键作为操作功能键。
在电原理图(图3)中，系统以单片机(U1)为核心，配有E2存储器(U2)(例如24LC16可存储200条以上使用数据，掉电数据不丢失)存储数据。在每次事件发生后，单片机以时间(月，日，时，分)加事件代码的格式存储使用数据，存储空间是卷动使用的，并且通过单片机软件设定最短卷动一遍的时间，例如设定为48小时，则48小时以内的使用数据就不能通过卷动覆盖的手法掩盖。磁开关(K1)给单片机提供门位置信号。振动感应器(U3)监测振动发生并向单片机发出信号。显示器件由一位共阳数码管(U4)构成，其共阳端经一PNP三极管T2接电源，T2的基极经一电阻由单片机一输出口P1.0控制，数码管的七个显示段(a，b，c，d，e，f，g)的阴极各经一限流电阻(R20-R26)到单片机的七根输出线(P1.7-P1.1)，这七根输出线中的六根(P1.7-P1.2)同时兼作2×6键盘中的六根列线。当需显示时P1.0输出低电平，T2导通，单片机通过改变P1.7-P1.1上的数据达到显示不同字符的目的。当读键盘时，P1.0输出高电平，数码管则不会显示。键盘矩阵的两根行线接单片机两根输入端(P2.0，P2.1)，单片机通过扫描2×6矩阵取得键值。键盘由十个数字键(0-9)和两个功能键(A，B)组成，装在锁体的正面，供操作者键入密码开锁，也可键入控制指令如更改密码、调整时间、读取E2存储器内的数据等。当键入读E2内数据的指令后，单片机以当前的地址指针从E2存储器内读取距现在最近的一条数据，按照一定格式逐位从数码管显示出来，比如
则数码管先显示起始符
，停几秒再显示“0”，再停几秒再显示“8”，再停几秒再显示间隔符“-，以此类推直至本条的结束符
操作者可记录下显示内容，再对照预先的规定，如
假如代码“3”代表“锁体发生振动并报警”，则上述一条数据的含义即是八月十九日五点四十五分锁体发生振动并发出报警”。单片机可继续前移地址指针读取上一条数据，并送显示，以此类推。达到用户查阅以前使用记录的目的。壳体在显示器件处开有窗口以便观察。
执行电磁铁的线圈L1由驱动三极管T3驱动，其控制部分由单片机的P2.6，P2.5，电阻R4，R5，R6，和三极管T4，T5，T6构成，只有当P2.6为低电平，同时P2.5为高电平时驱动三极管T3方导通，电磁铁动作。因为单片机发生异常情况时，其同一输出口的两个不同位同时为高电平或同时为低电平的概率远大于一个为高电平，一个为低电平，所以本电路尽可能地降低了因电路故障导致的误开锁的概率。
单片机(U1)输出端P3.0在报警时输出音频方波，通过三极管T1驱动喇叭发出报警音响。
单片机(U1)输入端P2.2与外挂传感模块接口(SAFE-10.SCH)相连，参见图4。
单片机(U1)输出端P2.7与远端报警控制器接口(SAFE-11.SCH)相连，参见图5。
在图4中，虚线内部分装在外挂传感模块中，通过三根导线X1，X2，X3与锁体内电路相连。在锁体控制电路中，电源VCC经限流电阻R2，防反向二极管D3、D4，导线X1，为外挂传感模块提供电源，外挂传感模块的地由X3返回锁体后经防过流熔断丝F1到锁体控制电路的地。信号线X3在外挂传感模块内连在振动感应器(U9)的开漏输出端(OUT)，同时经电阻R34和磁开关常闭触点(K2)到电源端，它在锁体一侧的控制电路中，经电阻R18到地，同时经保护电阻R15到电压比较器U5-2的正输入端和电压比较器U5-1的负输入端。因为U9的功耗非常低，而电压比较器的输入阻抗又非常高，所以正常情况下信号线X2上的电位V2取决于R2、D3、D4、R34和R18的分压。电压比较器U5-2的负输入端电位V3由电阻R14、R17分压得到，使V3＜V2。电压比较器U5-1的正输入端电位V4由R13、R16分压得到，使V4＞V2，这样，正常情况下，电压比较器U5-1、U5-2的开漏输出端都为高电平，当外挂传感模块(U9)输出低电平或磁开关的常闭触点(K2)断开或传输线路断路、短路都将造成不等式V3＜V2＜V4不再成立。则电压比较器U5-1、U5-2必然有一个输出低电平，单片机U1由输入端P2.2接受到此信号后，如此前没有键入正确密码，即可发出警报，通过R8、T1驱动喇叭发出音响，并将数据存入E2存储器U2，停止P2.7的正常脉冲信号以启动远端报警器。
在图5中，虚线内部分装在远端报警器中，通过连线X4，X5与锁体内电路相连。在锁体控制电路中单片机(U1)输出端P2.7经一电阻R1到三极管T3基极，T3发射极接电源，集电极经电阻R3，防反向二极管D2到连线X4。X5在琐体内经防过流熔断丝F1到地。在远端报警控制器中，X4，X5接光电隔离器U7的输入，其输出的集电极接电源，发射极经电阻R30到地，同时连单片机(U8)的输入端P1.3，这样由单片机(U1)通过P2.7发出的脉冲信号经T3、R3、D2、X4、U7，可由单片机(U8)从P1.3读取到。当单片机(U1)进入报警状态，或锁体控制电路不能正常工作时，停止发出此脉冲信号，或传输线路(X4，X5)发生断路、短路或遇高压时，远端报警器中的单片机(U8)不能如期接收到此脉冲信号，即发出报警由P1.4，R33，T7驱动喇叭SP2发出报警音响，点亮报警指示灯L1。此时值班人员可先按消音键AN，单片机则停止发出音频报警信号。
权利要求1.一种多功能报警密码锁，锁体主要由锁执行机构和以单片机为核心的控制部分组成，其特征是a.锁体与远端报警器之间的信号传输回路，在锁体一侧串有限流电阻R3，防反向二极管D2以及防过流熔断丝F1；在远端报警器一侧设置有光电隔离器件U7，与报警器电路保持隔离；b.在锁体外设置外挂传感模块，固定在其它需要监测振动或移动的物体上，与锁体之间通过三根电线连接，一根是锁体内电源经一限流电阻R2，防反向二极管D3、D4，给外挂传感模块供电，一根是传感模块的地线在锁体一侧经一防过流熔断丝F2到控制电路的地；另有一信号线在外挂传感模块内连在振动感应器U9的开漏输出端OUT，同时经一电阻R34和一磁开关常闭触点K2接电源正端，信号线在锁体内，经一电阻R18到地，同时还经一保护电阻R15到两只电压比较器U5-1、U5-2的不同极性的两个输入端；c.设置有以规定格式和顺序记录使用数据的E2存储器U2，其存储空间是卷动使用的，并且通过单片机软件设定最短卷动一遍的时间，由单片机U1驱动的显示器件9可将上面存储的数据按规定的格式和顺序逐条显示；
2.按照权利要求1所述的一种多功能报警密码锁，其特征是显示器件9由一位数码管U4构成，一个由单片机控制的可关断的驱动器T2驱动数码管的公共端，数码管的七个显示段a、b、c、d、e、f、g，由单片机的七根输出线P1.7-P1.1控制，这七根输出线P1.7-P1.1同时兼作键盘矩阵的列线。
3.按照权利要求1所述的一种多功能报警密码锁，其特征是锁执行电磁铁的驱动同时由单片机的两根输出线控制，其中一根输出线P2.5高电平有效，另一根输出线P2.6低电平有效，且它们是与的关系。
4.按照权利要求1所述的一种多功能报警密码锁，其特征是存储使用数据的格式是时间(月，日，时，分)加上事件代码。
5.按照权利要求1，2所述的一种多功能报警密码锁，其特征是显示每条使用数据以起始符开始，接着顺序显示月、日、时、分、事件代码，它们之间加入间隔符，最后以结束符结束本条数据的显示。
专利摘要本实用新型主要提出了一种适用于保险柜、金库门、防盗门等安全性要求较高场合的多功能报警密码锁。其特点是在远端报警器内设有光电隔离等器件,使对远端报警器与锁体之间的信号传输线的断路、短路等攻击,不能达到阻止远端报警器报警的目的。还可外挂传感模块,扩大保护范围,并且其连线同样具有防攻击能力。此外还可以自动记录锁的使用数据,且数据读出方便、成本低廉。使锁的安全性和可靠性都有较大提高。
文档编号G11B27/36GK2403861SQ9921588
公开日2000年11月1日 申请日期1999年7月3日 优先权日1999年7月3日
发明者王彤 申请人:王彤