专利名称：步进电机指纹插芯锁的制作方法
技术领域：
本发明属于锁具技术领域，尤其涉及的是一种将指纹识别技术与电控锁具紧密集成为一体的步进电机指纹插芯锁。
背景技术：
随着人们生活水平的提高和电子信息技术的发展，锁具也将随之向高科技方向发展。由于指纹具有唯一性和稳定性，且终身不变，不可复制。因此，利用指纹作为身份识别十分准确和安全。目前，已有将指纹识别技术与机械锁相结合的指纹锁，但其结构不合理，可靠性差，维修不方便。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种结构合理、安全可靠、维修方便的步进电机指纹插芯锁。
本发明的技术方案是这样实现的它包括主控板、驱动器、显示器、光耦、霍尔元件和步进电机插芯锁，主控板J3接口联到驱动器的J3，用以驱动步进电机，其中J3-1为电机复原信号，J3-2为电机转动方向信号，J3-3为脉冲信号，驱动器的ZF-4端口接至插芯锁内的步进电机，以控制锁舌的进出，主控板J6接到驱动器的J1，用来控制启动电源信号，J8接到光耦的J1端子，J8-2接收光耦的锁内前端信号，J8-3接收光耦的锁内后端信号，这两个信号分别为主处理器提供步进电机启动的起始点和终点，J8-4为门边信号，由霍尔元件经J1接口为主处理器提供关门信息，主控板J12连接显示器的J1，其中J12-1-J12-4为显示器的位控信号，J12-5为时钟CLK，J12-6为串行数据传输口，J12-9为红外线接收器输入端，将显示器板上红外线接收器接到遥控信号送给主控板的从处理器，对其信号进行处理，J10为电源输入。
主控板是该电路系统的核心电路，它包括显示器接口电路、红外线遥控接收电路和步进电机驱动接口电路。
驱动器由驱动芯片L297、L298、电源5V-24V转换电路POW及电源开关控制芯片DZP42C组成。
显示器由四个数码管、串一并行转换芯片74HC164及红外线接收器组成。
步进电机插芯锁包括锁盒、步进电机、拨叉、横向滑板锁舌组、纵向锁舌、活动锁舌和磁钢，横向滑板锁舌组连接挡光片，锁盒内设有光耦，与步进电机同轴设有小齿轮，与拨叉同轴设有大齿轮，大小齿轮啮合带动拨叉拨动锁舌运动机构，使其开门和关门，横向滑板锁舌组和纵向锁舌以滑槽限位式活动连接，磁钢装在门框上，关门时与霍尔元件藕合连接。
横向滑板锁舌组是在锁舌板的一端连接多组横向锁舌，另一端连接上板盖，锁舌板与上板盖之间设有自锁板，锁舌板与上板盖的一侧对应开有拨叉槽。
本发明的积极效果是将指纹识别控制技术与步进电机插芯锁紧密集成为一体，结构合理，安全可靠，维修方便。
图1是本发明的系统框图；图2是主控板电路结构框图；图3是主控板的中央处理器电路原理图；图4是驱动器接口电路原理图；图5是显示器接口电路原理图；图6是红处线遥控器接口电路原理图；图7是驱动器的电路原理图；图8是显示器的电路原理图；图9是光耦的电路原理图；图10是霍尔元件控制电路原理图；图11是步进电机插芯锁的结构示意图；图12是图11的B-B剖视图；图13是横向滑板锁舌组的结构示意图。
具体实施例方式参照图1，本发明包括主控板、驱动器、显示器、光耦、霍尔元件和步进电机插芯锁，主控板的J3接口联到驱动器的J3，用以驱动步进电机，其中J3-1为电机复原信号，J3-2为电机转动方向信号，J3-3为脉冲信号，驱动器的ZF-4端口接至插芯锁内的步进电机，以控制锁舌的进出，主控板J6接到驱动器的J1，用来控制启动电源信号，J8接到光耦的J1端子，J8-2接收光耦的锁内前端信号，J8-3接收光耦的锁内后端信号，这两个信号分别为主处理器提供步进电机启动的起始点和终点，J8-4为门边信号，由霍尔元件经J1接口为主处理器提供关门信息，主控板J12连接显示器的J1，其中J12-1-J12-4为显示器的位控信号，J12-5为时钟CLK，J12-6为串行数据传输口，J12-9为红外线接收器输入端，将显示器板上红外线接收器接到遥控信号送给主控板的从处理器，对其信号进行处理，J10为电源输入。
参照图2，主控板是该电路系统的核心电路，它包括显示器接口电路、红外线遥控接收电路和步进电机驱动接口电路。
参照图3、图4、图5和图6，主控板的中央处理器为89C52单片机，晶振频率为11.0592MHE，具有上电自动复位电路MP812，单片机的P1.0-P1.3用来驱动显示电路的四位数码管的位控信号，单片机的P1.6、P1.7的DB、DC LK信号经J12也转接到数码管显示电路，用来传递串行数据及脉冲。单片机P2.7、P2.6是非易失性存储器24CO4芯片的串行入口，该芯片用来存储用户信息及密码，具有掉电情况下信息不丢失性能。主控板J5端子的J5-1复位信号接到开关，以完成电路的复位，J5-4室内开门信号接到开关，控制室内开门。单片机的串行接口P3.0、P3.1(RXD、TXD)是与指纹控制板DSP进行信号传递，P24为休眠信号，P2.7为唤醒信号，P3.3为指纹识别正确后送来的开门脉冲信号。单片机的P3.4、P2.2、P2.6分别接到主控板的J8端子，用来接收光耦及霍尔元件中步进电机插芯锁行程的起始信号、终点信号及关门信号。单片机P3.6经74HC07驱动后启动光耦芯片经J6端子控制步进电机驱动器24V-5V的电源转换，主控板的J4接电机行程显示灯。主控板的驱动接口电路是由3个光耦PC817组成，其输入端由单片机的P1.5、P2.1、P2.0控制，分别产生步进电机的复原信号、电机的转动方向信号及电机的脉冲信号，经J3端子接到电机驱动电路，主控板中红外线遥控接收部分是由一片89C2051单片机来完成的，它作为从处理器与主处理器进行数据传递。从处理器89C2051的INTO口经主控板J12连到显示器板的J1，接收安装在显示器板上红处线接收器收到的信号，并通过从处理器89C2051的P1.7-P1.3传递给89C52的P1.0-P1.4(K0-K4)由主处理器对其数据进行处理。
参照图7，驱动器主要是由电机驱动芯片L297、L298、电源5V-24V转换电路POW及电源开关控制芯片DZP42C组成。J1口的QD信号是由主控板J6来的24V电源启动信号，在使电机转动的条件下，该信号有效。该板的J3口的复原信号、电机转动方向及驱动脉冲信号均由主控板经J3端来控制，当主控板接收到指纹开门信号后，便产生复原、方向、脉冲信号，三个信号进入步进电机控制芯片L297，经步进电机驱动芯片L298进入步进电机绕组接口ZF-4，完成装在锁内的步进马达驱动。
参照图8，显示器由四个数码管、串—并行转换芯片74HC164及红外线接收器组成。其中J1的H0-H3、DCLK、DB及YKQ信号均与主控板的J12相连，均由主控板控制。
参照图9，光耦由两个槽式光耦GK102组成，用来判断步进电机行程的起始点与终点，经J1接口接到主控板J8口，中央处理器根据这两个信号控制电机的启动与停止。
参照图10，霍尔元件完成对门边的关门信号的监视并将信息经经J1接口连到主控板J8，主处理器收到该信号，完成关门动作。
参照图11和图12，步进电机插芯锁包括锁盒1、步进电机7、拨叉8、横向滑板锁舌组3、纵向锁舌4、活动锁舌2和磁钢6，横向滑板锁舌组3连接挡光片10，锁盒内设有光耦11，与步进电机同轴设有小齿轮13，与拨叉同轴设有大齿轮14，大小齿轮啮合带动拨叉拨动锁舌运动，使其开门和关门，横向滑板锁舌组3和纵向锁舌4以滑槽限位式活动连接，磁钢6装在门框上，关门时与霍尔元件5藕合连接，12是拨杆。
参照图13，横向滑板锁舌组是在锁舌板18的一端连接多组横向锁舌15，另一端连接上板盖17，锁舌板18与上板盖17之间设有自锁板16，锁舌板与上板盖的一侧对应开有拨叉槽。
本发明工作时，首先通过红外遥控器输入密码，进行用户的指纹录入或删除，然后，把指纹采集模块采集到的指纹图像送到中央处理器电路进行处理，中央处理器电路对输入的指纹进行识别确认后，发出启动指令，电机开始转动，驱动小齿轮带动大齿轮及拨叉转动，拨叉拨动横向滑板锁舌组，使横向滑板锁舌组向锁内运动，同时带动纵向锁舌向锁内运动，当横向滑板锁舌组上的挡光片运动到光耦中间时切断光线，光耦控制电机断电，此时，转动拨杆带动活动锁舌向锁内运动，将门打开；关门时，活动锁舌在门框定位后，门边霍尔元件和门框上的磁钢藕合，使电路接通，接通后，电机驱动小齿轮带动大齿轮及拨叉向相反方向转动，拨叉拨动横向滑板锁舌组，使横向滑板锁舌组向锁外运动，同时带动纵向锁舌向锁外运动，当横向滑板锁舌组上的挡光片运动到光耦中间时切断光线，光耦控制电机断电，将门锁死，室内开门开关、主控板、驱动器及电机连通，控制室内开门。
权利要求
1.一种步进电机指纹插芯锁，其特征在于它包括主控板、驱动器、显示器、光耦、霍尔元件和步进电机插芯锁，主控板J3接口联到驱动器的J3，用以驱动步进电机，其中J3-1为电机复原信号，J3-2为电机转动方向信号，J3-3为脉冲信号，驱动器的ZF-4端口接至插芯锁内的步进电机，以控制锁舌的进出，主控板J6接到驱动器的J1，用来控制启动电源信号，J8接到光耦的J1端子，J8-2接收光耦的锁内前端信号，J8-3接收光耦的锁内后端信号，这两个信号分别为主处理器提供步进电机启动的起始点和终点，J8-4为门边信号，由霍尔元件经J1接口为主处理器提供关门信息，主控板J12连接显示器板的J1，其中J12-1-J12-4为显示器的位控信号，J12-5为时钟CLK，J12-6为串行数据传输口，J12-9为红外线接收器输入端，将显示器板上红外线接收器接到遥控信号送给主控板的从处理器，对其信号进行处理，J10为电源输入。
2.根据权利要求1所述的步进电机指纹插芯锁，其特征在于主控板包括显示器接口电路、红外线遥控接收电路和步进电机驱动接口电路。
3.根据权利要求1所述的步进电机指纹插芯锁，其特征在于驱动器由驱动芯片L297、L298、电源5V-24V转换电路POW及电源开关控制芯片DZP42C组成。
4.根据权利要求1所述的步进电机指纹插芯锁，其特征在于显示器由四个数码管、串一并行转换芯片74HC164及红外线接收器组成。
5.根据权利要求1所述的步进电机指纹插芯锁，其特征在于步进电机插芯锁包括锁盒(1)、步进电机(7)、拨叉(8)、横向滑板锁舌组(3)、纵向锁舌(4)、活动锁舌(2)和磁钢(6)，横向滑板锁舌组(3)连接挡光片(10)，锁盒内设有光耦(11)，横向滑板锁舌组(3)和纵向锁舌(4)以滑槽限位式活动连接，与步进电机同轴设有小齿轮(13)，与拨叉同轴设有大齿轮(14)，大小齿轮啮合带动拨叉拨动锁舌运动，使其开门和关门，磁钢(6)装在门框上，关门时与霍尔元件(5)耦合连接。
6.根据权利要求5所述的步进电机指纹插芯锁，其特征在于横向滑板锁舌组是在锁舌板(18)的一端连接多组横向锁舌(15)，另一部分连接上板盖(17)，锁舌板与上板盖之间设有自锁板(16)，锁舌板与上板盖的一侧对应开有拨叉槽。
全文摘要
一种步进电机指纹插芯锁，属于锁具技术领域，它包括主控板、驱动器、显示器、光耦、霍尔元件和步进电机插芯锁，主控板J
文档编号E05B47/06GK1472414SQ0213270
公开日2004年2月4日 申请日期2002年7月31日 优先权日2002年7月31日
发明者王积新 申请人:王积新