一种低功耗安全电子锁的制作方法

本实用新型涉及一种电子锁，尤其涉及一种具有高安全性的低功耗电子锁。

背景技术：

电子锁是一种通过密码输入来控制电路或芯片工作，进而控制机械开关闭合操作，以完成开闭锁任务的电子产品。相对传统的机械式密码锁而言，电子锁克服了机械式密码锁密码量少、安全性能差的缺点，使密码锁无论在技术上还是在性能上都大大提高。

然而，尽管电子锁种类繁多，但大部分电子锁耗电量大，在开锁时更是如此，电磁铁动作得具有足够的电压，这使得电子锁需外接交流电源或高能电池，造成了电子锁结构的复杂性和不节能性，限制了其适用范围。

同时，外接交流电源或高能电池常常会导致电压过高、电流过大，而电路中无保护措施，便会造成电路被烧毁，这不仅降低了电子锁的安全性，也影响了电子锁的使用性，且高功耗原因使得用户得经常更换高能电池，降低了用户的使用舒适度。

因此，有必要研究出一种功耗低且安全性更高的电子锁。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于提供一种低功耗安全电子锁，该电子锁不仅功耗低，且安全性能大大提高，提高了电子锁的实用性和用户使用舒适性。

为达到以上目的，本实用新型采用的技术方案为：一种低功耗安全电子锁，包括电源模块、控制模块、按键模块、驱动模块，所述电源模块用于为所述控制模块供电，所述按键模块与所述控制模块电连接，其特征在于：所述驱动模块一方面直接与所述控制模块连接，另一方面通过升压模块与所述控制模块连接。

进一步的，所述驱动模块包括电阻丝R1、R3、N型MOS管Q1、二极管D1、2通道电磁铁接口J1，电阻丝R3的一端与所述控制模块连接，另一端连接电阻丝R1的一端和N型MOS管Q1的栅极，N型MOS管Q1的漏极分两条支路，一条支路正向串联二极管D1后与2通道电磁铁接口J1的第一端连接，另一条支路直接与2通道电磁铁接口J1的第二端连接，N型MOS管的源极和电阻丝R1的另一端并联后共同接地。

进一步的，所述升压模块为PWM升压电路，包括电阻丝R10、R11、N型MOS管Q3、二极管D7、电阻丝R13、稳压二极管DZ2、极性电容EC1，电阻丝R10的一端连接所述控制模块，另一端与电阻丝R11的一端、N型MOS管Q3的栅极连接，电阻丝R11的另一端与N型MOS管Q3的源极并联后共同接地，N型MOS管Q3的漏极与二极管D7的正极连接，二极管D7的负极分为三条支路，第一条支路上设有电阻丝R13和反向串联的稳压二极管DZ2，第二条支路串联极性电容EC1，稳压二极管DZ2的正极与极性电容EC1的负极共同接地，第三条支路连接所述2通道电磁铁接口J1的第一端。

进一步的，所述电源模块设有电路保护装置，所述电路保护装置包括自恢复保险过流保护电路、过压保护电路和ESD静电保护电路；所述电源模块包括2通道电源J2、电容C3、C4、极性电容EC2、EC3、电感L2，所述自恢复保险过流保护电路包括自恢复保险丝F1，所述过压保护电路包括双向二极管DZ1，所述ESD静电保护电路包括肖特基二极管T1、T2，所述2通道电源J2的第一端与自恢复保险丝F1的一端、肖特基二极管T1的负极连接，第二端接地，肖特基二极管T1的正极接地，自恢复保险丝F1的另一端连接双向二极管DZ1，双向二极管DZ1的另一端接地，电容C3、极性电容EC2并联于双向二极管DZ1两端，形成第一电压VDC，电感L2两端分别连接极性电容极性电容EC2的正极、极性电容EC3的正极，极性电容EC3的负极与极性电容EC2的负极连接，电容C4并联于极性电容EC3两端，形成第二电压VCC，肖特基二极管T2的负极连接极性电容EC3的正极，正极接地。

进一步的，所述电子锁还包括低电压检测模块，所述低电压检测模块与所述电源模块电连接。

进一步的，所述低电压检测模块包括电阻丝R12、电感L1、电阻丝R6、R2、电容C7，所述电阻丝R12一端连接所述第一电压VDC，另一端连接电感L1，电感L1的另一端连接所述二极管D7的正极，电阻丝R6的一端与二极管D7的负极连接，另一端与电阻丝R2和所述控制模块连接，电阻丝R2另一端接地，电容C7并联于电阻丝R2两端。

进一步的，所述电子锁还包括报警模块，所述报警模块与所述电源模块和所述控制模块分别电连接。

进一步的，所述报警模块包括电阻丝R9、蜂鸣器BELL、二极管D6、三极管Q2、电阻丝R7、R8，电阻丝R9一端连接所述第一电压VDC，另一端与二极管D6的负极连接，二极管D6的正极连接三极管Q2的集电极，三极管Q2的基极连接电阻丝R7，电阻丝R7的另一端与所述控制模块连接，电阻丝R8一端与三极管Q2的基极连接，另一端与三极管Q2的发射极并联后接地，蜂鸣器BELL并联于二极管D6两端。

进一步的，所述电源模块还包括应急供电模块，所述应急供电模块包括4通道USB接口J4、二极管D2、肖特基二极管T3、T4，所述4通道USB接口J4的第一端通过正向串联的二极管D2与所述肖特基二极管T1的负极连接，所述4通道USB接口J4的第二端和第三端分别对应反向连接肖特基二极管T4、T3，肖特基二极管T3、T4的正极并联后接地，第四端接地。

进一步的，进一步的，所述控制模块采用BS66F340处理器，BS66F340的电源引脚VDD由所述第二电压VCC供电，负极引脚VSS接地，引脚VDD与引脚VSS间并联电容C2；所述控制模块还包括LED工作状态指示模块，所述LED工作状态指示模块包括分别对应指示电池低电压、电子锁为开锁状态的发光二极管D4、D5、电阻丝R4、R5，发光二极管D4、D5的正极均与所述第二电压VCC连接，负极分别对应通过电阻丝R4、R5与处理器的引脚PB3/RX/AN3、引脚PB2/TX/AN2对应连接；所述升压模块中的电阻丝R10与引脚PA5/CTP0B连接；所述驱动模块中的电阻丝R3与引脚PA7/CTP1连接；所述低电压检测模块中电阻丝R6与电阻丝R2间的连接点与引脚PB1/SCK/AN1连接，用于将电阻丝R6与R2间的压降信号传递给所述控制模块；所述报警模块中的电阻丝R7与引脚PA1/CTP0连接；所述应急供电模块中所述4通道USB接口J4的第二端、第三端分别对应连接引脚PB3/RX/AN3、引脚PB2/TX/AN2；引脚PB4/PTPB/K1、PB5/STCK/K2、PB6/PTCK/K3、PB7/INT1/K4、PC0/K5、PC1/K6、PC2/K7、PC3/K8、PE0/K9、PE1/K10、PE2/STPI/K11、PE3/STPI/K12分别对应连接触摸开关K1-K12，所述开关K1-K12构成所述按键模块，用于设置和键入密码。

附图说明

图1是根据本实用新型的一个优选实施例的低功耗安全电子锁的电路方框图。

图2是根据本实用新型的一个优选实施例的低功耗安全电子锁的控制模块、LED工作状态指示模块、按键模块的电路原理图。

图3是根据本实用新型的一个优选实施例的低功耗安全电子锁的驱动模块、升压模块、低电压检测模块的电路原理图。

图4是根据本实用新型的一个优选实施例的低功耗安全电子锁的报警模块的电路原理图。

图5是根据本实用新型的一个优选实施例的低功耗安全电子锁的电源模块、应急供电模块的电路原理图。

具体实施方式

以下描述用于揭露本实用新型以使本领域技术人员能够实现本实用新型。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。

如图1-2所示的一种低功耗安全电子锁，包括电源模块、控制模块、按键模块、驱动模块，所述电源模块用于为所述控制模块供电，所述按键模块与所述控制模块电连接，其特征在于：所述驱动模块一方面直接与所述控制模块连接，另一方面通过升压模块与所述控制模块连接。

进一步的，所述驱动模块包括电阻丝R1、R3、N型MOS管Q1、二极管D1、2通道电磁铁接口J1，电阻丝R3的一端与所述控制模块连接，另一端连接电阻丝R1的一端和N型MOS管Q1的栅极，N型MOS管Q1的漏极分两条支路，一条支路正向串联二极管D1后与2通道电磁铁接口J1的第一端连接，另一条支路直接与2通道电磁铁接口J1的第二端连接，N型MOS管的源极和电阻丝R1的另一端并联后共同接地。

进一步的，所述升压模块为PWM升压电路，包括电阻丝R10、R11、N型MOS管Q3、二极管D7、电阻丝R13、稳压二极管DZ2、极性电容EC1，电阻丝R10的一端连接所述控制模块，另一端与电阻丝R11的一端、N型MOS管Q3的栅极连接，电阻丝R11的另一端与N型MOS管Q3的源极共同接地，N型MOS管Q3的漏极与二极管D7的正极连接，二极管D7的负极分为三条支路，第一条支路上设有电阻丝R13和反向串联的稳压二极管DZ2，第二条支路串联极性电容EC1，稳压二极管DZ2的正极与极性电容EC1的负极并联后共同接地，第三条支路连接所述2通道电磁铁接口J1的第一端。

进一步的，所述电源模块设有电路保护装置，所述电路保护装置包括自恢复保险过流保护电路、过压保护电路和ESD静电保护电路；所述电源模块包括2通道电源J2、电容C3、C4、极性电容EC2、EC3、电感L2，所述自恢复保险过流保护电路包括自恢复保险丝F1，所述过压保护电路包括双向二极管DZ1，所述ESD静电保护电路包括肖特基二极管T1、T2，所述2通道电源J2的第一端与自恢复保险丝F1的一端、肖特基二极管T1的负极连接，第二端接地，肖特基二极管T1的正极接地，自恢复保险丝F1的另一端连接双向二极管DZ1，双向二极管DZ1的另一端接地，电容C3、极性电容EC2并联于双向二极管DZ1两端，形成第一电压VDC，电感L2两端分别连接极性电容极性电容EC2的正极、极性电容EC3的正极，极性电容EC3的负极与极性电容EC2的负极连接，电容C4并联于极性电容EC3两端，形成第二电压VCC，肖特基二极管T2的负极连接极性电容EC3的正极，正极接地。

进一步的，所述电子锁还包括低电压检测模块，所述低电压检测模块与所述电源模块电连接。

进一步的，所述低电压检测模块包括电阻丝R12、电感L1、电阻丝R6、R2、电容C7，所述电阻丝R12一端连接所述第一电压VDC，另一端连接电感L1，电感L1的另一端连接所述二极管D7的正极，电阻丝R6的一端与二极管D7的负极连接，另一端与电阻丝R2和所述控制模块连接，电阻丝R2另一端接地，电容C7并联于电阻丝R2两端。

进一步的，所述电子锁还包括报警模块，所述报警模块与所述电源模块和所述控制模块分别电连接。

进一步的，所述报警模块包括电阻丝R9、蜂鸣器BELL、二极管D6、三极管Q2、电阻丝R7、R8，电阻丝R9一端连接所述第一电压VDC，另一端与二极管D6的负极连接，二极管D6的正极连接三极管Q2的集电极，三极管Q2的基极连接电阻丝R7，电阻丝R7的另一端与所述控制模块连接，电阻丝R8一端与三极管Q2的基极连接，另一端与三极管Q2的发射极并联后接地，蜂鸣器BELL并联于二极管D6两端。

进一步的，所述电源模块还包括应急供电模块，所述应急供电模块包括4通道USB接口J4、二极管D2、肖特基二极管T3、T4，所述4通道USB接口J4的第一端通过正向串联的二极管D2与所述肖特基二极管T1的负极连接，所述4通道USB接口J4的第二端和第三端分别对应反向连接肖特基二极管T4、T3，肖特基二极管T3、T4的正极并联后接地，第四端接地。

进一步的，所述控制模块采用BS66F340处理器，BS66F340的电源引脚VDD由所述第二电压VCC供电，负极引脚VSS接地，引脚VDD与引脚VSS间并联电容C2；所述控制模块还包括LED工作状态指示模块，所述LED工作状态指示模块包括分别对应指示电池低电压、电子锁为开锁状态的发光二极管D4、D5、电阻丝R4、R5，发光二极管D4、D5的正极均与所述第二电压VCC连接，负极分别对应通过电阻丝R4、R5与处理器的引脚PB3/RX/AN3、引脚PB2/TX/AN2对应连接；所述升压模块中的电阻丝R10与引脚PA5/CTP0B连接；所述驱动模块中的电阻丝R3与引脚PA7/CTP1连接；所述低电压检测模块中电阻丝R6与电阻丝R2间的连接点与引脚PB1/SCK/AN1连接，用于将电阻丝R6与R2间的压降信号传递给所述控制模块；所述报警模块中的电阻丝R7与引脚PA1/CTP0连接；所述应急供电模块中所述4通道USB接口J4的第二端、第三端分别对应连接引脚PB3/RX/AN3、引脚PB2/TX/AN2；引脚PB4/PTPB/K1、PB5/STCK/K2、PB6/PTCK/K3、PB7/INT1/K4、PC0/K5、PC1/K6、PC2/K7、PC3/K8、PE0/K9、PE1/K10、PE2/STPI/K11、PE3/STPI/K12分别对应连接触摸开关K1-K12，所述开关K1-K12构成所述按键模块，用于设置和键入密码。

进一步的，用户通过该触摸按键采集模块可设置长度最多为15位数字的密码。

用户可通过利用电子锁的虚位密码功能实现防窥视。开门时，用户可在键入正确密码前，随机输入几个数字，和/或在键入正确密码后，再次随机键入几个数字，形成随机数字+正确密码数字+随机数字/随机数字+正确密码数字/正确密码数字+随机数字的操作方式，能有效防止不法分子盗取正确密码，从而提高电子锁的安全性。

当用户通过按键模块键入的密码与处理器中存储的密码相符时，处理器的引脚PA5/CTP0B、PA7/CTP1输出高电平，由于下拉电阻的作用，PWM升压电路中MOS管Q3的栅极和驱动电路中MOS管Q1栅极的电压均大于各自的导通电压，从而场效应管Q1、Q3导通，PWM升压模块将处理器输出的电压进行升压，并将该电压通过二极管D7加载在驱动电路上，满足了电子锁开启时功耗大，所需电压高的要求，2通道电磁铁接口J1得电，产生吸合，从而使电子锁打开；电子锁开启后，处理器的引脚PA5/CTP0B随即由高电平转为低电平，MOS管Q3截止，进而仅由驱动电路这一条支路继续提供维持电子锁开启状态的电压。该种设计避免了以往电子锁开启和维持开启状态时均由高电压供电的缺陷，而是由PWM升压模块和驱动模块共同提供开启电压，满足高功耗要求，并仅由驱动模块提供维持开启状态的电压，很好的实现了节能省电效果，延长了电池的使用时长，实现了电能优化，降低了电子锁的功耗。

电子锁在开启一定时间后，处理器的引脚PA7/CTP1也由高电平转为低电平，MOS管Q1也截止，2通道电磁铁接口J1失电，电磁吸合现象消失，电子锁实现关闭。

所述电子锁的电源电路通过设置自恢复保险电路、过压保护电路、静电保护电路能实现多重电路保护功能。具体为采用自恢复保险丝进行过流保护，在电源电流过大时能自动切断电源与后续电路的连接，并在电流正常后自动恢复电路，很好的确保了电路的安全性；采用双向二极管能保证第一电压VDC、第二电压VCC始终处于稳定状态；利用肖特基二极管T1、T2、T3、T4进行静电保护，很好的降低了电路元器件因静电导致的危害，延长电路元器件的使用寿命。

电子锁的LED工作状态指示模块能实现电池电量不足、电子锁开启的提示功能，以提醒用户随时采取对应措施，方便用户。当电子锁处于关闭状态时，处理器的引脚PB3/RX/AN3、PB2/TX/AN2为高电平，发光二极管D4、D5所在电路不导通，LED工作状态指示模块不显示；用户输入正确密码后，处理器的引脚PB2/TX/AN2由高电平转而变成低电平，二极管D5导通，也即LED工作状态指示模块中指示开锁图标变亮，提示用户电子锁此时处于开启状态；当引脚PB1/SCK/AN1检测的压降信号低于一定值时，意味着电池电量不足，此时处理器的引脚PB3/RX/AN3由高电平转为低电平，使得二极管D4导通，对应有LED工作状态指示模块中的指示电池低电压图标变亮，提醒用户电池电量不足，用户通过该图标即可及时更换电池，从而避免因缺电带来的不必要的麻烦。

而一旦用户因未能及时发现电池电量不足而没及时更换电池，导致电子锁缺电无法开启时，用户可通过应急供电模块的USB接口给电子锁充电，确保电子锁正常工作，满足了电子锁须适用不同状况的需求，提高了用户使用的舒适度。

当输入密码错误四次时，处理器的引脚PA1/CTP0输出高电平，电子锁的报警模块中的三极管Q2导通，蜂鸣器得电报警，从而吓退不法分子，提高了电子锁的安全性，实现了电子锁的防试探性开锁功能。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围内。本实用新型要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。