基于节奏识别开锁的门锁适配器及其开锁控制方法与流程

本发明涉及门锁控制技术领域，尤其涉及一种基于节奏识别开锁的门锁适配器及其开锁控制方法。

背景技术：

目前，设备锁自古以来就是一种保障人身安全、财物安全的必备之物。然而在长时间的演变当中，它却一直保持了“一把钥匙配一把锁”这样一种既简单、又安全的一贯模式。

然而随着时代的进步、共享经济的普及，“锁”也在原来的基础上出现了更多的功能需求。例如在自习室、活动室这类要同时满足多人使用需求的地方，就需要一种既能使多个成员掌握秘钥，又能在没有需求时常闭的安全系统。本发明就是提出一种符合以上几种特性的“节奏识别密码锁”。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提出一种基于节奏识别开锁的门锁适配器及其开锁控制方法，对敲击节奏进行识别比对，并执行开锁动作的方案,以提高场所使用者工作效率。

为实现上述目的，本发明提出一种基于节奏识别开锁的门锁适配器，包括：可更换锁柄适配头、控制锁柄适配头以实现门锁开启与关闭的电机，控制电机可更换锁柄适配头的单片机、用于采集开锁节奏密码信息的震动传感器，所述电机连接可更换锁柄适配头，所述电机及震动传感器均与所述单片机连接。

其中，所述门锁适配器还包括：备用密码键盘，所述备用密码键盘与所述单片机连接。

其中，所述门锁适配器安装在门体上与门锁适配。

其中，所述门锁适配器还包括：用于为门锁供电的电池，所述电池与所述单片机连接。

其中，所述门锁适配器还包括：用于显示信息的显示屏，所述显示屏与所述单片机连接。

其中，所述门锁适配器还包括：调试窗口及充电插头。

本发明还提出一种基于节奏识别开锁的控制方法，所述方法应用于门锁适配器，所述门锁适配器包括：可更换锁柄适配头、控制锁柄适配头以实现门锁开启与关闭的电机，控制电机的单片机、用于采集开锁节奏密码信息的震动传感器，以及用于控制开始或结束密码设置程序的开关按钮，所述方法包括以下步骤：

所述单片机在检测到开关按钮被按下时，开始运行识别密码的函数，通过所述震动传感器检测门锁结构受到的震动信息；

根据所述震动信息及所述识别密码的函数获取当前节奏密码；

将当前节奏密码与预存密码进行比对，获取比对结果；

若所述比对结果正确，则控制所述可更换锁柄适配头执行开锁动作。

其中，所述方法还包括：

在延时预设时间后，控制所述可更换锁柄适配头执行闭锁动作。

其中，所述将当前节奏密码与预存密码进行比对，获取比对结果的步骤包括：

将当前节奏密码与预存密码进行比对，若当前节奏密码包含于预存密码，则判定比对结果正确，否则，判定比对结果错误；具体包括：

对于数组A、数组B，分别计算输入密码位数a和正确密码位数b，设比对正确位数为x，右移位数为m；

当A[x+m]＝B[x]时，进入循环x＝x+1，退出循环后比对x和b，当数组相同位数等于正确密位数时，则说明输入的密码中包含了正确密码；否则，将右移位数m加一重复操作，当m＝a-b时，说明已经尝试过全部位置并且比对失败，输入密码中无正确密码。

本发明的有益效果是：在门锁适配器中设置可更换锁柄适配头、控制锁柄适配头以实现门锁开启与关闭的电机，控制电机的单片机、用于采集开锁节奏密码信息的震动传感器，由此，以节奏作为密码，通过识别比对以达成安全锁的目的，即通过对敲击节奏进行识别比对，并执行开锁动作的方案，提高了具有门锁的场所使用者工作效率，满足了这类多人需要同时使用秘钥的地方(例如在自习室、活动室)，多个成员掌握秘钥的需求，又能在没有需求时控制门锁常闭，保证使用场所的安全。

附图说明

图1是本发明基于节奏识别开锁的门锁适配器的主视图；

图2是本发明基于节奏识别开锁的门锁适配器的侧视图；

图3是本发明基于节奏识别开锁的门锁适配器的立体图；

图4是本发明基于节奏识别开锁的门锁适配器的透视图；

图5是本发明基于节奏识别开锁的门锁适配器的控制框图；

图6是本发明基于节奏识别开锁的控制方法的流程示意图；

图7是本发明基于节奏识别开锁的控制方法的细化流程示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的主要解决方案是：针对校园公共教室等拥有“高频率需求、低防盗需求”场所的安全系统，提高场所使用者工作效率，在门锁适配器中设置可更换锁柄适配头、控制锁柄适配头以实现门锁开启与关闭的电机，控制电机的单片机、用于采集开锁节奏密码信息的震动传感器，以节奏作为密码，通过识别比对输入密码与预留密码的包含关系以达成保密的目的。

由此通过对敲击节奏进行识别比对，并执行开锁动作的方案，提高了场所使用者工作效率，满足了这类多人需要同时使用秘钥的地方(例如在自习室、活动室)，多个成员掌握秘钥的需求，又能在没有需求时控制门锁常闭，保证使用场所的安全。

现有的锁有很多种，比如，钥匙锁、密码锁、指纹锁、面部识别、虹膜锁等生物特征锁，但是，钥匙锁易丢失、不方便加装；密码锁难记忆、不方便加装；指纹锁成本高、不方便加装；面部识别、虹膜锁成本高、不方便加装。

本发明方案考虑到：针对校园公共教室等拥有“高频率需求、低防盗需求”场所的安全系统，比如一种场景是：由于某些社团教室内存有贵重器材，而钥匙由指导老师负责，其他人每次在使用前可能需要走很长一段距离找指导老师借钥匙，再加上用完后还必须及时归还，这来来回回就导致当天的工作效率极为低下。其实在学校内的安全风险并没有到那种程度，但出于对方便管理的需求，还是得采用这种低效的方法。因此，本发明提出一种对敲击节奏进行识别比对，并执行开锁动作的方案。

具体的，请参照图1、图2、图3、图4及图5所示，图1是本发明基于节奏识别开锁的门锁适配器的主视图；图2是本发明基于节奏识别开锁的门锁适配器的侧视图；图3是本发明基于节奏识别开锁的门锁适配器的立体图；图4是本发明基于节奏识别开锁的门锁适配器的透视图；图5是本发明基于节奏识别开锁的门锁适配器的控制框图。

如图1、图2、图3及图4及所示，本实施例提出的一种基于节奏识别开锁的门锁适配器，包括：可更换锁柄适配头3、控制所述可更换锁柄适配头3以实现门锁开启与关闭的电机(图中标号5指示的位置为电机安装位置)、控制电机的单片机4、用于采集开锁节奏密码信息的震动传感器，所述电机连接可更换锁柄适配头3，电机使可更换锁柄适配头3转动以达成转动锁柄开锁的目的。所述可更换锁柄适配头3及震动传感器均与所述单片机4连接。单片机4根据震动传感器采集的节奏信号作为秘钥控制电机，进而控制所述可更换锁柄适配头3实现门锁开启与关闭，由此，通过使用识别到的节奏信号作为秘钥，执行开锁动作。满足了这类多人需要同时使用秘钥的地方(例如在自习室、活动室)，多个成员掌握秘钥的需求，又能在没有需求时控制门锁常闭，保证使用场所的安全。

其中，单片机4可以选型为使用C语言的开源单片机4Arduino，当然，在其他实施例中，还可以选择其他型号，在此不作具体限定。

进一步地，所述门锁适配器还包括：备用密码键盘，用于设置密码或者输入备用密码开启门锁，此外，还可以设置用于控制开始或结束密码设置程序的开关按钮，所述备用密码键盘、开关按钮与所述单片机4连接。

其中，所述门锁适配器安装在门体上与门锁适配。

进一步地，所述门锁适配器还包括：用于为门锁供电的电池，所述电池与所述单片机4连接。

进一步地，所述门锁适配器还包括：用于显示信息的显示屏1，所述显示屏1与所述单片机4连接；所述门锁适配器还包括：调试窗口及充电插头区域2。

此外，还可以为有凸起类型的门锁设计垫高结构6。

以下通过具体实例对本发明门锁适配器的设计及原理进行详细说明，但并不构成对本发明门锁适配器结构的限制：

本发明方案提出一种针对校园公共教室等拥有“高频率需求、低防盗需求”场所的安全系统，提高场所使用者工作效率。

此项方案可以应用于更多产品，例如桌面保险柜、限制婴幼儿进出危险区域的“户内门锁”等。总之所有符合“高频率需求、低防盗需求”的场所，都会有这项方案的用武之地。

如图1、图2、图3、图4及图5所示，以保险柜为例，门锁适配器本体上装有单片机4芯片，单片机4控制的可更换锁柄适配头3和震动传感器、电机，以及显示屏、备用密码键盘、电池、调试窗口、充电插头等电子元件。

其中，关于单片机4选型，可以选择搭载了使用C语言的开源单片机4“Arduino”，它同时满足开源、兼容以及性能、体积上的要求。

对于安全锁选型，作为一种实施例，发明安全锁需要在长时间下保持闭锁状态，并且在开启时不能消耗过多电能，因此关于安全锁的选择必须满足以下条件：断路时处于关闭状态；单次开启时间短；可自动复位。

具体可以选用“12V小型电插锁”。

对于传感器选型，本发明方案中，需要使用震动传感器精确地识别由于敲击引起的微小震动，因此所选的震动传感器必须符合以下条件：读数稳定；反应灵敏；与单片机4兼容；基于以上要求，作为一种实施例，可以选择“陶瓷压电片震动传感器”。

在软件设计方面，Arduino是一款便捷灵活、方便上手的开源电子原型平台，使用软件Arduino IDE进行对C语言的编译。

本发明基于节奏识别开锁的控制流程如图7所示，其中：

密码录入原理为：

当开关按钮按下时进入“Interrupt”(外部中断)模式，开始运行识别密码的函数。此函数的大致流程为：

检测到由敲击引起的震动——记录此时时间t1——再次检测到震动——记录此时时间t2——计算T＝t2-t1——如果T大于阈值则视为识别结束退出程序，返回数组。如果T小于阈值则将T计入数组，数组位数+1，重新循环这段程序。

检测密码包含关系原理为：

为防止密码泄露，本系统在密码识别上做出了一些改进，经改进后用户可在正确敲击节奏前后随意增加干扰项，只要用户敲击的节奏中包含了正确节奏即可解锁，减少了被偷听的可能性。原理如下：

对于数组A、数组B，分别计算输入密码位数a和正确密码位数b，设比对正确位数为x，右移位数为m。

当A[x+m]＝B[x]时进入循环x＝x+1，退出循环后比对x和b，当数组相同位数等于正确密位数时，则说明输入的密码中包含了正确密码。否则，将右移位数m加一重复操作，当m＝a-b时说明已经尝试过全部位置并且比对失败，输入密码中无正确密码。

相比现有的锁，本发明提出的基于节奏识别的锁具有如下优点：

1、节奏密码的记忆具有主观性，不易被盗取；

2、密码采用了包含关系识别方式，不需一一对应，正确密码包含于输入密码即可成功；

3、具有一定防盗性；

4、开锁方式新颖；

5、使用方便，不需携带实体秘钥；

6、成本低廉；

7、不需破坏门体；

8、可与生活中的节奏联系，便于记忆。

如图6所示，本发明还提出一种基于节奏识别开锁的控制方法，所述方法应用于门锁适配器，所述门锁适配器包括：可更换锁柄适配头、控制锁柄适配头以实现门锁开启与关闭的电机，控制电机的单片机、用于采集开锁节奏密码信息的震动传感器，以及用于控制开始或结束密码的设置程序的开关按钮，所述方法包括以下步骤：

步骤S1，所述单片机在检测到开关按钮被按下时，开始运行识别密码的函数，通过所述震动传感器检测门锁结构受到的震动信息；

步骤S2，根据所述震动信息及所述识别密码的函数获取当前节奏密码；

步骤S3，将当前节奏密码与预存密码进行比对，获取比对结果；

步骤S4，若所述比对结果正确，则控制所述可更换锁柄适配头执行开锁动作。

进一步地，在延时预设时间后，控制所述可更换锁柄适配头执行闭锁动作。

其中，所述将当前节奏密码与预存密码进行比对，获取比对结果的步骤包括：

将当前节奏密码与预存密码进行比对，若当前节奏密码包含于预存密码，则判定比对结果正确，否则，判定比对结果错误；具体包括：

对于数组A、数组B，分别计算输入密码位数a和正确密码位数b，设比对正确位数为x，右移位数为m；

当A[x+m]＝B[x]时，进入循环x＝x+1，退出循环后比对x和b，当数组相同位数等于正确密位数时，则说明输入的密码中包含了正确密码；否则，将右移位数m加一重复操作，当m＝a-b时，说明已经尝试过全部位置并且比对失败，输入密码中无正确密码。

上述流程中，对于节奏识别：

所需参数：传感器返回数值x1、传感器阈值x2、时间间隔t1、判定结束时间t2、最小有效时间t3、数组a[]、数组位数n。

具体过程如下：

当x1>x2时，判定为识别到第一次敲击，开始计时。

当再次x1>x2时，判定为识别到第二次敲击，停止计时并返回t1。(代码如下)

当t1>t3时，判定为有效数据，a[n]＝t1，n＝n+1。

重复123，当t1>t2(即t2秒内无敲击)时，判定为识别结束，得到数组a[],返回数组位数n。(代码如下)

对于节奏包含关系比对

所需参数：数组a[]、数组b[]、数组长度A、数组长度B、数组a[]比对位数m、数组b[]起始位右移位数n、误差值t1、可容忍误差值t2。

具体过程(a[]包含于b[]时)：(代码如下)

赋值t1＝|a[m]-b[m+n]|，开始时m＝n＝0：

t1<＝t2时，m＝m+1，重复步骤1。

t1>t2时，m＝0，n＝n+1，重复步骤1。

分析结果

当m＝A(即正确位数等于密码位数)时，判定为比对正确。

当n+A>＝B(即b[]的比对起始位已至最右端)，却仍未比对正确时，判定为比对错误。

本发明通过在门锁结构中设置可更换锁柄适配头、控制锁柄适配头以实现门锁开启与关闭的电机，控制电机的单片机、用于采集开锁节奏密码信息的震动传感器，由此，以节奏作为密码，通过识别比对以达成安全锁的目的，即通过对敲击节奏进行识别比对，并执行开锁动作的方案，提高了场所使用者工作效率，满足了这类多人需要同时使用秘钥的地方(例如在自习室、活动室)，多个成员掌握秘钥的需求，又能在没有需求时控制门锁常闭，保证使用场所的安全。

相比现有的锁，本发明提出的基于节奏识别的锁具有如下优点：

1、节奏密码的记忆具有主观性，不易被盗取；

2、密码采用了包含关系识别方式，不需一一对应，正确密码包含于输入密码即可成功；

3、具有一定防盗性；

4、开锁方式新颖；

5、使用方便，不需携带实体秘钥；

6、成本低廉；

7、不需破坏门体；

8、可与生活中的节奏联系，便于记忆。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。