一种购物篮电子锁的制作方法

本发明创造涉及电子锁技术领域，尤其涉及一种用于管理购物篮的购物篮电子锁。

背景技术：

目前购物车锁采用投币锁，如专利申清号为200420059445.9的发明创造专利公开了一种购车钱币锁、专利申请号为03810668.x的发明专利文献公开了一种用于运送车的抵押锁以及专利申请号为201620005872.1的发明创造文献公开了一体式购物车投币锁，从上述文献看出，购物车锁的结构均为机械结构来完成开锁闭锁的，投币锁具有如下缺陷：1、结构复杂，组装工艺多，成本高；2、使用时需要抵押硬币，不适应现在的支付方式，给消费者带来不方便；3、由于采用复杂的机械结构，长期运行，难免磨损，造成投币或者退币困难；4、投币不进去时，后面的车无法再使用，退币困难时，容易引发消费者暴力砸锁，这两种情况均给管理者带来管理麻烦，目前，市场上还没有用于购物篮上的锁。

技术实现要素：

本发明创造的目的是提供一种购物蓝电子锁，以解决背景技术中提到现有购物车锁存在的技术缺陷，以及如何管理购物篮的问题。

为了实现上述目的，本发明创造采取的技术手段是：一种购物蓝电子锁，包括钥匙插板和壳体，所述钥匙插板固定在壳体的第一表面且垂直于壳体的第一表面，所述钥匙插板上设有卡孔，所述壳体的第二表面设有插孔，所述插孔与钥匙插板上下对齐，所述壳体的一侧面设有连接部，所述连接部用于固定连接购物篮，所述壳体内设有锁控组件，所述锁控组件包括：

锁舌，用于插入到相邻电子锁的钥匙插板的卡孔中；

执行机构，用于带动锁舌进行开锁和闭锁；

驱动模块，用于驱动执行机构；

通信模块，用于与服务器建立通信通道；

闭锁信号触发电路单元，用于在相邻电子锁的钥匙插板插入到位时产生一个闭锁触发信号；

mcu单元，与通信模块的数据输入输出端、闭锁信号触发电路单元的输出端、驱动模块的控制端连接，用于接收通信模块输入的远程开锁指令，根据开锁指令向驱动模块输出控制信号以驱动执行机构来开锁，接收闭锁信号触发电路单元输出的闭锁触发信号，根据闭锁触发信号向驱动模块输出控制信号以驱动执行机构来闭锁；

所述通信模块、mcu单元、闭锁信号触发电路单元和驱动模块均固定在壳体内，所述执行机构固定在壳体内且位于插孔旁，所述闭锁信号触发电路单元位于插孔的下方，当相邻电子锁的钥匙插板插入插孔到位时钥匙插板触发闭锁信号触发电路单元，在mcu单元控制下，驱动模块驱动执行机构，执行机构带动锁舌插入到钥匙插板的卡孔中以卡接钥匙插板；当接收远程开锁指令，在mcu单元控制下，驱动模块驱动执行机构，执行机构带动锁舌从钥匙插板的卡孔拔出。

进一步的，所述闭锁信号触发电路单元包括第一电阻和轻触开关，所述第一电阻的一端与电源模块的输出端连接，所述第一电阻的另一端与轻触开关的一端、mcu单元的一个io端连接，所述轻触开关的另一端接地，钥匙插板插入钥匙插孔到位时，钥匙插板触碰轻触开关从而使得轻触开关导通；或者闭锁信号触发电路单元采用接近开关，所述接近开关与mcu单元通讯连接。

进一步的，所述执行机构包括壳体、电磁线圈、电磁铁、弹簧和铁块，所述电磁铁固定设置在壳体内，所述电磁线圈绕在电磁铁上，所述铁块呈阶梯柱状，所述铁块的大头部设置在壳体内，所述铁块的小头部穿过设在壳体上的通孔，所述弹簧设置在壳体内且其两端分别与电磁铁和铁块连接，所述弹簧处于压缩状态，所述电磁线圈与驱动模块的输出端连接，所述铁块的小头部与锁舌相接。

进一步的，所述驱动模块包括分压电阻单元、开关管和续流二极管，所述mcu单元的io端通过分压电阻单元连接在开关管的基极，所述开关管的集电极与续流二极管的正极、执行机构的一个输入端连接，所述续流二极管的负极、执行机构的另一个输入端同时与电源模块的输出端连接，所述开关管的射电极接地。

进一步的，所述执行机构为电机，所述驱动模块采用用于驱动两相四线步进电机的型号为uln2003l的晶体管阵列，所述晶体管阵列的输入端与mcu单元的四个io端连接，所述晶体管阵列的四个输出端与步进电机连接。

进一步的，所述壳体呈方形体，所述钥匙插板呈倒“t”形，且其水平部通过螺钉固定在壳体第一表面，所述卡孔位于钥匙插板的竖直部。

进一步的，所述连接部为连接用的螺纹孔或者螺纹柱。

进一步的，包括语音模组，所述语音模组与mcu单元连接，所述语音模组设置在壳体内且语音模组中的喇叭位于设置在壳体一侧的通孔旁边。

进一步的，包括商品条码识别模块，用于识别商品的条码信息并将该条码信息传送至mcu单元，所述壳体第一表面设有窗口，所述商品条码识别模块设置在壳体内且位于窗口的正下方。

与现有技术相比，本发明创造的有益效果是：本发明创造通过客户端扫码可实现远程控制执行机构开锁，钥匙触发控制执行机构闭锁，不需要抵押硬币，适合现代人的生活习惯，给消费者和管理者带来便捷，由于采用电控机构，可以减少电子锁的机械机构，适合长期运行，维护方便。

附图说明

图1所示为本发明创造的电子锁的第一种结构图。

图2所示为本发明创造的电子锁的第二种结构图。

图3所示为本发明创造的电子锁的仰视图。

图4所示为本发明创造的电子锁的仰视图(透视)。

图5所示为本发明创造的电子锁的内部构造图。

图6所示为本发明创造的电子锁的电路原理框图。

图7所示为本发明创造的mcu单元的原理图。

图8所示为本发明创造的闭锁触发电路单元的第二种原理图。

图9所示为本发明创造的执行机构的第一种结构图。

图10所示为本发明创造的第一种执行机构的驱动模块的原理图。

图11所示为本发明创造的第二种执行机构及其驱动模块的原理图。

图12所示为本发明创造的电子锁的gprs的原理图。

图13所示为本发明创造的电子锁的蓝牙的原理图。

图14所示为本发明创造的电子锁的第二种电路原理框图。

图15所示为本发明创造的电子锁的语音模组的原理图。

具体实施方式

为使本发明创造的内容更加清楚，下面结合附图，对本发明创造的具体实施方式作进一步详细描述。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明创造无关的、本领域普通技术人员已知的部件的表示和描述，本发明创造中的“连接”作为广义理解。

参考附图1-图6，一种购物蓝电子锁，包括壳体1和钥匙插板2，优选地，所述壳体1呈方形体，可由壳主体和壳盖组合而成，所述钥匙插板2固定在壳体1的第一表面且垂直于壳体1的第一表面，所述钥匙插板2上设有卡孔2-1，所述壳体1的第二表面设有插孔4，具体的，所述钥匙插板2呈倒“t”形或者“l”形，且其水平部通过螺钉固定在壳体1第一表面，此结构便于拆卸维修；所述卡孔2-1位于钥匙插板2的竖直部，或者所述钥匙插板2直接竖直焊接在壳体1第一表面，固定牢靠，上述第一表面与第二表面上下相对。

所述插孔4与钥匙插板2上下对齐，在相邻的购物篮上下叠压时，固定在下层的购物篮上的电子锁的钥匙插板插入到上层购物篮的电子锁的插孔中。或者在相邻的购物篮上下叠压时，固定在上层的购物篮上的电子锁的钥匙插板插入到下层购物篮的电子锁的插孔中。

所述壳体1的一侧面设有连接部3，所述连接部3用于固定连接购物篮，优选地，所述连接部3为连接用的螺纹孔或者螺纹柱，如果是螺纹孔，则通过外部螺钉穿过购物篮之后拧紧在电子锁壳体上的螺纹孔中从而将电子锁安装在购物蓝上。如果是螺纹柱，则将电子锁的螺纹柱穿过购物篮上的通孔，由外部螺母拧紧，从而将电子锁安装在购物篮上，连接部3的具体结构不限于本实施例中的两种情况，还可以采用现有连接结构。

所述壳体1内设有锁控组件，所述锁控组件包括：

锁舌11，用于插入到相邻电子锁的钥匙插板2的卡孔2-1中；

执行机构10，用于带动锁舌11进行开锁和闭锁；

驱动模块，用于驱动执行机构10；

通信模块，用于与服务器建立通信通道；

闭锁信号触发电路单元，用于在相邻电子锁的钥匙插板插入到位时产生一个闭锁触发信号；

mcu单元，与通信模块的数据输入输出端、闭锁信号触发电路单元的输出端、驱动模块的控制端连接，用于接收通信模块输入的远程开锁指令，根据开锁指令向驱动模块输出控制信号以驱动执行机构来开锁，接收闭锁信号触发电路单元输出的闭锁触发信号，根据闭锁触发信号向驱动模块输出控制信号以驱动执行机构来闭锁。

所述通信模块、mcu单元、闭锁信号触发电路单元和驱动模块均固定在壳体内，所述闭锁信号触发电路单元、驱动模块、通信模块和mcu单元设置在一个pcb基板7上，壳体1内具有安装pcb基板7的安装柱8，pcb基板7通过螺钉固定在壳体1内的安装柱8上。

所述执行机构10固定在壳体1内且位于插孔4旁，具体的，壳体1内具有安装执行机构10的安装腔，执行机构10通过粘接或者螺钉固定在安装腔，执行机构10带动锁舌11朝水平运动，所述闭锁信号触发电路单元位于插孔4的下方，当相邻电子锁的钥匙插板2竖直插入插孔4到位时钥匙插板2触发闭锁信号触发电路单元，在mcu单元控制下，驱动模块驱动执行机构10，执行机构10带动锁舌11水平插入到钥匙插板2的卡孔2-1中以卡接钥匙插板2；当接收远程开锁指令，在mcu单元控制下，驱动模块驱动执行机构10，执行机构10带动锁舌11从钥匙插板2的卡孔2-1水平拔出，从而开锁。

优选的，钥匙插板2的自由端具有触发部，触发部可以是齿形状，用来触发闭锁信号触发电路单元，这个触发部的结构形状可以根据实际情况进行调整。

在上述实施例的基础上，参考图7，所述mcu单元包括单片机、晶振电路单元、boot模式配置电路单元、仿真器接口和串行接口，所述晶振电路单元、boot模式配置电路单元、仿真器接口和串行接口与单片机相应的端口连接。mcu单元采用型号为stm32f103c8t6的单片机，boot模式配置电路单元的两个输出引脚与单片机的booto和boot1引脚连接，晶振电路单元由单片机的第五引脚和第六引脚连接，仿真器接口与单片机的第七引脚、三十九引脚、三十七引脚、三十四引脚连接，串行接口与单片机第三十一引脚和第三十引脚连接，电源模块输出3.3vdc电源给mcu单元供电，单片机、晶振电路单元、boot模式配置电路单元、仿真器接口和串行接口均为现有技术，它们的具体结构不局限于图2中提供的电路原理图。boot模式配置电路单元给单片机的b00t0和b00t1引脚置入1和0时，单片机通过串行接口下载程序，boot模式配置电路单元给单片机的b00t0和b00t1引脚置入0和0时，甲片机通过仿真器接口连接仿真器实现在线调试。

在本发明创造中，所述闭锁信号触发电路单元的两种优选方案是，第一方式是：参考图7，所述闭锁信号触发电路单元9包括第一电阻r6和轻触开关j1，所述第一电阻r6的一端与电源模块的输出端连接，所述第一电阻r6的另一端与轻触开关j1的一端、mcu单元的一个io端连接，所述轻触开关j1的另一端接地。钥匙插板2触碰到轻触开关j1，将闭锁信号触发电路单元的输出电压由高电平拉低，闭锁信号触发电路单元给单片机的第二十五引脚输入低电平，单片机采用低电平信号或者下降沿信号作为触发信号，采用轻触开关j1的闭锁信号触发电路单元结构更简单，成本低，而且容易实现，但是需要接触、长期可靠性一般，轻触开关位于上壳体内，感应部是一个突出的尖部，可以直接触碰闭锁信号触发电路单元。钥匙插板2插入钥匙插孔4到位时，钥匙插板2的感应部触碰轻触开关j1从而使得轻触开关j1导通。

第二方式是：参考图8，所述闭锁信号触发电路单元9包括接近开关p1和光电耦合器u2，所述接近开关p1的电源端与电源模块的输出端连接，所述接近开关p1的接地端接地，所述接近开关p1的输山端与光电耦合器u2的第一输入端连接，所述光电耦合器u2的第二输入端经电阻之后与电源模块的输出端连接，所述光电耦合器u2的第一输出端经电阻之后与电源模块的输出端连接，所述光电耦合器的第一输出端与mcu单元的一个io端连接，所述光电耦合器的第二输出端接地。当钥匙插入时，接近开关p1的输出由默认的高电平拉低为低电平，此时，光电耦合器u2的两个输入端由压差，光电耦合器u2的输出端由高电平拉低到低电平，给单片机的fiber引脚的电平由高电平拉低为低电平，单片机采用低电平信号或者下降沿信号作为触发信号，此结构是非接触触发，容易实现，且可靠性良好，接近开关在上壳体内，钥匙插板2插入插孔4到位时，钥匙插板2使得接近开关感应动作。

在本发明创造，提供执行机构的两种具体方式，第一种方式，参考图9，所述执行机构包括外壳3-1、电磁线圈3-2、电磁铁3-3、弹簧3-4和铁块3-5，所述电磁铁3-3固定设置在外壳3-1内，所述电磁线圈3-2绕在电磁铁3-3上，所述铁块3-5呈阶梯柱状，所述铁块3-5的大头部设置在外壳3-1内，所述铁块3-5的小头部穿过设在外壳3-1上的通孔，所述弹簧3-4设置在外壳3-1内且其两端分别与电磁铁3-3和铁块3-5连接，所述弹簧3-4处于压缩状态，所述电磁线圈3-2与驱动电路的输出端连接。在未通电的情况下，弹簧3-4处于压缩状态，与铁块3-5连接的锁舌卡接在钥匙插板上的卡孔中，也可以减少电能的消耗；电磁线圈3-2通电，电磁铁3-3产生磁场，吸引铁块3-5，克服弹簧3-4的阻力，从而铁块3-5带动锁舌从钥匙插板上的卡孔中拨出，完成开锁。

为了驱动上述执行机构，参考图10，本发明创造中的驱动模块是分压电阻单元、开关管和续流二极管d2，所述mcu单元的io端通过分压电阻单元连接在开关管的基极，所述三极管q9的集电极与续流二极管d的正极、执行机构的一个输入端连接，所述续流二极管d的负极、执行机构的另一个输入端同时与电源模块的输出端连接，所述开关管的射电极接地。mcu单元的io端输出高电平电压经分压电阻单元(r38和r39)分压之后输入到三极管q9的基极上，三极管q9导通，则电磁线圈通电，当mcu单元的io端的电压变为低电平时，三极管关断，电磁线圈断电，由于电磁线圈存有电能，通过续流二极管d进行续流，逐步失电，如果没有续流二极管，断电时电磁线圈中的电能瞬间很大，可能会对三极管和电源模块产生冲击，破坏元器件。

第二种方式，参考图11，所述执行机构为电机，所述驱动模块采用用于驱动两相四线步进电机的型号为uln2003l的晶体管阵列，所述晶体管阵列的输入端与mcu单元的四个io端(in1-in4)连接，所述晶体管阵列的四个输出端与步进电机连接。步进电机可实现精确旋转控制，可精确控制锁舌的行程，完成稳定地开锁和闭锁动作。

在本发明创造中，所述通信模块采用蓝牙模块、gprs模块、wifi模块中的一种或者多种，蓝牙模块、gprs模块、wifi模块均为现有技术，本发明创造中图12所示了6prs模块的工作原理图，5vdc电源经过ldo稳压器(mic29302bu)之后降压到3.5到4.4vdc电源，但是具体的电压还是根据gprs芯片u3的型号来确定，gprs芯片u3采用sim800c芯片或者sim800等，通过调节电阻r10和r11来输出合适的dc电源电压给gprs芯片u3供电，sim1模块是sim卡托，与gprs芯片连接，pad1代表天线，经过rctt型滤波电路连接到6prs芯片，rctt型滤波电路可以实现天线的阻抗匹配，gprs芯片的txd端和rxd端经过电平转换电路转换之后与单片机的uart2_tx端和uart2_rx端，实现数据通信，电平转换电路由图12所示的三极管q2\q3，q1\q4以及若干电阻组成，电平转换电路是常规技术，其电路图不局限于本发明创造图12中给出的电路图，单片机的gprs_reset端与gprs_switchon端通过三极管开关电路(由三极管q8和q7组成)来拉低gprs芯片的reset端和pwrkey端，从而实现单片机控制gprs模块的工作模式，如初始化、休眠、工作等模式。图13所示了蓝牙模块的结构示意图，蓝牙模块采用cc2540蓝牙芯片，与cc2540蓝牙芯片连接的外围电路均是现有技术，再此不在累述，蓝牙芯片的两个io端与单片机的uart3_tx端和uart3_rx端连接，进行数据通信，蓝牙芯片的reset端与单片机的lanreset端连接，用于重置蓝牙芯片，电源模块给蓝牙模块提供3.3vdc电源，单片机可以重置初始化蓝牙模块。本发明创造中虽然给出了gprs模块和蓝牙模块的电路图，但是gprs模块和蓝牙模块的电路图结构不限于本发明创造，和其具体选择的芯片有关系，wifi模块的选型也比较多，在此不再叙述。以上都是无线通信模块，用于在购物篮电子锁电路中。

实施例2，在实施例1的基础上，参考图1-14，包括商品条码识别模块，用于识别商品的条码信息并将该条码信息传送至mcu单元，所述壳体1第一表面设有窗口6，所述商品条码识别模块设置在壳体内且位于窗口6的正下方。商品条码识别模块与mcu单元进行有线电连接，商品条码识别模块与mcu单元进行无线通讯连接，商品条码识别模块可以独立于购物篮锁，此时，mcu单元连接一个无线接收模块，商品条码识别模块连接一个无线发射模块；通过无线接收模块和发射模块，商品条码识别模块将采集的商品标签信息发送给mcu单元；商品条码识别模块、无线接收模块和发射模块是成熟的常规技术，可参考201711057048.6的专利文献。mcu单元接收到商品条码信息通过通信模块发送给服务器，由服务器做后序处理。

实施例3，在实施例1的基础上，参考图1-15包括语音模组，所述语音模组与mcu单元连接，所述语音模组设置在壳体1内且语音模组中的喇叭位于设置在壳体1一侧的通孔1-1旁边，通孔1-1作用有三点：1、不阻挡播音；2、通风散热；3、射频信号方便进入到上壳体内，保证射频信号强度。语音模组由语音芯片和喇叭组成，mcu单元控制语音模组播放语音，语音内容由mcu单元提供，服务器通过通信模块向mcu单元进行语音内容更新。需要强调的是，以上电路模块不限于本发明创造的电路构造，还可以采用其他现有的模块电路。

基于上述购物篮电子锁的控制方法，包括如下步骤：

1)通信模块与服务器连接成功；

2)mcu单元通过连接通信模块的数据收发端接收到远程开锁命令；

3)mcu单元执行开锁命令，即输出高电平控制信号给驱动模块，驱动模块驱动执行机构，执行机构带动锁舌开锁，完成开锁，且mcu单元通过通信模块向服务器发送当前锁状态；当开锁成功之后，进行语音提示；

4)当钥匙插入时，钥匙触发闭锁信号触发电路单元，闭锁信号触发电路单元向mcu单元输出一个开关量触发信号；

5)mcu单元接收并识别开关量触发信号、响应输山低电平控制信号给驱动模块，驱动模块驱动执行机构，执行机构带动锁舌闭锁，完成闭锁，且mcu单元通过通信模块向服务器发送当前锁状态，当闭锁成功之后，进行语音提示。

如果采用电磁执行机构，mcu单元是通过与驱动模块连接的io端的电平的高低来判断锁的当前状态，高电平则代表开锁状态，低电平则代表闭锁状态。

如果采用电机，mcu单元根据电机停止运行之后，产生锁的状态信息电平，反馈给服务器。

使用时，购物筐从下往上叠层，相邻购物筐电子锁上下相连，在购物车电子锁壳体的侧面上印有二维码5，客户端扫码二维码5之后，远程服务器通过通信模块给mcu单元发送远程开锁指令，在mcu单元控制下，驱动模块驱动执行机构，执行机构带动锁舌从钥匙插板的卡孔水平拔出，相邻的购物筐电子锁分离，客户可以取走购物篮，当客户归还购物篮时，将购物篮层叠在下面的购物篮中，上层的购物篮的电子锁会与下层的购物篮的电子锁相连，即钥匙插板插入到了相邻的购物篮电子锁中，触发闭锁信号触发电路单元，mcu单元根据触发信号响应输出控制信号，在mcu单元控制下，驱动模块驱动执行机构，执行机构带动锁舌水平插入到钥匙插板的卡孔中以卡接钥匙插板，从而相邻的购物篮电子锁锁在一起。

最后应说明的是：上述具体实施方式用来解释说明本发明创造，而不是对本发明创造进行限制，对于本技术领域的普通技术人员依然可以对实施例所阐述的技术方案进行修改，而对本发明创造做出的任何修改和改变也应视为本发明创造的保护范围。