专利名称：一种可见光智能门禁方法
技术领域：
本发明涉及可见光通信技术领域，特别是一种可见光智能门禁方法。
背景技术：
发光二极光LED (light-emitting-diode)用于照明具有低功耗、高亮度、响应速度快,LED除了用于照明、显示外,还能用于可见光通信(Visible Light Communication,简称VLC)技术。VLC技术就是利用LED可以发出高频闪烁且人眼无法感知到的灯光闪烁的这一特点，在数据发送端用LED的高频闪烁来携带信号，在接收端用响应时间同样很快的感光元件进行信号的采集，从而实现无线通信的方法。本发明就是将VLC技术与现有的门禁系统相结合，应用在智能门禁系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可见光智能门禁方法。具体步骤为:
(I)建立一个可见光智能门禁装置，包括:锁体和电子钥匙。锁体包括:锁体电路、钢栓、行程开关、锁体弹子、锁芯和受控装置。锁体弹子装在锁芯内。锁体电路包括:锁正极、锁负极、控制电路、电源和光电二极管。电子钥匙包括:钥匙体、钥匙牙花和钥匙电路。钥匙电路包括:钥匙正极、钥匙负极、控制电路、电池、LED和按键。锁体和钥匙的供电方式有三种:①锁体配备工作电源，通过市电或者电池为锁体供电，还能在开锁时，通过钥匙正极与锁正极、钥匙负极与锁负极的连接为钥匙辅助供电；
②钥匙安装有电池，通过电池给钥匙供电，还能在开锁时，通过钥匙正极与锁正极、钥匙负极与锁负极的连接为锁体供电；③钥匙和锁体有各自的供电电源，钥匙和锁体用各自的电源供电。钥匙上的电池能给钥匙电路供电，同时能点亮钥匙上的LED灯，将钥匙用作LED照明电筒。(2)钢栓固定在锁芯上，行程开关在锁体上。钥匙带动锁芯转动的同时带动钢栓转动，钢栓转动到位时，按下行程开关弹片，使行程开关弹片按下行程开关触点，行程开关弹片按下行程开关触点后就接通锁体电路。(3)将钥匙和锁设置为同样的密码。密码在开锁时以数据帧的形式发送。数据帧由:数据帧头，密码数据长度，密码数据三部分共同组成；开锁时，将钥匙插入锁孔，如果钥匙牙花的纹路与锁体弹子相吻合，就能带动锁芯转动。钥匙带动锁芯转动，固定在锁芯上的钢栓随锁芯一起转动。转动到位时，按下行程开关弹片，使行程开关弹片按下行程开关触点，行程开关弹片按下行程开关触点。转动到位的同时，钥匙正极与锁正极接通、钥匙负极与锁负极接通。行程开关弹片按下行程开关触点的同时，接通锁体电路。 锁体和钥匙通过步骤(I)的三种供电方式中的一种供电工作，钥匙电路上电后，钥匙的控制电路根据预先设定的密码，将密码调制成用于传输的信号，并控制LED以闪动的形式发送信号。锁体电路上电后，锁体电路的光电二极管，通过感应钥匙LED的闪动，接收调制后的信号，控制电路将接收到的调制后的信号解调转换成密码数据，控制电路将该接收的密码与锁体电路内保存的密码进行比对，如果两个密码相同，则向受控装置发送控制信号，控制受控机械装置将锁打开。否则，如果两个密码不相同，则不向受控装置发送控制信号，使受控装置保持锁的关闭。开锁过程中，锁体作为接收端，钥匙作为发送端。发送端的发送数据的一个数据码周期为7，在接收端对接收信号采样时，控制电路的采样信号周期为<0/2)。钥匙的控制电路将数据帧采用差分曼彻斯特编码进行调制。在差分曼彻斯特编码中，每一位的中间有一跳变，位中间的跳变既作时钟信号，又作数据信号。在数据位开始时不改变信号极性，表示逻辑"0";在数据位开始时改变信号极性，表示逻辑"I"。开锁过程中，锁体作为接收端，钥匙作为发送端。发送端:上电后，发送端的控制电路开始执行发送指令，开始以数据帧的形式，循环发送密码数据信号。接收端:上电后，接收端控制电路锁体的接收流程如下:
步骤1:以周期对接收的信号进行采样，当采集到一个高电平，就以r/2为周期进行采样，如果在下一次采样时为低电平，则判定有效，并检测数据帧头。步骤2:如果下一次采样还是高电平，则继续以f<Cr/2)为周期对接收信号进行扫描米样。步骤3: 根据数据帧格式扫描数据帧头。如果检测到数据帧头，则开始记录数据，直到检测到下一个数据帧头，或者检测到持续的高电平或者低电平。步骤4:根据数据帧的长度字段的值N，读取接收到的N位密码数据。步骤5:将读出的N位密码与锁体电路保存的密码进行比对，如果比对一致，则由控制电路带动受控装置将锁开启。否则，将保持锁关闭并关闭电路。本发明利用了机械锁和电子锁的结构和工作原理上的特点，具有光电锁具与机械锁具的双重安全保障，有很好的私密性、唯一性、可移植性和系统稳定性，而且开锁时间快，应用场合广泛。
图1是本发明的实施例的锁芯和钥匙的结构图。图2是本发明的钥匙电路框图。图3是本发明的锁体电路框图。图4是本发明的实施例的锁开锁前的横截面状态结构图。图5是本发明的实施例的锁开锁时的横截面状态结构图。图6是本发明的实施例的锁体电路的接收程序流程图。图7是本发明的实施例的密码数据帧格式图。
图8是本发明的实施例的数据码调制和采样信号图。1、钥匙体；2、锁负极；3、锁芯；4、钥匙正极；5、锁正极；6、钢栓；7、行程开关弹片；
8、行程开关；9、行程开关触点；10、钥匙负极；11、发光二极管(LED) ;12、钥匙牙花；13、锁体弹子；14、光电二极管；15、按键；16、电池；17、钥匙电路；18、钥匙控制电路；19、锁控制电路；20、受控装置；21、锁体电路；22、电源。
具体实施例方式实施例:
(I)建立一个可见光智能门禁装置，包括:锁体和电子钥匙。锁体包括:锁体电路21、钢栓6、行程开关8、锁体弹子13、锁芯3和受控装置20 ;锁体弹子13装在锁芯3内；锁体电路21包括:锁正极5、锁负极2、锁控制电路19、电源22和光电二极管14，如图3 ;电子钥匙包括:钥匙体1、钥匙牙花12和钥匙电路17 ;钥匙电路17包括:钥匙正极4、钥匙负极10、钥匙控制电路18、电池16、发光二极管(LED) 11和按键15，如图2。(2)钥匙牙花12的纹路与锁体弹子13相吻合；并在使用前，将钥匙和锁设置为同样的密码。(3)锁开锁前的横截面状态结构图，如图4 ;只有钥匙牙花12与锁体弹子13相吻合的钥匙插入锁孔，才能带动锁芯3转动；钥匙带动锁芯3转动到位时，钥匙正极4与锁正极5接通、钥匙负极10与锁负极2接通；钢栓6固定在锁芯3上，行程开关8在锁体上；钥匙带动锁芯3转动的同时带动钢栓6转动，钢栓6转动到位时，按下行程开关弹片7，使行程开关弹片7按下行程开关触点9，行程开关弹片7按下行程开关触点9后就接通锁体电路22，如图5。在本实施例中，锁体和钥匙的供电采用以下方式:锁体配备工作电源23，通过市电为锁体供电；在开锁时，通过钥匙正极4与锁正极5、钥匙负极10与锁负极2的连接为钥匙供电。钥匙电路17上电后，钥匙控制电路18根据预先设定的密码，将密码调制成用于传输的信号，并控制LED以闪动的形式发送信号。锁体电路21上电后，锁体电路21的光电二极管14，通过感应钥匙发光二极管11的闪动，接收调制后的信号，锁控制电路19将接收到的调制后的信号解调转换成密码数据，锁控制电路19将该接收的密码与锁体电路21内保存的密码进行比对，如果两个密码相同，则向受控装置20发送控制信号，控制受控装置20将锁打开；否则，如果两个密码不相同，则不向受控装置20发送控制信号，使受控装置20保持锁的关闭。钥匙上安装有电池16，当按下钥匙上的按键15时，通过钥匙电路21点亮钥匙上的发光二极管11，将钥匙用作LED照明电筒。(4)将钥匙和锁设置为同样的密码奶密码由f 16位的数字(T9和字母k I组成。数字字母密码《根据预先设定的规则，转化成相应的二进制序列"，并以数据帧的形式发送；数据帧格式如图7，由Sbit的数据帧头，4bit的数据长度N，8 128bit的密码数据的二进制序列共同组成。数据帧头格式为loiooioi。
开锁过程中，锁体作为接收端，钥匙作为发送端。
钥匙控制电路18将数据帧采用差分曼彻斯特编码进行调制，如图8。在差分曼彻斯特编码中，每一位的中间有一跳变，位中间的跳变既作时钟信号，又作数据信号。在数据位开始时不改变信号极性，表示逻辑"0";在数据位开始时改变信号极性，表示逻辑"I"。在本实施例中，用LED亮代表高电平，用LED灭代表低电平。发送端发送数据的一个数据码的周期为7，在接收端对接收信号采样时，控制电路的采样信号周期为L。发送端:上电后，发送端的控制电路18开始执行发送指令，程序流程如下:
步骤1:计算出密码长度N。步骤2:将N=7 16位的数字O、和字母k I组成的数字字母密码根据预先设
定的规则，转化成相应的二进制序列％。步骤3:根据如图的数据格式，将二进制序列”知打包成数据帧。步骤4:循环发送密码数据帧。接收端:上电后，接收端控制电路19开始执行接收指令，接收程序主流程图如6，流程描述如下:
步骤1:以周期*<fr/2)对接收的信号进行采样，当采集到一个高电平，就以172为周期进行采样，如果在下一次采样时为低电平，则判定有效，并检测数据帧头。步骤2:如果下一次采样还是高电平，则继续以￡<(T/2)为周期对接收信号进行扫描米样。步骤3:根据数据帧格式扫描数据帧头。如果检测到数据帧头，则开始记录数据，直到检测到下一个数据帧头，或者检测到持续的高电平或者低电平。步骤4:根据数据帧的长度值N，读出接收到的N位密码数据W对应的二进制序列4。步骤5:将该二进制序列转换成相对应的数字字母序列W，并与锁体电路保存
的密码《进行比对，如果比对一致，则由锁控制电路19带动受控装置20将锁开启。否则，将保持锁关闭并关闭电路。
权利要求
1.一种可见光智能门禁方法，其特征在于具体步骤为: (1)建立一个可见光智能门禁装置，包括:锁体和电子钥匙；锁体包括:锁体电路、钢栓、行程开关、锁体弹子、锁芯和受控装置；锁体弹子装在锁芯内；锁体电路包括:锁正极、锁负极、控制电路、电源和光电二极管；电子钥匙包括:钥匙体、钥匙牙花和钥匙电路；钥匙电路包括:钥匙正极、钥匙负极、控制电路、电池、LED和按键； 锁体和钥匙的供电方式为以下三种中的一种:①锁体配备工作电源，通过市电或者电池为锁体供电，还能在开锁时，通过钥匙正极与锁正极、钥匙负极与锁负极的连接为钥匙辅助供电；②钥匙安装有电池，通过电池给钥匙供电，还能在开锁时，通过钥匙正极与锁正极、钥匙负极与锁负极的连接为锁体供电；③钥匙和锁体有各自的供电电源，钥匙和锁体用各自的电源供电； 钥匙上的电池能给钥匙电路供电，同时能点亮钥匙上的LED灯，将钥匙用作LED照明电筒; (2)钢栓固定在锁芯上，行程开关在锁体上；钥匙带动锁芯转动的同时带动钢栓转动，钢栓转动到位时，按下行程开关弹片，使行程开关弹片按下行程开关触点，行程开关弹片按下行程开关触点后就接通锁体电路； (3)将钥匙和锁设置为同样的密码；密码在开锁时以数据帧的形式发送；数据帧由数据帧头、密码数据长度和密码数据三部分共同组成； 开锁时，将钥匙插入锁孔，如果钥匙牙花的纹路与锁体弹子相吻合，就能带动锁芯转动；钥匙带动锁芯转动，固定在锁芯上的钢栓随锁芯一起转动；转动到位时，按下行程开关弹片，使行程开关弹片按下行程开关触点，行程开关弹片按下行程开关触点；转动到位的同时，钥匙正极与锁正极接通、钥匙负极与锁负极接通；行程开关弹片按下行程开关触点的同时，接通锁体电路； 锁体和钥匙通过步骤(I)的三种供电方式中的一种供电工作，钥匙电路上电后，钥匙的控制电路根据预先设定的密码，将密码调制成用于传输的信号，并控制LED以闪动的形式发送信号； 锁体电路上电后，锁体电路的光电二极管，通过感应钥匙LED的闪动，接收调制后的信号，控制电路将接收到的调制后的信号解调转换成密码数据，控制电路将该接收的密码与锁体电路内保存的密码进行比对，如果两个密码相同，则向受控装置发送控制信号，控制受控机械装置将锁打开；否则，如果两个密码不相同，则不向受控装置发送控制信号，使受控装置保持锁的关闭； 开锁过程中，锁体作为接收端，钥匙作为发送端； 发送端的发送数据的一个数据码周期为r，在接收端对接收信号采样时，控制电路的采样信号周期为； 钥匙的控制电路将数据帧采用差分曼彻斯特编码进行调制；在差分曼彻斯特编码中，每一位的中间有一跳变，位中间的跳变既作时钟信号，又作数据信号；在数据位开始时不改变信号极性，表示逻辑"0";在数据位开始时改变信号极性，表示逻辑"I"； 开锁过程中，锁体作为接收端，钥匙作为发送端； 发送端:上电后，发送端的控制电路开始执行发送指令，开始以数据帧的形式，循环发送密码数据信号； 接收端:上电后，接收端控制电路锁体的接收流程如下: 步骤1:以周期*< @/2)对接收的信号进行采样，当采集到一个高电平，就以172为周期进行采样，如果在下一次采样时为低电平，则判定有效，并检测数据帧头； 步骤2:如果下一次采样还是高电平，则继续以# < &/2)为周期对接收信号进行扫描采样； 步骤3:根据数据帧格式扫描数据帧头；如果检测到数据帧头，则开始记录数据，直到检测到下一个数据巾贞头，或者检测到持续的高电平或者低电平； 步骤4:根据数据帧的长度字段的值N，读取接收到的N位密码数据； 步骤5:将读出的N位密码与锁体电路保存的密码进行比对，如果比对一致，则由控制电路带动受控装置将锁开启 ；否则，将保持锁关闭并关闭电路。
全文摘要
本发明公开了一种可见光智能门禁方法。包括锁体和电子钥匙。锁体包括锁体电路、钢栓、行程开关、锁体弹子、锁芯、受控装置。锁体弹子装在锁芯内。电子钥匙包括钥匙体、钥匙牙花和钥匙电路。钥匙牙花与锁体弹子相吻合的钥匙插入锁孔带动锁芯、钢栓转动到位，钥匙电极与锁电极接通。同时，按下行程开关接通锁体电路。钥匙电路上电后，钥匙控制电路将预设的密码调制后，以LED闪动的形式发送。锁体电路上电后，通过感应钥匙LED闪动接收密码信号，并将其与锁体电路内保存的密码进行比对，如相同，则向受控装置发送控制信号将锁打开。本发明利用机械锁和电子锁的特点，具有双重安全保障，有很好的私密性、唯一性、可移植性和稳定性，应用场合广泛。
文档编号G07C9/00GK103177497SQ20131012975
公开日2013年6月26日 申请日期2013年4月16日 优先权日2013年4月16日
发明者邓健志, 李广君 申请人:桂林理工大学