智能指纹自行车支撑杆锁的制作方法

本发明的智能指纹自行车支撑杆锁属于锁具领域，尤其涉及一种自行车锁。

背景技术：

由于近年来社会治安形势严峻，偷盗自行车尤其是高档车山地车的案件屡有发生，车主不但要用车锁锁车，还要另备坚固的专用锁具将车与栅栏、电线杆、管道、树木等锁在一起，一是麻烦，二是盗贼在偷盗过程中车主或路人无法及时感知，事后难以追赃破案。目前国内市面上有蓝牙锁、碟刹锁、密码锁等各种自行车锁，国外有一种叫作Grasp的自行车指纹锁，其采用超强硬度的硬化钢制作而成，与手机通过WIFI连接，录入指纹识别验证进行解锁，解锁后需将锁卸下再安放在自行车其他部位上，防盗性好但使用麻烦。

技术实现要素：

本发明的目的在于提出一种自动锁车、解锁和自动收回支撑杆，并具有防盗报警功能的智能指纹自行车支撑杆锁。

本发明的目的是这样实现的；智能指纹自行车支撑杆锁由安装在自行车后轴处的原车碟刹刹车器、车把上的电容屏指纹传感器模块、连接刹车器与原支撑杆的钢丝线、连装在自行车后水平叉和斜叉间的控制盒为主要组成，在盒内装设有单片机控制系统、指纹识别模块、振动传感器模块、振动传感器、蜂鸣器、锂电池及充电接口、减速步进电机、电磁锁、圆锥体、挡块、电源开关。在与电磁锁锁舌相对位置处，间隔装设有挡块。钢丝线上连有圆锥体，圆锥体的圆盘面朝向刹车器；

进一步的，电容屏指纹传感器模块与单片机控制系统、指纹识别模块电连接；

进一步的，在水平叉上连装有前后导轮，与刹车器相连的钢丝线绕过导轮与支撑杆连接；

进一步的，电源开关为间隔排列的两个独立电极棒，钢丝线从其同侧靠近通过；

进一步的，在近电源开关处的钢丝线上包套有绝缘套，套外包有铜皮，铜皮与组成电源开关的两个独立电极棒为相触关系。

本发明可自动上锁、解锁、报警，防盗功能强。指纹识别车主，无需钥匙，自动回收支撑杆，实用便捷。

附图说明：本发明的具体结构由以下的附图和实施例给出：

图1是智能指纹自行车支撑杆锁结构示意图；

图2是智能指纹自行车支撑杆锁安装状态示意图；

图例：1、支撑杆，2、钢丝线，3、锁舌，4、挡块，5、圆锥体，6、导轮，7、电磁锁，8、电路板，9、，10、STC89C52单片机，11、继电器，12、，13、刹车器，14、车轮，15、水平叉，16、控制盒，17、斜叉，18、刹车盘，19、后轴。

具体实施方式：本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

实施例：如图1、2所示，智能指纹自行车支撑杆锁由安装在自行车后轴19处的原车碟刹刹车器13、车把上的电容屏指纹传感器模块、连接刹车器13与原支撑杆1的钢丝线2、连装在自行车后水平叉15和斜叉17间的控制盒16为主要组成，在盒内装设有STC89C52单片机10、指纹识别模块、振动传感器模块、振动传感器、蜂鸣器、锂电池及充电接口、电磁锁7、圆锥体5、挡块4、电源开关。在与电磁锁7的锁舌3相对位置处，间隔装设有挡块4。钢丝线2上连有圆锥体5，圆锥体5的圆盘面朝向刹车器13。电容屏指纹传感器模块与单片机10、指纹识别模块电连接；在水平叉15上连装有前后导轮6，与刹车器13相连的钢丝线2绕过导轮6与支撑杆1连接。电源开关为电间隔排列的两个独立电极棒，钢丝线2从其同侧靠近通过。在近电源开关处的钢丝线1上包套有绝缘套，套上包有整块铜皮。

电路说明：

图3是总电路图；

图4—15是模块电路图；

其中：图4、蜂鸣器模块电路图，5、状态指示灯模块电路图，6、电源降压模块电路图，7、与指纹识别模块连接的针座模块电路图，8、程序下载模块电路图，9、单片机复位模块电路图，10、振动传感器模块电路图，11、与外部中断连接的按键开关模块电路图，12、状态选择开关模块电路图，13、晶振电路模块电路图，14、STC89C52单片机，15、继电器控制模块电路图。

图例：1、STC89C52单片机，2、继电器状态选择开关，3、按键开关，4、蜂鸣器，5、振动开关，6、电池接口，7、程序下载接口，8、指纹连接接口，9、减速步进电机接口，10、蜂鸣器模块接口，11、状态指示灯模块。

如电路图3—15所示，本智能指纹自行车支撑杆锁的核心控制器为STC89C52单片机1，它分别与继电器状态选择开关2、按键开关3、蜂鸣器4、振动开关5、程序下载接口7、12V电池接口6、指纹连接接口8、减速步进电机接口9、蜂鸣器模块接口10、状态指示灯红、蓝、白LED灯模块11电连接。FPM22型指纹传感器模块通过指纹连接接口8与单片机1电连接。JA12-N20型减速步进电机正极与电池正极连接，负极与减速步进电机接口9的引脚1相连，引脚2与电池负极相连。当继电器状态选择开关2从常断状态变为闭合状态时，则引脚1和引脚2导通，减速步进电机开始工作。蜂鸣器模块正负极线连接方式与减速步进电机相同，接在蜂鸣器模块接口10。程序下载接口7用于为单片机1下载程序时连接专用的下载器。12V电池接口6的两个引脚与装有两节并联的12V电池的电池槽连接，经降压电路后，给予VCC线5V电压。HDX-2型振动开关5的一端与VCC线相接，一端与单片机的P3.2/INT0（外部中断）引脚和电阻R1的一端连接。当产生振动时，该振动开关5断开，使P3.2/INT0引脚变为低电平，单片机1根据P3.2/INT0引脚的电平变化获得振动情况。5V有源蜂鸣器4正极一端与单片机1的P1.5引脚连接，负极接GND线，当单片机1的P1.5引脚为高电平时，蜂鸣器4鸣叫。按键开关3的1引脚与单片机1的P3.3/INT1引脚连接，2引脚与GND线连接，不按下时1、2引脚断开，按下时闭合，闭合后相当于单片机1的P3.3/INT1引脚接地，其电平变为低电平，单片机1根据P3.3/INT1引脚的电平变化来判断按键开关3是否被按下。继电器状态选择开关2的1引脚与VCC线连接，2引脚与单片机1的P2.1引脚连接，3引脚与GND线连接，当继电器状态选择开关2将1引脚与2引脚导通时，则会给予单片机1的P2.1接口高电平，当3引脚与2引脚导通时，则给与单片机1的P2.1引脚低电平。单片机1 根据P2.1的电位变化来判断状态开关的情况。

当刹车器13处的限位开关导通时，电池的正极与12V电池接口6的2引脚连接，负极与限位开关的公共端连接，限位开关的常闭端连接。刹车器13没被拉动的时候，限位开关是被按下的，按下后断开。12V电池接口6的1引脚和PCB板上的VCC线得到电压，从而单片机1开始工作。单片机1先检测继电器状态选择开关2的状态，若该开关是将1引脚与2引脚导通的，即P2.1接口为高电平，则单片机1判断为识别模式；若该开关2是将3引脚与2引脚导通的，即P2.1接口为低电平，则单片机1判断为指纹录入模式。当判断为识别模式时，单片机1先长鸣一声，（从掉电模式恢复时也执行此操作），开始通过连接在指纹连接接口8上的指纹模块发送识别指纹指令，若指纹模块识别指纹后，所获得指纹与指纹模块内部指纹库中的某一指纹匹配，则回应相对应的指令告诉单片机1识别正确，而后单片机1则改变继电器状态选择开关2的状态，使减速电机接口9的接口1和接口2导通，从而使减速电机工作，连动电磁锁7，收回锁舌3，释放圆锥体5，两个电极断路，整个单片机系统停止供电。未释放圆锥体5前，两个电极导通，整个单片机供电。若指纹模块识别指纹后，所获得指纹与指纹模块内部指纹库中的任一指纹均不匹配，则回应相对应的指令告诉单片机1识别错误，而后单片机1则使其P1.5引脚为高电平，使蜂鸣器4鸣叫三声，而后再继续识别，每次错误均会使蜂鸣器4鸣叫，若连续三次全部识别错误，则改变继电器状态选择开关1的状态使蜂鸣器模块接口10的1、2接口导通10S，使蜂鸣器模块工作10秒，以示警告。在单片机1传送命令使指纹传感器检测的同时也会同时检测P3.2/INT0引脚的电平变化，若其电平的2S内的电平变化次数由高电平变低电平为一次，由低电平变为高电平为一次超过阀值1，则会使蜂鸣器4鸣叫三声，鸣叫完后，若再在下一个2S秒内检测到电平变化次数超过阀值2，则启动连接在蜂鸣器接口10上的蜂鸣器4，鸣叫5秒完后，若再在下一个2秒内检测到电平变化次数超过阀值3，则启动连接在蜂鸣器接口10上的蜂鸣器4，鸣叫完10秒后，则继续检测下一个两秒，若两秒内的电平变化次数未超过阀值，则将此两秒检测到的电平变化次数的值加到下一个两秒内。而后的两秒内检测的电平变化次数皆按照阀值3来判断是否启动连接在蜂鸣器接口10上的蜂鸣器4。阀值1大于阀值2大于阀值3，例如阀值1、阀值2和阀值3分别可以是60、30、20。若在发送给指纹传感器指纹识别命令后，指纹识别模块一直没传回数据持续了三分钟，则单片机1发送指纹模块指握手命令，若指纹模块返回的握手命令正确则握手成功，即证明指纹模块没有出现故障或被人摘除，此时若振动开,5连接的P3.2/INT0引脚在过去的三分钟内一直处于高电平，则单片机1进入掉电模式，以节约电能。若握手失败即未返回握手命令或握手口令不正确，则不进入掉电模式，直到与指纹传感器模块成功握手且振动开关5连接的P3.2/INT0引脚在过去的三分钟内一直处于高电平，才进入掉电模式。当振动传感器再次检测到振动时，则会拉低P3.2/INT0引脚的电平，使其变为低电平，单片机1的P3.2/INT0引脚在变为低电平时将会被唤醒，此时，它开始重复上面的工作。当检测为指纹录入模式时，单片机1会使状态指示灯红、蓝、白LED灯模块11的白灯亮起，蜂鸣器4长鸣三声，以提醒为录入模式。并检测按键开关3是否被按下，若按下后则向指纹模块发送录入指纹的命令，指纹模块在收到录入指纹命令后，会自动开始录入指纹，若指纹录入成功则会覆盖掉指纹库中的第一个指纹模板，并返回录入成功的相应信息给单片机1，单片机1接收到录入成功信息后，会闪烁两次蓝灯，并使蜂鸣器4长鸣一声，以示录入成功，若返回的是录入失败的相应信息，则红灯闪烁两次，并使蜂鸣器4 鸣叫三声，以示录入失败。当指纹录入成功后，再次按下按键，并录入成功，则会覆盖第二个指纹模板，若录入失败，则下一次录入的指纹将要覆盖的模板，仍为上一次录入失败时将要覆盖的指纹模板。若按下按键超过5秒，则单片机1将发送指令要求指纹传感器模块清除其内部指纹库中全部指纹模板，指纹模块返回清除成功信息后，单片机1则命令蓝红灯交替闪烁两次，并长鸣一声。若返回不成功信息，则命令蜂鸣器4鸣叫3声，红灯闪烁3次。长鸣为2秒，普通鸣叫为0.5秒。单片机1拥有两个外部中断系统，在人离开后，且单片机1接受不到振动传感器传过来的电流时，就会进入休眠模式，单片机1的功耗会降低，理论功耗可从正常工作的4-7ma降到0.1ua以下，这时除了外部中断系统在工作，而外部中断系统与振动传感器连接，振动传感器检测到振动以后会输出低电平，从而将单片机1唤醒，单片机1的外部中断系统在检测到低电平时，会将单片机1从掉电模式中唤醒，然后正常工作。

骑行前，单片机1处于休眠模式，其外部中断系统仍在工作，骑行者手指按在电容屏指纹传感器模块上，进行指纹识别验证，若验证正确，则返回相应的数据给单片机1，单片机控制ly-03型电磁锁7的锁舌3收回，释放圆锥体5，刹车器13回拉钢丝绳2并连动支撑杆1收起，与此同时，释放刹车盘18，实现解锁。否则单片机启动蜂鸣器报警。

单片机1中拥有中断系统，上锁后，单片机1进入休眠模式，振动传感器感受不到振动。休眠模式时，单片机1的CPU,RAM ROM 各种系统关闭，唯有外部中断系统仍在工作，此时，振动传感器感受到振动后，会发出一个低电平给单片机1的外部中断系统，从而让单片机1从休眠模式转为工作状态。

驻车时，打下支撑架1，通过钢丝绳2连动刹车器13，抱死刹车盘18，锁死后轮14，同时，由单片机1改变继电器状态选择开关2的状态，从而使减速电机停止工作，连动电磁锁7停止工作，锁舌3外露，圆锥体5被卡在挡块4外，使得钢丝线2无法被刹车器13收回。在下次电机启动时，由单片机1、继电器状态选择开关2、减速电机控制的电磁锁7释放圆锥体5，钢丝线2被刹车器13收回，从而释放刹车盘18，自行车解锁。

整个控制盒开有五个开口：数据线口，使单片机1与微机通过数据线USB接口相连，在微机上通过软件控制，可使单片机1控制指纹模块，进行指纹的录入、输出或者删除。锂电池充电口。蜂鸣器出声孔。在电池无电时可外接充电器充电。全国以山地车为主的碟刹自行车用户众多，月销量可达3000个。本锁适应大部分碟刹自行车，闸刹的自行车亦可加装，在摩托车和电瓶车上均可使用。

上述说明仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。