锁体主控单元、移动单元的制作方法

本实用新型涉及智能安防、智能家居领域，具体是智能锁具技术领域。

背景技术：

现有的入户门智能防盗锁大多都具有指纹和刷卡的功能，容易被复制和破解，安全性较低；如果门上配置了遥控器，当按下遥控器后，信号会传播较远的距离，容易通过技术手段被捕获和破解；而且以上的解锁方式需要手动操作，如果操作者携带的东西较多，会给开锁带来不便。

技术实现要素：

本实用新型为了解决现有智能防盗锁安全性低、手动操锁不方便的问题，提供一种锁体主控单元、移动单元。

本实用新型提供一种智能开锁方法，其特征在于：包括以下步骤：

1】锁体主控单元生成信号一并将信号一通过人体作为信号传输介质辐射出去；

2】移动单元接收步骤1】中人体辐射的数据信号，判断是否与预先设定的数据匹配，如果匹配，移动单元向锁体主控单元发射信号二，转入步骤3】，如果不一致，维持闭锁状态；

3】锁体主控单元接收移动单元发射的信号二，开锁。

优选的，上述智能开锁方法中的步骤2】中，所述移动单元向锁体主控单元发射信号二是通过人体作为信号传输介质辐射出去的，或者是通过蓝牙的方式发射，或者是通过红外的方式发射。

优选的，上述智能开锁方法中的步骤3】中，所述锁体主控单元接收到移动单元发射的信号二后，判断是否能够开锁，如果能够开锁，执行开锁动作，如果不能够开锁，维持闭锁状态。

优选的，上述智能开锁方法中的锁体主控单元，包括控制器模块一、无线接收模块二、无线发射模块一以及执行模块，控制器模块一的控制信号输出端与执行模块连接，控制器模块一的发射信号输出端与无线发射模块一连接，无线接收模块二的输出端与控制器模块一的输入端连接。

优选的，上述锁体主控单元还包括激活单元和/或耦合板模块和/或语音模块和/或报警模块和/或显示模块，所述激活单元的输出端与控制器模块一连接，所述无线发射模块一的输出端与耦合板模块连接，所述语音模块与控制器模块一连接,所述报警模块与控制器模块一连接，所述显示模块与控制器模块一连接。

优选的，上述智能开锁方法中的移动单元，包括控制器模块二、无线接收模块一、无线发射模块二，所述无线接收模块一的输出端与控制器模块二连接，所述控制器模块二的输出端与无线发射模块二连接。

优选的，上述智能开锁方法中，步骤1】中的信号一是采用滚码的方式生成的。

优选的，上述智能开锁方法中，步骤1】中的信号一和/或信号二是以125KHz的滚码信号方式辐射出去的。

本实用新型还提供一种锁体主控单元，其特征在于：所述锁体主控单元包括控制器模块一、无线接收模块二、以人体作为信号传输介质的无线发射模块一以及执行模块，控制器模块一的控制信号输出端与执行模块连接，控制器模块一的发射信号输出端与无线发射模块一连接，无线接收模块二的输出端与控制器模块一的输入端连接。

优选的，所述锁体主控单元还包括激活单元和/或耦合板模块和/或语音模块和/或报警模块和/或显示模块，所述激活单元的输出端与控制器模块一连接，所述无线发射模块一的输出端与耦合板模块连接，所述语音模块与控制器模块一连接,所述报警模块与控制器模块一连接，所述显示模块与控制器模块一连接。

优选的，上述锁体主控单元中，所述控制器模块一采用微芯公司生产的PIC16LF1829。

优选的，上述锁体主控单元中，无线发射模块一向外发射的是125KHz的滚码信号。

优选的，上述锁体主控单元中，无线接收模块二接收外界通过人体传输来的信号。

优选的，上述锁体主控单元中，所述执行模块采用DRV8837离合驱动芯片。

优选的，上述锁体主控单元中，所述无线接收模块二是低频模拟前端，能够检测输入信号的幅值为1mV，调制深度能够达到8%,通信方式为SPI，工作电流为10uA。 例如，无线接收模块二采用MCP2035芯片。

本实用新型还提供一种移动单元，其特征在于：包括控制器模块二、接收通过人体传输来的信号的无线接收模块一、无线发射模块二，所述无线接收模块一的输出端与控制器模块二连接，所述控制器模块二的输出端与无线发射模块二连接。

优选的，上述移动单元中，所述控制器模块二选用微芯公司生产的PIC16LF1827。

优选的，上述移动单元中，无线发射模块二以人体作为信号传输介质发射信号，无线接收模块二接收无线发射模块二通过人体传输来的信号。

优选的，上述移动单元中，无线接收模块一是低频模拟前端，能够检测输入信号的幅值为1mV，调制深度能够达到8%,通信方式为SPI，工作电流为10uA。 例如，无线接收模块一采用MCP2035芯片。

优选的，上述移动单元中，无线发射模块二向外发射的是125KHz的滚码信号。

一种智能锁，包括上述的锁体主控单元和移动单元。

本实用新型还提供智能锁的使用方法，其特征在于：所述智能锁包括移动单元和锁体主控单元，移动单元进入对应的锁体主控单元的辐射范围内，锁打开，无需手持移动单元，移动单元无需紧贴锁体主控单元；当有激活单元时，人体任意部位触摸或者使用任何物体触碰激活单元后，锁打开；当进一步还有耦合板模块时，人体任意部位触摸或者使用任何物体触碰激活单元后，锁打开。

本实用新型的积极效果在于：

1、使用人体作为信号传输介质，通信距离短，不易被捕获：锁具主控板和对应的移动单元之间通过双向无线信号进行通信，经过人体传导后，实现最终的通信；在人体传导的过程中，向外辐射的信号距离较短，基本不会超过1米，不易被专业设备捕获。

2、操作方便：操作者只要携带移动单元进入到锁体主控单元的辐射范围内，并且保持2-3S即可实现开锁。

3、信号传输采用滚码方式，安全性高。进一步的，双向信号传输都可以采用滚码方式，只有双向都验证通过了，才能完成开锁，安全性更高。

4、激活单元的设置，可以节约电能，人体任意部位触摸或者使用任何物体触碰激活单元后，锁体主控单元被激活工作，保持2-3S即可开锁。

5、耦合板模块的设置，可以在保证发射距离和不提高发射功率的前提下，减小无线发射模块一的体积，从而减小锁具的体积。

6、采用的通信频率对于人体都是兼容的，不会对人体产生伤害。

附图说明

图1：实施例一的工作原理图；

图2：实施例四的工作原理图；

图3：无线发射模块一的电路图；

图4：无线发射模块二的电路图；

图5：锁体外面板结构图；

图6：激活单元和耦合板模块结构图。

具体实施方式

实施例一

实施例一提供一种智能开锁方法、锁体主控单元、移动单元。

该智能开锁方法，包括以下步骤：

1】锁体主控单元生成信号一并将信号一通过人体作为信号传输介质辐射出去；其中：信号一可以采用但不限于采用滚码的形式，预先在锁体主控单元和移动单元之间存储同样的一段数字，选取其中连续的几位数字通过人体发送出去；

2】移动单元接收步骤1】中人体辐射的信号，判断是否与预先设定的信号一致，如果一致，移动单元向锁体主控单元发射信号二，转入步骤3】，如果不一致，维持闭锁状态；

具体的，所述移动单元向锁体主控单元发射信号二是通过蓝牙或者红外等以空气为介质的方式发射的。也即移动单元向锁体主控单元发射的信号二可以是红外信号、蓝牙信号等以空气为介质传播的信号，采用现有的红外和蓝牙技术实现即可，本申请不做赘述；

3】锁体主控单元接收移动单元发射的信号二，开锁。

优选的，为了进一步提高了开锁的安全性，对步骤3】进行改进，3】所述锁体主控单元接收移动单元发射的信号二后，判断是否与开锁信号对应，如果是，执行开锁动作，如果不是，维持闭锁状态。

本实施例中的开锁方法，不需要人体接触锁体主控单元，只需要人体携带移动单元进入锁体主控单元无线发射模块一的辐射范围内即可，人体也无需手持移动单元，充分解放人的双手。

为了实现上述方法，如图1所示，本实施例中的锁体主控单元包括控制器模块一、无线接收模块二、无线发射模块一以及执行模块，控制器模块一的控制信号输出端与执行模块连接，控制器模块一的发射信号输出端与无线发射模块一连接，无线接收模块二的输出端与控制器模块一的输入端连接。

本实施例中的移动单元包括控制器模块二、无线接收模块一、无线发射模块二，所述无线接收模块一的输出端与控制器模块二连接，所述控制器模块二的输出端与无线发射模块二连接。

锁体主控单元的控制器模块一采用微芯公司生产的PIC16LF1829，其低功耗、高性能满足了锁具的功能要求。移动单元的的控制器模块二选用微芯公司生产的PIC16LF1827，同样保证了移动单元的耗电量的要求。当没有锁具操作的要求时，为了节省电量，两个控制器模块处于休眠模式。

如图3，锁体主控单元的无线发射模块一采用的是MOS管组成的全桥逆变电路和LC谐振电路。人体在低频（60KHz-10MHz）时具有较高的介电常数，相较于空气来说，人体在低频时更利于信号的传输，同时为了保证双向通信时的低功耗，LC谐振电路的谐振频率选择为125KHz。由于全桥逆变电路能够产生反向电压，因此其输出电压约为电源电压的两倍。

无线发射模块一与无线接收模块一是对应的信号收发模块，相应的，无线接收模块一采用MCP2035芯片，该芯片是低频模拟前端，能够检测输入信号的幅值为1mV，调制深度能够达到8%。通信方式为SPI，工作电流为10uA。

无线发射模块二采用红外发射模块或者蓝牙发射模块等以空气作为信号传播介质的模块，相应的无线接收模块二采用与无线发射模块二匹配的红外接收模块或者蓝牙发射模块等以空气作为信号传播介质的模块，在此不做详细赘述。

具体的，执行模块采用DRV8837离合驱动芯片，该芯片内部配置为H桥电路，输出电流为1.8A，供电电源可以达到11V。当密码或者无线通信验证通过后，控制器模块一通过控制执行模块的离合实现锁具的启闭，执行模块的设计在此不赘述。

本实施例一硬件结构中还包括电源模块一和电源模块二，所述电源模块一包括为锁体主控单元供电的四节五号电池，电源模块二包括为移动单元供电的CR2032纽扣电池，电源模块一分别对无线接收模块二，无线发射模块一，控制器模块一，执行模块和报警模块进行供电，降压电路采用ASM117。为了防止电源模块一的电池电量低，打不开门的情况，提供了应急电源接口，可以使用外置充电宝或者充电器等来供电。

实施例二

本实施例二提供一种省电的锁体主控单元。即在实施例一的基础上，本实施例二的锁体主控单元还包括激活单元，所述激活单元的输出端与控制器模块一连接。

激活单元未被激活时，锁体主控单元处于休眠状态，因而激活单元可以节约电能；激活单元被激活后，控制器模块一开始工作，通过无线发射模块一发射无线信号一。

具体的，激活单元可以采用但不限于以下方式实现：激活单元采用电容分压技术（CVD）。

使用时，通过人体任何部位或者人体手持任何物体触碰激活单元，激活单元即被激活，然后按照实施例一的开锁方法进行开锁。

实施例三

为了减小无线发射模块一的体积或者降低无线发射模块一的发射功率，实施例三提供一种智能开锁方法以及锁体主控单元。

本实施例三的智能开锁方法：

1】当有激活单元时，通过人体任何部位或者人体手持任何物体触碰激活单元，激活单元即被激活，锁体主控单元的控制器模块一生成的信号一依次通过无线发射模块一、耦合板模块、人体辐射出去；

2】移动单元接收步骤1】中人体辐射的信号二，判断是否与预先设定的信号一致，如果一致，移动单元向锁体主控单元发射信号二，转入步骤3】，如果不一致，维持闭锁状态；

3】锁体主控单元接收移动单元发射的信号二，并进一步的判断是否与预先设定的信号一致，如果一致，开锁；否则维持闭锁状态，并通过报警模块和/或显示模块提示。

在实施例一或二的基础上，本实施例三的锁体主控单元还包括耦合板模块，所述无线发射模块一的输出端与耦合板模块连接。实施例一和实施例二中，没有耦合板，为了保证发射距离不低于10cm、不超出1米（例如），有两种方式提高发射距离，一是提高发射功率，二是增大无线发射模块一的体积。在不提高功率的情况下，如果不增加耦合板，无线发射模块一的辐射范围小，一般低于10cm。所以需要移动单元非常近距离的接触面板，例如需要移动单元与锁体主控单元距离10cm才能解锁，使用不便。

无线发射模块一发射的信号通过耦合板模块向外辐射能量，通信的过程中人体任何部位保持接触耦合板模块，无线发射模块一发射的信号可以通过人体进行传播，因此耦合板模块可以设计成人体所能接触的最小面积，同时从安全角度考虑，耦合板模块的尺寸为12*13mm。由于通信距离短，无需设计天线。调制方式为ASK调制，发送的字节数为16个字节，包括了2个字节的滤波、1个字节的命令字节、4个字节的地址、1个字节的长度、8个字节的滚码数据。波特率为1000。

当锁体主控单元同时包括耦合板模块和激活单元时，激活单元和耦合板模块集成在一张PCB板上，二者之间没有接触，如图6所示，使用者一根手指就能同时接触到激活单元和耦合板模块。激活单元2和耦合板模块7放在锁体外面板上。控制器模块一通过无线发射模块一发射无线信号时，激活单元的触摸功能关闭，耦合板模块连接到锁体主控单元的LC发射电路。人身体的任何部分或者人体手持任何物体通过触碰耦合板模块来传导LC电路发射的无线信号，进行双向通信。锁体主控单元安装在锁体外面板内，其中激活单元安装在外面板上，外面板的表面覆盖 1MM的亚克力板，如图5，锁体外面板上还设置有数字按键3、可用钥匙开锁的锁孔6以及门把手5。

优选的，所述锁体主控单元还包括报警模块和/或显示模块1和/或语音模块，所述报警模块与控制器模块一连接，所述显示模块与控制器模块一连接，所述语音模块的输出端与控制器模块一连接。

报警模块采用蜂鸣器，保证锁具使用的安全性和实用性；当锁具被撬，密码输入超次数，电压低的时候进行报警，使锁具使用者提前处理。

语音模块和显示模块1可以方便用户交互，提示用户的操作是否正确，及开锁是否成功。语音模块主要包括了按键音、开关锁提示音，操作失败提示音，电量低提示音，初始化提示音等，为了保证语音信号的清晰度，在语音模块中采用了升压电路，为语音芯片供电。显示模块主要包括了显示时间，密码输入显示，无线通信提示等，方便用户及时掌握开锁状态。

实施例四

如图2所示，本实施例提供一种更加安全的智能开锁方法、锁体主控单元、移动单元。

该智能开锁方法，包括以下步骤：

1】锁体主控单元生成信号一并将信号一通过人体作为信号传输介质辐射出去；其中：信号一可以采用但不限于采用滚码的形式，预先在锁体主控单元和移动单元之间存储同样的一段数字，选取其中连续的几位数字通过人体发送出去；

2】为移动单元接收步骤1】中人体辐射的信号二，判断是否与预先设定的信号一致，如果一致，移动单元生成信号二并将信号二通过人体作为信号传输介质辐射出去，转入步骤3】，如果不一致，维持闭锁状态；信号二可以是一个固定的数据，代表开锁指令；数据二也可以不限于一个固定的数字，而采用滚码的形式，预先在锁体主控单元和移动单元之间存储同样的一段数字。

3】锁体主控单元接收信号二，开锁。优选的，为了进一步提高了开锁的安全性，对步骤3】进行改进，即3】所述锁体主控单元接收信号二后，判断是否与预先存储在锁体主控单元的信号一致，如果是，执行开锁动作，如果不是，维持闭锁状态。

实施例四与实施例一的区别是：步骤2】中，所述移动单元的无线发射模块二向锁体主控单元发射信号二是采用与步骤1】相同的通过人体作为信号传输介质的方式，而并非采用蓝牙或者红外的方式。

为了实现上述区别，如图4，移动单元的无线发射模块二采用的是TI公司生产的SN74LVC04APWR反相器构建LC谐振电路，保证了移动单元的低功耗的要求。通过一个GPIO口进行控制，减少了外围元件的使用。在发送字节、调制方式、波特率和天线设计等方面与锁体主控单元的无线发射模块一相似。

无线接收模块二与无线接收模块一相同，也采用MCP2035，该芯片是低频模拟前端，能够检测输入信号的幅值为1mV，调制深度能够达到8%。通信方式为SPI，工作电流为10uA。

锁体主控单元也可以参照实施例二和实施例三增加激活单元和/或耦合板模块。此时，耦合板模块实现了双向通信。

本实施例四通过人体传导信号来实现锁体主控单元和移动单元之间的双向信号传输。当人体的任何部位触摸到锁体外面板的激活单元后，锁体主控单元被激活，无线发射模块一开始向外发射125KHz的滚码信号，经过ASK调制后，通过LC谐振电路发射出去，然后该信号会在人体表面产生电磁场，装在人身上的移动单元接收到人体传导过来的滚码信号，解调和验证通过后，会向锁体主控单元发射125KHz的ASK滚码信号，通过人体传导后，被锁体主控单元接收和验证，验证通过后实现开锁。双向验证的过程会在显示屏上进行显示。滚码发码和解码的过程可以由现有软件实现，在此不做赘述。

锁体主控单元的控制器模块一主要是控制各外围模块，包括了无线接收模块二、无线发射模块一、激活单元、执行模块、显示模块和报警模块等。软件采用C语言和汇编语言混合编程，由主程序、初始化子程序、滚码编码和解码子程序、无线发射和接收子程序、离合驱动和报警子程序等组成。由于双向通信都使用滚码，为了保证通信的安全性，厂商代码分别进行了设置。

一种智能锁，包括上述的锁体主控单元和移动单元。智能锁的使用方法是：移动单元进入对应的锁体主控单元的辐射范围内，锁打开，无需手持移动单元，移动单元无需紧贴锁体主控单元；当有激活单元时，人体任意部位触摸或者使用任何物体触碰激活单元后，锁打开；当进一步还有耦合板模块时，人体任意部位触摸或者使用任何物体触碰激活单元后，锁打开。