非接触式手势门锁装置及实现方法与流程

本发明涉及门锁技术，具体涉及一种非接触式手势门锁装置及实现方法。

背景技术：

锁具作为安全装置，对于保护住宅及个人资料的私密性和安全性有极大帮助。

传统机械锁采用钥匙开关，使用不便、安全性差、可复制性强，且不可更改的特性不能满足现代需求。传统密码锁虽然满足了多次更改密码并存储的需求，但接触式密码锁也会留下痕迹，存在被盗风险。两种锁具都存在一定安全隐患，危害消费者财产安全。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种非接触式手势门锁装置及实现方法，解决现有锁具安全性差、可复制性强等问题。

实现本发明目的的技术方案为：一种非接触式手势门锁装置，包括手势识别传感区域、内部的单片机核心控制区、门锁控制执行机构、供电部分和显示部分；

手势识别传感区域由尺寸相同的非金属面板和传感器组成，非金属面板设置在传感器上方，传感器输出接入单片机核心控制区的ad输入端；

单片机核心控制区由单片机最小系统板以及一个非接触式电容传感器构成；非接触式电容传感器由lc谐振器、数据选择器、内部基准时钟电路、数据处理芯片以及i²c接口组成，主要负责外部电容值的采集以及ad转换；lc谐振器包括基准电容与基准电感，其中传感器输入作为外部电容，与基准电容作并联连接，通过lc谐振器将外部电容变化转化为频率的变化，频率值通过数据选择器传输到数据处理芯片之中，完成外部电容模拟量的采集；数据处理芯片结合基准时钟，将外部电容对应频率值进行ad转换，通过i²c接口将数字量传输至单片机最小核心板，作为手势密码存储于单片机中并作为识别的基础；单片机最小系统板由单片机、电源部分、晶振电路以及复位电路构成，负责数据处理、采集以及各模块间协调工作；

门锁控制执行机构由继电器、蜂鸣器以及锁存器构成，若密码输入正确，则单片机最小系统输出信号控制继电器开合；若密码输入错误达到五次，则蜂鸣器报警且锁存器锁存驱动信号，不能再输入密码。

进一步的，供电部分由集成开关电源实现，输入220v交流，输出为继电器控制的12v和单片机核心供电的5v。

进一步的，显示部分为lcd液晶显示模块或oled模块，用于人机交互显示必要的提示信息。

进一步的，传感器由印刷电路板或单层敷铜板实现，传感器与非金属面板分隔开，实现非接触式手势识别。

进一步的，门锁装置背面设置有复位按键，用于密码设置。

一种非接触式手势门锁装置及实现方法，包含密码设置以及正常使用两种模式；

密码设置模式具体步骤为：

(1)门锁背面设有一复位按键，长按一定时长之后进入密码设置界面；

(2)在门锁的正面进行密码设置，输入一个手势后，屏幕出现识别数字后认为识别并记录成功，输入第二个、第三个、直至最后一个；

(3)再次按一下复位按键表示设置结束；

正常使用模式具体步骤为：

(1)随意点击手势输入区域，进入手势密码输入界面，屏幕显示请输入手势密码；

(2)输入一个手势，在屏幕上显示一个“*”，输入设定位数密码，若密码匹配则继电器吸合，门锁打开；否则门锁不动作，重新返回密码输入界面；

(3)若连续输入n次密码不正确，则门锁自动锁存且蜂鸣器产生报警信号。

进一步的，长按复位按键(6)10s之后进入密码设置界面。

进一步的，若连续输入五次密码不正确，则门锁自动锁存一小时无法打开且蜂鸣器产生报警信号。

进一步的，密码设置模式中，设置六位密码。

与现有的技术相比，本发明的显著效果为：(1)本发明采用非接触式门锁设计，不像传统机械门锁那样携带钥匙，减少了忘带钥匙或钥匙被锁在室内的麻烦；(2)与接触式识别门锁相比，不留下接触产生的指纹信息，减小了被窃取的可能；(3)手势电容值具有特殊性，每个人即使相同手势对应电容值也不同，增加了密码安全性；(4)该非接触式手势门锁由单片机实现设置和识别密码，可根据需求任意设置和修改密码，免去传统机械门锁更换锁芯和钥匙的麻烦。

附图说明

图1为本发明非接触式手势门锁装置原理图。

图2为非接触式电容传感器原理图。

图3为本发明非接触式手势门锁装置及实现方法的机械结构示意图。

具体实施方式

结合图1、图3，一种非接触式手势门锁装置，该装置用于手势门锁控制，所述装置包括手势识别传感区域、内部的单片机控制核心、门锁控制执行机构、供电部分和显示部分；

手势识别传感区由非金属面板1、传感器2组成，非金属面板1在上，与面板相同尺寸的传感器2在下，传感器由印刷电路板或单层敷铜板实现。传感器2输出由一根导线接入单片机核心控制板的ad输入端；

单片机核心控制区由单片机最小系统板3以及一个非接触式电容传感器4构成。如图2所示，非接触式电容传感器4由lc谐振器、数据选择器、内部基准时钟电路、数据处理芯片以及i²c接口组成，主要负责外部电容值的采集以及ad转换。lc谐振器包括基准电容与基准电感，其中传感器输入作为外部电容与基准电容作并联连接，通过lc谐振器将外部电容变化转化为频率的变化，频率值通过数据选择器传输到数据处理芯片之中，完成外部电容模拟量的采集；数据处理芯片结合基准时钟，将外部电容对应频率值进行ad转换，通过i²c接口将数字量传输至单片机最小核心板，作为手势密码存储于单片机中并作为识别的基础。单片机最小系统板3由单片机、电源部分、晶振电路以及复位电路构成，负责数据处理、采集以及各模块间协调工作；

门锁控制区主要由继电器5、蜂鸣器以及锁存器以及构成，若密码输入正确，则单片机最小系统输出信号控制继电器5开合；若密码输入错误达到五次，则蜂鸣器报警且锁存器锁存驱动信号，不能再输入密码。

供电部分由集成开关电源实现，输入220v交流，输出为继电器控制的12v和单片机核心供电的5v。显示部分为lcd液晶显示模块或oled模块，用于人机交互显示必要的提示信息。门锁装置背面设置有复位按键6，用于密码设置。

非接触式手势门锁装置的实现方法，包括下述两种模式：

一、密码设置：进门后，在锁的背面有一复位按键6，长按10s之后进入密码设置，在锁的正面可以进行设置，一共六位密码，输入一个手势后，屏幕出现识别数字后认为识别并记录成功，输入第二个、第三个、直至最后一个。手势分为0(握拳)12345，开锁密码由这些手势组成。再次按一下按键表示设置结束。

二、正常使用：正常使用时，用户随意点击手势输入区域，进入手势密码输入界面，屏幕显示请输入手势密码，用户输入一个手势，在屏幕上显示一个*，输入6个后，若密码匹配则继电器吸合，门锁打开；否则门锁不动作，重新返回密码输入界面。若连续输入五次密码不正确，则门锁自动锁存一小时无法打开且蜂鸣器产生报警信号。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种非接触式手势门锁装置及实现方法，门锁装置包括手势识别传感区域、内部的单片机核心控制区、门锁控制执行机构、供电部分和显示部分；手势识别传感区包括非金属面板和由印刷电路板或单层敷铜板构成的传感器；单片机核心控制区通过自带AD转换器将传感器获得的非接触手势感应电容转化为手势识别信息，并以此作为门锁密码；手势门锁可设置和识别6种手势构成的密码，单片机最小系统板通过判定密码匹配与否控制门锁开关继电器状态。本发明适用于非接触式密码锁控制，人手势电容值具有独特性，不同的人手势电容值不同，大大减小了密码被窃取的风险。

技术研发人员：孙金磊;刘威;吴振宇;董浩宸;李晓莉
受保护的技术使用者：南京理工大学
技术研发日：2018.08.24
技术公布日：2019.01.22