一种蓝牙锁电路及电子锁的制作方法

1.本技术涉及智能锁技术领域，尤其是涉及一种蓝牙锁电路及电子锁。


背景技术：

2.随着社会的发展，越来越多的家庭开始采用智能锁，蓝牙锁由于成本低、使用简单，被人们广泛应用。
3.相关技术中，蓝牙锁一般采用一颗经典蓝牙芯片实现建立连接和控制解锁，经典蓝牙芯片需要持续与终端设备连接，通过这种方式使得蓝牙锁长时间处于蓝牙可发现状态会导致蓝牙锁功耗增大；同时，经典蓝牙芯片虽然能够实现大量数据交互但这样会导致功耗进一步升高。因此亟需一种低功耗蓝牙锁。


技术实现要素：

4.本技术提供一种蓝牙锁电路及电子锁，通过使用ble蓝牙芯片实现蓝牙锁快速解锁，bt蓝牙芯片处理信息交互，以实现蓝牙锁低功耗的要求。
5.采用如下技术方案：一种蓝牙锁电路及电子锁，包括：第一蓝牙模块、第二蓝牙模块、第一天线模块、第二天线模块和电动解锁模块；
6.所述第二蓝牙模块用于与终端设备建立信号连接；
7.所述第一蓝牙模块是ble蓝牙模块，所述第一蓝牙模块与所述第二蓝牙模块连接，所述第一蓝牙模块用于对建立连接的终端设备进行身份验证；
8.所述第一天线模块与所述第一蓝牙模块连接，所述第二天线模块与所述第二蓝牙模块连接，所述电动解锁模块与所述第一蓝牙模块连接，所述电动解锁模块用于当所述第一蓝牙模块发出解锁信号以控制驱动件进行解锁。
9.通过采用上述技术方案，在蓝牙锁需要解锁时，通过设置第二蓝牙模块以实现配对绑定移动终端和自动连接移动终端，在蓝牙锁完成与移动终端的匹配后，使用低功耗的第一蓝牙模块实现蓝牙锁的快速解锁，通过使用ble蓝牙芯片实现蓝牙锁快速解锁，bt蓝牙芯片处理信息交互，这样两个蓝牙模块的相互配合使得蓝牙锁功耗相比于传统的单个蓝牙模块控制的功耗大大减少。
10.可选的，所述第一蓝牙模块包括ble蓝牙芯片、第一电源、第一晶振电路以及唤醒开关，所述唤醒开关、第一电源以及所述第一晶振电路均与所述ble蓝牙芯片连接。
11.通过采用上述技术方案，设置第一晶振电路产生振荡信号，通过按压唤醒开关将ble蓝牙芯片产生的激活信号传输至第二蓝牙模块，使得激活信号快速传递至第二蓝牙模块并使第二蓝牙模块与用户设备通讯连接，以实现验证管理员身份和管理蓝牙锁的工作状态。
12.可选的，所述第二蓝牙模块是音频蓝牙模块，所述第二蓝牙模块包括bt蓝牙芯片、第二电源以及第二晶振电路，所述第二晶振电路和所述第二电源均与所述bt蓝牙芯片连接。
13.通过采用上述技术方案，设置第二晶振电路产生振荡信号，通过bt蓝牙芯片以实现与用户设备配对绑定移动终端并在完成配对后自动连接用户设备和解锁。
14.可选的，所述第二蓝牙模块是hid蓝牙模块，所述hid蓝牙模块是ble蓝牙协议上建立hid协议的蓝牙模块。
15.通过采用上述技术方案，hid蓝牙模块能够通过ble协议以低耗的方式完成绑定密钥以及自动连接绑定设备的功能，以达到降低蓝牙锁功耗的目的。
16.可选的，所述第一天线模块包括ble天线和滤波电路，所述ble天线与所述滤波电路连接。
17.通过采用上述技术方案，设置滤波电路以减少传输到ble天线的噪声与杂波。
18.可选的，所述滤波电路包括第一电容、第二电容、第三电容以及第一电感，所述第一电容器、所述第二电容器以及第三电容器依次首尾连接，所述第三电容器的一端连接所述ble天线，所述第一电感并联于所述第一电容器和所述第二电容器两端，所述第一电感与所述第一电容器的公共端连接所述ble蓝牙芯片，所述第一电容器和所述第二电容器的公共端接地。
19.通过采用上述技术方案，由第一电容、第二电容以及第一电感共同组成型滤波电路，去除电路不需要的谐波，使得ble天线能够发射频段更稳定的广播信号。
20.可选的，所述第一晶振电路包括第一晶振，所述第一晶振的第一端和所述第一晶振的第二端均与所述ble蓝牙芯片连接，所述第一晶振的第三端和所述第一晶振的第四端共同接地。
21.通过采用上述技术方案，将第一晶振直接接地，增强了第一晶振的屏蔽效果并且减少第一晶振对其他电路的频率干扰。
22.可选的，所述第二晶振电路包括第四电容、第五电容以及第二晶振，所述第二晶振的第一端分别与所述第四电容的第一端和所述bt蓝牙芯片连接，所述第二晶振的第二端分别与所述第五电容的第一端和所述bt蓝牙芯片连接，所述第二晶振的第三端、第二晶振的第四端、第四电容的第二端和第五电容的第二端共同接地。
23.通过采用上述技术方案，在第二晶振的两引脚处接入两个负载电容接地来形成一个正反馈以保证第二晶振维持正常振荡并稳定输出频率。
24.可选的，所述电动解锁模块包括驱动芯片，所述驱动芯片一端与ble蓝牙芯片连接，另一端与驱动件连接。
25.通过采用上述技术方案，驱动芯片驱动驱动件以实现对蓝牙锁的解锁。
26.一种电子锁，包括：
27.锁体；以及
28.蓝牙锁电路，所述蓝牙锁电路设置于所述锁体内。
29.通过采用上述技术方案，将蓝牙锁电路设置于锁体内可实现多种广播的低耗传递。
30.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：
31.在蓝牙锁需要解锁时，通过设置第二蓝牙模块以实现配对绑定移动终端和自动连接移动终端，在蓝牙锁完成与移动终端的匹配后，使用低功耗的第一蓝牙模块实现蓝牙锁的快速解锁。通过使用ble蓝牙芯片实现蓝牙锁快速解锁，bt蓝牙芯片处理信息交互，这样
通过两个蓝牙模块的相互配合使得蓝牙锁功耗相比于传统的单个蓝牙模块控制的功耗大大减少。
附图说明
32.图1是本技术实施例提供的一种蓝牙锁电路及电子锁的功能模块图；
33.图2是本技术实施例提供的一种蓝牙锁电路及电子锁的电路图。
34.附图标记说明：1、第一蓝牙模块；11、ble蓝牙芯片；12、第一晶振电路；13、唤醒开关；2、第二蓝牙模块；21、bt蓝牙芯片；22、第二晶振电路；3、第一天线模块；31、滤波电路；4、第二天线模块；5、电动解锁模块；51、驱动芯片；52、驱动件。
具体实施方式
35.在对本发明实施例进行介绍之前，首先对本发明实施例中涉及的一些名词进行定义和说明。
36.现在移动设备上使用的蓝牙大多是4.0，而蓝牙4.0有两个分支，经典4.0和ble4.0，经典4.0就是传统的3.0蓝牙升级而成，向下兼容，而ble4.0是一个新的分支，不向下兼容。相较于传统蓝牙，ble的优点是快速搜索，快速连接，超低功耗保持连接和传输数据，弱点是数据传输速率低，物理带宽只有1m，实际传输速度在1～6kb之间。
37.ble（bluetooth low energy），是一种蓝牙低功耗协议。
38.hid(human interface device)，是一种人机交互协议，蓝牙hid是在蓝牙通讯协议上建立hid协议。
39.音频蓝牙，即传统蓝牙协议，也就是br/edr（蓝牙基本速率/增强速率）和ble相比，音频蓝牙数据吞吐量更大，相应功耗也更大。
40.ble低功耗蓝牙：ble蓝牙的发送和接受任务会以最快的速度完成，完成之后ble蓝牙会暂停发射无线广播（但是还是会接受无线广播），等待下一次连接再激活ble蓝牙，ble蓝牙的广播信道（为保证网络不互相干扰而划分）仅有3个，ble蓝牙“完成”一次连接(即扫描其它设备、建立链路、发送数据、认证和适当地结束)仅需要3ms，低功耗蓝牙使用非常短的数据包，多应用于实时性要求比较高，但是数据速率比较低的产品，遥控类的如键盘，遥控鼠标，传感设备的数据发送，如心跳带，血压计，温度传感器等，ble蓝牙无功率级别，一般发送功率在+4dbm，一般在空旷距离，达到70m的传输距离。
41.传统蓝牙（bt蓝牙）：bt蓝牙持续保持广播连接，bt蓝牙拥有32个广播信道，能够接受/发送更多数据，bt蓝牙完成与ble蓝牙相同的连接周期需要数百毫秒，传统蓝牙使用的数据包长度较长，可用于数据量比较大的传输，如语音，音乐，较高数据量传输等，传统蓝牙有3个功率级别，class1，class2，class3，分别支持100m，10m，1m的传输距离。
42.下面结合附图1-2对本技术的一种蓝牙锁电路及电子锁作以下详细地说明。
43.参考图1，本技术实施例公开一种蓝牙锁电路及电子锁，包括第一蓝牙模块1、第二蓝牙模块2、第一天线模块3、第二天线模块4和电动解锁模块5；
44.第二蓝牙模块2用于与终端设备建立信号连接；
45.第一蓝牙模块1是ble蓝牙模块，第一蓝牙模块1与第二蓝牙模块2连接，第一蓝牙模块1用于对建立连接的终端设备进行身份验证；
46.第一天线模块3与第一蓝牙模块1连接，第二天线模块4与第二蓝牙模块2连接，电动解锁模块5与第一蓝牙模块1连接，电动解锁模块5用于接收第一蓝牙模块1发送的解锁信号以控制驱动件52进行解锁。
47.在一种可能的示例中，驱动件52可以是电机、记忆金属、继电器等执行器件。比如，驱动芯片接收到指令后启动电机，以实现蓝牙锁的解锁。
48.在蓝牙锁需要解锁时，通过设置第二蓝牙模块以实现配对绑定移动终端和自动连接移动终端，在蓝牙锁完成与移动终端的匹配后，使用低功耗的第一蓝牙模块实现蓝牙锁的快速解锁，通过两个蓝牙模块的相互配合使得蓝牙锁功耗相比于传统的单个蓝牙模块控制的功耗大大减少。
49.在本实施例中，第一蓝牙模块1包括ble蓝牙芯片11、第一电源、第一晶振电路12以及唤醒开关13，唤醒开关13、第一电源以及第一晶振电路12均与ble蓝牙芯片11连接。设置第一晶振电路12产生振荡信号，通过按压唤醒开关13将ble蓝牙芯片11产生的激活信号传输至第二蓝牙模块2，使得激活信号快速传递至第二蓝牙模块2并使第二蓝牙模块2与用户设备通讯连接，以实现验证管理员身份和管理蓝牙锁的工作状态。
50.在一种示例中，ble蓝牙芯片11发起a广播，a广播为ble普通无限制广播也称管理锁广播，a广播用于验证管理员身份和全面管理蓝牙锁，a广播连接后必须验证密码密钥后才能管理蓝牙锁。
51.在本实施例中，第二蓝牙模块2是音频蓝牙模块或hid蓝牙模块，第二蓝牙模块2包括bt蓝牙芯片21、第二电源以及第二晶振电路22，第二晶振电路22和第二电源均与bt蓝牙芯片21连接。设置第二晶振电路22以产生振荡信号，通过bt蓝牙芯片21以实现与用户设备配对绑定移动终端并在完成配对后自动连接用户设备和解锁。
52.在一种示例中，bt蓝牙芯片21发起b广播和c广播，b广播用于配对绑定蓝牙钥匙，蓝牙钥匙一般是智能手机，包括管理者手机、其它用户手机和单独蓝牙主机，然后把配对绑定的蓝牙钥匙（即蓝牙钥匙的mac地址）放入c广播的广播白名单里。c广播用于蓝牙主机发起的自动连接，只有在白名单里的蓝牙钥匙才可以连接锁，连接后验证蓝牙钥匙的ltk（long term key），正确就开锁。b广播和c广播是不能同时进行广播的，启动b广播是为了配对绑定蓝牙钥匙，启动c广播是为了验证蓝牙钥匙并开锁。
53.在本实施例中，第二蓝牙模块2是hid蓝牙模块，hid蓝牙模块是ble蓝牙协议上建立hid协议的蓝牙模块。hid蓝牙模块能够通过ble协议以低耗的方式完成绑定密钥以及自动连接绑定设备的功能，以达到降低蓝牙锁功耗的目的。
54.在本实施例中，第一天线模块3包括ble天线和滤波电路31，ble天线与滤波电路31连接。设置滤波电路31以减少传输到ble天线的噪声与杂波。
55.在本实施例中，滤波电路31包括第一电容、第二电容、第三电容以及第一电感，第一电容器、第二电容器以及第三电容器依次首尾连接，第三电容器的一端连接ble天线，第一电感并联于第一电容器和第二电容器两端，第一电感与第一电容器的公共端连接ble蓝牙芯片11，第一电容器和第二电容器的公共端接地。由第一电容、第二电容以及第一电感共同组成π型滤波电路31，去除电路不需要的谐波，使得ble天线能够发射频段更稳定的广播信号。
56.在本实施例中，第一晶振电路12包括第一晶振，第一晶振的第一端和第一晶振的
第二端均与ble蓝牙芯片11连接，第一晶振的第三端和第一晶振的第四端共同接地。将第一晶振直接接地，增强了第一晶振的屏蔽效果并且减少第一晶振对其他电路的频率干扰。
57.示例性地，请参阅图2，下面对第一蓝牙模块1以及第一天线模块3的具体电路结构进行详细说明。
58.在一种可能的示例中，第一蓝牙模块1以及第一天线模块3包括ble蓝牙芯片11、电源bat1、晶振y1、唤醒开关13、电容c1、电容c2、电容c3、电容c7、电感l1以及ble天线。其中，第一电容对应电容c1，第二电容对应电容c2，第三电容对应电容c3，第一电感对应电感l1，第一晶振对应晶振y1，第一电源对应电源bat1，ble蓝牙芯片11的型号为rtl8762。电感l1的第一端分别与电容c1的第一端和ble蓝牙芯片11的rfio管脚连接，电感l1的第二端分别与电容c2的第一端和电容c3的第一端连接，电容c1的第二端分与电容c2的第二端共同接地，电容c3的第二端与ble天线连接。晶振y1的vdd引脚与ble蓝牙芯片11的xo管脚连接，晶振y1的out引脚与ble蓝牙芯片11的xi管脚连接，晶振y1的gnd引脚和第一晶振的n/c引脚共同接地。唤醒开关13的第一端与ble蓝牙芯片11的p0-5管脚连接，唤醒开关13的第二端接地。电容c7的第一端分别与电源bat1和ble蓝牙芯片11的hvd管脚连接，电容c7的第二端接地。
59.在本实施例中，第二晶振电路22包括第四电容、第五电容以及第二晶振，第二晶振的第一端分别与第四电容的第一端和bt蓝牙芯片21连接，第二晶振的第二端分别与第五电容的第一端和bt蓝牙芯片21连接，第二晶振的第三端、第二晶振的第四端、第四电容的第二端和第五电容的第二端共同接地。
60.示例性地，请参阅图2，下面对第二蓝牙模块2以及第二天线模块4的具体电路结构进行详细说明。
61.在一种可能的示例中，第二蓝牙模块2以及第二天线模块4包括bt蓝牙芯片21、电源bat2、电容c4、电容c5、电容c6、电容c8、晶振y2以及bt天线。其中，第四电容对应电容c4，第五电容对应电容c5，第二晶振对应晶振y2，第二电源对应电源bat2，bt蓝牙芯片21的型号为yc1323。晶振y2的out引脚分别与电容c4的第一端和bt蓝牙芯片21的x-in管脚连接，晶振y2的vdd引脚分别与电容c5的第一端和bt蓝牙芯片21的x-out管脚连接，晶振y2的gnd引脚、晶振y2的n/c引脚、电容c4的第二端和电容c5的第二端共同接地。电容c6的第一端与bt蓝牙芯片21的fr管脚连接，电容c6的第二端与bt蓝牙天线连接。电容c8的第一端分别与bt蓝牙芯片21的ad管脚和gnd连接，电容c8的第二端分别与电源bat2、bt蓝牙芯片21的vin管脚以及bt蓝牙芯片21的hvin管脚连接。
62.在本实施例中，ble蓝牙芯片11的gp17与bt蓝牙芯片21的p3.1管脚连接，ble蓝牙芯片11的gp16与bt蓝牙芯片21的p3.0管脚连接，以实现ble蓝牙芯片11和bt蓝牙芯片21之间的数据传输。
63.在本实施例中，电动解锁模块5包括驱动芯片51，驱动芯片51的一端与ble蓝牙芯片11连接，另一端与驱动件52连接。
64.示例性地，请参阅图2，下面对电动解锁模块5的具体电路结构进行详细说明。
65.在一种可能的示例中，电动解锁模块5包括驱动芯片51、驱动件52、电源bat以及电容c9。驱动芯片的ina管脚与ble蓝牙芯片11的p0_3管脚连接，驱动芯片51的inb管脚与ble蓝牙芯片11的p1_0管脚连接，驱动芯片51的gnd管脚接地，驱动芯片51的outa管脚分别与电容c9的第二端和驱动件52的第二端连接，驱动芯片51的outb管脚分别与电容c9的第一端和
驱动件52的第一端连接。其中，驱动芯片51可以为任意一种适用于蓝牙锁的驱动芯片，譬如tra9117。
66.通过采用两种蓝牙芯片交互，使得个ble协议实现安全认证管理、配对、以及开锁，带来的问题是每次开锁时都需要打开手机app进行一些列操作才能开锁
67.蓝牙锁电路的工作原理是：通过蓝牙锁电路发送abc三种广播，a广播采用低功耗蓝牙ble协议，b广播、c广播采用hid协议。上述蓝牙锁包括两种使用情况：首次使用和绑定后再次使用。
68.首次使用时，用户通过长按唤醒开关13启动位于ble蓝牙芯片11的a广播，用户的智能手机通过app连接a广播，智能手机app通过获取的蓝牙锁的锁号或蓝牙mac地址，从云端服务器取得锁的密钥，智能手机app和蓝牙锁双方进行密码密钥匹配验证；验证密钥正确后，智能手机app停止与a广播的连接，随后启动位于bt蓝牙芯片21的b广播，智能手机向蓝牙锁的b广播发起允许配对的指令；蓝牙钥匙通过b广播和蓝牙锁配对绑定，成为合法钥匙，b广播把蓝牙主机的mac地址写入c广播的从机白名单，同时，蓝牙主机把蓝牙锁的蓝牙mac地址写入蓝牙主机白名单，其中，蓝牙钥匙可以是管理员手机、其他用户手机或独立的蓝牙主机钥匙。
69.当用户的智能手机完成与蓝牙锁的绑定后，再次使用只需要通过轻按唤醒开关13，并启动位于bt蓝牙芯片21的c广播。蓝牙锁启动c广播时，等待配对过的白名单里的主机连接；蓝牙钥匙搜索白名单里面mac地址和当前锁的mac地址是否相同，如果相同则主动连接白名单里面的锁；锁端验证白名单的蓝牙主机的mac地址是否和当前主动发起连接的蓝牙主机的mac地址相同，如果相同则允许蓝牙主机连接，不相同则不允许连接；蓝牙主机连接锁成功后，锁端还要验证随机码ltk是否正确，只有在验证随机码ltk正确后才会开锁，随机码ltk是在b广播配对绑定时，锁端发送给蓝牙钥匙的，并且本地也保存一份。
70.一种电子锁，包括：锁体；以及蓝牙锁电路，蓝牙锁电路设置于锁体内。
71.在一种示例中，锁体可通过蓝牙锁电路控制电机、记忆金属以及继电器等执行器件完成对蓝牙锁的开锁和上锁。
72.设置于锁体内的蓝牙锁电路，通过唤醒按键分别启动位于ble蓝牙芯片11或bt蓝牙芯片21的不同广播，以实现对锁体的控制，此处不再对蓝牙锁电路的原理进行赘述。
73.本技术提供的蓝牙锁电路能够通过ble蓝牙芯片和音频蓝牙模块或hid蓝牙模块的数据交互，以实现蓝牙锁的开锁快、能耗低以及多功能的目的，基于ble协议的ble蓝牙模块实现数据的快速传输，进而完成ble蓝牙模块的快速开锁；通过音频蓝牙模块进行用户数据的录入和验证，完成蓝牙模块的数据存储和安全保护功能，通过ble蓝牙模块进行持续广播并与蓝牙钥匙连接；通过唤醒开关实现ble蓝牙模块的开启并与绑定的蓝牙钥匙自动连接，锁端完成与蓝牙钥匙的连接后自动进入休眠状态，实现了蓝牙锁的低耗运行。
74.本具体实施方式的实施例均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。