專利名稱：有源設備與無源設備間的通訊電路及鎖具的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電子及鎖具技術領域，尤其涉及一種有源設備與無源設備間的通訊電路，以及具有所述通訊電路的鎖具。
背景技術：
一般來說，具備電源的電子設備為有源設備，而不具備電源的電子設備就是無源設備。目前，有源設備與無源設備之間的供電與通訊大多采用三線或四線制方式來完成，供電及通訊電路結構復雜。現有的鎖具包括機械鎖具和有源電子鎖具兩種，機械鎖具(例如需要鑰匙打開的門鎖)不需要電源，但是安全性不夠高，需要攜帶機械鑰匙，使用不方便；而有源電子鎖具 (例如指紋鎖、數字密碼鎖)的安全性高，但是需要電源供電(動力電或電池)，功耗高，一旦供電故障，無法開啟鎖具，通用的做法是為鎖具增加一套開啟方式，如用機械鑰匙作為備用開啟方式，在一些場合，如抽屜鎖，體積要求小，且成本控制低，該結構都是不允許的。
實用新型內容本實用新型實施例提供一種有源設備與無源設備間的通訊電路，通過兩線制來實現有源設備與無源設備之間的數據雙向傳輸，以及實現有源設備向無源設備供電，電路結構簡單、可靠。本實用新型實施例提供的有源設備與無源設備間的通訊電路，包括設置在有源設備上的第一通訊電路，以及設置在無源設備上的第二通訊電路；所述第一通訊電路包括功率開關器件、第一單片機、端口 LO和端口 Ll ；所述功率開關器件包括第一端口、第二端口和第三端口；其中，所述第一端口與電源相連接，第二端口與所述端口 Ll連接，第三端口為控制信號輸入端；所述第一單片機包括過流檢測端口、數據接收端口和數據發送端口；其中，所述過流檢測端口與所述端口 LO連接，所述數據接收端口與所述端口 Ll連接，所述數據發送端口與所述功率開關器件的第三端口連接；所述第一單片機通過數據發送端口向所述功率開關器件發送數據，控制所述功率開關器件的第二端口輸出高電平或低電平；所述第二通訊電路包括第二單片機、蓄能電容、保護電阻、隔離二極管、端口 SO和端口 Si ；所述第二單片機包括電源端口、數據收發端口和接地端；其中，所述蓄能電容并聯在所述第二單片機的電源端口和接地端之間；所述隔離二極管的正極與所述端口 Si連接， 負極與所述第二單片機的電源端口連接；所述保護電阻的一端與所述端口 Si連接，另一端與所述第二單片機的數據收發端口連接；所述端口 SO與所述第二單片機的接地端連接；所述第一通訊電路的端口 LO與所述第二通訊電路的端口 SO連接，所述第一通訊電路的端口 Ll與所述第二通訊電路的端口 Sl連接，有源設備與無源設備之間通過兩線端口傳輸數據和電能。進一步的，所述第一通訊電路還包括電阻RO ；所述電阻RO的一端接地，另一端與所述第一單片機的過流檢測端口連接；且所述第一單片機內置有比較器；所述第一單片機通過過流檢測端口檢測連接無源設備時的電流，當所述電流大于基準值時，所述第一單片機通過數據發送端口輸出關斷信號，控制所述功率開關器件關斷。本實用新型實施例還提供一種鎖具，包括鎖體和電子鑰匙；所述鎖體是無源設備， 所述電子鑰匙是有源設備；所述電子鑰匙上設有第一通訊電路；所述鎖體上設有第二通訊電路；所述第一通訊電路包括功率開關器件、第一單片機、端口 LO和端口 Ll ；所述功率開關器件包括第一端口、第二端口和第三端口；其中，所述第一端口與電源相連接，第二端口與所述端口 Ll連接，第三端口為控制信號輸入端；所述第一單片機包括過流檢測端口、數據接收端口和數據發送端口；其中，所述過流檢測端口與所述端口 LO連接，所述數據接收端口與所述端口 Ll連接，所述數據發送端口與所述功率開關器件的第三端口連接；所述第一單片機通過數據發送端口向所述功率開關器件發送數據，控制所述功率開關器件的第二端口輸出高電平或低電平；所述第二通訊電路包括第二單片機、蓄能電容、保護電阻、隔離二極管、端口 SO和端口 Si ；所述第二單片機包括電源端口、數據收發端口和接地端；其中，所述蓄能電容并聯在所述第二單片機的電源端口和接地端之間；所述隔離二極管的正極與所述端口 Si連接， 負極與所述第二單片機的電源端口連接；所述保護電阻的一端與所述端口 Si連接，另一端與所述第二單片機的數據收發端口連接；所述端口 SO與所述第二單片機的接地端連接；所述電子鑰匙上還設有插頭，所述端口 LO和端口 Ll還與所述插頭電連接；所述鎖體上設有與所述插頭相匹配的鑰匙插孔，所述端口 SO和端口 Sl還與所述鑰匙插孔電連接；當所述插頭插置在所述鑰匙插孔上時，所述第一通訊電路的端口 LO與所述第二通訊電路的端口 SO連接，所述第一通訊電路的端口 Ll與所述第二通訊電路的端口 Sl連接，電子鑰匙與鎖體之間通過兩線端口傳輸數據和電能。進一步的，所述第一通訊電路還包括電阻RO ；所述電阻RO的一端接地，另一端與所述第一單片機的過流檢測端口連接；且所述第一單片機內置有比較器；所述第一單片機通過過流檢測端口檢測連接無源設備時的電流，當所述電流大于基準值時，所述第一單片機通過數據發送端口輸出關斷信號，控制所述功率開關器件關斷。更進一步的，所述電子鑰匙還包括密碼輸入裝置，用于輸入用戶密碼，通過插頭將所述用戶密碼傳輸至所述鎖體。所述鎖體還包括存儲器，用于保存預先配置的密碼信息；所述存儲器與所述第二單片機連接；所述第二單片機接收所述電子鑰匙發送的用戶密碼，將所述用戶密碼與預先配置的密碼信息進行比較，若相同，則發出開鎖控制信號。本實用新型實施例具有如下有益效果本實用新型實施例提供的有源設備與無源設備間的通訊電路，通過控制有源設備的開關功率器件來實現對無源設備的供電，以及有源設備向無源設備傳輸數據；當無源設備向有源設備傳輸數據時，通過蓄能電容來維持通訊所需電能；該電路設計簡單，性能可靠，數據傳輸過程為半雙工模式，僅需兩根通訊線路即可實現有源設備與無源設備之間的數據雙向傳輸，以及有源設備向無源設備供電；本實用新型實施例提供的鎖具，包括分離設計的電子鑰匙和鎖體，鎖體是無源設備，電子鑰匙是有源設備；通過兩線制來實現電子鑰匙和鎖體之間的數據雙向傳輸，以及實現電子鑰匙向鎖體供電，通訊電路結構簡單、可靠；并且，鎖體本身不具備電源，開鎖時由電子鑰匙供電，功耗低。
圖1是本實用新型實施例提供的有源設備相關電路的結構示意圖；圖2是本實用新型實施例提供的無源設備相關電路的結構示意圖；圖3是本實用新型實施例提供的鎖具的結構示意圖。
具體實施方式
下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。本實用新型實施例提供一種有源設備與無源設備間的通訊電路，通過兩線制來實現有源設備與無源設備之間的數據雙向傳輸，以及實現有源設備向無源設備供電，電路結構簡單、可靠。所述通訊電路包括設置在有源設備上的第一通訊電路，以及設置在無源設備上的第二通訊電路；下面結合圖1和圖2進行詳細說明。參見圖1，是本實用新型實施例提供的有源設備相關電路的結構示意圖；第一通訊電路包括功率開關器件U0、第一單片機U1、端口 LO和端口 Ll ；功率開關器件UO包括第一端口 01、第二端口 02和第三端口 03 ；其中，第一端口 01 與電源VDD相連接，第二端口 02與端口 Ll連接，第三端口 03為控制信號輸入端；具體實施時，電源VDD是有源設備的電源，例如電池電源。第一單片機Ul包括過流檢測端口 11、數據接收端口 12和數據發送端口 13 ；其中， 過流檢測端口 11與端口 LO連接，數據接收端口 12與端口 Ll連接，數據發送端口 13與功率開關器件UO的第三端口 03連接；第一單片機Ul通過數據發送端口 13向功率開關器件 UO發送數據，控制功率開關器件UO的第二端口 02輸出高電平或低電平。在一個較優的實施方式中，當數據發送端口 13輸出高電平時，功率開關器件UO關斷，第二端口 02輸出低電平；當數據發送端口 13輸出低電平時，功率開關器件UO開通，第二端口 02輸出高電平。如圖1所示，第一通訊電路還包括電阻RO ；電阻RO的一端接地，另一端與第一單片機Ul的過流檢測端口 11連接；且第一單片機Ul內置有比較器。第一單片機Ul通過過流檢測端口 11檢測連接無源設備時的電流，當電流大于基準值時，第一單片機Ul通過數據發送端口 13輸出關斷信號，控制功率開關器件UO關斷。第一單片機Ul的主要功能是對功率開關器件UO進行控制，以及完成數據的接收與發送。并且，當第一單片機Ul檢測到連接無源設備時電流過大甚至L0、Ll之間短路時， 第一單片機Ul立即通過13腳切斷功率開關器件U0，對電路起保護作用。參見圖2，是本實用新型實施例提供的無源設備相關電路的結構示意圖；[0038]第二通訊電路包括第二單片機U2、蓄能電容Cl、保護電阻R1、隔離二極管D1、端口 SO和端口 Si。具體如下第二單片機U2包括電源端口 21、數據收發端口 22和接地端；第二單片機U2主要用于處理數據的接收與發送，數據收發端口 22為單線雙向通訊端口，具有數據發送和接收功能。蓄能電容Cl并聯在第二單片機U2的電源端口 21和接地端之間。蓄能電容Cl的作用是，當無源設備向有源設備發送數據時，無源設備的電源由蓄能電容Cl之前的儲能來實現，為第二單片機U2供電。隔離二極管Dl的正極與端口 Sl連接，負極與第二單片機U2的電源端口 21連接。 隔離二極管Dl的作用是，當第二單片機U2置數據收發端口 22為低電平時，蓄能電容Cl上的電荷不會構成放電，從而實現數據發送。保護電阻Rl的一端與端口 Sl連接，另一端與第二單片機U2的數據收發端口 22 連接。保護電阻Rl的作用是，當有電路工作異常時，例如端口 Ll被有源設備的第一單片機 Ul置為高電平，同時又被無源設備的第二單片機U2置為低電平，發生短路時對電路進行保護。端口 SO與第二單片機U2的接地端連接；第一通訊電路的端口 LO與第二通訊電路的端口 SO連接，第一通訊電路的端口 Ll與第二通訊電路的端口 Sl連接；有源設備與無源設備之間通過兩線端口傳輸數據和電能。本實用新型實施例通過兩線制來實現有源設備與無源設備之間的數據雙向傳輸， 以及實現有源設備向無源設備供電，具體如下(1)數據正向傳輸當有源設備向無源設備發送數據時(即數據正向傳輸)，第一單片機Ul通過數據發送端口 13輸出高低電平變化的數據信號，控制功率開關器件UO的第二端口 02輸出高電平或低電平，傳輸至第二單片機U2的數據收發端口 22。本實施例通過控制第一單片機Ul的數據發送端口 13輸出高低電平變化的數據信號，實現有源設備向無源設備發送數據。在正向數據傳輸過程中，第二單片機U2處于數據接收狀態，數據收發端口 22為數據接收端口，被設置為高阻輸入狀態。當數據發送端口 13 輸出的數據信號使得第二端口 02輸出高電平時，同時也為第二單片機U2供電；當數據發送端口 13輸出的數據信號使得第二端口 02輸出低電平時，第二單片機U2的工作電壓由電容 Cl來維持。(2)數據逆向傳輸當無源設備向有源設備發送數據時(即數據逆向傳輸)，第一單片機Ul通過數據發送端口 13輸出關斷信號，控制功率開關器件UO關斷；第二單片機U2通過數據收發端口 22 輸出數據信號，傳輸至第一單片機Ul的數據接收端口 12。在無源設備向有源設備發送數據前，必須通過第一單片機Ul的數據發送端口 13 控制開關功率器件UO關斷，第二單片機U2的工作電壓由蓄能電容Cl來維持。第一單片機 Ul的數據接收端口 12置為高阻輸入狀態；第二單片機U2的數據收發端口 22為數據輸出端口，通過控制數據收發端口 22輸出高低電平來實現數據發送，數據經過端口 Si、SO傳輸至有源設備。[0051](3)供電當有源設備向無源設備供電時，第一單片機Ul通過數據發送端口 13輸出開通信號，控制功率開關器件UO的第二端口 02輸出高電平，傳輸至第二單片機U2的電源端口 21， 為第二單片機U2供電。此外，有源設備輸出的電源還可以傳輸到無源設備的其他電路中， 為其他電路提供電源。本實用新型實施例提供的有源設備與無源設備間的通訊電路，通過控制有源設備的開關功率器件來實現對無源設備的供電，以及有源設備向無源設備傳輸數據；當無源設備向有源設備傳輸數據時，通過蓄能電容來維持通訊所需電能；該電路設計簡單，性能可靠，數據傳輸過程為半雙工模式，僅需兩根通訊線路即可實現有源設備與無源設備之間的數據雙向傳輸，以及有源設備向無源設備供電。上述實施例提供的有源設備與無源設備間的通訊電路可應用到鎖具中，下面結合圖3進行說明。參見圖3，是本實用新型實施例提供的鎖具的結構示意圖，所述鎖具包括鎖體2和電子鑰匙1 ；鎖體2是無源設備，電子鑰匙1是有源設備；電子鑰匙1上設有第一通訊電路， 鎖體2上設有第二通訊電路。第一通訊電路、第二通訊電路的電路結構及工作原理，與上述實施例相同，在此不再贅述。如圖3所示，電子鑰匙1上還設有插頭101，第一通訊電路上的端口 LO和端口 Ll 與插頭101電連接。鎖體2上設有與所述插頭101相匹配的鑰匙插孔201，第二通訊電路上的端口 SO和端口 Sl還與鑰匙插孔201電連接。當插頭101插置在鑰匙插孔201上時，第一通訊電路的端口 LO與第二通訊電路的端口 SO連接，第一通訊電路的端口 Ll與第二通訊電路的端口 Sl連接，電子鑰匙與鎖體之間通過兩線端口傳輸數據和電能。本實用新型實施例通過兩線制來實現電子鑰匙1與鎖體2之間的數據雙向傳輸， 以及實現電子鑰匙1向鎖體2供電，具體如下當電子鑰匙1向鎖體2發送數據時，第一單片機Ul通過數據發送端口 13輸出高低電平變化的數據信號，控制功率開關器件UO的第二端口 02輸出高電平或低電平，傳輸至第二單片機U2的數據收發端口 22 ；當鎖體2向電子鑰匙1發送數據時，第一單片機Ul通過數據發送端口 13輸出關斷信號，控制功率開關器件UO關斷；第二單片機U2通過數據收發端口 22輸出數據信號，傳輸至第一單片機Ul的數據接收端口 ；當電子鑰匙1向鎖體2供電時，第一單片機Ul通過數據發送端口 13輸出開通信號，控制功率開關器件UO的第二端口 02輸出高電平，傳輸至第二單片機U2的電源端口。此外，電子鑰匙輸出的電源還可以傳輸到鎖體的其他電路中，為其他電路提供電源。進一步的，電子鑰匙1還包括密碼輸入裝置，用于輸入用戶密碼，通過插頭101將所述用戶密碼傳輸至鎖體2。具體實施時，所述密碼輸入裝置包括數字鍵盤、指紋采集器、電磁采集器和瞳孔采集器中的至少一種。鎖體2還包括存儲器，用于保存預先配置的密碼信息；所述存儲器與第二單片機 U2連接；第二單片機U2接收電子鑰匙1發送的用戶密碼，將所述用戶密碼與預先配置的密碼信息進行比較，若相同，則發出開鎖控制信號。其中，所述密碼信息是數字密碼、指紋、 電磁信息、瞳孔信息中的至少一種。當然，也可以采用其他的人體生物特征作為密碼信息。而且，每個鎖具可以對應一個或多個開鎖密碼；例如，需要通過電子鑰匙輸入多個正確的密碼，鎖體才能開鎖；或者，鎖具配置了多個密碼，只要輸入其中一個就能開鎖。此外，電子鑰匙1還配置有電池，用于供電。本實用新型實施例提供的鎖具，包括分離設計的電子鑰匙和鎖體，鎖體是無源設備，電子鑰匙是有源設備；通過兩線制來實現電子鑰匙和鎖體之間的數據雙向傳輸，以及實現電子鑰匙向鎖體供電，通訊電路結構簡單、可靠；并且，鎖體本身不具備電源，開鎖時由電子鑰匙供電，功耗低。以上所述是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本實用新型的保護范圍。
權利要求1.一種有源設備與無源設備間的通訊電路，其特征在于，包括設置在有源設備上的第一通訊電路，以及設置在無源設備上的第二通訊電路；所述第一通訊電路包括功率開關器件、第一單片機、端口 LO和端口 Ll ； 所述功率開關器件包括第一端口、第二端口和第三端口；其中，所述第一端口與電源相連接，第二端口與所述端口 Ll連接，第三端口為控制信號輸入端；所述第一單片機包括過流檢測端口、數據接收端口和數據發送端口；其中，所述過流檢測端口與所述端口 LO連接，所述數據接收端口與所述端口 Ll連接，所述數據發送端口與所述功率開關器件的第三端口連接；所述第一單片機通過數據發送端口向所述功率開關器件發送數據，控制所述功率開關器件的第二端口輸出高電平或低電平；所述第二通訊電路包括第二單片機、蓄能電容、保護電阻、隔離二極管、端口 SO和端口 Sl ；所述第二單片機包括電源端口、數據收發端口和接地端；其中，所述蓄能電容并聯在所述第二單片機的電源端口和接地端之間；所述隔離二極管的正極與所述端口 Sl連接，負極與所述第二單片機的電源端口連接；所述保護電阻的一端與所述端口 Sl連接，另一端與所述第二單片機的數據收發端口連接；所述端口 SO與所述第二單片機的接地端連接；所述第一通訊電路的端口 LO與所述第二通訊電路的端口 SO連接，所述第一通訊電路的端口 Ll與所述第二通訊電路的端口 Sl連接，有源設備與無源設備之間通過兩線端口傳輸數據和電能。
2.如權利要求1所述的有源設備與無源設備間的通訊電路，其特征在于，所述第一通訊電路還包括電阻RO ；所述電阻RO的一端接地，另一端與所述第一單片機的過流檢測端口連接；且所述第一單片機內置有比較器；所述第一單片機通過過流檢測端口檢測連接無源設備時的電流，當所述電流大于基準值時，所述第一單片機通過數據發送端口輸出關斷信號，控制所述功率開關器件關斷。
3.一種鎖具，其特征在于，包括鎖體和電子鑰匙；所述鎖體是無源設備，所述電子鑰匙是有源設備；所述電子鑰匙上設有第一通訊電路；所述鎖體上設有第二通訊電路；所述第一通訊電路包括功率開關器件、第一單片機、端口 LO和端口 Ll ； 所述功率開關器件包括第一端口、第二端口和第三端口；其中，所述第一端口與電源相連接，第二端口與所述端口 Ll連接，第三端口為控制信號輸入端；所述第一單片機包括過流檢測端口、數據接收端口和數據發送端口；其中，所述過流檢測端口與所述端口 LO連接，所述數據接收端口與所述端口 Ll連接，所述數據發送端口與所述功率開關器件的第三端口連接；所述第一單片機通過數據發送端口向所述功率開關器件發送數據，控制所述功率開關器件的第二端口輸出高電平或低電平；所述第二通訊電路包括第二單片機、蓄能電容、保護電阻、隔離二極管、端口 SO和端口 Sl ；所述第二單片機包括電源端口、數據收發端口和接地端；其中，所述蓄能電容并聯在所述第二單片機的電源端口和接地端之間；所述隔離二極管的正極與所述端口 Sl連接，負極與所述第二單片機的電源端口連接；所述保護電阻的一端與所述端口 Sl連接，另一端與所述第二單片機的數據收發端口連接；所述端口 SO與所述第二單片機的接地端連接；所述電子鑰匙上還設有插頭，所述端口 LO和端口 Ll還與所述插頭電連接；所述鎖體上設有與所述插頭相匹配的鑰匙插孔，所述端口 SO和端口 Sl還與所述鑰匙插孔電連接；當所述插頭插置在所述鑰匙插孔上時，所述第一通訊電路的端口 LO與所述第二通訊電路的端口 SO連接，所述第一通訊電路的端口 Ll與所述第二通訊電路的端口 Sl連接，電子鑰匙與鎖體之間通過兩線端口傳輸數據和電能。
4.如權利要求3所述的鎖具，其特征在于，所述第一通訊電路還包括電阻RO；所述電阻 RO的一端接地，另一端與所述第一單片機的過流檢測端口連接；且所述第一單片機內置有比較器；所述第一單片機通過過流檢測端口檢測連接無源設備時的電流，當所述電流大于基準值時，所述第一單片機通過數據發送端口輸出關斷信號，控制所述功率開關器件關斷。
5.如權利要求3或4所述的鎖具，其特征在于，所述電子鑰匙還包括密碼輸入裝置，用于輸入用戶密碼，通過插頭將所述用戶密碼傳輸至所述鎖體。
6.如權利要求5所述的鎖具，其特征在于，所述鎖體還包括存儲器，用于保存預先配置的密碼信息；所述存儲器與所述第二單片機連接；所述第二單片機接收所述電子鑰匙發送的用戶密碼，將所述用戶密碼與預先配置的密碼信息進行比較，若相同，則發出開鎖控制信號。
7.如權利要求6所述的鎖具，其特征在于，所述密碼輸入裝置包括數字鍵盤、指紋采集器、電磁采集器和瞳孔采集器中的至少一種。
8.如權利要求7所述的鎖具，其特征在于，所述電子鑰匙還配置有電池，用于供電。
專利摘要本實用新型公開了一種有源設備與無源設備間的通訊電路及鎖具，所述通訊電路包括設置在有源設備上的第一通訊電路，以及設置在無源設備上的第二通訊電路；所述第一通訊電路包括功率開關器件、第一單片機、端口L0和端口L1；所述第二通訊電路包括第二單片機、蓄能電容、保護電阻、隔離二極管、端口S0和端口S1。所述通訊電路通過控制有源設備的開關功率器件實現對無源設備的供電及數據傳輸，并通過蓄能電容來維持通訊所需電能，電路設計簡單，性能可靠。所述鎖具包括分離設計的電子鑰匙和鎖體，通過兩線制來實現電子鑰匙和鎖體之間的數據雙向傳輸，以及實現電子鑰匙向鎖體供電，通訊電路結構簡單，可靠性高，功耗低。
文檔編號E05B19/00GK202135141SQ20112018425
公開日2012年2月1日 申請日期2011年6月2日 優先權日2011年6月2日
發明者劉勇 申請人:廣州西容有限公司