專利名稱：分體式電子指紋安全鎖的制作方法
技術領域：
本發明涉及箱柜鎖的應用領域，尤其涉及具有安全通信功能的分體式電子指紋安全鎖。
背景技術：
目前市場上抽屜鎖、家具鎖等小型鎖具，在一些工廠、車間更衣室、超市收銀臺、辦公室、公共儲物柜等半公共場合應用十分廣泛，其將大量抽屜、箱柜集中擺放使用，并將鑰匙統一收納，交由專門的人員管理，管理人員需要開啟某一抽屜或是箱柜的鎖時，需要尋找在眾多鑰匙中到對應的鑰匙。另外，如果因工作疏忽，將整串鑰匙遺失，將會帶來大量的安全隱患。為了解決這一問題，一些公司推出了指紋解決方案，將傳統鎖換成指紋鎖，通過用戶指紋對單個箱柜鎖獨立開啟，這就需要每個箱柜上都同時具備指紋采集傳感器與指紋識別裝置相結合的指紋系統，但是由于應用在抽屜、家具等的低端鎖體積小，而指紋系統的指紋采集傳感器中光學指紋傳感器的體積較大，而非光學式的，如電容式指紋傳感器，其成本較高，因此指紋系統的體積大、成本高的缺點使得很難將其與低端鎖體結合實現推廣應用。另外，指紋產品和廠商的大相徑庭，無法保證指紋特征值被不法廠商竊取并非法挪用，因此指紋特征值的傳輸安全也同樣值得重視。
發明內容
為了解決上述技術問題，本發明提出的分體式電子指紋安全鎖，其特征在于，包括指紋開鎖器和指紋鎖控器，指紋開鎖器包括開鎖器密碼安全模塊、開鎖器微控制器、指紋特征提取模塊、指紋特征識別模塊、指紋傳感器、電源、第一電源接口、第一通訊接口、指示模塊和操作模塊；指紋傳感器與指紋特征提取模塊相連；第一通訊接口與開鎖器密碼安全模塊相連；開鎖器密碼安全模塊、指紋特征提取模塊、指紋特征識別模塊、操作模塊、指示模塊分別與開鎖器微控制器相連；所述指紋特征提取模塊從指紋傳感器接收指紋圖像，并提取指紋特征模板； 所述開鎖器微控制器用于讀取操作模塊的指令和從指紋特征提取模塊獲取待注冊或待比對的指紋特征模板，用于通過開鎖器密碼安全模塊和第一通訊接口向指紋鎖控器傳輸指令及待注冊的指紋特征模板，用于通過第一通訊接口和開鎖器密碼安全模塊從指紋鎖控器獲取已注冊的指紋特征模板，用于向指紋特征識別模塊發送待比對或已注冊的指紋特征模板；指紋特征識別模塊將從開鎖器微控制器讀取的待比對的指紋特征模板和已注冊的指紋特征模板進行比對；指紋鎖控器包括鎖控器密碼安全模塊、鎖控器微控制器、指紋儲存模塊、第二電源接口、第二通訊接口、電機驅動模塊；鎖控器密碼安全模塊與第二通訊接口相連；鎖控器密碼安全模塊、指紋儲存模塊、電機驅動模塊分別與鎖控器微控制器相連；鎖 控器微控制器通過第二通訊接口和鎖控器密碼安全模塊接收從指紋開鎖器發送的指令和待注冊的指紋特征模板，并將待注冊的指紋特征模板儲存到指紋儲存模塊中， 鎖控器微控制器還用于讀取指紋儲存模塊中已注冊的指紋特征模板并通過鎖控器密碼安全模塊和第二通訊接口發送至指紋開鎖器。指紋開鎖器插入到指紋鎖控器時，第一通訊接口與第二通訊接口通過數據線相連，開鎖器密碼安全模塊與鎖控器密碼安全模塊通過數據線建立安全加密信道，安全加密信道建立成功后所述指紋開鎖器和指紋鎖控器通過數據線實現數據傳輸。指紋鎖控器的第二電源接口與外接電源相連給指紋鎖控器供電；或者，指紋開鎖器插入到指紋鎖控器時，第一電源接口與第二電源接口通過電源線相連，所述指紋開鎖器的電源通過電源線給指紋鎖控器供電。所述指示模塊為LED、蜂鳴器或液晶顯示器。所述操作模塊為按鍵。本發明提供的分體式電子指紋安全鎖將指紋采集、指紋特征提取、指紋特征識別作為指紋開鎖器(手持設備)，將指紋特征模板存儲、電機驅動作為指紋鎖控器，在指紋開鎖器和指紋鎖控器中增加密碼安全模塊，在建立了安全加密信道后進行數據和指令的傳輸，增加了信息通訊的安全性。指紋鎖控器內無電源，采用外接電源或者由指紋開鎖器供電，從而最小化了鎖體內的電子部件體積。同時該產品還具有一把指紋開鎖器可以開啟多個指紋鎖控器的功能，即同一把鑰匙可以開啟任何一個自己注冊過的箱柜；同一個箱柜內注冊過指紋的用戶可以使用不同的鑰匙來開啟；沒有注冊過的用戶不能使用任何一把指紋鑰匙開啟任何一個指紋箱柜，解決了目前市場上箱柜鎖一鎖一匙的狀況，降低了系統成本，能夠廣泛應用于工廠、車間更衣室、超市收銀臺、辦公室公共儲物柜等半公共場合和部分允許的公共場合。
圖1是本發明系統框圖；圖2是本發明實施例所選用的系統結構框圖。
具體實施例方式如圖1所示，分體式電子指紋安全鎖，分為兩部分指紋開鎖器1和指紋鎖控器2。指紋開鎖器1包括開鎖器密碼安全模塊10、開鎖器微控制器11、指紋特征提取模塊12、指紋特征識別模塊13、指紋傳感器14、電源15、第一電源接口 16、第一通訊接口 17、 指示模塊18和操作模塊19。開鎖器密碼安全模塊10與第一通訊接口 17相連。指紋傳感器14與指紋特征提取模塊12相連，負責采集使用者指紋并將采集到的指紋圖像傳輸到指紋特征提取模塊12中，可以采用市面上任意一種指紋采集器來實現，如光學式指紋傳感器、電容刮擦式指紋傳感器等。本實施例中選用光學式指紋傳感器。開鎖器微控制器11與開鎖器密碼安全模塊10、指紋特征提取模塊12、指紋特征識別模塊13、指示模塊18和操作模塊19相連。指紋特征提取模塊12負責從指紋傳感器13接收指紋圖像，并提取指紋特征模板。
開鎖器微控制器11可以通過單片機實現，通過時序控制，可完成如下幾個功能1、讀取操作模塊19的指令；2、負責通過開鎖器密碼安全 模塊10和第一通訊接口 17向指紋鎖控器2發送指令及需要注冊的指紋特征模板；3、從指紋鎖控器2中讀取的已經注冊的指紋特征模板并發送至指紋特征識別模塊13 ；4、將指紋特征提取模塊12中形成的待比對的指紋特征模板發送至指紋特征識別模塊13 ；5、讀取指紋特征識別模塊13的比對結果；6、控制指示模塊18進行相應指示。指紋特征識別模塊13負責將從指紋鎖控器2中讀取的已注冊的指紋特征模板與從開鎖器微控制器1中讀取的待比對的指紋特征模板進行比對。作為本發明的一個實施例，可選用芯片型號為FSC7002的指紋專用處理器123來同時實現指紋特征提取模塊12、指紋特征識別模塊13和開鎖器微控制器11的功能，參見圖 2所示，FSC7002是基于Finchos-Bus Rev. A2總線結構、8BITS FMCU8KB嵌入式微控制器、 FID116KMG指紋識別處理模塊的專用指紋識別集成電路，通過內嵌的微控制器對片上各功能單元與外部的協調，實現指紋特征提取和指紋識別功能。電源15采用電池供電，供電電壓為4. 5V-6V，電池電壓經電源穩壓芯片穩壓后提供系統工作所需的電壓。指示模塊18可選用LED、蜂鳴器、液晶顯示屏等，本實施例中選用LED及蜂鳴器進行指示，可通過LED閃爍次數、蜂鳴器發生次數及時間長短向使用者進行各種命令提示和結果反饋。操作模塊19可采用按鍵進行操作，本實施例中，按鍵主要有注冊、比對、刪除、關門等。指紋鎖控器2用于存儲指紋特征值模板，并根據指紋開鎖器2發送的指令執行相應開鎖和關鎖動作，包括鎖控器密碼安全模塊20、鎖控器微控制器21、指紋儲存模塊22、第二電源接口 23、第二通訊接口 24、電機驅動模塊25。第二通訊接口 24和鎖控器密碼安全模塊20相連；鎖控器密碼安全模塊20、指紋儲存模塊22、電機驅動模塊25分別與鎖控器微控制器21相連。鎖控器微控制器21通過單片機實現，負責通過第二通訊接口 24和鎖控器密碼安全模塊20讀取來自開鎖器微控制器11的指令及需要注冊的指紋特征模板；鎖控器微控制器21還負責將從開鎖器微控制器11接收的需要注冊的指紋特征模板儲存到指紋儲存模塊 22中；或者從指紋存儲模塊22中讀取已注冊的指紋特征模板，并通過第二通訊接口 24和鎖控器密碼安全模塊20發送至指紋開鎖器2。電機驅動模塊25，采用專用的電機驅動芯片，鎖控器微控制器21根據從指紋開鎖器2得到的比對結果，利用電機驅動模塊25控制電機實現開鎖和關鎖動作。指紋鎖控器2可通過外接電源供電，例如將第二電源接口 23與外接電源相連，也可以通過指紋開鎖器1向其供電。在本實施例中，指紋鎖控器2采用指紋開鎖器1供電，平時沒有電源供電。當指紋開鎖器1插入到指紋鎖控器2時，第一電源接口 16與第二電源接口 23通過電源線3相連，所述指紋開鎖器1的電源15通過電源線3給指紋鎖控器2供電， 指紋鎖控器2獲得電源，開始工作。當指紋開鎖器1插入到指紋鎖控器2時，第一通訊接口 17與第二通訊接口 24通過數據線4相連，所述開鎖器密碼安全模塊10與鎖控器密碼安全模塊20建立安全加密信道，安全加密信道建立成功后所述指紋開鎖器1和指紋鎖控器2通過數據線4實現數據傳輸。建立安全加密信道的方法為本領域內公知技術，在此不做贅述。作為進一步的改進，本實施例中，指紋開鎖器1和指紋鎖控器2之間可選用直流載波通訊。直流載波通訊是指在直流電源線上加載波形，傳輸信號，達到電源、信號同線傳輸目的。其優勢在于，減少工廠加工時焊接，連接信號線的時間成本和信號線的材料成本；減少工程上連接，信號線布置的時間成本和信號線材料成本。其基本原理是將發射信號經載波調制器加載到電源輸入端，信號通過載波輸出到接收端，接收端經載波解調器再將電源線上的信號解調出來，由微控制器處理后進行控制，解調器將電源穩壓整流濾波后給接收端供電。這樣指紋開鎖器1和指紋鎖控器2之間就不在需要額外的通訊線，如圖2所示，僅使用直流電源線34來實現電源和信號的傳輸。下面參照圖2簡單描述指紋開鎖器1和指紋鎖控器2的工作流程。指紋開鎖器1通過指紋傳感器14采集使用者指紋并通過指紋專用處理器FSC7002 芯片123提取指紋特征模板。操作模塊19上有操作按鈕，用來進行相應的操作選擇，例如， 可以設定當注冊/比對鍵被按下超過2S時，發送注冊指令，小于2S時發送比對指令。當刪除/關門鍵被按下超過2S時，刪除注冊指令，小于2S時發送關閉鎖體指令。指紋專用處理器FSC7002芯片123通過讀取操作模塊19的指令指示，控制系統完成相應操作。指紋開鎖器1的指示模塊18通過LED閃爍次數或蜂鳴器發生次數及時間長短向使用者進行各種命令提示和結果反饋。指紋開鎖器1作為手持設備，可以由使用者或者管理員保管，指紋鎖控器2安裝在箱體上，使用時，將指紋開鎖器1插入需要打開的箱體的指紋鎖控器2中。當指紋開鎖器1插入到指紋鎖控器2時，指紋鎖控器2通過直流電源線34獲得電源14供給，開始工作。首先，指紋鎖控器2完成自身初始化工作，然后通過直流電源線34 進行聯機操作，連接成功后開鎖器密碼安全模塊10與鎖控器密碼安全模塊20通過直流電源線34建立安全加密信道，如果安全加密信道建立成功則等待讀取指令及數據。注冊操作當指紋專用處理器(FSC7002) 123獲取到操作模塊19發出的注冊指令時，首先將注冊指令發送至指紋鎖控器2，指紋鎖控器2獲取到指紋開鎖器1發出的注冊指令時，首先檢測自身空間內是否注冊有指紋，如果有要進行管理員認證通過后才能注冊，沒有則默認注冊管理員。指紋專用處理器FSC7002芯片123從指紋傳感器14中接收待注冊的指紋圖像并提取指紋特征模板，通過直流電源線34將待注冊的指紋特征模板發送至指紋鎖控器2的鎖控器微控制器21中，當鎖控器微控制器21獲取待注冊的指紋特征模板數據完成后，儲存到指紋儲存模塊22中。 比對操作當指紋專用處理器(FSC7002) 123獲取到操作模塊19發出的比對指令時，指紋開鎖器1的指紋專用處理器(FSC7002) 123開始通過直流電源線34從指紋鎖控器2的鎖控器微控制器21中獲取指紋特征模板數據，同時指紋專用處理器(FSC7002) 123 從指紋傳感器14中接收指紋圖像并提取指紋特征模板，當數據獲取完成后，指紋專用處理器(FSC7002) 123將從鎖控器微控制器21讀取的已注冊的指紋特征模板與從指紋傳感器14 采集并提取的待比對的指紋特征模板進行比對，如果比對成功則將開鎖指令發送至鎖控器微控制器21，鎖控器微控制器21通過電機驅動模塊25驅動電機工作開啟鎖體，不成功則返回失敗結果。刪除操作當指紋專用處理器(FSC7002) 123獲取到操作模塊19發出的刪除指令時，指紋專用處理器(FSC7002) 123通過指紋鎖控器2的鎖控器微控制器21獲取儲存在指 紋儲存模塊22中的已注冊的指紋特征模板，并將其同獲取的管理員指紋特征模板進行比對操作，如果比對成功則將刪除指令發送至鎖控器微控制器21中，鎖控器微控制器21進行相應的刪除操作。關門操作當指紋專用處理器(FSC7002) 123獲取到操作模塊19發出的關閉指令時，指紋專用處理器(FSC7002) 123將指令發送給指紋鎖控器2，當指紋鎖控器2獲取到指紋開鎖器1發出的關門指令時，鎖控器微控制器21首先檢測鎖體是否處于打開狀態，若是則命令電機驅動模塊25執行電機反轉操作，返回關閉結果。本領域的技術人員在不脫離權利要求書確定的本發明的精神和范圍的條件下，還可以對以上內容進行各種各樣的修改。因此本發明的范圍并不僅限于以上的說明，而是由權利要求書的范圍來確定的。
權利要求
1.分體式電子指紋安全鎖，其特征在于，包括指紋開鎖器和指紋鎖控器，指紋開鎖器包括開鎖器密碼安全模塊、開鎖器微控制器、指紋特征提取模塊、指紋特征識別模塊、指紋傳感器、電源、第一電源接口、第一通訊接口、指示模塊和操作模塊；指紋傳感器與指紋特征提取模塊相連；第一通訊接口與開鎖器密碼安全模塊相連；開鎖器密碼安全模塊、指紋特征提取模塊、指紋特征識別模塊、操作模塊、指示模塊分別與開鎖器微控制器相連；所述指紋特征提取模塊從指紋傳感器接收指紋圖像，并提取指紋特征模板； 所述開鎖器微控制器用于讀取操作模塊的指令和從指紋特征提取模塊獲取待注冊或待比對的指紋特征模板，用于通過開鎖器密碼安全模塊和第一通訊接口向指紋鎖控器傳輸指令及待注冊的指紋特征模板，用于通過第一通訊接口和開鎖器密碼安全模塊從指紋鎖控器獲取已注冊的指紋特征模板，用于向指紋特征識別模塊發送待比對或已注冊的指紋特征模板；指紋特征識別模塊將從開鎖器微控制器讀取的待比對的指紋特征模板和已注冊的指紋特征模板進行比對；指紋鎖控器包括鎖控器密碼安全模塊、鎖控器微控制器、指紋儲存模塊、第二電源接口、第二通訊接口、電機驅動模塊；鎖控器密碼安全模塊與第二通訊接口相連；鎖控器密碼安全模塊、指紋儲存模塊、電機驅動模塊分別與鎖控器微控制器相連；鎖控器微控制器通過第二通訊接口和鎖控器密碼安全模塊接收從指紋開鎖器發送的指令和待注冊的指紋特征模板，并將待注冊的指紋特征模板儲存到指紋儲存模塊中，鎖控器微控制器還用于讀取指紋儲存模塊中已注冊的指紋特征模板并通過鎖控器密碼安全模塊和第二通訊接口發送至指紋開鎖器；指紋開鎖器插入到指紋鎖控器時，第一通訊接口與第二通訊接口通過數據線相連，開鎖器密碼安全模塊與鎖控器密碼安全模塊通過數據線建立安全加密信道，安全加密信道建立成功后所述指紋開鎖器和指紋鎖控器通過數據線實現數據傳輸。
2.根據權利要求1所述的分體式電子指紋安全鎖，其特征在于，指紋鎖控器的第二電源接口與外接電源相連給指紋鎖控器供電；或者，指紋開鎖器插入到指紋鎖控器時，第一電源接口與第二電源接口通過電源線相連，所述指紋開鎖器的電源通過電源線給指紋鎖控器 {共 ο
3.根據權利要求1所述的分體式電子指紋安全鎖，其特征在于，所述指示模塊為LED、 蜂鳴器或液晶顯示器。
4.根據權利要求1所述的分體式電子指紋安全鎖，其特征在于，所述操作模塊為按鍵。
全文摘要
本發明提出的分體式電子指紋安全鎖，包括指紋開鎖器和指紋鎖控器，指紋開鎖器包括開鎖器密碼安全模塊、開鎖器微控制器、指紋特征提取模塊、指紋特征識別模塊、指紋傳感器、電源、第一電源接口、第一通訊接口、指示模塊和操作模塊；指紋鎖控器包括鎖控器密碼安全模塊、鎖控器微控制器、指紋儲存模塊、第二電源接口、第二通訊接口、電機驅動模塊。本發明將指紋采集、指紋特征提取、指紋特征識別作為指紋開鎖器(手持設備)，將指紋特征模板存儲、電機驅動作為指紋鎖控器，指紋鎖控器內無電源，從而最小化了鎖體內的電子部件體積，降低了系統成本；指紋開鎖器和指紋鎖控器通過密碼安全模塊建立了安全加密信道后進行數據傳輸，增加了信息通訊的安全性。
文檔編號G07C9/00GK102324127SQ20111030188
公開日2012年1月18日 申請日期2011年9月28日 優先權日2011年9月28日
發明者李揚淵, 王卉芳 申請人:成都方程式電子有限公司