專利名稱：分體式電子指紋安全鎖的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及箱柜鎖的應(yīng)用領(lǐng)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(shù)：
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(tái)、辦公室、公共儲(chǔ)物柜等半公共場合應(yīng)用十分廣泛，其將大量抽屜、箱柜集中擺放使用，并將鑰匙統(tǒng)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(shí)，需要尋找在眾多鑰匙中到對應(yīng)的鑰匙。另外，如果因工作疏忽，將整串鑰匙遺失，將會(huì)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(tǒng)鎖換成指紋鎖，通過用戶指紋對單個(gè)箱柜鎖獨(dú)立開啟，這就需要每個(gè)箱柜上都同時(shí)具備指紋采集傳感器與指紋識(shí)別裝置相結(jié)合的指紋系統(tǒng)，但是由于應(yīng)用在抽屜、家具等的低端鎖體積小，而指紋系統(tǒng)的指紋采集傳感器中光學(xué)指紋傳感器的體積較大，而非光學(xué)式的，如電容式指紋傳感器，其成本較高，因此指紋系統(tǒng)的體積大、成本高的缺點(diǎn)使得很難將其與低端鎖體結(jié)合實(shí)現(xiàn)推廣應(yīng)用。另外，指紋產(chǎn)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(fā)明內(nèi)容
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)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(shí)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(shí)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(shí)別模塊發(fā)送待比對或已注冊的指紋特征模板；指紋特征識(shí)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(jìn)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(chǔ)存模塊、第二電源接口、第二通訊接口、電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(chǔ)存模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(fā)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(chǔ)存到指紋儲(chǔ)存模塊中， 鎖控器微控制器還用于讀取指紋儲(chǔ)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(fā)送至指紋開鎖器。指紋開鎖器插入到指紋鎖控器時(shí)，第一通訊接口與第二通訊接口通過數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)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(shí)，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(fā)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(shí)別作為指紋開鎖器(手持設(shè)備)，將指紋特征模板存儲(chǔ)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(jìn)行數(shù)據(jù)和指令的傳輸，增加了信息通訊的安全性。指紋鎖控器內(nèi)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(nèi)的電子部件體積。同時(shí)該產(chǎn)品還具有一把指紋開鎖器可以開啟多個(gè)指紋鎖控器的功能，即同一把鑰匙可以開啟任何一個(gè)自己注冊過的箱柜；同一個(gè)箱柜內(nèi)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(gè)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(tǒng)成本，能夠廣泛應(yīng)用于工廠、車間更衣室、超市收銀臺(tái)、辦公室公共儲(chǔ)物柜等半公共場合和部分允許的公共場合。


圖1是本發(fā)明系統(tǒng)框圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例所選用的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)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(shí)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(fù)責(zé)采集使用者指紋并將采集到的指紋圖像傳輸?shù)街讣y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(shí)現(xiàn)，如光學(xué)式指紋傳感器、電容刮擦式指紋傳感器等。本實(shí)施例中選用光學(xué)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(shí)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(fù)責(zé)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(jī)實(shí)現(xiàn)，通過時(shí)序控制，可完成如下幾個(gè)功能1、讀取操作模塊19的指令；2、負(fù)責(zé)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(fā)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(jīng)注冊的指紋特征模板并發(fā)送至指紋特征識(shí)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(fā)送至指紋特征識(shí)別模塊13 ；5、讀取指紋特征識(shí)別模塊13的比對結(jié)果；6、控制指示模塊18進(jìn)行相應(yīng)指示。指紋特征識(shí)別模塊13負(fù)責(zé)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(jìn)行比對。作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，可選用芯片型號(hào)為FSC7002的指紋專用處理器123來同時(shí)實(shí)現(xiàn)指紋特征提取模塊12、指紋特征識(shí)別模塊13和開鎖器微控制器11的功能，參見圖 2所示，F(xiàn)SC7002是基于Finchos-Bus Rev. A2總線結(jié)構(gòu)、8BITS FMCU8KB嵌入式微控制器、 FID116KMG指紋識(shí)別處理模塊的專用指紋識(shí)別集成電路，通過內(nèi)嵌的微控制器對片上各功能單元與外部的協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)指紋特征提取和指紋識(shí)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(jīng)電源穩(wěn)壓芯片穩(wěn)壓后提供系統(tǒng)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(shí)施例中選用LED及蜂鳴器進(jìn)行指示，可通過LED閃爍次數(shù)、蜂鳴器發(fā)生次數(shù)及時(shí)間長短向使用者進(jìn)行各種命令提示和結(jié)果反饋。操作模塊19可采用按鍵進(jìn)行操作，本實(shí)施例中，按鍵主要有注冊、比對、刪除、關(guān)門等。指紋鎖控器2用于存儲(chǔ)指紋特征值模板，并根據(jù)指紋開鎖器2發(fā)送的指令執(zhí)行相應(yīng)開鎖和關(guān)鎖動(dòng)作，包括鎖控器密碼安全模塊20、鎖控器微控制器21、指紋儲(chǔ)存模塊22、第二電源接口 23、第二通訊接口 24、電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(chǔ)存模塊22、電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(jī)實(shí)現(xiàn)，負(fù)責(zé)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(fù)責(zé)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(chǔ)存到指紋儲(chǔ)存模塊 22中；或者從指紋存儲(chǔ)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(fā)送至指紋開鎖器2。電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊25，采用專用的電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，鎖控器微控制器21根據(jù)從指紋開鎖器2得到的比對結(jié)果，利用電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊25控制電機(jī)實(shí)現(xiàn)開鎖和關(guān)鎖動(dòng)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(shí)施例中，指紋鎖控器2采用指紋開鎖器1供電，平時(shí)沒有電源供電。當(dāng)指紋開鎖器1插入到指紋鎖控器2時(shí)，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(dāng)指紋開鎖器1插入到指紋鎖控器2時(shí)，第一通訊接口 17與第二通訊接口 24通過數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)線4實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。建立安全加密信道的方法為本領(lǐng)域內(nèi)公知技術(shù)，在此不做贅述。作為進(jìn)一步的改進(jìn)，本實(shí)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(hào)，達(dá)到電源、信號(hào)同線傳輸目的。其優(yōu)勢在于，減少工廠加工時(shí)焊接，連接信號(hào)線的時(shí)間成本和信號(hào)線的材料成本；減少工程上連接，信號(hào)線布置的時(shí)間成本和信號(hào)線材料成本。其基本原理是將發(fā)射信號(hào)經(jīng)載波調(diào)制器加載到電源輸入端，信號(hào)通過載波輸出到接收端，接收端經(jīng)載波解調(diào)器再將電源線上的信號(hào)解調(diào)出來，由微控制器處理后進(jìn)行控制，解調(diào)器將電源穩(wěn)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(shí)現(xiàn)電源和信號(hào)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(jìn)行相應(yīng)的操作選擇，例如， 可以設(shè)定當(dāng)注冊/比對鍵被按下超過2S時(shí)，發(fā)送注冊指令，小于2S時(shí)發(fā)送比對指令。當(dāng)刪除/關(guān)門鍵被按下超過2S時(shí)，刪除注冊指令，小于2S時(shí)發(fā)送關(guān)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(tǒng)完成相應(yīng)操作。指紋開鎖器1的指示模塊18通過LED閃爍次數(shù)或蜂鳴器發(fā)生次數(shù)及時(shí)間長短向使用者進(jìn)行各種命令提示和結(jié)果反饋。指紋開鎖器1作為手持設(shè)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(shí)，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(dāng)指紋開鎖器1插入到指紋鎖控器2時(shí)，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(jìn)行聯(lián)機(jī)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(shù)據(jù)。注冊操作當(dāng)指紋專用處理器(FSC7002) 123獲取到操作模塊19發(fā)出的注冊指令時(shí)，首先將注冊指令發(fā)送至指紋鎖控器2，指紋鎖控器2獲取到指紋開鎖器1發(fā)出的注冊指令時(shí)，首先檢測自身空間內(nèi)是否注冊有指紋，如果有要進(jìn)行管理員認(rèn)證通過后才能注冊，沒有則默認(rèn)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(fā)送至指紋鎖控器2的鎖控器微控制器21中，當(dāng)鎖控器微控制器21獲取待注冊的指紋特征模板數(shù)據(jù)完成后，儲(chǔ)存到指紋儲(chǔ)存模塊22中。 比對操作當(dāng)指紋專用處理器(FSC7002) 123獲取到操作模塊19發(fā)出的比對指令時(shí)，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(shù)據(jù)，同時(shí)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(dāng)數(shù)據(jù)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(jìn)行比對，如果比對成功則將開鎖指令發(fā)送至鎖控器微控制器21，鎖控器微控制器21通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊25驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作開啟鎖體，不成功則返回失敗結(jié)果。刪除操作當(dāng)指紋專用處理器(FSC7002) 123獲取到操作模塊19發(fā)出的刪除指令時(shí)，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(chǔ)存在指 紋儲(chǔ)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(jìn)行比對操作，如果比對成功則將刪除指令發(fā)送至鎖控器微控制器21中，鎖控器微控制器21進(jìn)行相應(yīng)的刪除操作。關(guān)門操作當(dāng)指紋專用處理器(FSC7002) 123獲取到操作模塊19發(fā)出的關(guān)閉指令時(shí)，指紋專用處理器(FSC7002) 123將指令發(fā)送給指紋鎖控器2，當(dāng)指紋鎖控器2獲取到指紋開鎖器1發(fā)出的關(guān)門指令時(shí)，鎖控器微控制器21首先檢測鎖體是否處于打開狀態(tài)，若是則命令電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊25執(zhí)行電機(jī)反轉(zhuǎn)操作，返回關(guān)閉結(jié)果。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離權(quán)利要求書確定的本發(fā)明的精神和范圍的條件下，還可以對以上內(nèi)容進(jìn)行各種各樣的修改。因此本發(fā)明的范圍并不僅限于以上的說明，而是由權(quán)利要求書的范圍來確定的。
權(quán)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(shí)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(shí)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(shí)別模塊發(fā)送待比對或已注冊的指紋特征模板；指紋特征識(shí)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(jìn)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(chǔ)存模塊、第二電源接口、第二通訊接口、電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(chǔ)存模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(fā)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(chǔ)存到指紋儲(chǔ)存模塊中，鎖控器微控制器還用于讀取指紋儲(chǔ)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(fā)送至指紋開鎖器；指紋開鎖器插入到指紋鎖控器時(shí)，第一通訊接口與第二通訊接口通過數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。
2.根據(jù)權(quán)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(shí)，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(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(fā)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(shí)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(chǔ)存模塊、第二電源接口、第二通訊接口、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊。本發(fā)明將指紋采集、指紋特征提取、指紋特征識(shí)別作為指紋開鎖器(手持設(shè)備)，將指紋特征模板存儲(chǔ)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)作為指紋鎖控器，指紋鎖控器內(nèi)無電源，從而最小化了鎖體內(nèi)的電子部件體積，降低了系統(tǒng)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(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，增加了信息通訊的安全性。
文檔編號(hào)G07C9/00GK102324127SQ20111030188
公開日2012年1月18日 申請日期2011年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月28日
發(fā)明者李揚(yáng)淵, 王卉芳 申請人:成都方程式電子有限公司