專利名稱：步進(jìn)電機(jī)指紋插芯鎖的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鎖具技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及的是一種將指紋識別技術(shù)與電控鎖具緊密集成為一體的步進(jìn)電機(jī)指紋插芯鎖。
背景技術(shù)：
隨著人們生活水平的提高和電子信息技術(shù)的發(fā)展，鎖具也將隨之向高科技方向發(fā)展。由于指紋具有唯一性和穩(wěn)定性，且終身不變，不可復(fù)制。因此，利用指紋作為身份識別十分準(zhǔn)確和安全。目前，已有將指紋識別技術(shù)與機(jī)械鎖相結(jié)合的指紋鎖，但其結(jié)構(gòu)不合理，可靠性差，維修不方便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)合理、安全可靠、維修方便的步進(jìn)電機(jī)指紋插芯鎖。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的它包括主控板、驅(qū)動器、顯示器、光耦、霍爾元件和步進(jìn)電機(jī)插芯鎖，主控板J3接口聯(lián)到驅(qū)動器的J3，用以驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)，其中J3-1為電機(jī)復(fù)原信號，J3-2為電機(jī)轉(zhuǎn)動方向信號，J3-3為脈沖信號，驅(qū)動器的ZF-4端口接至插芯鎖內(nèi)的步進(jìn)電機(jī)，以控制鎖舌的進(jìn)出，主控板J6接到驅(qū)動器的J1，用來控制啟動電源信號，J8接到光耦的J1端子，J8-2接收光耦的鎖內(nèi)前端信號，J8-3接收光耦的鎖內(nèi)后端信號，這兩個信號分別為主處理器提供步進(jìn)電機(jī)啟動的起始點(diǎn)和終點(diǎn)，J8-4為門邊信號，由霍爾元件經(jīng)J1接口為主處理器提供關(guān)門信息，主控板J12連接顯示器的J1，其中J12-1-J12-4為顯示器的位控信號，J12-5為時鐘CLK，J12-6為串行數(shù)據(jù)傳輸口，J12-9為紅外線接收器輸入端，將顯示器板上紅外線接收器接到遙控信號送給主控板的從處理器，對其信號進(jìn)行處理，J10為電源輸入。
主控板是該電路系統(tǒng)的核心電路，它包括顯示器接口電路、紅外線遙控接收電路和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動接口電路。
驅(qū)動器由驅(qū)動芯片L297、L298、電源5V-24V轉(zhuǎn)換電路POW及電源開關(guān)控制芯片DZP42C組成。
顯示器由四個數(shù)碼管、串一并行轉(zhuǎn)換芯片74HC164及紅外線接收器組成。
步進(jìn)電機(jī)插芯鎖包括鎖盒、步進(jìn)電機(jī)、撥叉、橫向滑板鎖舌組、縱向鎖舌、活動鎖舌和磁鋼，橫向滑板鎖舌組連接擋光片，鎖盒內(nèi)設(shè)有光耦，與步進(jìn)電機(jī)同軸設(shè)有小齒輪，與撥叉同軸設(shè)有大齒輪，大小齒輪嚙合帶動撥叉撥動鎖舌運(yùn)動機(jī)構(gòu)，使其開門和關(guān)門，橫向滑板鎖舌組和縱向鎖舌以滑槽限位式活動連接，磁鋼裝在門框上，關(guān)門時與霍爾元件藕合連接。
橫向滑板鎖舌組是在鎖舌板的一端連接多組橫向鎖舌，另一端連接上板蓋，鎖舌板與上板蓋之間設(shè)有自鎖板，鎖舌板與上板蓋的一側(cè)對應(yīng)開有撥叉槽。
本發(fā)明的積極效果是將指紋識別控制技術(shù)與步進(jìn)電機(jī)插芯鎖緊密集成為一體，結(jié)構(gòu)合理，安全可靠，維修方便。


圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)框圖；圖2是主控板電路結(jié)構(gòu)框圖；圖3是主控板的中央處理器電路原理圖；圖4是驅(qū)動器接口電路原理圖；圖5是顯示器接口電路原理圖；圖6是紅處線遙控器接口電路原理圖；圖7是驅(qū)動器的電路原理圖；圖8是顯示器的電路原理圖；圖9是光耦的電路原理圖；圖10是霍爾元件控制電路原理圖；圖11是步進(jìn)電機(jī)插芯鎖的結(jié)構(gòu)示意圖；圖12是圖11的B-B剖視圖；圖13是橫向滑板鎖舌組的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式參照圖1，本發(fā)明包括主控板、驅(qū)動器、顯示器、光耦、霍爾元件和步進(jìn)電機(jī)插芯鎖，主控板的J3接口聯(lián)到驅(qū)動器的J3，用以驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)，其中J3-1為電機(jī)復(fù)原信號，J3-2為電機(jī)轉(zhuǎn)動方向信號，J3-3為脈沖信號，驅(qū)動器的ZF-4端口接至插芯鎖內(nèi)的步進(jìn)電機(jī)，以控制鎖舌的進(jìn)出，主控板J6接到驅(qū)動器的J1，用來控制啟動電源信號，J8接到光耦的J1端子，J8-2接收光耦的鎖內(nèi)前端信號，J8-3接收光耦的鎖內(nèi)后端信號，這兩個信號分別為主處理器提供步進(jìn)電機(jī)啟動的起始點(diǎn)和終點(diǎn)，J8-4為門邊信號，由霍爾元件經(jīng)J1接口為主處理器提供關(guān)門信息，主控板J12連接顯示器的J1，其中J12-1-J12-4為顯示器的位控信號，J12-5為時鐘CLK，J12-6為串行數(shù)據(jù)傳輸口，J12-9為紅外線接收器輸入端，將顯示器板上紅外線接收器接到遙控信號送給主控板的從處理器，對其信號進(jìn)行處理，J10為電源輸入。
參照圖2，主控板是該電路系統(tǒng)的核心電路，它包括顯示器接口電路、紅外線遙控接收電路和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動接口電路。
參照圖3、圖4、圖5和圖6，主控板的中央處理器為89C52單片機(jī)，晶振頻率為11.0592MHE，具有上電自動復(fù)位電路MP812，單片機(jī)的P1.0-P1.3用來驅(qū)動顯示電路的四位數(shù)碼管的位控信號，單片機(jī)的P1.6、P1.7的DB、DC LK信號經(jīng)J12也轉(zhuǎn)接到數(shù)碼管顯示電路，用來傳遞串行數(shù)據(jù)及脈沖。單片機(jī)P2.7、P2.6是非易失性存儲器24CO4芯片的串行入口，該芯片用來存儲用戶信息及密碼，具有掉電情況下信息不丟失性能。主控板J5端子的J5-1復(fù)位信號接到開關(guān)，以完成電路的復(fù)位，J5-4室內(nèi)開門信號接到開關(guān)，控制室內(nèi)開門。單片機(jī)的串行接口P3.0、P3.1(RXD、TXD)是與指紋控制板DSP進(jìn)行信號傳遞，P24為休眠信號，P2.7為喚醒信號，P3.3為指紋識別正確后送來的開門脈沖信號。單片機(jī)的P3.4、P2.2、P2.6分別接到主控板的J8端子，用來接收光耦及霍爾元件中步進(jìn)電機(jī)插芯鎖行程的起始信號、終點(diǎn)信號及關(guān)門信號。單片機(jī)P3.6經(jīng)74HC07驅(qū)動后啟動光耦芯片經(jīng)J6端子控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器24V-5V的電源轉(zhuǎn)換，主控板的J4接電機(jī)行程顯示燈。主控板的驅(qū)動接口電路是由3個光耦PC817組成，其輸入端由單片機(jī)的P1.5、P2.1、P2.0控制，分別產(chǎn)生步進(jìn)電機(jī)的復(fù)原信號、電機(jī)的轉(zhuǎn)動方向信號及電機(jī)的脈沖信號，經(jīng)J3端子接到電機(jī)驅(qū)動電路，主控板中紅外線遙控接收部分是由一片89C2051單片機(jī)來完成的，它作為從處理器與主處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。從處理器89C2051的INTO口經(jīng)主控板J12連到顯示器板的J1，接收安裝在顯示器板上紅處線接收器收到的信號，并通過從處理器89C2051的P1.7-P1.3傳遞給89C52的P1.0-P1.4(K0-K4)由主處理器對其數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。
參照圖7，驅(qū)動器主要是由電機(jī)驅(qū)動芯片L297、L298、電源5V-24V轉(zhuǎn)換電路POW及電源開關(guān)控制芯片DZP42C組成。J1口的QD信號是由主控板J6來的24V電源啟動信號，在使電機(jī)轉(zhuǎn)動的條件下，該信號有效。該板的J3口的復(fù)原信號、電機(jī)轉(zhuǎn)動方向及驅(qū)動脈沖信號均由主控板經(jīng)J3端來控制，當(dāng)主控板接收到指紋開門信號后，便產(chǎn)生復(fù)原、方向、脈沖信號，三個信號進(jìn)入步進(jìn)電機(jī)控制芯片L297，經(jīng)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動芯片L298進(jìn)入步進(jìn)電機(jī)繞組接口ZF-4，完成裝在鎖內(nèi)的步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動。
參照圖8，顯示器由四個數(shù)碼管、串—并行轉(zhuǎn)換芯片74HC164及紅外線接收器組成。其中J1的H0-H3、DCLK、DB及YKQ信號均與主控板的J12相連，均由主控板控制。
參照圖9，光耦由兩個槽式光耦GK102組成，用來判斷步進(jìn)電機(jī)行程的起始點(diǎn)與終點(diǎn)，經(jīng)J1接口接到主控板J8口，中央處理器根據(jù)這兩個信號控制電機(jī)的啟動與停止。
參照圖10，霍爾元件完成對門邊的關(guān)門信號的監(jiān)視并將信息經(jīng)經(jīng)J1接口連到主控板J8，主處理器收到該信號，完成關(guān)門動作。
參照圖11和圖12，步進(jìn)電機(jī)插芯鎖包括鎖盒1、步進(jìn)電機(jī)7、撥叉8、橫向滑板鎖舌組3、縱向鎖舌4、活動鎖舌2和磁鋼6，橫向滑板鎖舌組3連接擋光片10，鎖盒內(nèi)設(shè)有光耦11，與步進(jìn)電機(jī)同軸設(shè)有小齒輪13，與撥叉同軸設(shè)有大齒輪14，大小齒輪嚙合帶動撥叉撥動鎖舌運(yùn)動，使其開門和關(guān)門，橫向滑板鎖舌組3和縱向鎖舌4以滑槽限位式活動連接，磁鋼6裝在門框上，關(guān)門時與霍爾元件5藕合連接，12是撥桿。
參照圖13，橫向滑板鎖舌組是在鎖舌板18的一端連接多組橫向鎖舌15，另一端連接上板蓋17，鎖舌板18與上板蓋17之間設(shè)有自鎖板16，鎖舌板與上板蓋的一側(cè)對應(yīng)開有撥叉槽。
本發(fā)明工作時，首先通過紅外遙控器輸入密碼，進(jìn)行用戶的指紋錄入或刪除，然后，把指紋采集模塊采集到的指紋圖像送到中央處理器電路進(jìn)行處理，中央處理器電路對輸入的指紋進(jìn)行識別確認(rèn)后，發(fā)出啟動指令，電機(jī)開始轉(zhuǎn)動，驅(qū)動小齒輪帶動大齒輪及撥叉轉(zhuǎn)動，撥叉撥動橫向滑板鎖舌組，使橫向滑板鎖舌組向鎖內(nèi)運(yùn)動，同時帶動縱向鎖舌向鎖內(nèi)運(yùn)動，當(dāng)橫向滑板鎖舌組上的擋光片運(yùn)動到光耦中間時切斷光線，光耦控制電機(jī)斷電，此時，轉(zhuǎn)動撥桿帶動活動鎖舌向鎖內(nèi)運(yùn)動，將門打開；關(guān)門時，活動鎖舌在門框定位后，門邊霍爾元件和門框上的磁鋼藕合，使電路接通，接通后，電機(jī)驅(qū)動小齒輪帶動大齒輪及撥叉向相反方向轉(zhuǎn)動，撥叉撥動橫向滑板鎖舌組，使橫向滑板鎖舌組向鎖外運(yùn)動，同時帶動縱向鎖舌向鎖外運(yùn)動，當(dāng)橫向滑板鎖舌組上的擋光片運(yùn)動到光耦中間時切斷光線，光耦控制電機(jī)斷電，將門鎖死，室內(nèi)開門開關(guān)、主控板、驅(qū)動器及電機(jī)連通，控制室內(nèi)開門。
權(quán)利要求
1.一種步進(jìn)電機(jī)指紋插芯鎖，其特征在于它包括主控板、驅(qū)動器、顯示器、光耦、霍爾元件和步進(jìn)電機(jī)插芯鎖，主控板J3接口聯(lián)到驅(qū)動器的J3，用以驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)，其中J3-1為電機(jī)復(fù)原信號，J3-2為電機(jī)轉(zhuǎn)動方向信號，J3-3為脈沖信號，驅(qū)動器的ZF-4端口接至插芯鎖內(nèi)的步進(jìn)電機(jī)，以控制鎖舌的進(jìn)出，主控板J6接到驅(qū)動器的J1，用來控制啟動電源信號，J8接到光耦的J1端子，J8-2接收光耦的鎖內(nèi)前端信號，J8-3接收光耦的鎖內(nèi)后端信號，這兩個信號分別為主處理器提供步進(jìn)電機(jī)啟動的起始點(diǎn)和終點(diǎn)，J8-4為門邊信號，由霍爾元件經(jīng)J1接口為主處理器提供關(guān)門信息，主控板J12連接顯示器板的J1，其中J12-1-J12-4為顯示器的位控信號，J12-5為時鐘CLK，J12-6為串行數(shù)據(jù)傳輸口，J12-9為紅外線接收器輸入端，將顯示器板上紅外線接收器接到遙控信號送給主控板的從處理器，對其信號進(jìn)行處理，J10為電源輸入。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的步進(jìn)電機(jī)指紋插芯鎖，其特征在于主控板包括顯示器接口電路、紅外線遙控接收電路和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動接口電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的步進(jìn)電機(jī)指紋插芯鎖，其特征在于驅(qū)動器由驅(qū)動芯片L297、L298、電源5V-24V轉(zhuǎn)換電路POW及電源開關(guān)控制芯片DZP42C組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的步進(jìn)電機(jī)指紋插芯鎖，其特征在于顯示器由四個數(shù)碼管、串一并行轉(zhuǎn)換芯片74HC164及紅外線接收器組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的步進(jìn)電機(jī)指紋插芯鎖，其特征在于步進(jìn)電機(jī)插芯鎖包括鎖盒(1)、步進(jìn)電機(jī)(7)、撥叉(8)、橫向滑板鎖舌組(3)、縱向鎖舌(4)、活動鎖舌(2)和磁鋼(6)，橫向滑板鎖舌組(3)連接擋光片(10)，鎖盒內(nèi)設(shè)有光耦(11)，橫向滑板鎖舌組(3)和縱向鎖舌(4)以滑槽限位式活動連接，與步進(jìn)電機(jī)同軸設(shè)有小齒輪(13)，與撥叉同軸設(shè)有大齒輪(14)，大小齒輪嚙合帶動撥叉撥動鎖舌運(yùn)動，使其開門和關(guān)門，磁鋼(6)裝在門框上，關(guān)門時與霍爾元件(5)耦合連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的步進(jìn)電機(jī)指紋插芯鎖，其特征在于橫向滑板鎖舌組是在鎖舌板(18)的一端連接多組橫向鎖舌(15)，另一部分連接上板蓋(17)，鎖舌板與上板蓋之間設(shè)有自鎖板(16)，鎖舌板與上板蓋的一側(cè)對應(yīng)開有撥叉槽。
全文摘要
一種步進(jìn)電機(jī)指紋插芯鎖，屬于鎖具技術(shù)領(lǐng)域，它包括主控板、驅(qū)動器、顯示器、光耦、霍爾元件和步進(jìn)電機(jī)插芯鎖，主控板J
文檔編號E05B47/06GK1472414SQ0213270
公開日2004年2月4日 申請日期2002年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月31日
發(fā)明者王積新 申請人:王積新