專利名稱：電動車rfid智能防盜系統(tǒng)和控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電動車智能防盜系統(tǒng)和控制方法，特別是涉及一種既有RFID身 份識別功能，又與漲閘鎖或龍頭鎖機構結合實現(xiàn)自動防盜的智能系統(tǒng)，它適用于電動車及 其它類似車輛使用。
背景技術：
電動車以簡潔輕便、價格低廉、綠色環(huán)保等優(yōu)點，越來越被人們廣泛使用，但隨著 電動車數(shù)量的增加，電動車的安全防盜也越來越受到人們的關注。目前，常見的解決方法是 使用機械鑰匙開關實現(xiàn)電門鎖關斷，加裝機械漲閘鎖或是機械龍頭鎖，安裝高頻遠距離遙 控報警器，但機械電門鎖易暴力破解且操作繁瑣較易損壞，機械漲間鎖或是機械龍頭鎖由 于安裝位置的局限性不方便用戶操作，若用戶騎行前忘記開鎖，啟動電動車極易將電機損 壞，高頻遠距離遙控報警器成本較高，且遠距離操作較易被竊取復制遙控碼，從而失去防盜 的意義；另一方面，電動車為了實現(xiàn)多功能效果，分別安裝機械電門鎖、機械漲閘鎖或龍頭 鎖、防盜報警器、按鈕喇叭、轉向喇叭等獨立器件，這樣不僅安裝使用不便，勢必很大程度上 增加了整車成本，不利于電動車面向更為廣泛的消費群體。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種電動車RFID智能防盜系統(tǒng)和控制方法，可以克服現(xiàn) 有技術的不足，其結構簡單、安裝操作方便，安全可靠，成本低廉，是集RFID身份識別、電子 開關、電子漲閘鎖(或龍頭鎖)、聲光轉向、防盜報警、喇叭于一體的電動車RFID智能防盜系 統(tǒng)。本發(fā)明提供的電動車RFID智能防盜系統(tǒng)包括RFID射頻識別、中央控制單元和電 子漲閘鎖模塊。所述的中央控制單元包括由單片機組成處理信息的MCU控制單元、聲光轉向電 路、能存儲ID卡信息及記憶系統(tǒng)掉電前工作狀態(tài)的存儲電路、能在系統(tǒng)進入設防狀態(tài)后檢 測整車是否振動的振動檢測電路、由繼電器組成的電子開關電路、能檢測電機狀態(tài)及整車 供電狀態(tài)防止誤動作的狀態(tài)檢測電路、驅動壓電陶瓷蜂鳴片能實現(xiàn)按鈕喇叭和報警揚聲器 功能的喇叭電路。所述的電子漲間鎖模塊包括馬達驅動電路、直流有刷馬達、齒輪減速箱、鎖止機 構、鎖柱、閘芯。所述的RFID射頻識別電路連接到MCU控制單元，所述聲光轉向電路、存儲電路、振 動檢測電路、狀態(tài)檢測電路、喇叭電路均與MCU控制單元直接相連；所述的電子開關電路與 MCU控制單元相連，同時其輸出連接電動車供電電路和狀態(tài)監(jiān)測電路；MCU控制單元與閘芯 之間依次連接馬達驅動電路、馬達、齒輪減速箱、鎖止機構、鎖柱。所述電子漲閘鎖模塊，通過所述的RFID射頻識別電路采集用戶ID卡信息及操作 指令，數(shù)據(jù)送至MCU控制單元識別并執(zhí)行相應指令操作，形成控制信號送至馬達驅動電路
4驅動馬達，經齒輪減速箱連接鎖止機構，帶動鎖柱伸縮，將間芯鎖緊，使得電動車后輪無法 轉動。本發(fā)明提供的電動車RFID智能防盜系統(tǒng)的控制方法為1)開鎖過程是系統(tǒng)接通電源，用戶持ID卡靠近感應區(qū)域，RFID識別模塊識別接 收處理ID卡序列號，主控MCU解碼并與預先存儲在FLASH或EEPROM中ID卡序列號進行比 對，若兩個ID卡序列號不同則整車仍處于關閉狀態(tài)；若兩個ID卡序列號完全一致，則主控 MCU開啟電子開關電路，電子開關電路輸出連接電動車供電電路，用戶可正常騎行，在開啟 電子開關電路的同時主控MCU自行判斷本次操作是否是第一次上電后開鎖操作或是否上 次操作為鎖車設防操作，若是第一次上電后開鎖或上次操作為鎖車設防，則驅動馬達使得 電子漲閘鎖模塊中鎖柱收回，解除鎖定狀態(tài)，否則不對電子漲閘鎖模塊進行操作；在電動車 供電狀態(tài)下，主控MCU實時監(jiān)測是否有聲光轉向開關和喇叭電路開關按下，若相應按鈕按 下，則分別執(zhí)行聲光轉向提示和喇叭提示音功能。2)停車關鎖過程是在電動車供電狀態(tài)下，將ID電子標簽靠近感應區(qū)刷卡一次， RFID識別模塊接收信號經處理送至中央控制單元，經比對ID卡號正確后，主控MCU控制電 子開關電路中的繼電器停止工作，電動車供電電路無輸出，斷電后停車，使整車關閉。3)鎖車設防過程使用ID電子標簽刷卡停車后，在3秒內再刷卡一次，系統(tǒng)“嘀嘀 嘀”提示進入設防狀態(tài)，此時狀態(tài)監(jiān)測電路檢測電子開關輸出端和電機相線，判定電動車是 否切斷電源和電機是否在運轉中，當電子開關輸出端和電機相線均無電壓時，主控MCU控 制馬達驅動工作，帶動馬達通過齒輪減速箱，使得鎖柱徑向伸出去，卡在閘芯的卡槽里，若 電子開關輸出端和電機相線中有一個存在電壓，強行關閉電子漲閘鎖模塊鎖緊功能，確保 用戶人身安全及防止系統(tǒng)損壞；在設防狀態(tài)中，振動檢測電路檢測到他人觸動車輛，將信號 傳送至中央控制單元，主控MCU控制喇叭電路發(fā)報警音示警；若在刷卡停車后的3秒后再次 刷卡，中央控制單元則視為用戶本次操作為開鎖操作，執(zhí)行開鎖功能。4)學習過程該系統(tǒng)均配備一張“母卡”，2個“子卡”，所述“母卡”‘子卡”均是RFID 電子標簽，“母卡”亦可稱為“管理卡”，母卡的ID序列號永久存放在主控MCU的FLASH或外 接EEPROM中，起恢復系統(tǒng)和開啟學習狀態(tài)的作用。若系統(tǒng)識別到“母卡”時，“嘀嘀”提示， 自動進入學習狀態(tài)(自學習)，在接下來的3秒內，新識別到的RFID電子標簽卡號則視為新 “子卡”，中央單元及時更新EEPROM數(shù)據(jù)，確保用戶卡號的正確性及時效性，若在3秒內無新 ID卡識別，或是識別錯誤，均退出本次學習，退出后仍保留原有2個ID卡序列號，本系統(tǒng)只 允許識別2個子卡，避免他人惡意學習復制，確保用戶的使用安全。本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是1.本裝置使用RFID電子標簽來識別身份，用戶只需刷卡即可向整車發(fā)出操作指 令，簡單易行，減少了因機械電門鎖易暴力破解和操作繁瑣較易損壞給用戶帶來的不便，同 時ID卡序號極低的重碼率，保證了持卡用戶身份的唯一性。2.本裝置采用了電子漲閘鎖(或龍頭鎖)，避免了機械漲閘鎖(或龍頭鎖)因安 裝位置局限帶來的操作麻煩。3.本裝置中置有狀態(tài)檢測電路，實時監(jiān)測整車工作狀態(tài)，避免了用戶使用過程中 因誤動作或環(huán)境的干擾導致電機突然鎖緊的危險情況發(fā)生，提高了系統(tǒng)的安全可靠性，保 證了用戶的人身安全。
4、本發(fā)明最大程度的整合了整車資源，將RFID身份識別、電子鎖、聲光轉向、防盜 報警、電子漲閘鎖(龍頭鎖)、普通喇叭等集于一體，較同類產品成本降低20%以上，特有自 學習使用操作方式方便了消費者使用，同時減少了廠家售后服務的投入。


圖1是本發(fā)明的方框圖。圖2電子漲閘鎖結構示意圖(以漲閘鎖為例，龍頭鎖實現(xiàn)原理相同)。圖3開鎖過程控制流程圖。圖4停車關鎖控制流程圖。圖5鎖車設防控制流程圖。圖6學習過程控制流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明進一步說明，它是說明性的，不是限定性的，不能以下述實 施例來限定本發(fā)明的保護范圍。如圖1所示，1馬達，2齒輪減速箱，3鎖止機構，4鎖柱，5閘芯?！N電動車RFID智能防盜系統(tǒng)，包括RFID射頻識別、中央控制單元、自控鎖模塊。中央控制單元包括一個由單片機組成處理信息的MCU控制單元、一個聲光轉向電 路、一個能存儲ID卡信息及記憶系統(tǒng)掉電前工作狀態(tài)的存儲電路、一個能在系統(tǒng)進入設防 狀態(tài)后檢測整車是否振動的振動檢測電路、一個由繼電器組成的電子開關電路、一個能檢 測電機狀態(tài)及整車供電狀態(tài)防止誤動作的狀態(tài)檢測電路、一個驅動壓電陶瓷蜂鳴片能實現(xiàn) 按鈕喇叭和報警揚聲器功能的喇叭電路，自控鎖模塊包括一個馬達驅動電路以及一個直流 有刷馬達1、一個齒輪減速箱2、一個鎖柱4、一個閘芯5。自控鎖模塊通過RFID射頻識別電路采集用戶ID卡信息及操作指令，數(shù)據(jù)送至MCU 控制單元進行處理，形成控制信號送至馬達驅動電路驅動馬達1，通過齒輪減速箱2帶動鎖 止機構3，拉動鎖柱4伸縮，將閘芯5鎖緊。具體的模塊說明如下射頻RFID識別電路采用的頻率為低頻125KHZ，該模塊的實現(xiàn)可以通過發(fā)射 125KHz信號到天線，天線感應到ID卡微弱信號后經過放大模塊傳送至接收解碼電路，經 MCU控制單元運算識別，與預先存儲的ID卡序列號進行對比，從而實現(xiàn)身份識別及執(zhí)行相 應操作指令。具體實施電路可包括方波發(fā)生模塊、放大模塊、線圈天線和接收解碼模塊(參 考專利CN201020164638. 6中的描述所述射頻識別模塊包括方波發(fā)生模塊、放大模塊、線 圈天線和接收解碼模塊，方波發(fā)生模塊的輸出端連接放大模塊的輸入端，放大模塊的輸出 端連接線圈天線和接收解碼模塊的輸入端，接收解碼模塊的輸出端連接中央控制模塊)。中央控制單元中存儲電路可以用MCU自帶FLASH單元實現(xiàn)，也可以用外部鏈 接EEPROM實現(xiàn)，該模塊用來存儲用戶ID和管理卡序列號以及存儲記憶每次用戶操作狀 態(tài)，同時實現(xiàn)掉電保護功能；振動檢測電路使用轉動開關實現(xiàn)，用來檢測車輛進入設防 狀態(tài)后，他人振動后可將感知信號傳送至MCU控制單元，在控制單元中預設相應的靈敏 度，比對后執(zhí)行是否報警功能；電子開關使用常開繼電器實現(xiàn)；(具體電路均可參考專利CN201020164638. 6，名稱為“電動車智能身份識別系統(tǒng)”中的描述振動檢測模塊包括一 安裝在車體上的震動傳感器，該震動傳感器的輸出端連接中央控制模塊。電子鎖模塊包括 繼電器和三極管，該繼電器線圈的兩端分別連接供電電源和三極管的集電極，三極管的發(fā) 射極接地，三極管的基極連接中央控制模塊，繼電器的常開觸點串聯(lián)在供電電源所在電路 中)。中央控制模塊還連接一存儲模塊，該存儲模塊使用的芯片是EEPR0M)。中央控制單元中狀態(tài)監(jiān)測模塊輸入為電機相線信號、電動車供電信號，該模塊實 時監(jiān)測電機是否轉動及整車供電情況，將處理信號傳送至MCU控制單元，禁止電子漲閘鎖 突然鎖緊。電子漲閘鎖模塊如圖2所示，圖中的馬達驅動電路采用的是由NPN和PNP三極管 組成的H橋驅動電路，驅動直流有刷小馬達高速轉動(正轉或反轉)，通過減速器帶動鎖止 機構，拉動鎖柱徑向伸縮，卡緊閘芯上的卡槽。本發(fā)明的工作過程是1.車主開鎖過程車主攜帶ID卡靠近RFID識別模塊的天線(該種操作稱為刷卡)，該模塊接收信號 處理后送至MCU控制單元，并將該信號與存儲模塊中預存的信息比較，正確時MCU控制單元 輸出控制信號控制電子開關電路工作，電子開關電路輸出電壓連接至電動車供電電路，車 輛正常供電，同時中央控制單元判斷本次操作是上電后第一次開鎖或上次操作為鎖車設防 操作，若是該兩種中任一種情況，主控MCU開啟馬達驅動電路，使得1馬達轉動，通過2齒輪 減速箱，帶動3鎖止機構，使得4鎖柱收回，解除5閘芯的鎖進狀態(tài)，車主可正常騎行，在該 種條件下，車主撥動轉向開關可實現(xiàn)聲光轉向，按下喇叭按鈕，MCU控制單元可控制喇叭電 路實現(xiàn)喇叭提示功能；當用戶攜帶ID卡錯誤時，MCU控制單元不輸出信號，整車仍處于關閉 狀態(tài)。2.車主關鎖過程車主需要停車斷電時，將ID電子標簽靠近感應去刷卡一次，RFID識別模塊接收信 號后經處理送至MCU控制單元，MCU控制單元控制電子開關電路中的繼電器停止工作，電動 車供電電路無輸出，整車關閉。3.車主鎖車設防過程車主需要停車鎖緊漲閘鎖并使車輛進入設防狀態(tài)時，在用戶使用ID卡刷卡停車 后，在3S內再刷卡一次，系統(tǒng)“嘀嘀嘀”提示進入設防狀態(tài)，同時MCU控制單元控制馬達驅動 工作，帶動1馬達通過2齒輪減速箱，帶動3鎖止機構，使得4鎖柱從徑向伸出去，卡在5閘 芯的卡槽中，使得電動車后輪鎖緊；在設防狀態(tài)中，振動檢測電路檢測到他人觸動車輛時， 將信號傳送至MCU控制單元，MCU控制單元控制喇叭電路發(fā)報警音示警。4.學習過程本系統(tǒng)配有一張RFID電子標簽稱為“母卡”，亦可稱為“管理卡”，母卡的ID序列 號永久存放在MCU控制單元FLASH或外接EEPROM中，起恢復系統(tǒng)和開啟學習狀態(tài)的作用。 若系統(tǒng)識別到“母卡”時，自動進入學習狀態(tài)，在接下來的3秒內，新識別到的RFID電子標 簽卡號則視為新卡，MCU主控單元及時更新EEPROM數(shù)據(jù)，確保用戶卡號的正確及時效性，本 系統(tǒng)只允許識別2個子卡，避免他人惡意學習復制，確保用戶的使用安全。5.狀態(tài)監(jiān)測電路保護過程
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電動車在騎行過程中，為了防止?jié)q閘鎖(或龍頭鎖)誤動作導致突然鎖緊，將會 給車主安全帶來致命危險，該系統(tǒng)中的狀態(tài)監(jiān)測電路實時監(jiān)測電機運行狀態(tài)和整車供電情 況，當監(jiān)測到有電機相線輸入或是整車有供電時，狀態(tài)監(jiān)測電路將信號傳送至MCU控制單 元，此時控制單元禁止自控鎖模塊工作，強制關閉自動上鎖功能，保證了系統(tǒng)和用戶的安全。
權利要求
1.一種電動車RFID智能防盜系統(tǒng)，包括RFID射頻識別、中央控制單元和電子漲閘鎖 模塊，其特征在于所述的中央控制單元包括單片機組成處理信息的MCU控制單元、聲光轉向電路、存儲ID卡信息及記憶系統(tǒng)掉電 前工作狀態(tài)的存儲電路、在系統(tǒng)進入設防狀態(tài)后檢測整車是否振動的振動檢測電路、由繼 電器組成的電子開關電路、檢測電機狀態(tài)及整車供電狀態(tài)防止誤動作的狀態(tài)檢測電路、驅 動壓電陶瓷蜂鳴片和實現(xiàn)按鈕喇叭和報警揚聲器功能的喇叭電路；電子漲間鎖模塊包括馬達驅動電路、直流有刷馬達、齒輪減速箱、鎖止機構、鎖柱和閘-(-H心；RFID射頻識別電路連接到MCU控制單元；聲光轉向電路、存儲電路、振動檢測電路、狀 態(tài)檢測電路、喇叭電路均與MCU控制單元直接相連；電子開關電路與MCU控制單元相連，同 時其輸出連接電動車供電電路和狀態(tài)監(jiān)測電路;MCU控制單元與閘芯之間依次連接馬達驅 動電路、馬達、齒輪減速箱、鎖止機構和鎖柱；所述的電子漲閘鎖模塊，通過所述的RFID射頻識別電路采集用戶ID卡信息及操作指 令，數(shù)據(jù)送至MCU控制單元識別并執(zhí)行相應指令操作，形成控制信號送至馬達驅動電路驅 動馬達，經齒輪減速箱連接鎖止機構，帶動鎖柱伸縮，鎖車設防后將間芯鎖緊，使得電動車 后輪無法轉動。
2.按照權利要求1所述的電動車RFID智能防盜系統(tǒng)，其特征在于所述的電子抱閘鎖可 用龍頭鎖代替。
3.按照權利要求1所述的電動車RFID智能防盜系統(tǒng)，其特征在于所述的馬達驅動電路 是由NPN和PNP三極管組成的H橋驅動電路，驅動直流有刷小馬達高速轉動，通過減速器帶 動鎖止結構，拉動鎖柱徑向伸縮，卡緊閘芯上的卡槽。
4.一種權利要求1所述的電動車RFID智能防盜系統(tǒng)的控制方法，其特征在于包括的步 驟為1)開鎖過程是系統(tǒng)接通電源，用戶持ID卡靠近感應區(qū)域，RFID識別模塊識別接收處 理ID卡序列號，主控MCU解碼并與預先存儲在FLASH或EEPROM中ID卡序列號進行比對， 若兩個ID卡序列號不同則整車仍處于關閉狀態(tài)；若兩個ID卡序列號完全一致，則主控MCU 開啟電子開關電路，電子開關電路輸出連接電動車供電電路，用戶可正常騎行，在開啟電子 開關電路的同時主控MCU自行判斷本次操作是否是第一次上電后開鎖操作或是否上次操 作為鎖車設防操作，若是第一次上電后開鎖或上次操作為鎖車設防，則驅動馬達使得電子 漲閘鎖模塊中鎖柱收回，解除鎖定狀態(tài)，否則不對電子漲閘鎖模塊進行操作；在電動車供電 狀態(tài)下，主控MCU實時監(jiān)測是否有聲光轉向開關和喇叭電路開關按下，若相應按鈕按下，則 分別執(zhí)行聲光轉向提示和喇叭提示音功能；2)停車關鎖過程是在電動車供電狀態(tài)下，將ID卡靠近感應區(qū)刷卡一次，RFID識別模 塊接收信號后經處理送至中央控制單元，經比對ID卡號正確后，主控MCU控制電子開關電 路中的繼電器停止工作，電動車供電電路無輸出，斷電后停車，使整車關閉；3)鎖車設防過程使用ID卡刷卡停車后，在3秒內再刷卡一次，系統(tǒng)“嘀嘀嘀”提示進 入設防狀態(tài)，此時狀態(tài)監(jiān)測電路檢測電子開關輸出端和電機相線，判定是否電動車切斷電 源和電機是否在運轉中，當電子開關輸出端和電機相線均無電壓時，主控MCU控制馬達驅動工作，帶動馬達通過齒輪減速箱，使得鎖柱徑向伸出去，卡在閘芯的卡槽里，若電子開關 輸出端和電機相線中有一個存在電壓，強行關閉電子漲閘鎖模塊鎖緊功能，確保用戶人身 安全及防止系統(tǒng)損壞；在設防狀態(tài)中，振動檢測電路檢測到他人觸動車輛時，將信號傳送至 中央控制單元，主控MCU控制喇叭電路發(fā)報警音示警；若在刷卡停車后的3秒后再次刷卡， 中央控制單元則視為用戶本次操作為開鎖操作，執(zhí)行開鎖功能；4)學習過程該系統(tǒng)均配備一張“母卡”，2個“子卡”，所述“母卡” “子卡”均是RFID電 子標簽，“母卡”亦可稱為“管理卡”，母卡的ID序列號永久存放在主控MCU的FLASH或外接 EEPROM中，起恢復系統(tǒng)和開啟學習狀態(tài)的作用；若系統(tǒng)識別到“母卡”時，“嘀嘀”提示，自動 進入學習狀態(tài)，在接下來的3秒內，新識別到的RFID電子標簽卡號則視為新“子卡”，中央單 元及時更新EEPROM數(shù)據(jù)，確保用戶卡號的正確及時效性，若在3秒內無新ID卡識別，或是 識別錯誤，均退出本次學習，退出后仍保留原有2個ID卡序列號。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電動車智能防盜系統(tǒng)和控制方法，它包括RFID射頻識別、中央控制單元、自控鎖模塊。中央控制單元包括主控MCU、聲光轉向電路、振動報警電路、喇叭電路、電子開關、狀態(tài)監(jiān)測電路。RFID射頻識別電路采集用戶ID卡信息及操作指令，數(shù)據(jù)送至主控MCU控制單元進行處理，形成控制信號送至驅動電路驅動馬達，通過齒輪減速箱帶動鎖止機構推拉鎖柱伸縮，將漲閘鎖鎖緊。本發(fā)明集成度高、操作簡便、安全可靠，解決了現(xiàn)有機械電門鎖操作繁瑣且較易損壞、機械漲閘鎖(或龍頭鎖)操作不便且較易被淤泥封死失效的問題，同時降低了生產廠家的成本，是一種集RFID身份識別、電子鎖、電子漲閘鎖(或龍頭鎖)、防盜報警、聲光轉向指示為一體的電動車RFID智能防盜系統(tǒng)。
文檔編號G06K7/00GK102107647SQ20111002628
公開日2011年6月29日 申請日期2011年1月25日 優(yōu)先權日2010年9月15日
發(fā)明者智少雷, 趙帆 申請人:智少雷