一种低功耗的脱机密码锁控制装置的利记博彩app

本实用新型涉及一种低功耗脱机密码锁控制装置，尤其涉及到一种通过蓝牙或按键唤醒密码锁的控制装置，属于测控和自动化技术领域。

背景技术：

国外的房地产中介已发展了近百年的历史，不论买卖存量还是增量房地产几乎都是通过中介进行交易，所有买房信息都通过经纪人协会传送。如果开发商自己不是经纪人，还要委托经纪人中介机构来办理，而自己专心致志开发生产。对于房地产预售，则必须通过经纪人办理，在美国，房地产交易有85％是通过中介服务交易而成，可见美国职业房产中介数量是庞大的，所以研制一套密码锁系统来辅助房产中介是具有非常重要意义的。

随着科技的日益发展和不断创新，实现中介售房互联网化、智能化已经成为必然的趋势。蓝牙是一种支持设备短距离通信的无线电技术，具有传输距离远，保密性好，并且具有隔墙传输等优势，稳固了这一设计的可发展性。利用蓝牙技术，能够有效地简化移动通信终端设备之间的通信。

伴随着蓝牙技术发展成熟，蓝牙也正逐步应用于各领域的数码设备之中，比如：手机、平板电脑、笔记本电脑等一些我们生活中常用到的数码产品。其中手机最为普遍，基于这一点我们，我们采用手机蓝牙功能开启密码锁，从而改变传统锁的开启。本文提出一种低功耗脱机密码锁控制装置，更大程度降低了功耗，提高了工作效率，能很好满足美国房产经纪人的需求，也是符合新技术的潮流的产品。

同时，由于采用蓝牙传输，现有密码锁的功率功耗通常很大，影响装置性能及使用寿命。控制锁匣的电机转动一段时间后，需要暂停转动，即电机堵转。而传统的密码锁在电机堵转时，电机控制电路的电流增大，因而同样会带来高能耗，同时缩短电机使用寿命。

技术实现要素：

为了解决现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种低功耗脱机密码锁控制装置。该装置通过使用IQR中断线连接按键接口电路，来判断按键模块或蓝牙模块是否出现唤醒信号，完成从休眠模式到工作模式的切换，以实现定时数据采集，保证密码数据的准确性；通过设定电机控制电流的阈值，当电机堵转，电机控制电路的电流增大并超出设定阈值时，电机控制电路阻止电机转动，保证电机转动应变的实时性并且同时降低电机能耗，保障电机寿命。本实用新型所述的密码锁控制装置通过按键和APP蓝牙传输密码数字的方式，在满足用户的各年龄段使用需求的同时控制本装置在无APP或按键响应时自动进入休眠模式，降低装置的整体功耗。本装置同时支持无网络脱机工作，也能保证在无网络的情况下密码同步。

为实现上述目的，本实用新型提供的低功耗脱机密码锁控制装置，包括CC2640最小系统及VDDR（VDDR为电源引脚名）电压供给电路、双天线及滤波电路、按键接口电路、电机控制电路、电机堵转检测电路、2线cJTAG（compact JTAG，IEEE标准1147.9）接线电路、MiniUSB（Mini Universal Serial BUS，通用串行总线）接口电路、外接电池转3.3V电路、USB5V转3.3V电路、备用电池电路和电源模块；

其中CC2640最小系统及VDDR电压供给电路的输入端同时连接双天线及滤波电路、电机堵转检测电路、2线cJTAG接线电路、备用电池电路和电源模块，CC2640最小系统及VDDR电压供给电路的输出端在连接电机控制电路的同时与按键接口电路双向通信连接连接；

电源模块的输入端同时连接MiniUSB接口电路、外接电池转3.3V电路和USB5V转3.3V电路，电源模块的输出端同时向2线cJTAG接线电路、按键接口电路、电机控制电路和电机堵转检测电路供电；

所述的按键接口电路中设有IIC总线接口，IIC总线接口中的按键数据线接口、按键时钟线接口以及按键中断线接口分别与CC2640最小系统及VDDR电压供给电路中的数据线接口、时钟线接口、中断线接口连接。其中，IIC总线接口中的按键中断线为独立的IRQ中断线，在控制逻辑上，IRQ中断线决定了IIC总线是否处于工作状态。

其中，所述的CC2640最小系统及VDDR电压供给电路中设有32.768K睡眠RTC（Real-Time Clock，实时时钟）。同时，设备配有备用电池电路（110）用于睡眠RTC时钟供电，保证时间同步，保证密码锁在睡眠时仍有较高精度的时间同步功能。

所述的按键模块所用芯片为MPR121，MPR121芯片中设有IIC总线接口，其他相似芯片中一般不具有额外的中断线或者具有一定的限制。按键接口电路中设有IIC（Inter－Integrated Circuit，内部集成电路）总线接口，IIC总线接口包括按键数据线接口、按键时钟线接口和一个按键中断线接口，其中按键中断线接口为IRQ（Interrupt Request，中断请求）中断线接口。按键数据线、按键时钟线，以及按键中断线分别与CC2640最小系统及VDDR电压供给电路（101）中的数据线接口、时钟线接口、中断线接口相连，MPR121模块通过中断线唤醒CC2640最小系统及VDDR电压供给电路（101）后，CC2640最小系统及VDDR电压供给电路（101）输出时钟线时序并读取数据线的数据。MPR121按键模块中的按键受到触碰的同时IRQ中断线中产生一个低电平的中断信号，通知CC2640最小系统接收数据。通过中断信号唤醒相应的电路模块，这就可以在提高数据接收即时性的同时保证本实用新型的低功耗特性。

所述的双天线及滤波电路中采用的滤波电路为巴伦滤波电路，从而保证信号发射与接收的稳定性，并对内核供电电源采用高低频滤波，保证电源的“洁净”。同时，双天线结构也一定程度上增加了蓝牙发射信号的强度。

所述的电机控制电路中由NMOS（N-Metal-Oxide-Semiconductor，N型金属-氧化物-半导体）型场效应管连接电机，向电机提供运行所需电流。本实用新型通过电机控制锁匣开合时，通过NMOS场效应管提供的电流控制电机开锁匣，通过弹簧复位实现锁匣关闭。仅需NMOS场效应管，就能够配合弹簧复位机构实现锁匣的双向控制，从而避免附加驱动芯片在进行双向控制时产生的能耗，使得本实用新型更加节省能耗。

所述的电机堵转检测电路包括电流检测反馈电路，电流检测电路中串接有1瓦额定功率的采样电阻。通过对采样电阻的电压值进行采样，反映运行电流的变化来判断电机是否发生堵转。

所述的2线cJTAG接线电路为2线制烧写调试方式，仅需TMS（Test Mode Select，测试模式选择）数据线及TCK（Test Clock，测试时钟）时钟线，便能实现固件升级。

所述的所述的外接电池转3.3V电路使用TPS82740B芯片，TPS82740B通过电源模块同时连接CC2640最小系统、按键接口电路、电机控制电路以及2线cJTAG连线电路，并供电。在mA级电流时外接电池转3.3V电路能够实现95%的转化率，极大的提高了能耗使用率。

所述的USB5V转3.3V电路采用AMS1117-3.3，AMS1117-3.3通过电源模块同时连接CC2640最小系统、按键接口电路、电机控制电路以及2线cJTAG连线电路。备用电池电路用于睡眠RTC时钟供电，同时保证时间同步。

所述MiniUSB接口电路是一种较为普遍的应急接口。

本实用新型和现有技术相比，具有如下有益效果包括：

（1）本实用新型所述的低功耗脱机密码锁控制装置将手机蓝牙信号和按键信号作为唤醒信号，通过IIC总线中IRQ中断线的电平判断是否产生唤醒信号。在无唤醒信号时，将装置置于睡眠模式，在接收到唤醒信号后从睡眠模式切换到工作模式，恢复工作，从而降低装置中CC2640最小系统的功率消耗。CC2640最小系统在本装置中负责蓝牙通讯，也同时作为中央处理器对外围电路与信号进行控制。本装置由于增加了IRQ中断线结构从而引入睡眠模式降低能耗，从而解决了现有控制装置出于安全性考虑，无法使用大容量电池，而造成的使用周期短，严重影响装置的工作效率效率的问题。本实用新型中默认将控制装置置于睡眠模式，通过IRQ中断线接收唤醒信号，从而唤醒装置进行正常工作状态，有效延长控制装置的使用寿命；

（2）本实用新型通过睡眠模式维持控制装置使用寿命的同时，通过备用电池电路对睡眠RTC时钟供电，使得32.768K睡眠RTC时钟能够保证密码锁在睡眠时仍能保持较高精度的时间同步。使得本装置在睡眠状态下能够随时被唤醒，接受密码并响应开锁指令。因而，在保证装置使用寿命的同时不会影响正常使用。

（3）本装置在电机控制电路中由NMOS型场效应管连接电机，向电机提供控制电机运行打开锁匣所需电流，同时通过弹簧复位实现锁匣关闭。在实现锁匣的双向控制时减少驱动芯片中场效应管的使用，节省为实现双向控制所消耗的能量。考虑到开锁时，当控制锁匣的电机转动一段时间后，电机需要暂停转动。这一功能需要通过物理堵转实现，因此本装置在电机运行电路中串接有1瓦额定功率的采样电阻以检测堵转电流。当堵转电流大于设定值的时候即时停止电机，避免电机无谓地空转，进一步节约电源功耗输出的。在保证装置低功耗性能的同时保护电机，延长电机以及整个装置的使用寿命。

（4）本实用新型采用手机APP和锁上按键两种方式实现密码传输，既符合用户的各年龄段的需求又同时保证了密码传输的安全性。同时在无APP连接或按键响应时设置装置自动进入休眠模式，降低装置整体的功耗。采用TPS82740B作为外接电池转3.3V电路，在mA级电流时为装置实现95%的能量转化率，极大的提高了装置的能耗使用率。同时，采用ASM1117-3.3作为USB5V转3.3V电路为装置供电，采用备用电池电路对睡眠RTC时钟供电，同时保证时间同步。本装置同时还提供一个MiniUSB接口，通过这种较为普遍的应急接口在紧急状态下为装置提供电能。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本实用新型的实施例一起，用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为本实用新型的脱机密码锁控制装置框图；

图2为本实用新型的CC2640最小系统板设计图；

图3为电源VDD_EB（电源引脚名）滤波电路；

图4为CC2640芯片VDDR电压供给电路；

图5为本实用新型的巴伦滤波电路与双天线设计；

图6是MPR121感应按键模块的接线电路；

图7为5V转3.3V电路图及RTC备用电池供电图；

图8为电机控制电路图及堵转检测电路图；

图9为MiniUSB接口电路图；

图10为CC2640的Debug下载2线cJTAG接线图；

图11为外接电池电压转3.3V原理图(为CC2640内核供电)。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型所述控制装置应用于由键盘模块、手机终端蓝牙应用模块和单片机接收控制模块三部分所组成的系统中。整个系统使用键盘输入或者蓝牙实现数据传输。用户可以选择使用传统密码盘按键开锁或者在几米范围内通过手机APP开锁。主控接收到数据后，将判断密码是否与预置密码一致，若密码正确，则驱动门锁电机开锁。本实用新型对应上述系统中的单片机接收控制模块，主要负责连接蓝牙与键盘，判断是否有密码输入，输入的密码是否正确，并根据密码控制锁匣打开与关闭。

本申请所述的低功耗脱机密码锁控制装置安装在房屋防盗门上，用于管理房屋卖家所寄存的钥匙以及买家凭后台密码获取钥匙。装置中CC2640最小系统、按键接口电路都设置为休眠模式，当CC2640最小系统接收到唤醒信号后将上述两者设置为接收模式，唤醒CC2640最小系统，外设、内核、RTC等恢复正常运行。此时，在CC2640作为蓝牙端时，存储终端传输的某一通道的密码值；在CC2640作为主控端时，也开始通过IIC总线向MPR121模块传输初始化值，使其正常工作，以便接收按键传输密码值。在此同时，CC2640内部程序产生以时间为种子的密码序列，将其与传输得到的密码值对比，判断是否需要控制电机运行：若按键密码或者终端密码正确，锁匣电机开始运行；当电机堵转时，主控会将检测采样电阻的一路ADC的检测值与设置的阈值相对比，若检测值大于阈值，则立即关闭电机。当按键一段时间内没有响应或者手机终端没有发起连接时，CC2640最小系统进入休眠模式，等待唤醒信号。唤醒信号有两种，一种是CC2640设置蓝牙500ms间隔重复广播并设置为外设的Server端角色时，手机终端作为中央的Client角色扫描外设并发起连接的信号；另一种是触摸按键模块（MPR121按键模块）检测按键是否按下并指示按键的对应值时，当按键按下时所产生的IRQ线低电平信号。

下面结合附图和具体实施方式，对本装置的具体结构做进一步说明：

如图1所示，本实施例提供一种低功耗脱机密码锁控制装置，包括CC2640最小系统及VDDR电压供给电路101、双天线及滤波电路102、按键接口电路103、电机控制电路104、电机堵转检测电路105、2线cJTAG（compact JTAG，IEEE标准1147.9）接线电路106、MiniUSB（Mini Universal Serial BUS，通用串行总线）接口电路107、外接电池转3.3V电路108、USB5V转3.3V电路109、备用电池电路110和电源模块；

其中CC2640最小系统及VDDR电压供给电路101的输入端同时连接双天线及滤波电路102、电机堵转检测电路105、2线cJTAG接线电路106、备用电池电路110和电源模块，CC2640最小系统及VDDR电压供给电路101的输出端在连接电机控制电路104的同时与按键接口电路103双向通信连接连接；

电源模块的输入端同时连接MiniUSB接口电路107、外接电池转3.3V电路108和USB5V转3.3V电路109，电源模块的输出端同时向2线cJTAG接线电路106、按键接口电路103、电机控制电路104和电机堵转检测电路105供电；

所述的按键接口电路103中设有IIC总线接口，IIC总线接口中的按键数据线接口、按键时钟线接口以及按键中断线接口分别与CC2640最小系统及VDDR电压供给电路101中的数据线接口、时钟线接口、中断线接口连接。

所述的CC2640最小系统及VDDR电压供给电路101适用于CC26××系列芯片。CC2640最小系统及VDDR电压供给电路中设有32.768K睡眠RTC时钟。同时，设备配有备用电池电路（110）用于睡眠RTC时钟供电，保证时间同步，保证密码锁在睡眠时仍有较高精度的时间同步功能。

所述的按键模块所用的芯片为MPR121。按键接口电路103中设有IIC（Inter－Integrated Circuit，内部集成电路）总线接口，IIC总线接口包括按键数据线接口、按键时钟线接口和一个按键中断线接口，其中按键中断线接口为IRQ（Interrupt Request，中断请求）中断线接口。按键数据线、按键时钟线，以及按键中断线分别与CC2640最小系统及VDDR电压供给电路（101）中的数据线接口、时钟线接口、中断线接口相连，MPR121模块通过中断线唤醒CC2640最小系统及VDDR电压供给电路（101）后，CC2640最小系统及VDDR电压供给电路（101）输出时钟线时序并读取数据线的数据。MPR121按键模块中的按键受到触碰的同时IRQ中断线中产生一个低电平的中断信号，通知CC2640最小系统接收数据。这就可以在提高数据接收即时性的同时保证本实用新型的低功耗特性。

所述的双天线及滤波电路中采用的滤波电路为巴伦滤波电路，从而保证信号发射与接收的稳定性，并对内核供电电源采用高低频滤波，保证电源的“洁净”。双天线结构能够在一定程度上增加蓝牙发射信号强度。蓝牙开锁方式中，开锁所用密码采用以时间为种子的动态密码，应用端发送密码序列，主控接收之后会将内部产生的密码序列与得到的密码序列进行正确性比较，进而判断是否开锁。一般情况下，开锁成功后电机处于堵转状态，此时由串接电阻通过ADC采样电阻电压值的方式来实现电流采样，主控准确判断后使电机停转。

所述的电机控制电路中由NMOS（N-Metal-Oxide-Semiconductor，N型金属-氧化物-半导体）型场效应管连接电机，向电机提供运行所需电流。本实用新型通过电机控制锁匣开合时，通过NMOS场效应管提供的电流控制电机开锁匣，通过弹簧复位实现锁匣关闭。仅需NMOS场效应管，就能够配合弹簧复位机构实现锁匣的双向控制，这样能够避免附加驱动芯片的双向控制所产生的额外能耗，进一步降低装置在使用中的功率。

所述的电机堵转检测电路包括电流检测反馈电路，电流检测电路中串接有1瓦额定功率的采样电阻。通过对采样电阻的电压值进行采样，反映运行电流的变化来判断电机是否发生堵转。

本实施例中，电机控制电路及堵转检测电路的工作原理是：CC2640控制NMOS场效应管输入高电平后，使得其中D、S级导通，进而为电机正常运行提供足够的电流；当电机堵转时，运行电流骤然增加，通过检测串接的1瓦额定功率的采样电阻上的电压变化便能反映是否堵转。

所述的2线cJTAG接线电路为2线制烧写调试方式，仅需TMS（Test Mode Select，测试模式选择）数据线及TCK（Test Clock，测试时钟）时钟线，便能实现固件升级。

所述的所述的外接电池转3.3V电路采用TPS82740B，TPS82740B通过电源模块同时连接CC2640最小系统、按键接口电路和电机控制电路并供电，在mA级电流时实现95%的转化率，极大的提高了能耗使用率。

所述的USB5V转3.3V电路采用AMS1117-3.3，AMS1117-3.3通过电源模块同时连接CC2640最小系统、按键接口电路和电机控制电路并电源。备用电池电路用于睡眠RTC时钟供电，同时保证时间同步。

所述MiniUSB接口电路是一种较为普遍的应急接口。

本实施例的硬件原理图主要包括五个部分：

图2、3、4、5为CC2640最小系统及VDDR电压供给电路101、双天线及滤波电路102等最小系统设计的原理图。CC2640最小系统及VDDR电压供给电路101采用32.768K睡眠RTC时钟，并配有RTC备用电池，保证密码锁在睡眠时仍有较高精度的时间同步功能；所述双天线及滤波电路102对双天线采用巴伦滤波电路，保证信号发射与接收的稳定性，并对内核供电电源采用高低频滤波，保证电源的“洁净”，同时，采用双天线，能够在一定程度上增加蓝牙发射信号的强度。本系统中CC2640主要I/O口使用情况如下：DIO_2、DIO_3用于系统的串口通信的接收端与发送端；DIO_10~17用于LED灯的显示，LED灯在本次设计中起指示灯的作用；DIO_5、DIO_6用于MPR121模块IIC接口中数据线与时钟线，分别对应说明书中所述的数据线接口和时钟线接口；DIO_7用于按键模块的中断唤醒，即对应说明书中所述的中断线接口；DIO 21、DIO_22用于锁匣与U锁的电机控制，DIO_23、DIO_24用于采样电阻的电压检测；DIO _8、DIO_9、DIO_30用于SPI（Serial Peripheral Interface，串行外设接口），如果可能的话，以此预留为显示屏的接口。

图6是按键模块电路及接口电路103的图。MPR121模块带有一个中断输出引脚IRQ即按键中断线接口（对应图6中IRQ引脚，与图2中DIO_7引脚相连），CC2640最小系统板（图2）可以通过IIC读取芯片的寄存器或者直接判断IRQ引脚电平变化来判断是否有按键按下。若键盘有触摸感应，IRQ（对应图6中IRQ引脚，与图2中DIO_7引脚相连）电平变化触发中断，CC2640最小系统板（图2）给定SCL时钟线（Serial Clock Line，串行时钟线，对应图2中DIO_6引脚，与图6中SCL_3.3V引脚，即按键时钟线接口，相连。12个SCL周期为一个按键扫描周期，对应12个按键），并以相同时序通过SDA（Serial Data Line，串行数据线，对应图2中DIO_5引脚，与图6中SDA_3.3V引脚，即按键数据线接口，相连）读取MPR121的12个寄存器的值。由于MPR121有一个特殊的寄存器SRT，在RUN MODE（即工作模式）或 STOP MODE（即睡眠模式）下都可以通过IIC写操作来实现MPR121进入POR（POWER ON RESET）上电初始化模式，即睡眠模式。此时IIC仍是工作的，因此可以再次IIC写入初始化寄存器，从而使得MPR121进入工作模式。综上，MPR121可以自由进行睡眠/工作模式的切换，但有一点必须说明：MPR121睡眠模式键盘并不能实现触摸或接近检测，IRQ也无法产生中断，这对主控唤醒有一定的局限性。

图8是电机控制电路104及堵转检测电路105，利用场效应管的放大作用增强驱动能力，采用SI2302型NMOS场效应管；场效应管的栅极输入电压，PMOS（P-Metal-Oxide-Semiconductor，P型金属-氧化物-半导体）管的源极接电源VCC，PMOS管的漏极通过电机接电源正极，PMOS管的源极通过采样电阻接地；当输入电压为低电压时，门级与源级之间没有压差，场效应管截至，电机运行电路断开，电机不会运行；当输入电压为高电压时，门级与源级压差使得场效应管漏极和源极导通，所以电机运行电路连接，电机运行。当电机堵转时，运行电流骤然增加，可以通过ADC采样串接电阻电压值的方式来实现闭环操作，通过检测串接电阻的电压变化便能反映是否堵转，若电压值大于一定阈值，则认为堵转，此时应及时使场效应管的门级输入低电平，停止电机。

图10是CC2640的Debug下载2线cJTAG接线图106，用于技术人员对密码锁进行固件升级。CC26xx系列芯片一般需要专用的仿真器，型号为xds100v3_cJTAG，接口为USB2.0高速接口，本次设计使用TMS，TCK，PD，RST，VCC，GND共计6脚，如图所示。特别提出的是注意图中xds100v3接口中的PD脚，实际上是接外部模块反馈到xds100v3内部的电压，因为仿真时芯片使用xds100v3的3.3V输出作为供电，因此，也就是把这个3.3V反馈到PD脚，好让xds100v3的内部知道目前芯片的供电电压。

图7、9、11主要包括MiniUSB接口电路107、外接电池转3.3V电路108、USB5V转3.3V电路109、备用电池电路110。MiniUSB接口电路107与USB5V转3.3V电路109提供了应急电源，应用MiniUSB即可为密码锁供电；外接电池转3.3V电路108为密码锁提供了主电源，包括CC2640最小系统101、按键接口电路103、电机控制电路104等的电源供给；备用电池电路110则用于在RTC时钟运行。

本实用新型的密码锁有三路电源。MiniUSB接口电路与USB5V转3.3V电路用于提供应急电源，其中MiniUSB可为密码锁供电。外接电池转3.3V电路为密码锁提供主电源，实现包括CC2640最小系统、按键接口电路、电机控制电路等的电源供给；备用电池电路则用于在RTC时钟运行。

本实用新型还可以支持无网络脱机工作，密码匹配开锁匣及U锁等情况都可以在无网络的情况下进行密码同步。数据库后台密码算法与CC2640最小系统内密码算法一致，均采用以当前终端时间为对象的算法来生成动态密码，这样用户手机终端APP获取后台密码后将密码传给实用新型，而适用新型将其与内部产生密码进行验证，便能确定是否开锁匣。此时，由于本装置与后台不存在网络通讯，为保证密码计算精度，需要隔一段时间通过手机终端APP将后台时间对本实用新型进行蓝牙通讯授时，以使得装置与后台的时间保持一致，从而确保脱机的正常精确运行。

本领域普通技术人员可以理解：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。