專利名稱：一種可見光智能門禁方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可見光通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種可見光智能門禁方法。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極光LED (light-emitting-diode)用于照明具有低功耗、高亮度、響應(yīng)速度快,LED除了用于照明、顯示外,還能用于可見光通信(Visible Light Communication,簡稱VLC)技術(shù)。VLC技術(shù)就是利用LED可以發(fā)出高頻閃爍且人眼無法感知到的燈光閃爍的這一特點(diǎn)，在數(shù)據(jù)發(fā)送端用LED的高頻閃爍來攜帶信號，在接收端用響應(yīng)時(shí)間同樣很快的感光元件進(jìn)行信號的采集，從而實(shí)現(xiàn)無線通信的方法。本發(fā)明就是將VLC技術(shù)與現(xiàn)有的門禁系統(tǒng)相結(jié)合，應(yīng)用在智能門禁系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可見光智能門禁方法。具體步驟為:
(I)建立一個(gè)可見光智能門禁裝置，包括:鎖體和電子鑰匙。鎖體包括:鎖體電路、鋼栓、行程開關(guān)、鎖體彈子、鎖芯和受控裝置。鎖體彈子裝在鎖芯內(nèi)。鎖體電路包括:鎖正極、鎖負(fù)極、控制電路、電源和光電二極管。電子鑰匙包括:鑰匙體、鑰匙牙花和鑰匙電路。鑰匙電路包括:鑰匙正極、鑰匙負(fù)極、控制電路、電池、LED和按鍵。鎖體和鑰匙的供電方式有三種:①鎖體配備工作電源，通過市電或者電池為鎖體供電，還能在開鎖時(shí)，通過鑰匙正極與鎖正極、鑰匙負(fù)極與鎖負(fù)極的連接為鑰匙輔助供電；
②鑰匙安裝有電池，通過電池給鑰匙供電，還能在開鎖時(shí)，通過鑰匙正極與鎖正極、鑰匙負(fù)極與鎖負(fù)極的連接為鎖體供電；③鑰匙和鎖體有各自的供電電源，鑰匙和鎖體用各自的電源供電。鑰匙上的電池能給鑰匙電路供電，同時(shí)能點(diǎn)亮鑰匙上的LED燈，將鑰匙用作LED照明電筒。(2)鋼栓固定在鎖芯上，行程開關(guān)在鎖體上。鑰匙帶動(dòng)鎖芯轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)帶動(dòng)鋼栓轉(zhuǎn)動(dòng)，鋼栓轉(zhuǎn)動(dòng)到位時(shí)，按下行程開關(guān)彈片，使行程開關(guān)彈片按下行程開關(guān)觸點(diǎn)，行程開關(guān)彈片按下行程開關(guān)觸點(diǎn)后就接通鎖體電路。(3)將鑰匙和鎖設(shè)置為同樣的密碼。密碼在開鎖時(shí)以數(shù)據(jù)幀的形式發(fā)送。數(shù)據(jù)幀由:數(shù)據(jù)幀頭，密碼數(shù)據(jù)長度，密碼數(shù)據(jù)三部分共同組成；開鎖時(shí)，將鑰匙插入鎖孔，如果鑰匙牙花的紋路與鎖體彈子相吻合，就能帶動(dòng)鎖芯轉(zhuǎn)動(dòng)。鑰匙帶動(dòng)鎖芯轉(zhuǎn)動(dòng)，固定在鎖芯上的鋼栓隨鎖芯一起轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)到位時(shí)，按下行程開關(guān)彈片，使行程開關(guān)彈片按下行程開關(guān)觸點(diǎn)，行程開關(guān)彈片按下行程開關(guān)觸點(diǎn)。轉(zhuǎn)動(dòng)到位的同時(shí)，鑰匙正極與鎖正極接通、鑰匙負(fù)極與鎖負(fù)極接通。行程開關(guān)彈片按下行程開關(guān)觸點(diǎn)的同時(shí)，接通鎖體電路。 鎖體和鑰匙通過步驟(I)的三種供電方式中的一種供電工作，鑰匙電路上電后，鑰匙的控制電路根據(jù)預(yù)先設(shè)定的密碼，將密碼調(diào)制成用于傳輸?shù)男盘?，并控制LED以閃動(dòng)的形式發(fā)送信號。鎖體電路上電后，鎖體電路的光電二極管，通過感應(yīng)鑰匙LED的閃動(dòng)，接收調(diào)制后的信號，控制電路將接收到的調(diào)制后的信號解調(diào)轉(zhuǎn)換成密碼數(shù)據(jù)，控制電路將該接收的密碼與鎖體電路內(nèi)保存的密碼進(jìn)行比對，如果兩個(gè)密碼相同，則向受控裝置發(fā)送控制信號，控制受控機(jī)械裝置將鎖打開。否則，如果兩個(gè)密碼不相同，則不向受控裝置發(fā)送控制信號，使受控裝置保持鎖的關(guān)閉。開鎖過程中，鎖體作為接收端，鑰匙作為發(fā)送端。發(fā)送端的發(fā)送數(shù)據(jù)的一個(gè)數(shù)據(jù)碼周期為7，在接收端對接收信號采樣時(shí)，控制電路的采樣信號周期為<0/2)。鑰匙的控制電路將數(shù)據(jù)幀采用差分曼徹斯特編碼進(jìn)行調(diào)制。在差分曼徹斯特編碼中，每一位的中間有一跳變，位中間的跳變既作時(shí)鐘信號，又作數(shù)據(jù)信號。在數(shù)據(jù)位開始時(shí)不改變信號極性，表示邏輯"0";在數(shù)據(jù)位開始時(shí)改變信號極性，表示邏輯"I"。開鎖過程中，鎖體作為接收端，鑰匙作為發(fā)送端。發(fā)送端:上電后，發(fā)送端的控制電路開始執(zhí)行發(fā)送指令，開始以數(shù)據(jù)幀的形式，循環(huán)發(fā)送密碼數(shù)據(jù)信號。接收端:上電后，接收端控制電路鎖體的接收流程如下:
步驟1:以周期對接收的信號進(jìn)行采樣，當(dāng)采集到一個(gè)高電平，就以r/2為周期進(jìn)行采樣，如果在下一次采樣時(shí)為低電平，則判定有效，并檢測數(shù)據(jù)幀頭。步驟2:如果下一次采樣還是高電平，則繼續(xù)以f<Cr/2)為周期對接收信號進(jìn)行掃描米樣。步驟3: 根據(jù)數(shù)據(jù)幀格式掃描數(shù)據(jù)幀頭。如果檢測到數(shù)據(jù)幀頭，則開始記錄數(shù)據(jù)，直到檢測到下一個(gè)數(shù)據(jù)幀頭，或者檢測到持續(xù)的高電平或者低電平。步驟4:根據(jù)數(shù)據(jù)幀的長度字段的值N，讀取接收到的N位密碼數(shù)據(jù)。步驟5:將讀出的N位密碼與鎖體電路保存的密碼進(jìn)行比對，如果比對一致，則由控制電路帶動(dòng)受控裝置將鎖開啟。否則，將保持鎖關(guān)閉并關(guān)閉電路。本發(fā)明利用了機(jī)械鎖和電子鎖的結(jié)構(gòu)和工作原理上的特點(diǎn)，具有光電鎖具與機(jī)械鎖具的雙重安全保障，有很好的私密性、唯一性、可移植性和系統(tǒng)穩(wěn)定性，而且開鎖時(shí)間快，應(yīng)用場合廣泛。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施例的鎖芯和鑰匙的結(jié)構(gòu)圖。圖2是本發(fā)明的鑰匙電路框圖。圖3是本發(fā)明的鎖體電路框圖。圖4是本發(fā)明的實(shí)施例的鎖開鎖前的橫截面狀態(tài)結(jié)構(gòu)圖。圖5是本發(fā)明的實(shí)施例的鎖開鎖時(shí)的橫截面狀態(tài)結(jié)構(gòu)圖。圖6是本發(fā)明的實(shí)施例的鎖體電路的接收程序流程圖。圖7是本發(fā)明的實(shí)施例的密碼數(shù)據(jù)幀格式圖。
圖8是本發(fā)明的實(shí)施例的數(shù)據(jù)碼調(diào)制和采樣信號圖。1、鑰匙體；2、鎖負(fù)極；3、鎖芯；4、鑰匙正極；5、鎖正極；6、鋼栓；7、行程開關(guān)彈片；
8、行程開關(guān)；9、行程開關(guān)觸點(diǎn)；10、鑰匙負(fù)極；11、發(fā)光二極管(LED) ;12、鑰匙牙花；13、鎖體彈子；14、光電二極管；15、按鍵；16、電池；17、鑰匙電路；18、鑰匙控制電路；19、鎖控制電路；20、受控裝置；21、鎖體電路；22、電源。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例:
(I)建立一個(gè)可見光智能門禁裝置，包括:鎖體和電子鑰匙。鎖體包括:鎖體電路21、鋼栓6、行程開關(guān)8、鎖體彈子13、鎖芯3和受控裝置20 ;鎖體彈子13裝在鎖芯3內(nèi)；鎖體電路21包括:鎖正極5、鎖負(fù)極2、鎖控制電路19、電源22和光電二極管14，如圖3 ;電子鑰匙包括:鑰匙體1、鑰匙牙花12和鑰匙電路17 ;鑰匙電路17包括:鑰匙正極4、鑰匙負(fù)極10、鑰匙控制電路18、電池16、發(fā)光二極管(LED) 11和按鍵15，如圖2。(2)鑰匙牙花12的紋路與鎖體彈子13相吻合；并在使用前，將鑰匙和鎖設(shè)置為同樣的密碼。(3)鎖開鎖前的橫截面狀態(tài)結(jié)構(gòu)圖，如圖4 ;只有鑰匙牙花12與鎖體彈子13相吻合的鑰匙插入鎖孔，才能帶動(dòng)鎖芯3轉(zhuǎn)動(dòng)；鑰匙帶動(dòng)鎖芯3轉(zhuǎn)動(dòng)到位時(shí)，鑰匙正極4與鎖正極5接通、鑰匙負(fù)極10與鎖負(fù)極2接通；鋼栓6固定在鎖芯3上，行程開關(guān)8在鎖體上；鑰匙帶動(dòng)鎖芯3轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)帶動(dòng)鋼栓6轉(zhuǎn)動(dòng)，鋼栓6轉(zhuǎn)動(dòng)到位時(shí)，按下行程開關(guān)彈片7，使行程開關(guān)彈片7按下行程開關(guān)觸點(diǎn)9，行程開關(guān)彈片7按下行程開關(guān)觸點(diǎn)9后就接通鎖體電路22，如圖5。在本實(shí)施例中，鎖體和鑰匙的供電采用以下方式:鎖體配備工作電源23，通過市電為鎖體供電；在開鎖時(shí)，通過鑰匙正極4與鎖正極5、鑰匙負(fù)極10與鎖負(fù)極2的連接為鑰匙供電。鑰匙電路17上電后，鑰匙控制電路18根據(jù)預(yù)先設(shè)定的密碼，將密碼調(diào)制成用于傳輸?shù)男盘?，并控制LED以閃動(dòng)的形式發(fā)送信號。鎖體電路21上電后，鎖體電路21的光電二極管14，通過感應(yīng)鑰匙發(fā)光二極管11的閃動(dòng)，接收調(diào)制后的信號，鎖控制電路19將接收到的調(diào)制后的信號解調(diào)轉(zhuǎn)換成密碼數(shù)據(jù)，鎖控制電路19將該接收的密碼與鎖體電路21內(nèi)保存的密碼進(jìn)行比對，如果兩個(gè)密碼相同，則向受控裝置20發(fā)送控制信號，控制受控裝置20將鎖打開；否則，如果兩個(gè)密碼不相同，則不向受控裝置20發(fā)送控制信號，使受控裝置20保持鎖的關(guān)閉。鑰匙上安裝有電池16，當(dāng)按下鑰匙上的按鍵15時(shí)，通過鑰匙電路21點(diǎn)亮鑰匙上的發(fā)光二極管11，將鑰匙用作LED照明電筒。(4)將鑰匙和鎖設(shè)置為同樣的密碼奶密碼由f 16位的數(shù)字(T9和字母k I組成。數(shù)字字母密碼《根據(jù)預(yù)先設(shè)定的規(guī)則，轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的二進(jìn)制序列"，并以數(shù)據(jù)幀的形式發(fā)送；數(shù)據(jù)幀格式如圖7，由Sbit的數(shù)據(jù)幀頭，4bit的數(shù)據(jù)長度N，8 128bit的密碼數(shù)據(jù)的二進(jìn)制序列共同組成。數(shù)據(jù)幀頭格式為loiooioi。
開鎖過程中，鎖體作為接收端，鑰匙作為發(fā)送端。
鑰匙控制電路18將數(shù)據(jù)幀采用差分曼徹斯特編碼進(jìn)行調(diào)制，如圖8。在差分曼徹斯特編碼中，每一位的中間有一跳變，位中間的跳變既作時(shí)鐘信號，又作數(shù)據(jù)信號。在數(shù)據(jù)位開始時(shí)不改變信號極性，表示邏輯"0";在數(shù)據(jù)位開始時(shí)改變信號極性，表示邏輯"I"。在本實(shí)施例中，用LED亮代表高電平，用LED滅代表低電平。發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)的一個(gè)數(shù)據(jù)碼的周期為7，在接收端對接收信號采樣時(shí)，控制電路的采樣信號周期為L。發(fā)送端:上電后，發(fā)送端的控制電路18開始執(zhí)行發(fā)送指令，程序流程如下:
步驟1:計(jì)算出密碼長度N。步驟2:將N=7 16位的數(shù)字O、和字母k I組成的數(shù)字字母密碼根據(jù)預(yù)先設(shè)
定的規(guī)則，轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的二進(jìn)制序列％。步驟3:根據(jù)如圖的數(shù)據(jù)格式，將二進(jìn)制序列”知打包成數(shù)據(jù)幀。步驟4:循環(huán)發(fā)送密碼數(shù)據(jù)幀。接收端:上電后，接收端控制電路19開始執(zhí)行接收指令，接收程序主流程圖如6，流程描述如下:
步驟1:以周期*<fr/2)對接收的信號進(jìn)行采樣，當(dāng)采集到一個(gè)高電平，就以172為周期進(jìn)行采樣，如果在下一次采樣時(shí)為低電平，則判定有效，并檢測數(shù)據(jù)幀頭。步驟2:如果下一次采樣還是高電平，則繼續(xù)以￡<(T/2)為周期對接收信號進(jìn)行掃描米樣。步驟3:根據(jù)數(shù)據(jù)幀格式掃描數(shù)據(jù)幀頭。如果檢測到數(shù)據(jù)幀頭，則開始記錄數(shù)據(jù)，直到檢測到下一個(gè)數(shù)據(jù)幀頭，或者檢測到持續(xù)的高電平或者低電平。步驟4:根據(jù)數(shù)據(jù)幀的長度值N，讀出接收到的N位密碼數(shù)據(jù)W對應(yīng)的二進(jìn)制序列4。步驟5:將該二進(jìn)制序列轉(zhuǎn)換成相對應(yīng)的數(shù)字字母序列W，并與鎖體電路保存
的密碼《進(jìn)行比對，如果比對一致，則由鎖控制電路19帶動(dòng)受控裝置20將鎖開啟。否則，將保持鎖關(guān)閉并關(guān)閉電路。
權(quán)利要求
1.一種可見光智能門禁方法，其特征在于具體步驟為: (1)建立一個(gè)可見光智能門禁裝置，包括:鎖體和電子鑰匙；鎖體包括:鎖體電路、鋼栓、行程開關(guān)、鎖體彈子、鎖芯和受控裝置；鎖體彈子裝在鎖芯內(nèi)；鎖體電路包括:鎖正極、鎖負(fù)極、控制電路、電源和光電二極管；電子鑰匙包括:鑰匙體、鑰匙牙花和鑰匙電路；鑰匙電路包括:鑰匙正極、鑰匙負(fù)極、控制電路、電池、LED和按鍵； 鎖體和鑰匙的供電方式為以下三種中的一種:①鎖體配備工作電源，通過市電或者電池為鎖體供電，還能在開鎖時(shí)，通過鑰匙正極與鎖正極、鑰匙負(fù)極與鎖負(fù)極的連接為鑰匙輔助供電；②鑰匙安裝有電池，通過電池給鑰匙供電，還能在開鎖時(shí)，通過鑰匙正極與鎖正極、鑰匙負(fù)極與鎖負(fù)極的連接為鎖體供電；③鑰匙和鎖體有各自的供電電源，鑰匙和鎖體用各自的電源供電； 鑰匙上的電池能給鑰匙電路供電，同時(shí)能點(diǎn)亮鑰匙上的LED燈，將鑰匙用作LED照明電筒; (2)鋼栓固定在鎖芯上，行程開關(guān)在鎖體上；鑰匙帶動(dòng)鎖芯轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)帶動(dòng)鋼栓轉(zhuǎn)動(dòng)，鋼栓轉(zhuǎn)動(dòng)到位時(shí)，按下行程開關(guān)彈片，使行程開關(guān)彈片按下行程開關(guān)觸點(diǎn)，行程開關(guān)彈片按下行程開關(guān)觸點(diǎn)后就接通鎖體電路； (3)將鑰匙和鎖設(shè)置為同樣的密碼；密碼在開鎖時(shí)以數(shù)據(jù)幀的形式發(fā)送；數(shù)據(jù)幀由數(shù)據(jù)幀頭、密碼數(shù)據(jù)長度和密碼數(shù)據(jù)三部分共同組成； 開鎖時(shí)，將鑰匙插入鎖孔，如果鑰匙牙花的紋路與鎖體彈子相吻合，就能帶動(dòng)鎖芯轉(zhuǎn)動(dòng)；鑰匙帶動(dòng)鎖芯轉(zhuǎn)動(dòng)，固定在鎖芯上的鋼栓隨鎖芯一起轉(zhuǎn)動(dòng)；轉(zhuǎn)動(dòng)到位時(shí)，按下行程開關(guān)彈片，使行程開關(guān)彈片按下行程開關(guān)觸點(diǎn)，行程開關(guān)彈片按下行程開關(guān)觸點(diǎn)；轉(zhuǎn)動(dòng)到位的同時(shí)，鑰匙正極與鎖正極接通、鑰匙負(fù)極與鎖負(fù)極接通；行程開關(guān)彈片按下行程開關(guān)觸點(diǎn)的同時(shí)，接通鎖體電路； 鎖體和鑰匙通過步驟(I)的三種供電方式中的一種供電工作，鑰匙電路上電后，鑰匙的控制電路根據(jù)預(yù)先設(shè)定的密碼，將密碼調(diào)制成用于傳輸?shù)男盘?，并控制LED以閃動(dòng)的形式發(fā)送信號； 鎖體電路上電后，鎖體電路的光電二極管，通過感應(yīng)鑰匙LED的閃動(dòng)，接收調(diào)制后的信號，控制電路將接收到的調(diào)制后的信號解調(diào)轉(zhuǎn)換成密碼數(shù)據(jù)，控制電路將該接收的密碼與鎖體電路內(nèi)保存的密碼進(jìn)行比對，如果兩個(gè)密碼相同，則向受控裝置發(fā)送控制信號，控制受控機(jī)械裝置將鎖打開；否則，如果兩個(gè)密碼不相同，則不向受控裝置發(fā)送控制信號，使受控裝置保持鎖的關(guān)閉； 開鎖過程中，鎖體作為接收端，鑰匙作為發(fā)送端； 發(fā)送端的發(fā)送數(shù)據(jù)的一個(gè)數(shù)據(jù)碼周期為r，在接收端對接收信號采樣時(shí)，控制電路的采樣信號周期為； 鑰匙的控制電路將數(shù)據(jù)幀采用差分曼徹斯特編碼進(jìn)行調(diào)制；在差分曼徹斯特編碼中，每一位的中間有一跳變，位中間的跳變既作時(shí)鐘信號，又作數(shù)據(jù)信號；在數(shù)據(jù)位開始時(shí)不改變信號極性，表示邏輯"0";在數(shù)據(jù)位開始時(shí)改變信號極性，表示邏輯"I"； 開鎖過程中，鎖體作為接收端，鑰匙作為發(fā)送端； 發(fā)送端:上電后，發(fā)送端的控制電路開始執(zhí)行發(fā)送指令，開始以數(shù)據(jù)幀的形式，循環(huán)發(fā)送密碼數(shù)據(jù)信號； 接收端:上電后，接收端控制電路鎖體的接收流程如下: 步驟1:以周期*< @/2)對接收的信號進(jìn)行采樣，當(dāng)采集到一個(gè)高電平，就以172為周期進(jìn)行采樣，如果在下一次采樣時(shí)為低電平，則判定有效，并檢測數(shù)據(jù)幀頭； 步驟2:如果下一次采樣還是高電平，則繼續(xù)以# < &/2)為周期對接收信號進(jìn)行掃描采樣； 步驟3:根據(jù)數(shù)據(jù)幀格式掃描數(shù)據(jù)幀頭；如果檢測到數(shù)據(jù)幀頭，則開始記錄數(shù)據(jù)，直到檢測到下一個(gè)數(shù)據(jù)巾貞頭，或者檢測到持續(xù)的高電平或者低電平； 步驟4:根據(jù)數(shù)據(jù)幀的長度字段的值N，讀取接收到的N位密碼數(shù)據(jù)； 步驟5:將讀出的N位密碼與鎖體電路保存的密碼進(jìn)行比對，如果比對一致，則由控制電路帶動(dòng)受控裝置將鎖開啟 ；否則，將保持鎖關(guān)閉并關(guān)閉電路。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可見光智能門禁方法。包括鎖體和電子鑰匙。鎖體包括鎖體電路、鋼栓、行程開關(guān)、鎖體彈子、鎖芯、受控裝置。鎖體彈子裝在鎖芯內(nèi)。電子鑰匙包括鑰匙體、鑰匙牙花和鑰匙電路。鑰匙牙花與鎖體彈子相吻合的鑰匙插入鎖孔帶動(dòng)鎖芯、鋼栓轉(zhuǎn)動(dòng)到位，鑰匙電極與鎖電極接通。同時(shí)，按下行程開關(guān)接通鎖體電路。鑰匙電路上電后，鑰匙控制電路將預(yù)設(shè)的密碼調(diào)制后，以LED閃動(dòng)的形式發(fā)送。鎖體電路上電后，通過感應(yīng)鑰匙LED閃動(dòng)接收密碼信號，并將其與鎖體電路內(nèi)保存的密碼進(jìn)行比對，如相同，則向受控裝置發(fā)送控制信號將鎖打開。本發(fā)明利用機(jī)械鎖和電子鎖的特點(diǎn)，具有雙重安全保障，有很好的私密性、唯一性、可移植性和穩(wěn)定性，應(yīng)用場合廣泛。
文檔編號G07C9/00GK103177497SQ20131012975
公開日2013年6月26日 申請日期2013年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月16日
發(fā)明者鄧健志, 李廣君 申請人:桂林理工大學(xué)