CN107178258A

CN107178258A - 基于视觉密码原理的电子锁

Info

Publication number: CN107178258A
Application number: CN201710556262.XA
Authority: CN
Inventors: 杨雪松
Original assignee: Northwest Minzu University
Current assignee: Northwest Minzu University
Priority date: 2017-06-26
Filing date: 2017-06-26
Publication date: 2017-09-19

Abstract

本发明公开了一种基于视觉密码原理的电子锁，包括锁体电池、GSM插槽后盖、GSM模块、后面板、锁体、门扣盒、RFID读卡器、51单片机、A/D转换器、解调器、存储器、蜂鸣器、时钟、键盘、LCD屏、前面板、钥匙载体及无源可读可写RFID标签；本发明运用了“一次一密”的视觉密码替代传统的固定密码，提高了抗破解和抗复制能力，而且计算开销低，对于硬件要求不高，成本低廉。

Description

基于视觉密码原理的电子锁

技术领域

本发明涉及一种电子锁，尤其涉及一种基于视觉密码原理的电子锁。

背景技术

目前，市面上主流的电子锁大致有三种：第一种需要记忆密码并输入密码完成开锁，这种锁很容易出现记混或忘记的情况，且一旦泄露或破解，用户不宜察觉，安全性较低。第二种使用生物识别技术开锁，如指纹、虹膜等，较之第一种密码锁，这种锁安全性更高，但是有一定的识别失败几率，成本较高，且无法让未录入生物信息的用户开锁，因此难以普及，家庭用户较少使用这种锁。第三种使用的是射频识别技术，这种锁安全性高，成本适中，但普遍使用的是简单密码配对开锁技术，因而所有锁匙标签内存储信息固定且一致，很容易被复制，且无法实现多用户的身份识别。

发明内容

本发明的目的：提供一种基于视觉密码原理的电子锁，能通过视觉密码原理进行开锁控制和鉴别用户身份，提高了安全性。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种基于视觉密码原理的电子锁，包括锁体电池、GSM插槽后盖、GSM模块、后面板、锁体、门扣盒、RFID读卡器、51单片机、A/D转换器、解调器、存储器、蜂鸣器、时钟、键盘、LCD屏、前面板、钥匙载体及无源可读可写RFID标签；所述的锁体电池及GSM模块设置在所述的后面板上并通过所述的GSM插槽后盖罩盖，所述的锁体安装在所述的后面板内，构成电子锁主体结构；所述的门扣盒设置在门框上，所述的门扣盒与所述的锁体相对应；所述的RFID读卡器、A/D转换器、解调器、存储器、蜂鸣器、时钟、键盘及LCD屏分别与所述的51单片机连接，构成硬件及电路板结构，所述的硬件及电路板结构设置在所述的锁体上；所述的前面板扣在所述的后面板上，并罩盖在所述的硬件及电路板结构上；所述的无源可读可写RFID标签设置在所述的钥匙载体上，构成锁匙结构，所述的锁匙结构通过所述的无源可读可写RFID标签与所述的RFID读卡器无线连接。

一种基于视觉密码原理的电子锁的使用方法，该方法至少包括如下步骤：

步骤1：打开GSM插槽后盖并装入锁体电池和SIM卡。

步骤2：电子锁初始化。

步骤3：锁匙初始化。

步骤4：开锁。

步骤5：查看开锁记录。

上述的基于视觉密码原理的电子锁的使用方法，其中，在所述的步骤2中，还包括如下分步骤：

步骤2.1：通过键盘输入锁的初始化的管理员密码，该密码存储于存储器中。

步骤2.2：若51单片机进行逻辑判断认定管理员密码正确，用户通过LCD屏显示的提示信息和键盘进行锁的基本设置。

步骤2.3：锁的基本设置数据存储在存储器中。

上述的基于视觉密码原理的电子锁的使用方法，其中，在所述的步骤2.2中，锁的基本设置包括报警短信号码及更改管理员密码。

上述的基于视觉密码原理的电子锁的使用方法，其中，在所述的步骤3中，还包括如下分步骤：

步骤3.1：用户通过键盘输入正确的管理员密码，根据LCD屏提示选择锁匙初始化选项。

步骤3.2：将锁匙载体靠近前面板，然后用户通过键盘输入自己的四位数字的个人密码。

步骤3.3：51单片机处理用户输入的密码，得到的用户密码图像，用户密码图像分解成两个视觉密码图像，一个视觉密码图像写入硬件及电路板结构的存储器中，另一个视觉密码图像发给RFID读卡器，并由RFID读卡器写入到和锁匙结构的无源可读可写RFID标签中。

上述的基于视觉密码原理的电子锁的使用方法，其中，在所述的步骤3.2中，要求每个锁匙的个人密码均不相同。

上述的基于视觉密码原理的电子锁的使用方法，其中，在所述的步骤4中，还包括如下分步骤：

步骤4.1：用户使用自己的锁匙开锁时，将锁匙载体靠近前面板。

步骤4.2：锁体内的RFID读写器将读取锁匙结构的无源可读可写RFID标签中信息交给51单片机处理。

步骤4.3：51单片机读取存储器中的信息进行逻辑判断；如果用户身份合法，51单片机发送开锁控制信号给锁体并记录用户身份和开锁时间到存储器中；反之，51单片机发送报警信号给GSM模块向指定的手机号发送报警短信。

步骤4.4：每次开锁后，电子锁将根据用户密码图像随机产生两个新的视觉密码图像替换原视觉密码图像。

上述的基于视觉密码原理的电子锁的使用方法，其中，在所述的步骤5中，还包括如下分步骤：

步骤5.1：用户通过键盘输入正确的管理员密码后，通过LCD屏提示在键盘中输入查看开锁记录选项。

步骤5.2：在LCD屏中查看每个锁匙的开锁记录。

本发明运用了“一次一密”的视觉密码替代传统的固定密码，提高了抗破解和抗复制能力，而且计算开销低，对于硬件要求不高，成本低廉。

附图说明

图1是本发明基于视觉密码原理的电子锁的分解图。

图2是本发明基于视觉密码原理的电子锁的使用流程图。

具体实施方式

以下结合附图进一步说明本发明的实施例。

请参见附图1所示，一种基于视觉密码原理的电子锁，包括锁体电池、GSM插槽后盖1、GSM模块2、后面板3、锁体4、门扣盒5、RFID读卡器6、51单片机7、A/D转换器8、解调器9、存储器10、蜂鸣器11、时钟12、键盘13、LCD屏14、前面板15、钥匙载体16及无源可读可写RFID标签17；所述的锁体电池及GSM模块2设置在所述的后面板3上并通过所述的GSM插槽后盖1罩盖，所述的锁体4安装在所述的后面板3内，构成电子锁主体结构；所述的门扣盒5设置在门框上，所述的门扣盒5与所述的锁体4相对应；所述的RFID读卡器6、A/D转换器8、解调器9、存储器10、蜂鸣器11、时钟12、键盘13及LCD屏14分别与所述的51单片机7连接，构成硬件及电路板结构，所述的硬件及电路板结构设置在所述的锁体4上；所述的前面板15扣在所述的后面板3上，并罩盖在所述的硬件及电路板结构上；所述的无源可读可写RFID标签17设置在所述的钥匙载体16上，构成锁匙结构，所述的锁匙结构通过所述的无源可读可写RFID标签17与所述的RFID读卡器6无线连接。

请参见附图2所示，一种基于视觉密码原理的电子锁的使用方法，该方法至少包括如下步骤：

步骤1：打开GSM插槽后盖1并装入锁体电池和SIM卡。

步骤2：电子锁初始化。

步骤3：锁匙初始化。

步骤4：开锁。

步骤5：查看开锁记录。

在所述的步骤2中，还包括如下分步骤：

步骤2.1：通过键盘13输入锁的初始化的管理员密码，该密码存储于存储器10中。

步骤2.2：若51单片机7进行逻辑判断认定管理员密码正确，用户可以通过LCD屏14显示的提示信息和键盘13进行锁的基本设置。

步骤2.3：锁的基本设置数据存储在存储器10中。

在所述的步骤2.2中，锁的基本设置包括报警短信号码及更改管理员密码。

在所述的步骤3中，还包括如下分步骤：

步骤3.1：用户通过键盘13输入正确的管理员密码，根据LCD屏14提示选择锁匙初始化选项。

步骤3.2：将锁匙载体16靠近前面板15，然后用户通过键盘13输入自己的四位数字的个人密码。

步骤3.3：51单片机7处理用户输入的密码，将得到的用户密码图像，用户密码图像分解成两个视觉密码图像，一个视觉密码图像写入硬件及电路板结构的存储器10中，另一个视觉密码图像发给RFID读卡器6，并由RFID读卡器6写入到和锁匙结构的无源可读可写RFID标签17中。

在所述的步骤3.2中，为了区分不同用户身份，要求每个锁匙的个人密码均不相同。

在所述的步骤4中，还包括如下分步骤：

步骤4.1：当用户使用自己的锁匙开锁时，只需将锁匙载体16靠近前面板15。

步骤4.2：锁体4内的RFID读写器6将读取锁匙结构的无源可读可写RFID标签17中信息交给51单片机7处理。

步骤4.3：51单片机7读取存储器10中的信息进行逻辑判断。如果用户身份合法，51单片机7发送开锁控制信号给锁体4并记录用户身份和开锁时间到存储器10中；反之，51单片机7发送报警信号给GSM模块2向指定的手机号发送报警短信。

在所述的步骤5中，还包括如下分步骤：

步骤5.1：用户通过键盘13输入正确的管理员密码后，可以通过LCD屏14提示在键盘13中输入查看开锁记录选项。

步骤5.2：在LCD屏14中查看每个锁匙的开锁记录。

本发明的软件设计采用视觉密码的原理实现开锁控制及身份鉴别，RFID读写器6通过天线发送出一定频率的射频信号。当锁匙结构内的无源可读可写RFID标签17进入RFID读写器6的有效读取范围，其天线就会产生感应电流，从而无源可读可写RFID标签17获得能量被激活并向RFID读写器6发送出视觉密码信息。RFID读写器6接收到来自标签的载波信号，对接收的信号进行解调和解码后送至51单片机7进行处理。51单片机7根据逻辑运算判断该锁匙结构的合法性。如果是合法锁匙，开锁并记录开锁信息，并由RFID读写器6写入新的视觉密码信息；如果是非法锁匙，触发GSM模块2报警。

在新用户初次使用时设置一个数字型秘钥，由51单片机7处理后以二值图K的形式保存于锁的存储器10中。51单片机7处理该二值图K生成两幅二值图K1和K2，K1和K2需满足若叠加(按位与运算)即可得到K，将K1保存在锁的内存中，将K2保存于钥匙中。每次开锁将读取锁匙中的K2和存储器内的所有K1依次进行叠加，将叠加结果与存储器10中的与K1所对应的K进行比对，若叠加结果与K1对应的K相同则开锁并依据K鉴别用户身份后记录开锁记录；反之则不能开锁并报警。每次开锁后电子锁将根据K随机产生新的二值图K1和K2替换原二值图。

若用户合法锁匙如果被复制，那么可能存在两种情况：情况一，用户在复制锁匙被使用前开锁，由于每次合法用户开锁后都会生成新的二值图像，那么复制锁匙直接作废；情况二，复制锁匙先于用户的合法锁匙开锁，那么用户开锁时会触发报警，用户亦可在最短时间内察觉锁匙被复制而采取措施进行补救，让复制锁匙失效。另外由于每个用户均有不同的个人密码，每次在开锁时可以鉴别用户身份并进行记录，方便用户的操作追踪。因此，此电子锁具有比一般电子锁更高的安全性并能实现用户身份鉴别功能。

综上所述，本发明运用了“一次一密”的视觉密码替代传统的固定密码，提高了抗破解和抗复制能力，而且计算开销低，对于硬件要求不高，成本低廉。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用附属在其他相关产品的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种基于视觉密码原理的电子锁，其特征在于：包括锁体电池、GSM插槽后盖、GSM模块、后面板、锁体、门扣盒、RFID读卡器、51单片机、A/D转换器、解调器、存储器、蜂鸣器、时钟、键盘、LCD屏、前面板、钥匙载体及无源可读可写RFID标签；所述的锁体电池及GSM模块设置在所述的后面板上并通过所述的GSM插槽后盖罩盖，所述的锁体安装在所述的后面板内，构成电子锁主体结构；所述的门扣盒设置在门框上，所述的门扣盒与所述的锁体相对应；所述的RFID读卡器、A/D转换器、解调器、存储器、蜂鸣器、时钟、键盘及LCD屏分别与所述的51单片机连接，构成硬件及电路板结构，所述的硬件及电路板结构设置在所述的锁体上；所述的前面板扣在所述的后面板上，并罩盖在所述的硬件及电路板结构上；所述的无源可读可写RFID标签设置在所述的钥匙载体上，构成锁匙结构，所述的锁匙结构通过所述的无源可读可写RFID标签与所述的RFID读卡器无线连接。

2.一种权利要求1所述的基于视觉密码原理的电子锁的使用方法，其特征在于：该方法至少包括如下步骤：

步骤1：打开GSM插槽后盖并装入锁体电池和SIM卡；

步骤2：电子锁初始化；

步骤3：锁匙初始化；

步骤4：开锁；

步骤5：查看开锁记录。

3.根据权利要求2所述的基于视觉密码原理的电子锁的使用方法，其特征在于：在所述的步骤2中，还包括如下分步骤：

步骤2.1：通过键盘输入锁的初始化的管理员密码，该密码存储于存储器中；

步骤2.2：若51单片机进行逻辑判断认定管理员密码正确，用户通过LCD屏显示的提示信息和键盘进行锁的基本设置；

步骤2.3：锁的基本设置数据存储在存储器中。

4.根据权利要求3所述的基于视觉密码原理的电子锁的使用方法，其特征在于：在所述的步骤2.2中，锁的基本设置包括报警短信号码及更改管理员密码。

5.根据权利要求2所述的基于视觉密码原理的电子锁的使用方法，其特征在于：在所述的步骤3中，还包括如下分步骤：

步骤3.1：用户通过键盘输入正确的管理员密码，根据LCD屏提示选择锁匙初始化选项；

步骤3.2：将锁匙载体靠近前面板，然后用户通过键盘输入自己的四位数字的个人密码；

6.根据权利要求5所述的基于视觉密码原理的电子锁的使用方法，其特征在于：在所述的步骤3.2中，要求每个锁匙的个人密码均不相同。

7.根据权利要求2所述的基于视觉密码原理的电子锁的使用方法，其特征在于：在所述的步骤4中，还包括如下分步骤：

步骤4.1：用户使用自己的锁匙开锁时，将锁匙载体靠近前面板；

步骤4.2：锁体内的RFID读写器将读取锁匙结构的无源可读可写RFID标签中信息交给51单片机处理；

步骤4.3：51单片机读取存储器中的信息进行逻辑判断；如果用户身份合法，51单片机发送开锁控制信号给锁体并记录用户身份和开锁时间到存储器中；反之，单51片机发送报警信号给GSM模块向指定的手机号发送报警短信；

8.根据权利要求2所述的基于视觉密码原理的电子锁的使用方法，其特征在于：在所述的步骤5中，还包括如下分步骤：

步骤5.1：用户通过键盘输入正确的管理员密码后，通过LCD屏提示在键盘中输入查看开锁记录选项数字；

步骤5.2：在LCD屏中查看每个锁匙的开锁记录。