CN110656823A - 一种购物车电子锁 - Google Patents
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Abstract
本发明创造公开了一种购物车电子锁，包括钥匙插板、上壳体、下连接座电机、驱动模块、通信模块、闭锁信号触发电路单元和MCU单元，所述下连接座用于固定在购物车的推杆上，所述上壳体固定在下连接座上，所述上壳体的一侧面开有钥匙插孔，所述钥匙插板上开有卡孔，MCU单元，与通信模块的数据输入输出端、闭锁信号触发电路单元的输出端、驱动模块的控制端连接，所述通信模块、MCU单元、闭锁信号触发电路单元和驱动模块均固定在上壳体内，所述电机固定在上壳体内且位于钥匙插孔旁，当钥匙插孔被***钥匙插板并且钥匙插板触发闭锁信号触发电路单元时，所述电机的运动轴驱动锁舌***到钥匙插板的卡孔中以使得钥匙插板无法拔出。
Description
技术领域
本发明创造涉及电子锁技术领域，尤其涉及电子锁的控制电路。
背景技术
目前购物车锁采用投币锁，如专利申请号为200420059445.9的发明创造专利公开了一种购车钱币锁、专利申请号为03810668.X的发明专利文献公开了一种用于运送车的抵押锁以及专利申请号为201620005872.1的发明创造文献公开了一体式购物车投币锁，从上述文献看出，购物车锁的结构均为机械结构来完成开锁闭锁的，投币锁具有如下缺陷：1、结构复杂，组装工艺多，成本高；2、使用时需要抵押硬币，不适应现在的支付方式，给消费者带来不方便；3、由于采用复杂的机械结构，长期运行，难免磨损，造成投币或者退闭困难；4、投币不进去时，后面的车无法再使用，退闭困难时，容易引发消费者暴力砸锁，这两种情况均给管理者带来管理麻烦。
发明创造内容
本发明创造的目的是提供一种购物车电子锁，用于制造购物车电子锁，以解决背景技术中提到现有购物车电子锁存在的技术缺陷。
为了实现上述目的，本发明创造采取的技术手段是：一种购物车电子锁，包括钥匙插板、上壳体和下连接座，所述下连接座用于固定在购物车的推杆上，所述上壳体固定在下连接座上，所述上壳体的一侧面开有钥匙插孔，所述钥匙插板上开有卡孔，包括：
电机，用于驱动锁舌进行开锁和闭锁；
驱动模块，其输出端与电机连接；
通信模块，用于建立通信通道，传输数据；
闭锁信号触发电路单元，用于在钥匙插板***钥匙插孔到位时产生一个闭锁触发信号；
MCU单元，与通信模块的数据输入输出端、闭锁信号触发电路单元的输出端、驱动模块的控制端连接，用于接收通信模块输入的开锁指令，根据开锁指令向驱动模块输出控制信号以驱动电机旋转来开锁，接收闭锁信号触发电路单元输出的闭锁触发信号，根据闭锁触发信号向驱动模块输出控制信号以驱动电机旋转来闭锁；
电源模块分别给闭锁信号触发电路单元、驱动模块、通信模块和MCU单元提供所需电压；
所述通信模块、MCU单元、闭锁信号触发电路单元和驱动模块均固定在上壳体内，所述电机固定在上壳体内且位于钥匙插孔旁，当钥匙插孔被***钥匙插板并且钥匙插板触发闭锁信号触发电路单元时，所述电机的运动轴驱动锁舌***到钥匙插板的卡孔中以使得钥匙插板无法拔出。
进一步的，所述闭锁信号触发电路单元包括第一电阻和轻触开关，所述第一电阻的一端与电源模块的输出端连接，所述第一电阻的另一端与轻触开关的一端、MCU单元的一个IO端连接，所述轻触开关的另一端接地，钥匙插板***钥匙插孔到位时，钥匙插板触碰轻触开关从而使得轻触开关导通。
进一步的，所述闭锁信号触发电路单元包括接近开关和光电耦合器，所述接近开关的电源端与电源模块的输出端连接，所述接近开关的接地端接地，所述接近开关的输出端与光电耦合器的第一输入端连接，所述光电耦合器的第二输入端经电阻之后与电源模块的输出端连接，所述光电耦合器的第一输出端经电阻之后与电源模块的输出端连接，所述光电耦合器的第一输出端与MCU单元的一个IO端连接，所述光电耦合器的第二输出端接地，钥匙插板***钥匙插孔到位时，钥匙插板使得接近开关感应动作。
进一步的，所述驱动模块采用用于驱动两相四线步进电机的型号为ULN2003L的晶体管阵列，所述晶体管阵列的输入端与MCU单元的四个IO端连接，所述晶体管阵列的四个输出端与步进电机连接。进一步的，所述电源模块包括太阳能板、充电芯片、锂电池、锂电池升压电路单元和两路DC-DC降压电路单元，所述太阳能板的电源输出端与充电芯片的电源端连接，所述充电芯片的输出端与锂电池连接且充电，所述充电芯片的状态反馈端与MCU单元的一个IO端连接，所述锂电池升压电路单元的输入端与锂电池连接，其输出端输出5VDC电源，5VDC电源经过两路DC-DC降压电路单元转换为闭锁信号触发电路单元、驱动模块、通信模块和MCU单元所需电源，所述太阳能板固定在上壳体的顶面上，所述充电芯片、锂电池、锂电池升压电路单元和两路DC-DC降压电路单元均位于上壳体内。
进一步的，所述上壳体或者下连接座的相对钥匙插孔的一侧通过链条与钥匙插板固定相接，所述链条的长度保证无法使钥匙插板***到自身的电子锁的钥匙插孔中。
进一步的，所述闭锁信号触发电路单元、驱动模块、通信模块和MCU单元设置在一个基板上。
进一步的，包括语音播放单元，所述语音播放单元与MCU单元连接，所述语音播放单元设置在上壳体内且语音播放单元中的喇叭位于设置在上壳体一侧的通孔旁边。
进一步的，包括显示模组，所述显示模组与MCU单元连接，所述显示模组安装在上壳体的外表面上。
与现有技术相比，本发明创造的有益效果是：本发明创造只需要在手机上安装客户端即可实现远程控制电机开锁，钥匙插板触发控制电机闭锁，不需要抵押硬币，适合现代人的生活习惯，给消费者和管理者带来便捷，由于采用电控机构，可以减少电子锁的机械机构，适合长期运行，维护方便。
附图说明
图1所示为本发明创造的电子锁的电路框图。
图2所示为本发明创造中的MCU单元和闭锁信号触发电路单元的电路原理图。
图3所示为本发明创造中的闭锁信号触发电路单元的另一种电路原理图。
图4所示为本发明创造中的GPRS模块的电路原理图。
图5所示为本发明创造中的蓝牙模块的电路原理图。
图6所示为本发明创造中的电源模块的电路原理图。
图7所示为本发明创造中的太阳能板充电的电路原理图。
图8所示为本发明创造中的语音播放单元的电路原理图。
图9所示为本发明创造的电子锁的整体结构示意图。
图10所示为本发明创造的电子锁的上壳体组件的结构示意图(未***钥匙插板)。
图11所示为本发明创造的电子锁的上壳体组件的结构示意图(***钥匙插板)。
具体实施方式
为使本发明创造的内容更加清楚，下面结合附图，对本发明创造的具体实施方式作进一步详细描述。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明创造无关的、本领域普通技术人员已知的部件的表示和描述。
参考附图1、图9-11，一种购物车电子锁，包括钥匙插板1、上壳体2和下连接座3，所述下连接座3用于固定在购物车的推杆4上，所述上壳体2固定在下连接座3上，所述上壳体2的一侧面开有钥匙插孔2-1，所述钥匙插板1上开有卡孔1-1，下连接座3和上壳体2的连接方式以及下连接座3均为现有技术，可采用背景技术中提到的专利文献中的连接方式，现有方式分为卡接(参考201620005872.1专利文献)和螺钉连接(参考200420059445.9专利文献)，本发明创造的改进点在于，还包括：
电机5，用于驱动锁舌6进行开锁和闭锁；
驱动模块，其输出端与电机5连接；
通信模块，用于建立通信通道，传输数据；
闭锁信号触发电路单元，用于在钥匙插板***钥匙插孔到位时产生一个闭锁触发信号；
MCU单元，与通信模块的数据输入输出端、闭锁信号触发电路单元的输出端、驱动模块的控制端连接，用于接收通信模块输入的开锁指令，根据开锁指令向驱动模块输出控制信号以驱动电机旋转来开锁，接收闭锁信号触发电路单元输出的闭锁触发信号，根据闭锁触发信号向驱动模块输出控制信号以驱动电机旋转来闭锁；
电源模块分别给闭锁信号触发电路单元、驱动模块、通信模块和MCU单元提供所需电压；
所述闭锁信号触发电路单元、驱动模块、通信模块和MCU单元设置在一个PCB基板上，PCB基板通过螺钉固定在上壳体内。钥匙插板1的前端具有触发部，用来触发闭锁信号触发电路单元，这个触发部的结构形状可以根据实际情况进行变化。
所述通信模块、MCU单元、闭锁信号触发电路单元和驱动模块均固定在上壳体2内，所述电机5固定在上壳体2内且位于钥匙插孔2-1旁，当钥匙插孔2-1被***钥匙插板1并且钥匙插板1触发闭锁信号触发电路单元时，所述电机5的运动轴驱动锁舌6***到钥匙插板1的卡孔1-1中以使得钥匙插板1无法从电子锁内拔出。
在上述实施例的基础上，如图2，所述MCU单元包括单片机、晶振电路单元、boot模式配置电路单元、仿真器接口和串行接口，所述晶振电路单元、boot模式配置电路单元、仿真器接口和串行接口与单片机相应的端口连接。MCU单元采用型号为STM32F103C8T6的单片机，Boot模式配置电路单元的两个输出引脚与单片机的B00T0和B00T1引脚连接，晶振电路单元由单片机的第五引脚和第六引脚连接，仿真器接口与单片机的第七引脚、三十九引脚、三十七引脚、三十四引脚连接，串行接口与单片机第三十一引脚和第三十引脚连接，电源模块输出3.3VDC电源给MCU单元供电，单片机、晶振电路单元、boot模式配置电路单元、仿真器接口和串行接口均为现有技术，它们的具体结构不局限于图2中提供的电路原理图。boot模式配置电路单元给单片机的B00T0和B00T1引脚置入1和0时，单片机通过串行接口下载程序，boot模式配置电路单元给单片机的B00T0和B00T1引脚置入0和0时，单片机通过仿真器接口连接仿真器实现在线调试。
在本发明创造中，所述闭锁信号触发电路单元的两种优选方案是，第一方式是：如图2、图10和图11，所述闭锁信号触发电路单元包括第一电阻R6和轻触开关7，所述第一电阻R6的一端与电源模块的输出端连接，所述第一电阻R6的另一端与轻触开关7的一端、MCU单元的一个IO端连接，所述轻触开关7的另一端接地。钥匙触碰到轻触开关，将闭锁信号触发电路单元的输出电压由高电平拉低，闭锁信号触发电路单元给单片机的第二十五引脚输入低电平，单片机采用低电平信号或者下降沿信号作为触发信号，采用轻触开关7的闭锁信号触发电路单元结构更简单，成本低，而且容易实现，但是需要接触、长期可靠性一般，轻触开关7位于上壳体内，图9中的触发部是一个突出的尖部，可以直接触碰闭锁信号触发电路单元。钥匙插板1***钥匙插孔2-1到位时，钥匙插板的触发部触碰轻触开关7从而使得轻触开关7导通。
第二方式是：如图3，所述闭锁信号触发电路单元包括接近开关P1和光电耦合器U2，所述接近开关P1的电源端与电源模块的输出端连接，所述接近开关P1的接地端接地，所述接近开关P1的输出端与光电耦合器U2的第一输入端连接，所述光电耦合器U2的第二输入端经电阻之后与电源模块的输出端连接，所述光电耦合器U2的第一输出端经电阻之后与电源模块的输出端连接，所述光电耦合器的第一输出端与MCU单元的一个IO端连接，所述光电耦合器的第二输出端接地。当钥匙***时，接近开关P1的输出由默认的高电平拉低为低电平，此时，光电耦合器U2的两个输入端由压差，光电耦合器U2的输出端由高电平拉低到低电平，给单片机的fiber引脚的电平由高电平拉低为低电平，单片机采用低电平信号或者下降沿信号作为触发信号，此结构是非接触触发，容易实现，且可靠性良好，接近开关在上壳体内，钥匙插板***钥匙插孔到位时，钥匙插板使得接近开关感应动作，此结构未在附图中示意。
在本发明创造中，所述通信模块采用蓝牙模块、GPRS模块、wifi模块中的一种或者多种，蓝牙模块、GPRS模块、wifi模块均为现有技术，本发明创造中图4所示了GPRS模块的工作原理图，5VDC电源经过LDO稳压器(MIC29302BU)之后降压到3.5到4.4VDC电源，但是具体的电压还是根据GPRS芯片U3的型号来确定，GPRS芯片U3采用SIM800C芯片或者SIM800等，通过调节电阻R10和R11来输出合适的DC电源电压给GPRS芯片U3供电，sim1模块是sim卡托，与GPRS芯片连接，PAD1代表天线，经过RCπ型滤波电路连接到GPRS芯片，RCπ型滤波电路可以实现天线的阻抗匹配，GPRS芯片的TXD端和RXD端经过电平转换电路转换之后与单片机的UART2_TX端和UART2_RX端,电平转换电路由图4所示的三极管Q2\Q3,Q1\Q4以及若干电阻组成，电平转换电路是常规技术，其电路图不局限于本发明创造图4中给出的电路图，单片机的GPRS_RESET端与GPRS_SWITCH ON端通过三极管开关电路(由三极管Q8和Q7组成)来拉低GPRS芯片的RESET端和PWRKEY端，从而实现单片机控制GPRS模块的工作模式，如初始化、休眠、工作等模式。图5所示了蓝牙模块的结构示意图，蓝牙模块采用cc2540蓝牙芯片，与cc2540蓝牙芯片连接的***电路均是现有技术，再次不在累述，蓝牙芯片的两个io端与单片机的UART3_TX端和UART3_RX端连接，蓝牙芯片的RESET端与单片机的LAN RESET端连接，电源模块给蓝牙模块提供3.3VDC电源，单片机可以重置初始化蓝牙模块。本发明创造中虽然给出了GPRS模块和蓝牙模块的电路图，但是GPRS模块和蓝牙模块的电路图结构不限于本发明创造，和其具体选择的芯片有关系，wifi模块的选型也比较多，在此不再叙述。以上都是无线通信模块，用于在购物车电子锁中。
本发明创造中，优选的，所述驱动模块采用用于驱动两相四线步进电机的型号为ULN2003L的晶体管阵列，所述晶体管阵列的输入端与MCU单元的四个IO端(IN1-IN4)连接，所述晶体管阵列的四个输出端与步进电机连接。步进电机可实现精确旋转控制，可精确控制锁舌的行程，完成稳定地开锁和闭锁动作,电源模块提供3.3VDC电源，步进电机采用旋转电机的话，通过丝杠直线运动机构来驱动锁舌，当然也可以通过其他现有的旋转转化直线运动机构。
在上述技术方案的基础上，在应用到购物车电子锁的场景下，所述电源模块可以直接采用锂电池供电并通过DC-DC转换电路转换成各模块需要的电源，但是锂电池充电是一个问题，不便于长期管理，因此，如图6和图7所示，电源模块包括太阳能板8、充电芯片、锂电池、锂电池升压电路单元和两路DC-DC降压电路单元，所述太阳能板的电源输出端与充电芯片的电源端连接，所述充电芯片的输出端与锂电池连接且充电，所述充电芯片的状态反馈端与MCU单元的一个IO端连接，所述锂电池升压电路单元的输入端与锂电池连接，其输出端输出5VDC电源，5VDC电源经过两路DC-DC降压电路单元转换为闭锁信号触发电路单元、驱动模块、通信模块和MCU单元所需电源，充电芯片采用QX4054充电芯片，其第一引脚连接到单片机的io端，将充电状态反馈给单片机，锂电池升压电路单元采用ME2109FM5G升压芯片控制SC8205的MOS管，并由电阻R36和电阻R37组成的反馈电路将输出电压反馈给ME2109FM5G升压芯片，从而保证SC8205的MOS管输出稳定的5VDC电源，并由LDO降压芯片AMS1117转换成3.3VDC电源。太阳能板给充电芯片供电5V电源，充电芯片给锂电池充电，锂电池大概是3.7V，通过太阳能供电，不需要经常更换电池，便于维护，所述太阳能板8固定在上壳体的顶面上，通过黏贴方式固定，所述充电芯片、锂电池、锂电池升压电路单元和两路DC-DC降压电路单元均设置在基板上，太阳能板8通过导线以及接口与充电芯片电连接。
在上述技术方案的基础上，进一步地，包括语音播放单元，所述语音播放单元与MCU单元连接，参考图8和图11，语音播放单元由3.3VDC供电，所述语音播放单元设置在上壳体2内且语音播放单元中的喇叭9位于设置在上壳体2一侧的通孔2-2旁边，通孔2-2起到的作用有三点：1、不阻挡播音；2、通风散热；3、射频信号方便进入到上壳体内，保证射频信号强度。MCU单元控制语音播放单元播放语音，语音内容由MCU单元控制。
在上述技术方案的基础上，进一步地，包括显示模组，所述显示模组与MCU单元连接，所述显示模组安装在上壳体2的外表面上(附图没有示意显示模组)。所述显示模组采用夏普的型号为LS013B7DH01的液晶模组，由5VDC电源供电，MCU单元控制液晶模组进行显示。
在本发明创造中，所述上壳体2或者下连接座3的相对钥匙插孔的一侧通过链条10与钥匙插板1固定相接，所述链条10的长度保证无法使钥匙插板1***到自身的电子锁的钥匙插孔2-1中。
一种购物车电子锁的控制方法，包括如下步骤：
1)通信模块与服务器连接成功；
2)MCU单元通过连接通信模块的数据收发端接收到远程开锁命令；
3)MCU单元执行开锁命令，即输出正转控制信号给驱动模块，驱动模块驱动电机正转，电机带动锁舌开锁，完成开锁时电机停转，MCU单元通过通信模块向服务器发送当前锁状态；
4)当钥匙插板***时，钥匙插板触发闭锁信号触发电路单元，闭锁信号触发电路单元向MCU单元输出一个开关量触发信号；
5)MCU单元接收并识别开关量触发信号、响应输出反转控制信号给驱动模块，驱动模块驱动电机反转，电机带动锁舌闭锁，完成闭锁时电机停转，MCU单元通过通信模块向服务器发送当前锁状态。
进一步地，步骤1)当通信模块同时采用GPRS模块和蓝牙模块时，MCU单元确认蓝牙模块和GPRS模块是否与服务器连接成功，如果蓝牙模块和GPRS模块均连接成功，MCU单元控制GPRS模块休眠待机，执行步骤2)；如果蓝牙模块和GPRS模块中的任意一个连接成功，则MCU单元执行步骤2)。此步骤可以降低功耗，实现节能。
进一步地，步骤2)所述开关量触发信号是低电平信号或者下降沿信号。
通过上述方法，服务器可实现远程控制购物车电子锁的开锁，但不能控制闭锁，并由钥匙插板触发MCU单元去控制闭锁，MCU单元将充电芯片的充电状态信号通过通信模块反馈给服务器，让服务器监测充电电路的运行情况。
本发明创造使用时，一排购物车排成一排，前面购物车的电子锁的钥匙插板***后面购物车的电子锁的钥匙插孔中，钥匙插板无法***到自身的电子锁的钥匙插孔中，从而购物车电子锁使得一排购物车相连，管理好购物车。
最后应说明的是：上述具体实施方式用来解释说明本发明创造，而不是对本发明创造进行限制，对于本技术领域的普通技术人员依然可以对实施例所阐述的技术方案进行修改，而对本发明创造做出的任何修改和改变也应视为本发明创造的保护范围。
Claims (9)
1.一种购物车电子锁，包括钥匙插板、上壳体和下连接座，所述下连接座用于固定在购物车的推杆上，所述上壳体固定在下连接座上，所述上壳体的一侧面开有钥匙插孔，所述钥匙插板上开有卡孔，其特征在于，包括：
电机，用于驱动锁舌进行开锁和闭锁；
驱动模块，其输出端与电机连接；
通信模块，用于建立通信通道，传输数据；
闭锁信号触发电路单元，用于在钥匙插板***钥匙插孔到位时产生一个闭锁触发信号；
MCU单元，与通信模块的数据输入输出端、闭锁信号触发电路单元的输出端、驱动模块的控制端连接，用于接收通信模块输入的开锁指令，根据开锁指令向驱动模块输出控制信号以驱动电机旋转来开锁，接收闭锁信号触发电路单元输出的闭锁触发信号，根据闭锁触发信号向驱动模块输出控制信号以驱动电机旋转来闭锁；
电源模块分别给闭锁信号触发电路单元、驱动模块、通信模块和MCU单元提供所需电压；
所述通信模块、MCU单元、闭锁信号触发电路单元和驱动模块均固定在上壳体内，所述电机固定在上壳体内且位于钥匙插孔旁，当钥匙插孔被***钥匙插板并且钥匙插板触发闭锁信号触发电路单元时，所述电机的运动轴驱动锁舌***到钥匙插板的卡孔中以使得钥匙插板无法拔出。
2.如权利要求1所述的一种购物车电子锁，其特征在于，所述闭锁信号触发电路单元包括第一电阻和轻触开关，所述第一电阻的一端与电源模块的输出端连接，所述第一电阻的另一端与轻触开关的一端、MCU单元的一个IO端连接，所述轻触开关的另一端接地，钥匙插板***钥匙插孔到位时，钥匙插板触碰轻触开关从而使得轻触开关导通。
3.如权利要求1所述的一种购物车电子锁，其特征在于，所述闭锁信号触发电路单元包括接近开关和光电耦合器，所述接近开关的电源端与电源模块的输出端连接，所述接近开关的接地端接地，所述接近开关的输出端与光电耦合器的第一输入端连接，所述光电耦合器的第二输入端经电阻之后与电源模块的输出端连接，所述光电耦合器的第一输出端经电阻之后与电源模块的输出端连接，所述光电耦合器的第一输出端与MCU单元的一个IO端连接，所述光电耦合器的第二输出端接地，钥匙插板***钥匙插孔到位时，钥匙插板使得接近开关感应动作。
4.如权利要求1所述的一种购物车电子锁，其特征在于，所述驱动模块采用用于驱动两相四线步进电机的型号为ULN2003L的晶体管阵列，所述晶体管阵列的输入端与MCU单元的四个IO端连接，所述晶体管阵列的四个输出端与步进电机连接。
5.如权利要求1所述的一种购物车电子锁，其特征在于，所述电源模块包括太阳能板、充电芯片、锂电池、锂电池升压电路单元和两路DC-DC降压电路单元，所述太阳能板的电源输出端与充电芯片的电源端连接，所述充电芯片的输出端与锂电池连接且充电，所述充电芯片的状态反馈端与MCU单元的一个IO端连接，所述锂电池升压电路单元的输入端与锂电池连接，其输出端输出5VDC电源，5VDC电源经过两路DC-DC降压电路单元转换为闭锁信号触发电路单元、驱动模块、通信模块和MCU单元所需电源，所述太阳能板固定在上壳体的顶面上，所述充电芯片、锂电池、锂电池升压电路单元和两路DC-DC降压电路单元均位于上壳体内。
6.如权利要求1所述的一种购物车电子锁，其特征在于，所述上壳体或者下连接座的相对钥匙插孔的一侧通过链条与钥匙插板固定相接，所述链条的长度保证无法使钥匙插板***到自身的电子锁的钥匙插孔中。
7.如权利要求1-5任意一项所述的一种购物车电子锁，其特征在于，所述闭锁信号触发电路单元、驱动模块、通信模块和MCU单元设置在一个基板上。
8.如权利要求1-5任意一项所述的一种购物车电子锁，其特征在于，包括语音播放单元，所述语音播放单元与MCU单元连接，所述语音播放单元设置在上壳体内且语音播放单元中的喇叭位于设置在上壳体一侧的通孔旁边。
9.如权利要求1-5任意一项所述的一种购物车电子锁，其特征在于，包括显示模组，所述显示模组与MCU单元连接，所述显示模组安装在上壳体的外表面上。
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- 2018-06-28 CN CN201810695817.3A patent/CN110656823A/zh active Pending
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