CN112150677A - 一种指纹识别的电子设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种指纹识别的电子设备，包括：指纹遥控设备、无线接收设备和智能锁。本发明的有益效果是：本发明通过在原有智能锁上增加指纹遥控设备和无线接收设备，可实现遥控开锁,替代了在原有智能锁按压指纹开锁的方式；用户可随身携带指纹遥控设备，指纹遥控设备卫生且不容易泄露用户指纹，提高安全防护等级，给用户带来了更大的安全保障；指纹遥控设备不影响现有的智能锁的使用(二者不冲突)；智能锁上也可以不再安装指纹采集模块，其他用户失去了开锁的机会,因此提升了安全度；本发明大大缩小了电路板的尺寸面积，使智能锁结构设计更精简，产品整体设计成本更低，体积更小巧，更易于生产组装。
Description
技术领域
本发明属于指纹锁领域，具体涉及一种指纹识别的电子设备。
背景技术
指纹识别技术发展历史悠久，技术水平也非常稳定成熟，随着智能家居的发展和普及，越来越多的人群开始了解并使用指纹锁。目前市面上大部分的指纹锁都是需要用户手指接触指纹锁上面的指纹采集表面后完成指纹信息的获取和识别比对工作。用户的手指经常接触暴露在公共环境里的外界物体，再加上日常的开门过程中，还需要接触指纹传感器表面，不可能每次按压都对该表面进行擦除清洁，这样易泄露用户隐私；其次指纹采集表面属于病毒间接接触传播的高危地带，各种手指在指纹采集表面按来按去后，指纹采集表面会沾染各种细菌，从而造成细菌滋生和二次传染等现象。
因此,提出一种可分离式指纹识别的电子设备,就显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种可分离式指纹识别的电子设备。
这种指纹识别的电子设备，包括：指纹遥控设备、无线接收设备和智能锁；指纹遥控设备包括壳体，壳体内安装有电路板A，电路板A上设置有供电单元、指纹主控单元、指纹图像单元、无线发送单元、声光输出单元和按键单元；指纹遥控设备中：供电单元和指纹主控单元、指纹图像单元及无线发送单元均电连接；指纹主控单元和指纹图像单元电连接；指纹主控单元还电连接无线发送单元、声光输出单元和按键单元；无线接收设备上安装有电路板B，电路板B上设置有无线接收单元、接收主控单元和上位机接口；无线接收设备中：接收主控单元电连接无线接收单元和上位机接口；接收主控单元内设有状态寄存器；无线接收设备通过上位机接口电连接智能锁；智能锁上安装有电路板C，电路板C上设有上位机主控处理器和电机驱动器；上位机主控处理器电连接电机驱动器，电机驱动器电连接电机。
作为优选，指纹遥控设备中，壳体正面上部固定有按键单元，指纹图像单元固定于按键单元正下方；壳体反面顶部固定有无线发送单元，指纹主控单元固定于无线发送单元正下方；无线接收设备中，接收主控单元通过上位机接口电连接智能锁中的上位机主控处理器。
作为优选，指纹图像单元为半导体指纹图像单元或光学指纹图像单元。
这种指纹识别的电子设备的工作方法，包括如下步骤：
S1、用户使用智能锁清空指纹遥控设备；并使用指纹遥控设备清空指纹；
S1.1、用户操作智能锁，进入清空指纹遥控设备模式；智能锁给无线接收设备上电，并向无线接收设备发送清空指纹遥控设备的命令，接收主控单元接收清空指纹遥控设备的命令；无线接收设备将接收主控单元内所有存储的指纹遥控设备的设备地址全部清空；无线接收设备通过上位机接口向智能锁应答清空指纹遥控设备成功的结果数据；
S1.2、用户给指纹遥控设备上电，指纹遥控设备上的按键单元发送清空指纹的指纹管理操作信号给指纹主控单元，进入清空指纹模式；指纹主控单元将存储的所有特征数据清空；声光输出单元输出操作结果；
S2、用户使用智能锁添加指纹遥控设备，并使用指纹遥控设备添加指纹；智能锁根据实际存储空间，添加存储至少一个指纹遥控设备；
S2.1、添加指纹遥控设备；
S2.2、添加指纹；
S3、用户使用指纹遥控设备开门。
作为优选，步骤S2.1具体包括如下步骤：
S2.1.1、用户操作智能锁，进入添加指纹遥控设备模式；
S2.1.2、智能锁给无线接收设备上电，并向无线接收设备发送添加指纹遥控设备的命令；
S2.1.3、接收主控单元接收添加指纹遥控设备的命令，无线接收设备进入添加指纹遥控设备模式，等待用户操作指纹遥控设备；
S2.1.4、用户将任意指纹按压在指纹遥控设备的指纹图像单元上，指纹遥控设备采集指纹，然后通过无线发送单元发送设备地址给无线接收设备上的无线接收单元；
S2.1.5、无线接收单元接收到无线发送单元发来的数据，解析出指纹遥控设备的设备地址，并将该设备地址存储在无线接收设备的接收主控单元内；
S2.1.6、无线接收设备通过上位机接口向智能锁应答添加指纹遥控设备成功的结果数据。
作为优选，步骤S2.2具体包括如下步骤：
S2.2.1、用户给指纹遥控设备上电，指纹遥控设备上的按键单元发送添加指纹的指纹管理操作信号给指纹主控单元；进入添加指纹模式；
S2.2.2、用户将手指按压在指纹图像单元上；
S2.2.3、指纹主控单元读取指纹图像单元的数据，采集用户指纹图像；
S2.2.4、指纹主控单元对采集到的用户指纹图像提取特征数据；
S2.2.5、重复执行步骤S2.2.2至步骤S2.2.4，重复执行1～6次后，再执行步骤S2.2.6；
S2.2.6、指纹主控单元将提取的特征数据按顺序存储；声光输出单元输出操作结果。
作为优选，步骤S3具体包括如下步骤：
S3.1、用户将手指按压在指纹图像单元上，指纹图像单元输出中断信号触发唤醒指纹主控单元；指纹主控单元读取指纹图像单元的数据，采集用户指纹图像；指纹主控单元对采集到的指纹图像提取特征数据；指纹主控单元将提取的指纹图像特征数据和所有存储的特征数据一一比对，得到比对结果；指纹主控单元读取指纹遥控设备的设备地址；指纹主控单元通过无线发送单元发送数据包给无线接收设备上的无线接收单元；
S3.2、无线接收设备的无线接收单元接收到数据包后，接收主控单元解析出设备地址和比对结果；若比对结果为失败，无线接收设备不做任何操作；若比对结果为成功，无线接收设备继续将本次获得的设备地址和所有已存储的设备地址一一比对；若设备地址比对失败，无线接收设备不做任何操作；若设备地址比对成功，无线接收设备将接收主控单元内的状态寄存器设为门锁开启状态；
S3.3、接收主控单元通过上位机接口向智能锁发出中断唤醒信号，通知智能锁当前有开门请求；此时智能锁为主动读状态；唤醒智能锁后，智能锁向无线接收设备发送读取无线接收设备命令；无线接收设备向智能锁应答当前主控单元内的状态寄存器内容；智能锁收到应答包，解析出当前状态寄存器的数据为智能锁处于门锁开启状态，智能锁控制内部的传动机构发出电机转动信号来打开智能锁。
作为优选，步骤S3.1中无论指纹图像特征数据比对结果是成功还是失败，指纹遥控设备都通过无线发送单元发送一条或多条数据包给无线接收设备上的无线接收单元，该数据包包括指纹遥控设备的设备地址和指纹图像特征数据比对结果，数据包中数据格式为：包头、设备地址、比对结果、校验和、包尾。
作为优选，包头固定为1字节的0xAA；设备地址为4字节，用MAC[0-3]表示；比对结果为1字节,0x01表示比对成功，0x02表示比对失败；校验和为1字节，校验和为设备地址和比对结果两部分共5字节的所有数据累加之和，校验和有进位时忽略进位，用SUM表示；包尾固定为1字节的0xBB。
作为优选，步骤S3.2中状态寄存器默认为门锁关闭状态，只有当指纹比对结果为成功且指纹遥控设备地址比对为成功时，状态寄存器会被设置为门锁开启状态；若状态寄存器被设置为门锁开启状态后，将保持一定时间，超过设定时间后，状态寄存器恢复为门锁关闭状态。
本发明的有益效果是：
1)、本发明通过在原有智能锁上增加指纹遥控设备和无线接收设备并搭配使用，可实现在指纹遥控设备上输入用户指纹来完成开锁。为用户增加了一种开锁途径且使用相同的指纹方式开锁，也可代替原有智能锁在指纹采集面上按压指纹开锁的方式。
2)、用户可随身携带或单独保管指纹遥控设备，仅供自己使用；可更好的清洁和维护指纹传感器表面的卫生；同时他人不容易采集到用户的残留指纹，可提高安全防护等级，杜绝更多隐患，给用户带来了更大的安全保障；
3)、不影响现有的智能锁原有指纹开锁的方式；用户可选择在指纹遥控设备上输入指纹来开启智能锁，或智按原有开锁方式开启智能锁，二者不冲突；
4)、对智能锁也可以不再安装指纹采集模块，其他用户失去了开锁的机会,因此安全度得到提升；大大缩小电路板的尺寸面积，使智能锁结构设计更精简，更容易设计静电防护、防水防尘等保护装置；产品整体设计成本更低，体积更小巧，生产组装时间更短效率更高。
附图说明
图1为指纹遥控设备的框图；
图2为无线接收设备的框图；
图3为指纹遥控设备主视图；
图4为指纹遥控设备侧视图；
图5为智能锁和无线接收设备示意图；
图6为无线接收设备电路图；
图7为指纹遥控设备电路图。
附图标记说明：指纹遥控设备01、无线接收设备02、电路板A11、指纹图像单元12、按键单元13、无线发送单元14、指纹主控单元15、供电单元16、声光输出单元17；电路板B21、无线接收单元22、接收主控单元23、上位机接口24；电路板C31、上位机主控处理器32、电机驱动器33、电机34。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
本发明提供了一种可分离式指纹识别的电子设备和方法，包括指纹遥控设备和无线接收设备。如图3所示，指纹遥控设备包括壳体，壳体内安装有电路板，电路板上设置有供电单元、指纹图像单元、指纹主控单元、无线发送单元、声光输出单元和按键单元，指纹遥控设备的框图如图1所示；其中，指纹图像单元与指纹主控单元电连接，指纹图像单元主要负责采集用户的指纹图像；指纹图像单元可以是半导体指纹图像单元或光学指纹图像单元等；如图5所示，智能锁上安装有电路板C31，电路板C31上设有上位机主控处理器32、电机驱动器33；电机驱动器33电连接电机34；
指纹主控单元，与所述指纹图像单元、无线发送单元、声光输出单元和按键单元电连接，指纹主控单元主要负责：
(1)、接收指纹图像单元发出的指纹图像数据；
(2)、对指纹图像数据进行特征提取操作；
(3)、比对和存储指纹特征数据；
(4)、指纹比对成功后，发送设备地址和比对结果到无线发送单元；设备地址可以是指纹主控单元的唯一序号，用做身份唯一性的区分；设备地址和比对结果可通过多种加密方式进行加密保护后，然后发送到无线发送单元；加密方式，可以是任意的对称加密方式、非对称加密方式中的一种或其组合；
(5)、判断按键单元信号，控制指纹遥控设备进行添加指纹或清空指纹；
(6)、将操作结果在声光输出单元输出；
无线发送单元主要负责发送运算控制单元发出的指纹特征数据或经过加密后的指纹特征数据、按键发出的按键类型等需要发送的数据；无线发送单元传输类型可以是ZigBee、蓝牙、GPRS、3G、Wi-Fi、NB-IoT、433M等方式中的一种或其组合；
按键单元主要负责设置指纹管理操作信号，告知指纹主控单元操作为添加指纹或清空指纹；指纹管理操作信号可以通过多个不同按键按下实现操作信号的区分，也可以通过一个按键短按和长按来实现操作信号的区分；
声光输出单元可在指纹管理操作、指纹验证操作的过程中，搭配着显示和播报操作成功和操作失败的提示；
如图7所示：
指纹图像单元包括指纹图像芯片U4，第十四电容C14和第十五电容C15；指纹图像芯片U4的第12、16、11、15、10引脚分别与指纹主控芯片U3的第13、15、16、17、14引脚连接；指纹图像芯片U4的第5引脚与第十五电容C15的一端以及指纹主控芯片U3的第30引脚连接，第十五电容C15的另一端接地；指纹图像芯片U4的第6、7引脚与第十四电容C14的一端一起与3.3V电源网络连接，第十四电容C14的另一端接地；指纹图像芯片U4的第3、4、9、13、14引脚接地；指纹图像单元负责采集用户指纹图像、休眠状态下检测到用户手指输出中断唤醒信号；
按键单元包括按键S1和第三电阻R3；按键S1的一端与第三电阻R3的一端以及指纹主控芯片U3的第18引脚连接，按键S1的另一端接地；第三电阻R3的另一端与3.3V电源网络连接；按键单元负责采集用户的按下动作，用来唤醒指纹主控芯片U3；
无线发送单元包括无线发射芯片U1、第一晶振Y1、第一电感L1、第二电感L2、天线ANT、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6；无线发射芯片U1的1、6引脚分别与第一晶振Y1的两端、以及第四电容C4的一端、第五电容C5的一端连接，第四电容C4、第五电容C5的另一端接地；无线发射芯片U1的5引脚与第六电容C6的一端一起与3.3V电源网络连接，第六电容C6的另一端接地；无线发射芯片U1的4引脚与指纹主控芯片U3的第10引脚连接；无线发射芯片U1的3引脚与第三电容C3的一端连接，第三电容C3的另一端与第一电感L1、第二电感L2的一端连接；第一电感L1的另一端与天线ANT连接；第二电感L2的另一端、第一电容C1的一端和第二电容C2的一端均与3.3V电源网络连接；第一电容C1的另一端和第二电容C2的另一端均接地；无线发送单元负责将设备地址、比对结果等数据发送出去；
指纹主控单元包括指纹主控芯片U3、第二电阻R2、第九电容C9、第十电容C10、第十一电容C11、第十二电容C12、第十三电容C13；指纹主控芯片U3的第23、24引脚与电池的正极连接；指纹主控芯片U3的第27、28、29引脚与第九电容C9、第十电容C10、第二电阻R2的一端一起与3.3V电源网络连接，第九电容C9、第十电容C10的另一端接地，第二电阻R2的另一端、第十三电容C13的一端与指纹主控芯片U3的第2引脚连接；指纹主控芯片U3的第30引脚与第十一电容C11的一端连接，第十一电容C11的另一端接地；指纹主控芯片U3的第33引脚接地；指纹主控芯片U3的第10引脚与无线发射芯片U1的4脚连接；指纹主控芯片U3的第13、14、15、16、17引脚与指纹图像芯片U4的第12、10、16、11、15引脚连接；指纹主控芯片U3的第18引脚与按键S1的一端连接；指纹主控芯片U3的第19引脚与充电管理芯片U2的1脚连接；指纹主控芯片U3的第11、12引脚与第四电阻R4、第五电阻R5的一端连接；指纹主控单元负责对采集到的指纹图像数据进行提取指纹特征、比对指纹特征、发送数据的加密、比对结果的声光输出、充电状态的声光输出等操作；
供电管理单元包括电池J2、充电管理芯片U2、USB接口J1、第一电阻R1、第七电容C7、第八电容C8；USB接口J1的1引脚、第七电容C7的一端与充电管理芯片U2的4引脚连接，USB接口J1的4引脚接地，第七电容C7的另一端接地；充电管理芯片U2的2引脚接地；充电管理芯片U2的1引脚与指纹主控芯片U3的第19引脚连接；充电管理芯片U2的5引脚与第一电阻R1的一端连接，第一电阻R1的另一端接地；充电管理芯片U2的3引脚与第八电容C8的一端、电池J2的正极以及指纹主控芯片U3的第23、24引脚连接；供电管理单元负责对指纹遥控设备的所有外设供电、电池的充电管理等操作；
声光输出单元包括第四电阻R4、第五电阻R5、第一发光管D1、第二发光管D2；第四电阻R4、第五电阻R5的一端与指纹主控芯片U3的第11、12引脚连接，第四电阻R4、第五电阻R5的另一端与第一发光管D1、第二发光管D2的负极连接，第一发光管D1、第二发光管D2的正极与3.3V网络连接；声光输出单元负责指示比对结果的成功或失败、指示充电状态时充电中还是已充满；
电池J2给指纹主控芯片U3供电，指纹主控芯片U3的内部LDO通过27、28、29引脚输出3.3V电源，给无线发射芯片U1、指纹图像芯片U4供电；平时***都处于休眠模式；当按键S1按下，指纹主控芯片U3的18脚变为低电平，唤醒指纹主控芯片U3；指纹主控芯片U3唤醒后，在用户和、指纹图像芯片U4的配合下，按照添加、清空指纹的流程执行相应操作；
当指纹图像芯片U4检测到用户手指按下时，指纹图像芯片U4的8引脚会输出高电平，唤醒指纹主控芯片U3；指纹主控芯片U3被唤醒后，通过指纹主控芯片的13、14、15、16、17引脚和指纹图像芯片U4通讯，读取指纹主控芯片U3表面的指纹图像，提取指纹特征，使用该特征和指纹库里存储的所有指纹特征一一比对，得出比对结果；指纹主控芯片U3的10引脚输出加密后的设备地址和比对信息，无线发射芯片U1会将所有数据按照433M的频率通过天线发射出去；若比对成功，指纹主控芯片U3的12引脚输出低电平，第二发光管D2被点亮，否则指纹主控芯片U3的11引脚输出低电平，第一发光管D1被点亮；当电池J2没电时，用户通过USB接口J1***充电线，充电管理芯片U2的1引脚会输出充电指示结果；指纹主控芯片U3的19引脚获取到当前的充电状态，通过第一发光管D1、第二发光管D2输出指示；
当用户使用指纹遥控设备开门时，操作步骤如下：
1)、用户将手指按压在指纹图像单元上，指纹图像单元会输出中断信号触发唤醒指纹主控单元；
2)、指纹主控单元读取指纹图像单元的数据，完成用户指纹图像的采集；
3)、指纹主控单元对采集到的指纹图像进行提取特征数据；
4)、指纹主控单元将已经提取的特征数据和所有的已存储特征数据一一比对，并得到比对结果；
5)、指纹主控单元读取自身的指纹遥控设备的设备地址；
6)、指纹主控单元将指纹遥控设备的设备地址和比对结果两部分数据，通过无线发送单元发送出去；发送的数据格式由包头、设备地址、比对结果、校验和、包尾五部分组成；包头固定为1字节的0xAA；设备地址为4字节，用MAC[0-3]表示；比对结果为1字节,0x01表示比对成功，0x02表示比对失败；校验和为1字节，是设备地址和比对结果两部分共5字节的所有数据累加和，有进位时忽略，用SUM表示；包尾固定为1字节的0xBB；详细内容按下表1的格式定义；
表1无线发送单元发送数据格式表
| 包头 | 设备地址 | 比对结果 | 校验和 | 包尾 |
| 1字节 | 4字节 | 1字节 | 1字节 | 1字节 |
| 0xAA | MAC[0-3] | 0x01/0x02 | SUM | 0xBB |
当用户使用指纹遥控设备开门时，无论手指的比对结果是成功还是失败，指纹遥控设备都会通过无线发送单元发送一条或多条数据包出去；
当用户使用指纹遥控设备添加指纹时，操作步骤如下：
1)、用户按照说明书操作，给指纹遥控设备上电，进入添加指纹模式；如短按按键；
2)、用户将手指按压在指纹图像单元上；
3)、指纹主控单元读取指纹图像单元的数据，完成用户指纹图像的采集；
4)、指纹主控单元对采集到的指纹图像进行提取特征数据；
采集指纹图像的次数范围为1～6次；若需求为6次，需重复步骤2)至步骤4)执行6次后，最后执行步骤5)；
5)、指纹主控单元将提取的特征数据按顺序存储起来，添加指纹完成；
当用户使用指纹遥控设备清空指纹时，操作步骤如下：
1)、用户按照说明书操作，给指纹遥控设备上电，进入清空指纹模式；如长按按键；
2)、指纹主控单元将已存储的所有特征数据清空，清空指纹完成；
如图4所示，无线接收设备包括：无线接收单元、接收主控单元和上位机接口，无线接收设备的框图如图2所示；无线接收单元与接收主控单元电连接，主要负责接收指纹遥控设备的无线发送单元发出的开门信号；接收主控单元与无线接收单元、上位机接口电连接。
接收主控单元主要负责：
(1)、对无线接收单元接收到的开门信号，提取指纹遥控设备唯一序号；
(2)、比对和存储指纹遥控设备唯一序号；
(3)、若指纹遥控设备唯一序号比对成功后，通过上位机接口向上位机(智能锁)发出中断唤醒信号，通知上位机(智能锁)当前有开门请求；上位机接口，是无线接收设备和上位机(智能锁)通讯的接口，接口的通讯方式不限，可以是SPI、UART、IIC等方式中的一种或其他方式；
(4)、通过上位机接口接收上位机(智能锁)发送的指纹遥控设备相关操作命令，如添加指纹遥控设备命令或删除指纹遥控设备命令；
(5)、接收主控单元内部有一个状态寄存器，默认为门锁关闭状态；只有当指纹比对结果为成功且指纹遥控设备地址比对为成功时，状态寄存器会被设置为门锁开启状态；若状态寄存器被设置为门锁开启状态后，会保持一定时间，超过设定时间后，状态寄存器会自动恢复回默认的门锁关闭状态；
上位机(智能锁)向无线接收设备发送的命令协议格式以及无线接收设备在执行完命令后，会向上位机(智能锁)应答执行结果，双向的通讯数据格式都由包头、类型、数据和包尾四部分组成，每个部分长度都为1字节，包头固定为0x5C，包尾固定为0x01；类型为0x01时后面数据是上位机(智能锁)向无线接收设备发送的命令数据，详细内容按下表2的格式定义；类型为0x02时后面数据是无线接收设备向上位机(智能锁)应答的结果数据，详细内容按下表4的格式定义；
表2无线接收设备和上位机(智能锁)的双向的通讯的命令数据包格式表
| 包头 | 类型 | 命令数据 | 包尾 |
| 0x5C | 0x01 | 0xA1/0xA2/0xA3 | 0x01 |
命令数据字段的定义表如下表3所示：
表3命令数据的定义表
| 命令数据 | 解释 |
| 0xA1 | 上位机通知无线接收设备，进入添加指纹遥控设备操作 |
| 0xA2 | 上位机通知无线接收设备，进入清空指纹遥控设备操作 |
| 0xA3 | 上位机读取无线接收设备的当前需处理的事件 |
无线接收设备和上位机(智能锁)的双向的通讯的应答数据包格式表如表4所示：
表4无线接收设备和上位机(智能锁)的双向的通讯的应答数据包格式表
| 包头 | 类型 | 结果数据 | 包尾 |
| 0x5C | 0x02 | 0x51/0x52/0x53/0x54 | 0x01 |
结果数据的定义表如下表5：
表5结果数据表
如图6所示：
无线接收单元包括无线接收芯片U5、第二晶振Y2、第二十一电容C21、第二十二电容C22、第二十三电容C23、第二十四电容C24、第二十五电容C25、第二十六电容C26、第三电感L3、第四电感L4、第十电阻R10、第一MOS管Q1、接收天线RANT；无线接收单元负责接收指纹遥控设备发送的无线数据；
无线接收芯片U5的1、2、3引脚接地；无线接收芯片U5的4引脚和第二十一电容C21的一端、第四电感L4的一端连接，第四电感L4的另一端接地；第二十一电容C21的另一端与第二十二电容C22的一端、第三电感L3的一端以及接收天线连接，第三电感L3的另一端接地；无线接收芯片U5的5、6引脚和第二十三电容C23的一端、第二十四电容C24的一端、第一MOS管Q1的门极连接，第二十三电容C23的另一端、第二十四电容C24的另一端接地；第一MOS管Q1的源极以及第十电阻R10的一端与上位机接口J3的5脚连接；第一MOS管Q1的栅极以及第十电阻R10的另一端与接收主控芯片U6的1引脚连接；无线接收芯片U5的7引脚和第二十五电容C25的一端连接，第二十五电容C25的另一端接地；无线接收芯片U5的13引脚和第二十六电容C26的一端连接，第二十六电容C26的另一端接地；无线接收芯片U5的15引脚和第二晶振Y2的一端连接，第二晶振Y2的另一端接地；无线接收芯片U5的9、11、14、16引脚接地；无线接收芯片U5的10引脚与接收主控芯片U6的20引脚连接；
接收主控单元包括接收主控芯片U6、第二十六电容C26、第二十七电容C27；负责处理无线接收单元接收到的数据，通过上位机接口和上位机(智能锁)通讯，完成添加或清空指纹遥控设备、唤醒上位机(智能锁)、应答当前状态等操作。
接收主控芯片U6的1引脚与第一MOS管的栅极连接；接收主控芯片U6的4、5、6、7、9引脚与上位机接口J3的1、2、3、4、5引脚连接；接收主控芯片U6的7引脚接地；接收主控芯片U6的9引脚与第二十六电容C26、第二十七电容C27的一端连接，第二十六电容C26、第二十七电容C27的另一端接地；
当用户使用智能锁进行添加指纹遥控设备时，操作步骤如下：
1)、用户按照智能锁说明书操作，进入添加指纹遥控设备模式；一台智能锁可根据实际的存储空间，添加存储一个且不止一个指纹遥控设备；
2)、智能锁给无线接收设备上电，向无线接收设备发送添加指纹遥控设备命令；
3)、无线接收设备进入添加指纹遥控设备模式，等待用户操作指纹遥控设备；
4)、用户将任意指纹按压在指纹遥控设备的指纹图像单元上，指纹遥控设备会采集指纹并比对指纹，然后会通过无线发送单元发送出设备地址和比对结果数据；
5)、无线接收设备的无线接收单元接收到无线发送单元发来的数据，解析出指纹遥控设备的设备地址四个字节，并存储在无线接收设备的接收主控单元内；
6)、无线接收设备通过上位机接口向智能锁应答添加指纹遥控设备成功的结果数据，智能锁添加指纹遥控设备完成；
当用户使用智能锁进行清空指纹遥控设备时，操作步骤如下：
1)、用户按照智能锁说明书操作，进入清空指纹遥控设备模式；
2)、智能锁给无线接收设备上电，向无线接收设备发送清空指纹遥控设备命令；
3)、无线接收设备将接收主控单元内所有的已存储指纹遥控设备的设备地址全部清空；
4)、无线接收设备通过上位机接口向智能锁应答清空指纹遥控设备成功的结果数据，智能锁清空指纹遥控设备完成；
当用户使用指纹遥控设备开门时，智能锁和无线接收设备的联动操作步骤如下：
1)、指纹遥控设备通过无线发送单元发送出来设备地址比对结果后，无线接收设备的无线接收单元接收到数据包，解析出设备地址和比对结果；
2)、若比对结果为失败，则无线接收设备不做任何操作；反之若为成功，则无线接收设备会继续将本次获得的设备地址和所有已存储的设备地址一一比较；
3)、若设备地址比对失败，则不做任何操作；反之若为成功，则无线接收设备会设置状态寄存器为可开启状态；
4)、无线接收设备设置唤醒信号，通知上位机(智能锁)有事件发生，需要上位机(智能锁)主动读状态；
5)、上位机(智能锁)唤醒后，主动向无线接收设备发送读取无线接收设备命令；
6)、无线接收设备向上位机(智能锁)应答当前状态寄存器内容；
7)、上位机(智能锁)收到应答包，解析出当前状态寄存器数据为门锁开启状态后，控制传动机构发出电机转动信号，完成开锁操作。
Claims (10)
1.一种指纹识别的电子设备，其特征在于，包括：指纹遥控设备(01)、无线接收设备(02)和智能锁；
指纹遥控设备(01)包括壳体，壳体内安装有电路板A(11)，电路板A(11)上设置有供电单元(16)、指纹主控单元(15)、指纹图像单元(12)、无线发送单元(14)、声光输出单元(17)和按键单元(13)；
指纹遥控设备(01)中：供电单元(16)和指纹主控单元(15)、指纹图像单元(12)及无线发送单元(14)均电连接；指纹主控单元(15)和指纹图像单元(12)电连接；指纹主控单元(15)还电连接无线发送单元(14)、声光输出单元(17)和按键单元(13)；
无线接收设备(02)上安装有电路板B(21)，电路板B(21)上设置有无线接收单元(22)、接收主控单元(23)和上位机接口(24)；无线接收设备(02)中：接收主控单元(23)电连接无线接收单元(22)和上位机接口(24)；接收主控单元(23)内设有状态寄存器；无线接收设备(02)通过上位机接口(24)电连接智能锁；
智能锁上安装有电路板C(31)，电路板C(31)上设有上位机主控处理器(32)和电机驱动器(33)；上位机主控处理器(32)电连接电机驱动器(33)，电机驱动器(33)电连接电机(34)。
2.根据权利要求1所述指纹识别的电子设备，其特征在于：指纹遥控设备(01)中，壳体正面上部固定有按键单元(13)，指纹图像单元(12)固定于按键单元(13)正下方；壳体反面顶部固定有无线发送单元(14)，指纹主控单元(15)固定于无线发送单元(14)正下方；无线接收设备(02)中，接收主控单元(23)通过上位机接口(24)电连接智能锁中的上位机主控处理器(32)。
3.根据权利要求1所述指纹识别的电子设备，其特征在于：指纹图像单元(12)为半导体指纹图像单元或光学指纹图像单元。
4.一种如权利要求1所述指纹识别的电子设备的工作方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、用户使用智能锁清空指纹遥控设备(01)；并使用指纹遥控设备(01)清空指纹；
S1.1、用户操作智能锁，进入清空指纹遥控设备模式；智能锁给无线接收设备(02)上电，并向无线接收设备(02)发送清空指纹遥控设备的命令，接收主控单元(23)接收清空指纹遥控设备的命令；无线接收设备(02)将接收主控单元(23)内所有存储的指纹遥控设备的设备地址全部清空；无线接收设备(02)通过上位机接口(24)向智能锁应答清空指纹遥控设备成功的结果数据；
S1.2、用户给指纹遥控设备(01)上电，指纹遥控设备(01)上的按键单元(13)发送清空指纹的指纹管理操作信号给指纹主控单元(15)，进入清空指纹模式；指纹主控单元(15)将存储的所有特征数据清空；声光输出单元(17)输出操作结果；
S2、用户使用智能锁添加指纹遥控设备(01)，并使用指纹遥控设备(01)添加指纹；智能锁根据实际存储空间，添加存储至少一个指纹遥控设备(01)；
S2.1、添加指纹遥控设备；
S2.2、添加指纹；
S3、用户使用指纹遥控设备(01)开门。
5.根据权利要求4所述指纹识别的电子设备的工作方法，其特征在于，步骤S2.1具体包括如下步骤：
S2.1.1、用户操作智能锁，进入添加指纹遥控设备模式；
S2.1.2、智能锁给无线接收设备(02)上电，并向无线接收设备(02)发送添加指纹遥控设备的命令；
S2.1.3、接收主控单元(23)接收添加指纹遥控设备的命令，无线接收设备(02)进入添加指纹遥控设备模式，等待用户操作指纹遥控设备(01)；
S2.1.4、用户将任意指纹按压在指纹遥控设备(01)的指纹图像单元(12)上，指纹遥控设备(01)采集指纹，然后通过无线发送单元(14)发送设备地址给无线接收设备(02)上的无线接收单元(22)；
S2.1.5、无线接收单元(22)接收到无线发送单元(14)发来的数据，解析出指纹遥控设备(01)的设备地址，并将该设备地址存储在无线接收设备(02)的接收主控单元(23)内；
S2.1.6、无线接收设备(02)通过上位机接口(24)向智能锁应答添加指纹遥控设备成功的结果数据。
6.根据权利要求4所述指纹识别的电子设备的工作方法，其特征在于，步骤S2.2具体包括如下步骤：
S2.2.1、用户给指纹遥控设备(01)上电，指纹遥控设备(01)上的按键单元(13)发送添加指纹的指纹管理操作信号给指纹主控单元(15)；进入添加指纹模式；
S2.2.2、用户将手指按压在指纹图像单元(12)上；
S2.2.3、指纹主控单元(15)读取指纹图像单元(12)的数据，采集用户指纹图像；
S2.2.4、指纹主控单元(15)对采集到的用户指纹图像提取特征数据；
S2.2.5、重复执行步骤S2.2.2至步骤S2.2.4，重复执行1～6次后，再执行步骤S2.2.6；
S2.2.6、指纹主控单元(15)将提取的特征数据按顺序存储；声光输出单元(17)输出操作结果。
7.根据权利要求4所述指纹识别的电子设备的工作方法，其特征在于：步骤S3具体包括如下步骤：
S3.1、用户将手指按压在指纹图像单元(12)上，指纹图像单元(12)输出中断信号触发唤醒指纹主控单元(15)；指纹主控单元(15)读取指纹图像单元(12)的数据，采集用户指纹图像；指纹主控单元(15)对采集到的指纹图像提取特征数据；指纹主控单元(15)将提取的指纹图像特征数据和所有存储的特征数据一一比对，得到比对结果；指纹主控单元(15)读取指纹遥控设备(01)的设备地址；指纹主控单元(15)通过无线发送单元(14)发送数据包给无线接收设备(02)上的无线接收单元(22)；
S3.2、无线接收设备(02)的无线接收单元(22)接收到数据包后，接收主控单元(23)解析出设备地址和比对结果；若比对结果为失败，无线接收设备(02)不做任何操作；若比对结果为成功，无线接收设备(02)继续将本次获得的设备地址和所有已存储的设备地址一一比对；若设备地址比对失败，无线接收设备(02)不做任何操作；若设备地址比对成功，无线接收设备(02)将接收主控单元(23)内的状态寄存器设为门锁开启状态；
S3.3、接收主控单元(23)通过上位机接口(24)向智能锁发出中断唤醒信号，通知智能锁当前有开门请求；此时智能锁为主动读状态；唤醒智能锁后，智能锁向无线接收设备(02)发送读取无线接收设备命令；无线接收设备(02)向智能锁应答当前主控单元(23)内的状态寄存器内容；智能锁收到应答包，解析出当前状态寄存器的数据为智能锁处于门锁开启状态，智能锁控制内部的传动机构发出电机转动信号来打开智能锁。
8.根据权利要求7所述指纹识别的电子设备的工作方法，其特征在于：步骤S3.1中无论指纹图像特征数据比对结果是成功还是失败，指纹遥控设备(01)都通过无线发送单元(14)发送一条或多条数据包给无线接收设备(02)上的无线接收单元(22)，该数据包包括指纹遥控设备(01)的设备地址和指纹图像特征数据比对结果，数据包中数据格式为：包头、设备地址、比对结果、校验和、包尾。
9.根据权利要求8所述指纹识别的电子设备的工作方法，其特征在于：包头固定为1字节的0xAA；设备地址为4字节，用MAC[0-3]表示；比对结果为1字节,0x01表示比对成功，0x02表示比对失败；校验和为1字节，校验和为设备地址和比对结果两部分共5字节的所有数据累加之和，校验和有进位时忽略进位，用SUM表示；包尾固定为1字节的0xBB。
10.根据权利要求7所述指纹识别的电子设备的工作方法，其特征在于：步骤S3.2中状态寄存器默认为门锁关闭状态，只有当指纹比对结果为成功且指纹遥控设备地址比对为成功时，状态寄存器会被设置为门锁开启状态；若状态寄存器被设置为门锁开启状态后，将保持一定时间，超过设定时间后，状态寄存器恢复为门锁关闭状态。
Priority Applications (1)
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| CN202011137886.6A CN112150677A (zh) | 2020-10-22 | 2020-10-22 | 一种指纹识别的电子设备及方法 |
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| CN202011137886.6A CN112150677A (zh) | 2020-10-22 | 2020-10-22 | 一种指纹识别的电子设备及方法 |
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- 2020-10-22 CN CN202011137886.6A patent/CN112150677A/zh active Pending
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