CN112431487A - 一种带有反馈信号识别的矩阵开锁电路 - Google Patents

一种带有反馈信号识别的矩阵开锁电路 Download PDF

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CN112431487A CN202011240194.4A CN202011240194A CN112431487A CN 112431487 A CN112431487 A CN 112431487A CN 202011240194 A CN202011240194 A CN 202011240194A CN 112431487 A CN112431487 A CN 112431487A
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Abstract

本发明提供了一种带有反馈信号识别的矩阵开锁电路，包括：1)MCU(Micro Controller Unit，微控制单元)，包含至少3组IO口；2)I/O纵列电平转换电路；3)I/O行列电平转换电路；4)电控锁和二极管；5)锁矩阵电源线开关MOS管电路；6)锁矩阵接地线开关MOS管电路；7)锁反馈电平转换电路。本技术方案可以将传统有N(行)*M(列)个小门的格子柜控制开锁和反馈所需的2N*M个I/O口数量，减少为2N+M个I/O口数量。

Description

一种带有反馈信号识别的矩阵开锁电路
技术领域
本发明涉及电器控制领域，尤其涉及一种带有反馈信号识别的矩阵开锁电路。
背景技术
当前在各大商场、超市或小区等公共场所，随处可见一些集中式格子柜，用来存放客户寄存或网购的物品。客户通过扫码或输入开锁码，即可开锁取物。
传统的集中式格子柜，有一个中央控制单片机，配合每个柜子独立的I/O口控制电路，实现集中控制开锁或关锁。这样的设计有一个缺陷，即随着柜体格子数的增加，门锁控制线就会很多。之后格子柜行业改进了开锁方式，例如CN 102817506 A公开了一种密集柜矩阵式开锁控制电路。
但在万物上网的时代，尤其是对于互联网快递柜，管理后台需要知道每把锁开锁是否成功，以及每把锁的开关状态。这就要为每把锁配置一个反馈信号。以一个25个柜门的箱体为例,按传统的设计方式就要有额外25个I/O接口进行开锁的反馈。通常情况下，一个控制单片机管脚越多，价格越高，所以随着柜门的增加，单片机和线路成本也会大大增加。
本发明在矩阵形式进行开锁控制的基础上，复用一组开锁控制电路组成矩阵反馈电路，极大的减少了I/O接口，可显著降低硬件和加工成本。
发明内容
为了解决集中式格子柜矩阵式开锁电路信号反馈的问题，本发明提供一种带有反馈信号识别的矩阵开锁电路。
本发明提供的带有反馈信号识别的矩阵开锁电路，包括：1)MCU(MicroController Unit，微控制单元)，包含至少3组IO口。所述MCU作为控制矩阵锁开锁和扫描锁开关状态的主控制器，在开锁时发出一组两个开锁脉冲信号，分别加到矩阵的每行和每列上，用以开启位于该行和该列交叉节点上的电控锁；2)I/O纵列电平转换电路，所述I/O纵列电平转换电路通过行连接导线，分别与MCU上第一组IO口和锁矩阵电源线开关MOS管电路连接，所述电源为12V或24V直流电；3)I/O行列电平转换电路，所述I/O行列电平转换电路通过列连接导线，分别与MCU上第二组IO口和锁矩阵电源线开关MOS管电路连接；所述行连接导线与所述列连接导线互相交叉呈横竖型矩阵式布局。4)电控锁和二极管，所述电控锁和二极管串联形成一个单元支路，位于行列导线构成的矩阵交叉节点处；5)锁矩阵电源线开关MOS管电路，所述锁矩阵电源线开关MOS管电路由行连接导线，连接到每一列上由电控锁和二极管串联形成的导电支路的正极；6)锁矩阵接地线开关MOS管电路，所述锁矩阵接地线开关MOS管电路由列连接导线，连接到每一行上由电控锁和二极管串联形成的导电支路的负极；7)锁反馈电平转换电路，所述锁反馈电平转换电路连接纵列锁的反馈线，并在每根反馈线各加一只二极管，二极管正极接各自锁供电线的正极，与开锁矩阵共用组成反馈矩阵的列；同时将每个行列锁另一根反馈线连接在一起，并通过锁反馈电平转换电路分别连接到MCU上第三组I/O口上组成反馈矩阵的行。
MCU扫描一组矩阵行或列一个周期，通过对应的电平变化来检测开锁是否成功，或者得到每把锁的开合状态。
以上的电路设计，可以将传统有N(行)*M(列)个小门的格子柜控制开锁和反馈所需的2N*M个I/O口数量，减少为2N+M个I/O口数量。
附图说明
图1为本发明一具体实施方式提供的N(行)*M(列)带有反馈信号识别的矩阵开锁电路。
具体实施方式
下面结合附图对本发明具体实施方式做详细说明。
请参考图1，为本发明具体实施方式的N(行)*M(列)带有反馈信号识别的矩阵开锁电路。
具体的，针对有N(行)*M(列)格子柜的带有反馈信号识别的矩阵开锁电路，本发明提出一个实施例电路，包括：
1)微控制单元MCU 10，所述MCU 10具备至少1组不少于M个的IO口，2组不少于N个的IO口。
2)I/O纵列电平转换电路20，所述I/O纵列电平转换电路20通过行连接导线，分别与所述MCU10上第一组IO口(S1、S2……SM)和锁矩阵电源线开关MOS管电路50连接，所述电源为12V或24V直流电(根据开锁电压决定)；
3)I/O行列电平转换电路30，所述I/O行列电平转换电路30通过列连接导线，分别与所述MCU10上第二组IO口(O1、O2……ON)和锁矩阵电源线开关MOS管电路50连接；
所述行连接导线与所述列连接导线互相交叉呈横竖型矩阵式布局；
4)电控锁40和二极管41，在所述每把电控锁40的开锁电源线上各加一只二极管41，二极管41正极接供电端，将N把锁供电端连接在一起，并通过锁矩阵电源线开关MOS管电路50和I/O纵列电平转换电路20，分别连接到MCU10上第1组的M个(S1、S2……SM)I/O输出口上组成开锁矩阵的M个纵列。
5)锁矩阵电源线开关MOS管电路50，所述锁矩阵电源线开关MOS管电路50包括MOS管N1和N2，由行连接导线，连接到每一列上由电控锁40和二极管41串联形成的导电支路的正极；所述MOS管N1和N2选用型号为APM4935K MOS管；
6)锁矩阵接地线开关MOS管电路60，所述锁矩阵电源线开关MOS管电路60包括MOS管N3和N4，由列连接导线，连接到每一行上由电控锁40和二极管41串联形成的导电支路的负极；所述MOS管N3和N4选用型号为SSC8333GS1 MOS管；
7)锁反馈电平转换电路70，所述锁反馈电平转换电路70连接纵列锁的反馈线，并在每根反馈线各加一只二极管41，二极管41正极接各自锁供电线的正极，与开锁矩阵共同组成反馈矩阵的列；同时将每个电控锁40另一根反馈线连接在一起，并通过锁反馈电平转换电路70分别连接到MCU上第3组I/O口(I1、I2……IN)上组成反馈矩阵的行。
以下描述该具体实施方式的工作流程：当要打开1号锁时，MCU10对应的S1和O1两个I/O口同时输出500ms高电平，在它们输出高电平时锁矩阵电源线开关MOS管电路50的N1MOS管的2脚获得开启电压，8脚与1脚导通使得第一列锁的开锁电源线上获得高电平；N3MOS管的2脚获得开启电压，8脚与1脚导通使得第一行锁的开锁接地线接地。由于此时每把锁的开关电源线和接到开关电源线的反馈线上都加有隔离二极管41，避免了网络上的潜通现象，所以只有1号锁的开锁电源线和地线获得电源电压和接地，使得只有1号锁打开。
由于锁两根反馈线在锁锁上时是短接的，打开时是断开的，所以在打开1号锁的同时，1号锁对应的反馈I/O输入I1脚将有一个电平由低到高的跳变脉冲，代表开锁成功，而I2……IN脚将无电平变化。由于每把锁上一根反馈线上都加有一个二极管41，从而避免了该反馈矩阵发生潜通现象，即避免同行其他锁状态对该锁反馈信号跳变的影响。
如果想要知道9个门的状态，只需对S1、S2……SM I/O口逐个输出高电平500mS，同时分别读取I1、I2……IN输入脚电平，就能得到每把锁的状态，其中高电平为锁处于“打开”状态，低电平为锁处于“关闭”状态。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种带有反馈信号识别的矩阵开锁电路，其特征在于，包括：
MCU(Micro Controller Unit，微控制单元)，包含至少3组IO口；所述MCU作为控制矩阵锁开锁和扫描锁开关状态的主控制器，在开锁时发出一组两个开锁脉冲信号，分别加到矩阵的每行和每列上，用以开启位于该行和该列交叉节点上的电控锁；
I/O纵列电平转换电路，所述I/O纵列电平转换电路通过行连接导线，分别与MCU上第一组IO口和锁矩阵电源线开关MOS管电路连接；
I/O行列电平转换电路，所述I/O行列电平转换电路通过列连接导线，分别与MCU上第二组IO口和锁矩阵电源线开关MOS管电路连接；所述行连接导线与所述列连接导线互相交叉呈横竖型矩阵式布局；
电控锁和二极管，所述电控锁和二极管串联形成一个单元支路，位于行列导线构成的矩阵交叉节点处；
锁矩阵电源线开关MOS管电路，所述锁矩阵电源线开关MOS管电路由行连接导线，连接到每一列上由电控锁和二极管串联形成的导电支路的正极；
锁矩阵接地线开关MOS管电路，所述锁矩阵接地线开关MOS管电路由列连接导线，连接到每一行上由电控锁和二极管串联形成的导电支路的负极；
锁反馈电平转换电路，所述锁反馈电平转换电路连接纵列电控锁的反馈线，并在每根反馈线各加一只二极管，二极管正极接各自锁供电线的正极，与开锁矩阵共用组成反馈矩阵的列；同时将每个行列锁另一根反馈线连接在一起，并通过锁反馈电平转换电路分别连接到MCU上第三组I/O口上组成反馈矩阵的行。
2.根据权利要求1所述的一种带有反馈信号识别的矩阵开锁电路，其特征在于，所述锁矩阵电源线开关MOS管电路选用MOS管型号为APM4935K MOS管。
3.根据权利要求1所述的一种带有反馈信号识别的矩阵开锁电路，其特征在于，所述锁矩阵接地线开关MOS管电路选用MOS管型号为SSC8333GS1 MOS管。
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