CN116220479A - 机械门锁智能改造装置、方法及相关设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种机械门锁智能改造装置、方法及相关设备，涉及智能门锁领域，主要为解决目前缺少一种更简便智能的改造普通机械门锁的装置的问题。该方法包括：门锁钥匙，用于可活动连接地穿设于机械门锁结构的外锁孔；外部驱动组件，连接于所述门锁钥匙和门体本体，用于驱动所述门锁钥匙运动。本发明用于机械门锁智能改造过程。
Description
技术领域
本发明涉及智能门锁领域，尤其涉及一种机械门锁智能改造装置、方法及相关设备。
背景技术
目前在将机械门锁更换为智能锁时存在安装难、适配难的问题，主要表现在更换锁体的复杂性，需要将原门锁的锁芯和锁体全部拆除后才能进行安装，拆卸安装过程复杂，同时兼容性差，不同的门锁需要适配不同的智能锁才能安装使用。
发明内容
鉴于上述问题，本发明提供一种机械门锁智能改造装置、方法及相关设备，主要目的在于解决目前缺少一种更简便智能的改造普通机械门锁的装置的问题。
为解决上述至少一种技术问题，第一方面，本发明提供了一种机械门锁智能改造装置，该装置包括：
门锁钥匙，用于可活动连接地穿设于机械门锁结构的外锁孔；
外部驱动组件，连接于上述门锁钥匙和门体本体，用于驱动上述门锁钥匙运动。
可选的，上述装置还包括：
外部传动组件，设置于上述门锁钥匙与上述外部驱动组件之间，
上述外部驱动组件用于通过上述外部传动组件驱动上述门锁钥匙运动。
可选的，上述机械门锁智能改造装置还包括内部锁定结构改造组件，
上述内部锁定结构改造组件包括反锁旋钮连接组件、内部驱动组件和内部传动组件，
上述反锁旋钮连接组件，用于控制门内锁的锁定或开启；上述内部驱动组件，连接于上述反锁旋钮连接组件，用于驱动上述反锁旋钮连接组件以控制上述门内锁的锁定或开启；
上述内部传动组件，设置于上述反锁旋钮连接组件与上述内部驱动组件之间，
上述内部驱动组件接收无线通信组件发送的门内锁控制指令，并通过上述内部传动组件驱动上述反锁旋钮连接组件以控制上述门内锁的锁定或开启。
可选的，上述装置还包括：
用户识别组件，用于采集并验证用户的开锁请求以确定验证结果，并将上述验证结果传输至无线通信组件；
无线通信组件，用于接收上述用户识别组件发送的验证结果以确定门外锁控制指令，并基于上述门外锁控制指令控制上述外部驱动组件，和用于接收用户关联的移动端发送的门内锁控制指令，并基于上述门内锁控制指令控制上述内部驱动组件。
第二方面，本发明实施例还提供了一种门锁控制方法，包括：
控制上述外部驱动组件接收门外锁控制指令；
控制上述外部驱动组件基于上述门外锁控制指令驱动门锁钥匙运动以进行开锁操作。
可选的，上述机械门锁智能改造装置还包括内部驱动组件，上述方法还包括：
在用户关联的移动端发送门内锁控制指令的情况下，控制上述内部驱动组件接收上述门内锁控制指令；
控制上述内部驱动组件基于上述门内锁控制指令驱动上述内部传动组件驱动上述反锁旋钮连接组件以控制上述门内锁的锁定或开启。
可选的，上述机械门锁智能改造装置还包括内部驱动组件，上述方法还包括：
在用户识别组件发送的验证结果为失败的次数大于预设次数的情况下，控制上述内部驱动组件接收上述门内锁控制指令；
控制上述内部驱动组件基于上述门内锁控制指令驱动上述内部传动组件驱动上述反锁旋钮连接组件以控制上述门内锁的锁定或开启。
为了实现上述目的，根据本发明的第三方面，提供了一种计算机可读存储介质，上述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在上述程序被处理器执行时实现上述的门锁控制方法的步骤。
为了实现上述目的，根据本发明的第四方面，提供了一种电子设备，包括至少一个处理器、以及与上述处理器连接的至少一个存储器；其中，上述处理器用于调用上述存储器中的程序指令，执行上述的门锁控制方法的步骤。
借由上述技术方案，本发明提供的机械门锁智能改造装置、方法及相关设备，对于目前缺少一种更简便智能的改造普通机械门锁的装置的问题，本发明通过门锁钥匙，用于可活动连接地穿设于机械门锁结构的外锁孔；外部驱动组件，连接于上述门锁钥匙和门体本体，用于驱动上述门锁钥匙运动。在上述方案中，通过将改造装置即外部驱动组件与原门锁连接，外部驱动组件固定原门锁的门锁钥匙后通过外部驱动组件来转动门锁钥匙开门，从而无需更换原门锁的锁体和锁芯，解决了目前将机械门锁更换为智能锁时存在的需要将原门锁的锁芯和锁体全部拆除后才能进行安装，拆卸安装过程复杂以及兼容性差的问题。
相应地，本发明实施例提供的机械门锁智能改造装置、设备和计算机可读存储介质，也同样具有上述技术效果。
上述说明仅示出了本发明实施例提供的一种机械门锁智能改造装置的技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1示出了本发明实施例提供的一种机械门锁智能改造装置的示意图；
图2示出了本发明实施例提供的一种机械门锁智能改造装置的一个方向的实物图；
图3示出了本发明实施例提供的一种机械门锁智能改造装置的另一个方向的实物图；
图4示出了本发明实施例提供的一种机械门锁智能改造装置的整体安装示意图；
图5示出了本发明实施例提供的一种机械门锁智能改造装置的门锁控制模块在门锁上安装的示意图；
图6示出了本发明实施例提供的一种机械门锁智能改造装置的门锁控制模块的机械结构的一个方向示意图；
图7示出了本发明实施例提供的一种机械门锁智能改造装置的门锁控制模块的机械结构的另一个方向示意图；
图8示出了本发明实施例提供的一种机械门锁智能改造装置的门锁控制模块电路PCB的尺寸图；
图9示出了本发明实施例提供的一种机械门锁智能改造装置的门锁控制模块电路PCB的布线图；
图10示出了本发明实施例提供的一种机械门锁智能改造装置的门锁控制模块的硬件组成框图；
图11示出了本发明实施例提供的一种机械门锁智能改造装置的门锁控制模块的主控芯片的电路图；
图12示出了本发明实施例提供的一种机械门锁智能改造装置的门锁控制模块的电源接口的电路图；
图13示出了本发明实施例提供的一种机械门锁智能改造装置的门锁控制模块的CAN接口的电路图；
图14示出了本发明实施例提供的一种机械门锁智能改造装置的门锁控制模块的电流采样的电路图；
图15示出了本发明实施例提供的一种机械门锁智能改造装置的门锁控制模块的电机驱动的电路图；
图16示出了本发明实施例提供的一种机械门锁智能改造装置的门锁控制模块的磁编码器接口的电路图；
图17示出了本发明实施例提供的一种机械门锁智能改造装置的WIFI接入模块的硬件组成框图；
图18示出了本发明实施例提供的一种机械门锁智能改造装置的用户识别模块的硬件组成框图；
图19示出了本发明实施例提供的一种机械门锁智能改造装置的门锁控制模块中串级PID的框图；
图20示出了本发明实施例提供的一种机械门锁智能改造装置的门锁控制模块中串级PID电流环测试图；
图21示出了本发明实施例提供的一种机械门锁智能改造装置的门锁控制模块中串级PID速度环测试图；
图22示出了本发明实施例提供的一种机械门锁智能改造装置的门锁控制模块中串级PID位置环测试图；
图23示出了本发明实施例提供的一种机械门锁智能改造装置的门锁控制模块中电流环滤波器的幅频特性曲线；
图24示出了本发明实施例提供的一种机械门锁智能改造装置的门锁控制模块中电流环滤波器的仿真图；
图25示出了本发明实施例提供的一种机械门锁智能改造装置的CAN通信Seed-Key加密过程图；
图26示出了本发明实施例提供的一种机械门锁智能改造装置的门锁控制模块程序状态机；
图27示出了本发明实施例提供的一种机械门锁智能改造装置的WIFI接入模块程序状态机；
图28示出了本发明实施例提供的一种机械门锁智能改造装置的用户识别模块程序状态机；
图29示出了本发明实施例提供的一种机械门锁智能改造装置的各模块的测试与集成测试图；
图30示出了本发明实施例提供的一种机械门锁智能改造装置的在真实环境下的***测试图；
图31示出了本发明实施例提供的一种门锁控制方法的流程示意图；
图32示出了本发明实施例提供的一种门锁控制装置的组成示意框图；
图33示出了本发明实施例提供的一种门锁控制电子设备的组成示意框图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
为了解决目前缺少一种更简便智能的改造普通机械门锁的装置的问题，本发明实施例提供了一种机械门锁智能改造装置，图1示出了本发明实施例提供的一种机械门锁智能改造装置的示意图，该装置包括门锁钥匙110，外部驱动组件120，外部传动组件121：
门锁钥匙110，用于可活动连接地穿设于机械门锁结构的外锁孔；
示例性的，本发明实施例将门锁钥匙110设置于机械门锁结构的外锁孔以实现通过旋转实现开锁、上锁的动作。
外部驱动组件120，连接于上述门锁钥匙110和门体本体，用于驱动上述门锁钥匙110运动。
示例性的，外部驱动组件120，输出轴转子上固定了门锁钥匙110，并通过与门体本体相连以固定外部驱动组件120。
在图1中，在上层PCB板上安装了一个用于固定磁编码器的支架(图1左上角)，通过2个M3的螺丝穿过下方的3.2mm圆孔与铜柱固定；图1旋钮下方的部件为旋钮的支架，用于固定旋钮；图1右侧有一个电机，该电机上方的部件为电机后盖，用于覆盖电机的电极防止外露，在电机与上层PCB板之间的部件为电机垫圈，其作用主要为在电机的金属外壳与PCB之间提供保护，防止损伤PCB。图1的两层PCB之间的部件从左到右依次为齿从动轮、皮带、拨条、张紧轮、齿主动轮、铜柱。图1的下层PCB的下方有一个底座，该底座是与门锁直接接触的，其作用主要为保护下层PCB不与金属的门锁接触。
在一种实施例中，上述装置还包括：
外部传动组件121，设置于上述门锁钥匙110与上述外部驱动组件120之间，
上述外部驱动组件120用于通过上述外部传动组件121驱动上述门锁钥匙110运动。
示例性的，外部驱动组件120的外部传动组件121，外部传动组的输出轴转子上固定了门锁钥匙110，通过电机带动门锁钥匙110旋转实现开锁、上锁的动作，可以理解的是，其MCU采用GD32F103CBT6，通过串级PID算法来控制输出轴的转动角度。各组件的实物如图2和图3所示，该装置在门上的安装如图4所示，门锁控制模块也即上述外部驱动组件和WIFI接入模块安装在室内，用户识别模块安装在室外。其中门锁控制模块在门锁上安装步骤如图5所示，首先将门锁控制模块的从动轮上的门锁钥匙110***门锁中，然后使用门锁上自带的螺丝将该模块固定内侧锁体上。
门锁控制模块的一个方向和另一个方向的示意图如图6、图7所示，其中带有一个型号为JGB37-500减速比为1：30的直流减速电机，电机出轴6mm，使用皮带传动的方式驱动门锁钥匙110旋转，其中皮带为2GT长度为300mm的环形皮带；主动轮为2GT同步轮，齿数为16齿，内径6mm，安装在电机出轴上；从动轮是一个非标件，使用3D打印制作，齿数为60齿，从动轮的一端嵌有一个直径为6mm，高度为3mm的径向磁铁，用于磁编码器获取从动轮转动的角度，另一端有一个方形插孔用于固定门锁钥匙110。
门锁控制模块的主体使用上下两层PCB板组成，其中电子元器件焊接在上层的PCB上，下层的PCB仅提供支撑，PCB的厚度为1.6mm，材料为FR-4玻璃纤维板，两块PCB板之间通过6个M3*15的铜柱连接，PCB的尺寸与布线如图8和图9所示，其中PCB左侧4个和右侧的2个3.2mm的圆孔用于铜柱的连接；电机出轴穿过PCB左侧的13.5mm的圆孔在内部与16齿的同步轮固定；PCB上开有两个槽孔，其中大的槽孔尺寸为6*10mm，用于门锁自带螺丝的固定，小的槽孔尺寸为3.2*8mm，作用为固定皮带的张紧轮；在PCB的中间开有一个10mm的圆孔，用于穿过反锁旋钮的拨条；PCB的最右侧开有一个23mm的圆孔，用于固定轴承，轴承的内径为17mm，又与从动轮连接。
门锁控制器的电路框图如图10所示，中间为该控制器的主控芯片GD32F103CBT6，其***有8个子模块，分别为电源模块、CAN收发模块、SWD(Serial Wire Debug串行调试)接口、串口调试接口、AS5600磁编码器模块、电流采样模块、LED指示灯、电机驱动模块。
主控芯片的电路如图11所示。使用串口1用于与上位机通信，实现在线整定PID的参数的功能；使用SWD接口通过ST-Link调试器烧写程序以及进行相关的调试。
其中电源模块的电路图如图12所示，由MP1584与AMS1117组成，作用为将外部输入的DC12V通过MP1584 DC-DC将12V降为5V，然后使用AMS1117 LDO芯片将5V稳压至3.3V，为门锁控制器***供电。
CAN收发模块的电路图如图13所示，由TJA1050芯片及一些***电路组成，作用主要为将主控芯片的CAN_Rx、CAN_Tx引脚的TTL电平信号转换为CAN总线上的差分信号。
电流采样模块如图14所示，主要由INA240A2PWR芯片和电机驱动模块(图15)中的采样电阻R1组成，通过MCU的ADC读取采样电阻两端的电压然后计算出电机的电流；
电机驱动模块，主要由A4950芯片组成，通过MCU输出2路(IN1、IN2)10kHz的PWM信号，控制电机两端电压的方向和大小。
AS5600磁编码器模块接口如图16所示，通过I2C接口(SDA、SCL)与AS5600磁编码器通信，用于获取从动轮的转动角度和角速度；
WIFI接入模块电路框图如图17所示，该电路使用DC12V供电，通过LM2596 DC-DC模块将12V降为5V，然后使用AMS1117 LDO芯片将5V稳压至3.3V，为MCU最小***供电。MCU为STM32F103C8T6。通过串口2与ESP8266 WIFI模块通信；使用TJA1050芯片作为CAN收发器；外接4个按键开关用作门锁控制信号的输入；通过4个LED指示灯分别指示门锁的各个状态：开锁状态、初始锁定状态、1级锁定状态、2级锁定状态。
用户识别模块电路框图如图18所示，该电路使用DC5V供电，通过AMS1117 LDO芯片将5V稳压至3.3V，为MCU最小***供电。MCU为STM32F103C8T6。通过SPI接口与RC522 RFID模块通信，用于识别IC卡；通过串口1与半导体指纹模块通信，用于指纹的识别与录入；使用TJA1050芯片作为CAN收发器。
门锁控制模块采用串级PID算法来控制门锁钥匙110旋转的角度，其框图如图17所示，其中位置环PID控制器用于控制旋转的角度；速度环PID控制器用于控制旋转的速度；电流环PID控制器用于控制电机的输出力矩(即电机的电流)；低通滤波器用于对采集的电流信号进行滤波；微分模块用于将角度传感器(即AS5600磁编码器)采集的角度信号转换为角速度信号。其中电流环为最内环，电流环PID控制器的输入为速度环的输出，输出为电机驱动器的PWM占空比，其控制频率为10kHz，电流传感器采集的原始信号通过一个4阶巴特沃斯低通滤波器滤波后，将滤波后的电流信号作为电流环PID控制器的反馈，以此使控制效果更加稳定；速度环为电流环的外环，速度环PID控制器的输入为位置环的输出，输出为速度环的输入，其控制频率为100Hz，磁编码器采集的位置信号通过微分运算得出角速度信号作为速度环PID控制器的反馈；位置环为最外环，位置环PID控制器的输入为外部输入的设定位置，输出为速度环的输入，其控制频率为25Hz，使用磁编码器采集的位置信号作为位置环PID控制器的反馈。
为了方便开发过程中整定PID的参数，这里开发了一个上位机，通过串口与门锁控制器模块通信，功能主要为显示电流、速度、位置的曲线，以及通过串口在线更改PID的参数。上位机的UI界面如图20、图21、图22所示，分别为门锁控制模块采集的电流、速度、位置信号的曲线图，因为在机械结构上的一些齿轮与皮带轮的啮合有间隙，从而造成电机的负载有一定的波动，所以采集的原始电流信号会有高频的扰动，从而降低了PID控制的稳定性。通过对噪声的傅里叶分析得出在电机运行过程中噪声频率集中在500～1000kHz，现使用一个巴特沃斯低通滤波器对原始的电流信号进行滤波，去除高频的噪声，从而改善了PID控制的稳定性。使用的滤波器参数为：通带截止频率200Hz、阻带截止频率340Hz、通带最大衰减3dB、阻带最小衰减14dB,采样频率10kHz。滤波器的幅频特性曲线如图23所示。使用MATLAB工具设计该滤波器，得到滤波器***的传递函数，然后对传递函数进行Z变换，然后转换为差分方程形式，最后将差分方程转换为C代码并以函数的形式封装起来，通过在GD32单片机的定时器中断里采集电流信号并调用滤波器函数，从而实现对采集的原始电流信号的滤波。滤波效果如图24所示，其中左上为采样的原始电流信号的时域图像，左下为原始电流信号的频域图像；右上为滤波后电流信号的时域图像，左下为滤波后电流信号的频域图像，可以看到使用此滤波器可以有效的滤除信号中的噪声。
为防止其他人通过接入CAN总线来破解报文信息从而达到对门锁进行非法的控制，在CAN总线的通信协议中采用了Seed-Key加密算法，报文传输过程如图25所示：当一个模块(请求方)请求控制另一个模块(被请求方)时，首先发送一个请求报文，然后被请求的模块收到后向请求的模块发送一个包含一个32位随机数种子的报文，然后请求的模块获取报文中的种子通过特定的计算得出密钥并发送给被请求的模块，此时如果得到的密钥校验通过，才执行请求的操作。在通信过程中如果出现超时、校验错误的情况即请求失败，此时被请求方不执行请求的操作。
CAN总线通信报文主要分为3个类型：门锁控制报文、身份识别报文、用户注册/删除报文。其中门锁控制报文为WIFI接入模块与门锁控制模块之间的通信报文。当WIFI接入模块收到外部的信号想要对门锁进行控制时，首先发送请求门锁控制报文，报文结构如下表1所示:
表1
表格中的标识符用于区分报文的类型；帧类型为标准帧，表示CAN帧的仲裁域为11位；帧格式为数据帧，表示CAN帧中RTR位为0；DLC为2，表示CAN帧的传输的数据长度为2字节。
门锁控制模块收到以上报文后发送种子报文，报文结构如下表2所示：
表2
WIFI接入模块收到种子后，在规定的超时时间内计算出种子对应的密钥值并将密钥报文发送给门锁控制模块，报文结构如下表3所示：
表3
然后门锁控制模块校验密钥是否正确，如果校验通过，则执行请求报文中对应的指令，然后返回一个应答报文给WIFI接入模块，用于反馈密钥校验和指令执行的结果，报文结构如下表4所示：
表4
身份识别报文和用户注册/删除报文为WIFI接入模块与用户识别模块之间的通信报文。当用户识别模块检测到IC卡或者指纹时，向WIFI接入模块发送身份识别的请求，报文结构如下表5、6、7、8所示：
表5
表6
表7
表8
当WIFI接入模块在注册或者删除用户时，向用户识别模块发送用户注册/删除的请求，报文结构如下表9、10、11、12所示：
表9
表10
表11
表12
图26为门锁控制模块的状态机，该模块有4种状态：Lock_Open(开锁状态)、Lock_Level_0(初始锁定状态)、Lock_Level_1(1级锁定状态)、Lock_Level_2(2级锁定状态)。当处于Lock_Open状态时，控制门锁钥匙110旋转至-100°的位置拉动锁舌收缩使门锁开锁；当处于Lock_Level_0状态时，控制门锁钥匙110旋转至0°的位置使锁舌复位即为初始锁定；当处于Lock_Level_1状态时，控制门锁钥匙110旋转至360°的位置使门锁反锁1道即为1级锁定；当处于Lock_Level_2状态时，控制门锁钥匙110旋转至720°的位置使门锁反锁2道即为2级锁定。状态之间通过CAN总线上接收的请求指令进行切换。
图27为WIFI接入模块的状态机，该模块有5种状态：Ready(就绪状态)、CAN_Msg_Proc(Can报文处理状态)、Lock_Control_Request(门锁控制请求状态)、WIFI_Msg_Proc(WIFI模块接收数据处理状态)，User_Manage(用户管理状态)。其中就绪状态为WIFI接入模块上电复位后的初始状态，在Ready状态中当收到用户识别模块发送的身份识别请求报文时，切换至CAN_Msg_Pro状态对请求进行处理，如果处理通过则切换至Lock_Control_Request状态，向门锁控制模块发出开锁请求，处理完成后返回至Ready状态。当收到WIFI模块发送的串口数据时，根据定义的串口通信的协议，切换至Lock_Control_Request状态或者User_Manage状态。串口协议格式如下表13和14所示：
表13
表14
其中门锁控制串口报文的信号定义如下表：
表15
用户管理串口报文的信号定义如下表：
表
图28为用户识别模块的状态机，该模块有5种状态：Ready(就绪状态)、RFID_Proc(RFID处理状态)、ID_Send_Request(识别ID发送请求状态)、FingerPrint_Proc(指纹处理状态)，CAN_Respond(CAN请求响应状态)。在Ready状态中轮询检测RFID-RC522模块的状态和指纹模块的状态，当RFID识别到IC卡后切换至RFID_Proc状态获取IC卡的***，然后切换至ID_Send_Request状态，向WIFI接入模块发出ID识别请求，处理完成后返回至Ready状态。当指纹模块检测到手指按下时，切换至FingerPrint_Proc状态,获取指纹的检测结果与编号，然后切换至ID_Send_Request状态，向WIFI接入模块发出ID识别请求，处理完成后返回至Ready状态。当收到WIFI模块发送的用户注册或者删除报文时，切换至CAN_Respond状态进行相应处理。
门锁控制模块串级PID调试的电流环、速度环、位置环的结果如图19、图20所示。各模块的测试与集成测试如图29所示。在真实环境下的***测试如图30所示。
在一种实施例中，上述机械门锁智能改造装置还包括内部锁定结构改造组件，
上述内部锁定结构改造组件包括反锁旋钮连接组件、内部驱动组件和内部传动组件，
上述反锁旋钮连接组件，用于控制门内锁的锁定或开启；上述内部驱动组件，连接于上述反锁旋钮连接组件，用于驱动上述反锁旋钮连接组件以控制上述门内锁的锁定或开启；
上述内部传动组件，设置于上述反锁旋钮连接组件与上述内部驱动组件之间，
上述内部驱动组件接收无线通信组件发送的门内锁控制指令，并通过上述内部传动组件驱动上述反锁旋钮连接组件以控制上述门内锁的锁定或开启。
示例性的，本发明实施例通过将机械门锁智能改造装置与门内锁相关联，还安装了一个旋钮(图1上中部)，用于控制门锁的反锁，门锁控制模块(还包括内部驱动组件)可以理解的是该旋钮也可以安装在门的内部，该旋钮通过一个拨条与门锁的反锁插孔连接，除了可以智能控制门外锁的开启与锁定，还可以控制门内锁的开启与锁定。
在一种实施例中，上述装置还包括：
用户识别组件，用于采集并验证用户的开锁请求以确定验证结果，并将上述验证结果传输至无线通信组件；
无线通信组件，用于接收上述用户识别组件发送的验证结果以确定门外锁控制指令，并基于上述门外锁控制指令控制上述外部驱动组件120，和用于接收用户关联的移动端发送的门内锁控制指令，并基于上述门内锁控制指令控制上述内部驱动组件。
示例性的，上述无线通信组件可以是WIFI接入模块，用于处理和校验CAN总线上其他模块发送的指令和WIFI网络收到的指令，并下达对门锁控制模块的控制指令，以及用户数据的存储，其可以MCU采用STM32F103C8T6和ESP8266-07。本发明实施例使用ESP8266-07来处理WIFI网络的数据收发，使用STM32F103C8T6来处理CAN总线上的数据收发。STM32与ESP8266之间通过串口连接。通过CAN通信协议实现对门锁的控制、用户信息的录入和删除。用户录入的RFID数据通过STM32F103C8T6的内部Flash实现掉电的储存。通过串口通信协议实现网络数据的处理。
示例性的，上述用户识别组件可以是用于识别用户的RFID和指纹。使用RC522模块实现RFID的读取，使用半导体指纹模块实现指纹的录入和识别，其MCU采用STM32F103C8T6。
示例性的，上述组件之间通过CAN总线进行通信，CAN收发器使用的TJA1050芯片。上述的CAN总线通信，在应用层的通信协议中采用了Seed-Key加密算法，防止其他人在室外通过接入CAN总线来破解报文信息从而达到对门锁进行非法的控制。
示例性的，本发明实施例在普通门锁的基础上加装该***的设备可实现RFID识别与指纹识别开锁、内部按键开锁与上锁、WIFI无线网络控制开锁与用户信息的录入等功能。市面上的其他智能门锁多为一体式的设计，如要升级为智能锁需要将原来的门锁整个换掉，而该设计只需在原始门锁的基础上加装该***的设备即可实现升级。
示例性的，上述外部驱动组件120也即门锁控制模块，可以是一个直流有刷减速齿轮电机JGB37-500。通过皮带轮传动机构带动从动轮转动，从动轮的转轴上固定了门锁钥匙110。通过电流环—速度环—位置环串级PID算法控制从动轮旋转指定的角度，位置环使用AS5600磁编码器获取从动轮的转动角度。速度环的转速信号由AS5600磁编码器获取角度对时间微分得到。电流环使用INA240A2PWR芯片和一个采样电阻获取电机的电流，并通过一个4阶巴特沃斯低通数字滤波器对采集的电流信号滤除高频的噪声，使控制效果更稳定。
示例性的，CAN是Controller Area Network的缩写，是ISO国际标准化的串行通信协议。CAN通过ISO11898及ISO11519进行了标准化，在欧洲已是汽车网络的标准协议。CAN的高性能和可靠性已被认同，并被广泛地应用于工业自动化、船舶、医疗设备、工业设备等方面。
示例性的，ESP8266是一款物联网的芯片，支持标准IEEE802.11b/g/n协议，内置完整的TCP/IP协议栈。内置超低功耗Tensilica L106 32位RISC处理器，CPU时钟频率最高可达160MHz，支持实时操作***(RTOS)，可将高达80％的处理能力留给应用编程和开发。
示例性的，GD32F103CBT6是32位MCU，是基于Arm Cortex-M3 RISC内核的32位通用微控制器，CPU时钟频率为108MHz。它提供高达3MB的片上闪存和高达96KB的SRAM内存。连接到两条APB总线的各种增强型I/O和***设备。这些设备提供最多三个12位ADC、最多两个12位DAC、最多十个通用16位定时器、两个基本定时器和两个PWM高级定时器，以及标准和高级通信接口：最多三个SPI、两个I2C、三个USART、两个UART、两个I2S、一个USBD、一个CAN和一个SDIO。供电电压为2.6至3.6V，可用温度为-40至+85℃温度范围。在工业控制、电机驱动、电源监控和报警***、消费和手持设备、POS、车载GPS、视频对讲机、PC***设备等领域有广泛的应用。
示例性的，串级PID算法是控制算法的一种，是由多个PID控制器串联而成，外环控制器的输出作为内环控制器的设定值，由内环控制器的输出去操纵执行器，从而对外环被控量具有更好的控制效果。其中PID控制是对偏差的比例(P)、积分(I)和微分(D)进行控制的一种算法，是应用最为广泛的一种自动控制器。它具有原理简单，易于实现，适用面广，控制参数相互独立，参数的选定比较简单等优点；而且在理论上可以证明，对于过程控制的典型对象──“一阶滞后+纯滞后”与“二阶滞后+纯滞后”的控制对象，PID控制器是一种最优控制。PID调节规律是连续***动态品质校正的一种有效方法，它的参数整定方式简便，结构改变灵活。
示例性的，Seed-Key是一种加密算法，在本发明实施例中用于CAN总线通信的加密，该算法类似于汽车电子中UDS诊断的安全访问服务。流程如下：当一个模块请求另一个模块的服务时，首先发送一个请求报文，然后被请求的模块收到后向请求的模块发送一个包含一个随机数种子的报文，然后请求的模块获取报文中的种子通过特定的计算得出密钥并发送给被请求的模块，此时如果得到的密钥校验通过，才提供请求的服务。在通信过程中如果出现超时、校验错误的情况即请求失败。
借由上述技术方案，本发明提供的机械门锁智能改造装置，对于目前缺少一种更简便智能的改造普通机械门锁的装置的问题，本发明通过门锁钥匙110，用于可活动连接地穿设于机械门锁结构的外锁孔；外部驱动组件120，连接于上述门锁钥匙110和门体本体，用于驱动上述门锁钥匙110运动。在上述方案中，通过将改造装置即外部驱动组件120与原门锁连接，外部驱动组件120固定原门锁的门锁钥匙110后通过外部驱动组件120来转动门锁钥匙110开门，从而无需更换原门锁的锁体和锁芯，解决了目前将机械门锁更换为智能锁时存在的需要将原门锁的锁芯和锁体全部拆除后才能进行安装，拆卸安装过程复杂以及兼容性差的问题。
本发明实施例还提供了一种门锁控制方法，用于实现对上述机械门锁智能改造装置的控制，如图31所示，该方法包括：
S101、控制上述外部驱动组件接收门外锁控制指令；
S102、控制上述外部驱动组件基于上述门外锁控制指令驱动门锁钥匙运动以进行开锁操作。
示例性的，本发明实施例，通过控制上述外部驱动组件接收门外锁控制指令以实现对上述门外锁的控制。
在一种实施例中，上述机械门锁智能改造装置还包括内部驱动组件，上述方法还包括：
在用户关联的移动端发送门内锁控制指令的情况下，控制上述内部驱动组件接收上述门内锁控制指令；
控制上述内部驱动组件基于上述门内锁控制指令驱动上述内部传动组件驱动上述反锁旋钮连接组件以控制上述门内锁的锁定或开启。
示例性的，本发明实施例通过接收用户发送的门内锁控制指令，以实现对门内锁的控制，以实现反锁功能。
在一种实施例中，上述机械门锁智能改造装置还包括内部驱动组件，上述方法还包括：
在用户识别组件发送的验证结果为失败的次数大于预设次数的情况下，控制上述内部驱动组件接收上述门内锁控制指令；
控制上述内部驱动组件基于上述门内锁控制指令驱动上述内部传动组件驱动上述反锁旋钮连接组件以控制上述门内锁的锁定或开启。
示例性的，若用户需要长时间离开，可以通过基于门内锁将门反锁，在这种情况下，若接收到错误的验证指令的次数大于预设次数，则存在他人违法破解的可能，故此时将门内锁锁定以防止被非法闯入。
本发明实施例提供的装置和方法，在普通门锁的基础上加装该设备可实现RFID识别与指纹识别开锁、内部按键开锁与上锁、WIFI无线网络控制开锁与用户信息的录入等功能。
进一步的，作为对上述方法的实现，本发明实施例还提供了一种门锁控制装置。门锁控制装置实施例与前述方法实施例对应，为便于阅读，本门锁控制装置实施例不再对前述方法实施例中的细节内容进行逐一赘述，但应当明确，本实施例中的门锁控制装置能够对应实现前述方法实施例中的全部内容。如图32所示，门锁控制装置包括：接收单元21及驱动单元22，其中
接收单元21，用于控制上述外部驱动组件接收门外锁控制指令；
驱动单元22，用于控制上述外部驱动组件基于上述门外锁控制指令驱动门锁钥匙运动以进行开锁操作。
进一步的，上述机械门锁智能改造装置还包括内部驱动组件，上述方法还包括：
在用户关联的移动端发送门内锁控制指令的情况下，控制上述内部驱动组件接收上述门内锁控制指令；
控制上述内部驱动组件基于上述门内锁控制指令驱动上述内部传动组件驱动上述反锁旋钮连接组件以控制上述门内锁的锁定或开启。
进一步的，上述机械门锁智能改造装置还包括内部驱动组件，上述方法还包括：
在用户识别组件发送的验证结果为失败的次数大于预设次数的情况下，控制上述内部驱动组件接收上述门内锁控制指令；
控制上述内部驱动组件基于上述门内锁控制指令驱动上述内部传动组件驱动上述反锁旋钮连接组件以控制上述门内锁的锁定或开启。
处理器中包含内核，由内核去存储器中调取相应的程序单元。内核可以设置一个或以上，通过调整内核参数来实现一种门锁控制方法。
本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，上述计算机可读存储介质包括存储的程序，该程序被处理器执行时实现上述门锁控制方法。
本发明实施例提供了一种处理器，上述处理器用于运行程序，其中，上述程序运行时执行上述门锁控制方法。
本发明实施例提供了一种电子设备，上述电子设备包括至少一个处理器、以及与上述处理器连接的至少一个存储器；其中，上述处理器用于调用上述存储器中的程序指令，执行如上述的门锁控制方法。
本发明实施例提供了一种电子设备30，如图33所示，电子设备包括至少一个处理器301、以及与处理器连接的至少一个存储器302、总线303；其中，处理器301、存储器302通过总线303完成相互间的通信；处理器301用于调用存储器中的程序指令，以执行上述的门锁控制方法方法。
本文中的智能电子设备可以是PC、PAD、手机等。
需要说明的是，在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式计算机或者其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
本申请实施例还提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括计算机软件指令，当计算机软件指令在处理设备上运行时，使得处理设备执行如图31对应实施例中的存储器的控制的流程。
计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例的流程或功能。计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一计算机可读存储介质传输，例如，计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(digital subscriber line，DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。计算机可读存储介质可以是计算机能够存储的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘(solid state disk，SSD))等。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的***，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的***，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种机械门锁智能改造装置，其特征在于，包括：
门锁钥匙，用于可活动连接地穿设于机械门锁结构的外锁孔；
外部驱动组件，连接于所述门锁钥匙和门体本体，用于驱动所述门锁钥匙运动。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：
外部传动组件，设置于所述门锁钥匙与所述外部驱动组件之间，
所述外部驱动组件用于通过所述外部传动组件驱动所述门锁钥匙运动。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述机械门锁智能改造装置还包括内部锁定结构改造组件，
所述内部锁定结构改造组件包括反锁旋钮连接组件、内部驱动组件和内部传动组件，
所述反锁旋钮连接组件，用于控制门内锁的锁定或开启；所述内部驱动组件，连接于所述反锁旋钮连接组件，用于驱动所述反锁旋钮连接组件以控制所述门内锁的锁定或开启；
所述内部传动组件，设置于所述反锁旋钮连接组件与所述内部驱动组件之间，
所述内部驱动组件接收无线通信组件发送的门内锁控制指令，并通过所述内部传动组件驱动所述反锁旋钮连接组件以控制所述门内锁的锁定或开启。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，还包括：
用户识别组件，用于采集并验证用户的开锁请求以确定验证结果，并将所述验证结果传输至无线通信组件；
无线通信组件，用于接收所述用户识别组件发送的验证结果以确定门外锁控制指令，并基于所述门外锁控制指令控制所述外部驱动组件，和用于接收用户关联的移动端发送的门内锁控制指令，并基于所述门内锁控制指令控制所述内部驱动组件。
5.一种门锁控制方法，用于权利要求1至权利要求5任一所述的机械门锁智能改造装置，包括：
控制所述外部驱动组件接收门外锁控制指令；
控制所述外部驱动组件基于所述门外锁控制指令驱动门锁钥匙运动以进行开锁操作。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述机械门锁智能改造装置还包括内部驱动组件，所述方法还包括：
在用户关联的移动端发送门内锁控制指令的情况下，控制所述内部驱动组件接收所述门内锁控制指令；
控制所述内部驱动组件基于所述门内锁控制指令驱动所述内部传动组件驱动所述反锁旋钮连接组件以控制所述门内锁的锁定或开启。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述机械门锁智能改造装置还包括内部驱动组件，所述方法还包括：
在用户识别组件发送的验证结果为失败的次数大于预设次数的情况下，控制所述内部驱动组件接收所述门内锁控制指令；
控制所述内部驱动组件基于所述门内锁控制指令驱动所述内部传动组件驱动所述反锁旋钮连接组件以控制所述门内锁的锁定或开启。
8.一种门锁控制装置，其特征在于，
接收单元，用于控制所述外部驱动组件接收门外锁控制指令；
驱动单元，用于控制所述外部驱动组件基于所述门外锁控制指令驱动门锁钥匙运动以进行开锁操作。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序被处理器执行时实现如权利要求5至权利要求7中任一项所述的机械门锁智能改造装置的步骤。
10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括至少一个处理器、以及与所述处理器连接的至少一个存储器；其中，所述处理器用于调用所述存储器中的程序指令，执行如权利要求5至权利要求7中任一项所述的机械门锁智能改造装置的步骤。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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