CN208848267U - 一种蓝牙智能门锁 - Google Patents

Abstract

一种蓝牙智能门锁，包括BLE主控模块、锁舌状态监测模块、电机驱动模块、外接接口模块、电源模块、电池电压监测模块和蜂鸣器模块，锁舌状态监测模块和电池电压监测模块分别连接于BLE主控模块，BLE主控模块分别连接于蜂鸣器模块和电机驱动模块；电机驱动模块连接于锁芯；电源模块分别为BLE主控模块、锁舌状态监测模块、电机驱动模块、电源模块、电池电压监测模块和蜂鸣器模块进行不间断供电。本实用新型，硬件方案设计充分考虑消费者更换电池的不便，最大程度优化功耗，提升续航能力。同时软件上加入128位的AES加密算法，每一把锁的加密Key都不一样，大大提升门锁数据通信和使用的安全性，最终极大程度提高了门锁使用体验，可以良好体验家居的智能化。

Description

一种蓝牙智能门锁

技术领域

本实用新型涉及一种蓝牙智能门锁。

背景技术

目前，门锁在我们的日常生活中，有着举足轻重的地位，是为人们提供安全和防护的功能，不过传统锁在安全性能上好像有点不太尽人意。特别是随着科技的发展和近几年智能家居的兴起，传统机械锁越来越不能满足人们的需求，而智能锁技术的优势愈来愈明显，也正逐渐取代机械锁成为锁具行业的新主角。在智能家居中，蓝牙智能门锁是非常热门的智能家居产品，其安全性能是非常高且实用性也很强。在智能家居的大浪潮下，门锁的智能化也成为一种趋势，行业厂商的布局与推动，智能门锁方案应运而生。而蓝牙的智能门锁是国内外的主流选择，这也是目前智能门锁最基础的解决方案。

市面上的蓝牙智能门锁方案，存在安全性差、功耗高等问题。安全性差主要是蓝牙门锁和手机应用进行通信时，采用明文通信、或固定帧格式、或固定加密方式，容易被黑客拦截通信数据包，给家庭安全带来重大安全隐患。另外一个问题，蓝牙门锁中含有蓝牙通信模块，需要供电才能工作。而且门锁空间有限，一般采用干电池给蓝牙模块供电，市面上不少产品在硬件方案选型上、以及软件算法优化上欠缺，功耗大，导致续航能力差，门锁需要经常更换电池。给使用者带来诸多不便。

市面上现有产品，存在安全性差、功耗高等问题。安全性差主要是蓝牙门锁和手机应用进行通信时，采用明文通信、或固定帧格式、或固定加密方式，容易被黑客拦截通信数据包，给家庭安全带来重大安全隐患。功耗高问题导致消费者高频度更换门锁电池，很不便利。

实用新型内容

本实用新型主要是实现和提升了对传统门锁的升级体验，在传统门锁的基础上，加装蓝牙智能通信模块，在不改变原有门锁功能基础上，新增手机开锁功能。手机应用程序、微信小程序可以用来对门锁进行开锁操作，提升门锁使用的便利性和智能化。也解决了忘记带钥匙而无法开门的尴尬问题。本实用新型，硬件方案设计充分考虑消费者更换电池的不便，最大程度优化功耗，提升续航能力。同时软件上加入128位的AES加密算法，每一把锁的加密Key 都不一样，大大提升门锁数据通信和使用的安全性，最终极大程度提高了门锁使用体验，可以良好体验家居的智能化。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种蓝牙智能门锁，包括BLE主控模块、锁舌状态监测模块、电机驱动模块、外接接口模块、电源模块、电池电压监测模块和蜂鸣器模块，锁舌状态监测模块和电池电压监测模块分别连接于BLE主控模块，BLE主控模块分别连接于蜂鸣器模块和电机驱动模块；电机驱动模块连接于锁芯；电源模块分别为BLE主控模块、锁舌状态监测模块、电机驱动模块、电源模块、电池电压监测模块和蜂鸣器模块进行不间断供电。

本实用新型和现有技术相比，其优点在于：

(1)本实用新型采用TICC2541芯片平台，是一款针对低能耗以及私有2.4-GHz应用的功率优化的真正片载***(SoC)解决方案。CC2541将领先RF收发器的出色性能和一个业界标准的增强型8051MCU、***内可编程闪存存储器、8-KBRAM和很多其它功能强大的特性和外设组合在一起。非常适合应用于需要超低能耗的***，大大降低用户更换电池的频度。另外，软件上采用AES128位加密BLE通信，难以破解和截获，极大提高通信安全性。

(2)本实用新型软件上加入128位的AES加密算法，每一把锁的加密Key都不一样，开锁过程的数据通信，安全性大大提升。另外，无论是安卓，还是IOS***，都对蓝牙搜索、连接过程进行了流程优化，大幅缩短开锁时间，可以控制在2秒之内，二市面上对标产品，基本上在四五秒时间。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型蓝牙智能门锁的控制示意图；

图2为本实用新型蓝牙智能门锁的流程示意图；

图3为本实用新型蓝牙智能门锁的电路连接示意图；

图4为本实用新型蓝牙智能门锁的电路连接示意图；

图5为本实用新型蓝牙智能门锁的电路连接示意图；

图6为本实用新型蓝牙智能门锁的电路连接示意图；

图7为本实用新型蓝牙智能门锁的电路连接示意图；

图8为本实用新型蓝牙智能门锁的电路连接示意图；

图9为本实用新型蓝牙智能门锁的电路连接示意图；

图10为本实用新型蓝牙智能门锁的电路连接示意图。

附图标记说明：BLE主控模块1、锁舌状态监测模块2、电机驱动模块3、外接接口模块4、电源模块5、电池电压监测模块6和蜂鸣器模块7。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本实用新型公开的示例性实施例，这些实施例是为了能够更透彻地理解本实用新型，并且能够将本实用新型公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。虽然附图中显示了本实用新型公开的示例性实施例，然而应当理解，本实用新型而不应被这里阐述的实施例所限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。同时，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电性连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

一种蓝牙智能门锁，包括BLE主控模块1、锁舌状态监测模块2、电机驱动模块3、外接接口模块4、电源模块5、电池电压监测模块6和蜂鸣器模块7其特征在于，锁舌状态监测模块2和电池电压监测模块6分别连接于BLE主控模块1，BLE主控模块1分别连接于蜂鸣器模块7和电机驱动模块3；电机驱动模块3连接于锁芯；电源模块5分别为BLE主控模块1、锁舌状态监测模块2、电机驱动模块3、电源模块5、电池电压监测模块6和蜂鸣器模块7进行不间断供电。

具体优化的：BLE主控模块1采用TICC2541芯片平台，其内部有8KBRAM，256KBFlash，对于门锁控制的应用程序开发和控制、运行和加载128位AES加解密，性能是足够的；该模块采用的邮票孔模块设计，便于不同产品的复用。

具体优化的：锁舌状态监测模块2，通过BLE的三个GPIO管脚进行监测，可以同时监测锁舌/手动开锁/反锁三个状态，当状态变化时，BLE主控被中断唤醒处理，并及时将状态信息上传服务器。

具体优化的：电机驱动模块3，采用了的两通道推挽式功率放大专用集成电路器件，将分立电路集成在单片IC之中，使***器件成本降低，整机可靠性提高；该芯片有两个TTL/CMOS 兼容电平的输入，具有良好的抗干扰性；两个输出端能直接驱动电机的正反向运动，它具有较大的电流驱动能力，每通道能通过800mA的持续电流，峰值电流能力可达1.5A；同时它具有较低的输出饱和压降；内置的钳位二极管能释放感性负载的反向冲击电流，使它在驱动直流电机的使用上安全可靠；该模块采用门锁的电池供电，并通过BLE的两个GPIO信号进行控制。

具体优化的：外接接口模块4，用于连接原有门锁的电路控制板和门锁锁芯，该实用新型不影响原有门锁电路控制板的所有功能。

具体优化的：电源模块5，采用LDO芯片，输入电源有门锁的电池进行供电，输出3.3V电源用与BLE和其它模块的供电。

具体优化的：电池电压监测模块6，通过BLE的12位ADC管脚进行监测，软件会在固定的周期内对电池电压采样，并上传服务器；为了保证ADC采样的精确性，采用了多次采样并平均的算法来实现。

具体优化的：蜂鸣器模块7，采用有源蜂鸣器方案，通过BLE的GPIO高低电平进行控制，采用不同声音组合来提醒或预警用户。

对于蓝牙的安全性，本实用新型采用了128位的AES对称加密算法进行数据传输，同时，为了保证蓝牙数据传输过程的异常和安全性，加入CRC16进行数据校验，确保数据的正确性。数据流程见图2。对于手机端发起的开锁，手机端会对开锁数据包进行数据组包，包括各个功能码、数据长度、有效数据等，接着采用128位AES加密数据，这里的加密密钥，不同的锁，都是唯一的，而且不重复。接下来对加密数据进行CRC16数据校验，和数据转义处理。最后，对处理完的数据，加上包头和包尾，手机通过蓝牙BLE传输到蓝牙智能门锁端进行开锁动作。每次开完锁，云端都会更新下一次开锁的开锁码到蓝牙智能门锁模块，确保了安全性。蓝牙智能门锁模块和手机端，约定了私有通信协议和数据交互格式，对于蓝牙智能门锁，它只接收和处理特定数据，如果有非法设备连接上蓝牙智能模块，或发送非私有协议中的数据命令，会被第一时间断开连接，确保安全和非法入侵。

蓝牙模块和门锁是一一对应的，且蓝牙模块和手机的通信协议是私有的，基于此，开锁时，我们对蓝牙模块从搜索到连接建立通信，加以软件优化，提前发送数据请求包，大大缩短了开锁时间。对于安卓***，优化时间从3.5秒到900毫秒；对于IOS***，从4秒优化为1.5 秒。开锁时间明显短于市面上同类产品，开锁体验良好。

尽管已经对上述各实施例进行了描述，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改，所以以上仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利保护范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围之内。

Claims (8)

1.一种蓝牙智能门锁，其特征在于，包括BLE主控模块(1)、锁舌状态监测模块(2)、电机驱动模块(3)、外接接口模块(4)、电源模块(5)、电池电压监测模块(6)和蜂鸣器模块(7)，其特征在于，锁舌状态监测模块(2)和电池电压监测模块(6)分别连接于BLE主控模块(1)，BLE主控模块(1)分别连接于蜂鸣器模块(7)和电机驱动模块(3)；电机驱动模块(3)连接于锁芯；所述电源模块(5)分别为BLE主控模块(1)、锁舌状态监测模块(2)、电机驱动模块(3)、电源模块(5)、电池电压监测模块(6)和蜂鸣器模块(7)进行不间断供电。

2.根据权利要求1所述的蓝牙智能门锁，其特征在于，所述BLE主控模块(1)采用TICC2541芯片平台，其内部分别设有8KBRAM和256KBFlash，对于门锁控制的应用程序开发和控制、运行和加载128位AES加解密；该模块采用的邮票孔模块设计，便于不同产品的复用。

3.根据权利要求1所述的蓝牙智能门锁，其特征在于，所述锁舌状态监测模块(2)，通过BLE的三个GPIO管脚进行监测，可以同时监测锁舌/手动开锁/反锁三个状态，当状态变化时，BLE主控被中断唤醒处理，并及时将状态信息上传服务器。

4.根据权利要求1所述的蓝牙智能门锁，其特征在于，所述电机驱动模块(3)，采用了的两通道推挽式功率放大专用集成电路器件，将分立电路集成在单片IC之中；该芯片有两个TTL/CMOS兼容电平的输入；两个输出端能直接驱动电机的正反向运动，每通道能通过800mA的持续电流，峰值电流能力可达1.5A；内置的钳位二极管能释放感性负载的反向冲击电流；该模块采用门锁的电池供电，并通过BLE的两个GPIO信号进行控制。

5.根据权利要求1所述的蓝牙智能门锁，其特征在于，所述外接接口模块(4)，用于连接原有门锁的电路控制板和门锁锁芯。

6.根据权利要求1所述的蓝牙智能门锁，其特征在于，所述电源模块(5)，采用LDO芯片，输入电源有门锁的电池进行供电，输出3.3V电源用与BLE和其它模块的供电。

7.根据权利要求1所述的蓝牙智能门锁，其特征在于，所述电池电压监测模块(6)，通过BLE的12位ADC管脚进行监测，软件会在固定的周期内对电池电压采样，并上传服务器；为了保证ADC采样的精确性，采用了多次采样并平均的算法来实现。

8.根据权利要求1所述的蓝牙智能门锁，其特征在于，所述蜂鸣器模块(7)，采用有源蜂鸣器方案，通过BLE的GPIO高低电平进行控制，采用不同声音组合来提醒或预警用户。