專利名稱：具有通用計(jì)算機(jī)即插即用移動(dòng)存儲(chǔ)器的多功能智能鑰匙的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及鎖具和電子計(jì)算機(jī)。
背景技術(shù)：
當(dāng)代社會(huì)，在電子計(jì)算機(jī)技術(shù)迅速發(fā)展的今天，通用計(jì)算機(jī)即插即用 接口技術(shù)以其運(yùn)行速度快、信息容量大、可以直接在電腦上即插即用等特 點(diǎn)正受到人們廣泛的關(guān)注和應(yīng)用。其中，最為廣泛使用的就是通用計(jì)算機(jī)
的USB接口技術(shù)，以及迅速普及的USB移動(dòng)存儲(chǔ)器(簡(jiǎn)稱U盤)。越來越 多的人就像攜帶鑰匙一樣地?cái)y帶U盤移動(dòng)存儲(chǔ)器，U盤移動(dòng)存儲(chǔ)器已經(jīng)成 了很多人離不開的日常用品。
當(dāng)代社會(huì)，在電子計(jì)算機(jī)技術(shù)迅速發(fā)展的今天，電子鎖以其安全防盜 性能好、功能多等特點(diǎn)正受到人們廣泛的關(guān)注。目前的電子鎖可以分為兩 類 一類是鎖中有電源的電子鎖，它們主要應(yīng)用于賓館和高檔辦公室的門 鎖，其中絕大多數(shù)都是以接觸式IC卡作為鑰匙，在這種IC卡鑰匙里沒有 電源，當(dāng)它插入電子鎖的鑰匙插孔后從鎖中獲得供電而進(jìn)行工作；另一類 是鎖中無電源的電子鎖，它們主要應(yīng)用于家庭、辦公室以及門、抽屜、櫥 柜、箱包等領(lǐng)域，這種電子鎖當(dāng)鑰匙插入鎖孔后由鑰匙向鎖提供電源而進(jìn) 行工作。
盡管眾所周知，任何電子鎖都可以將很多同類電子鎖的鑰匙全部統(tǒng)一 為一把，但是，當(dāng)人們遇到上述鎖中有電源的和鎖中無電源的兩種電子鎖 都需要使用的時(shí)候，目前的電子鎖技術(shù)無論如何都不可能將這兩種電子鎖 的鑰匙統(tǒng)一為一把。而對(duì)于目前鎖中有電源并且以接觸式卡片為鑰匙的電 子鎖來說，對(duì)鑰匙進(jìn)行授權(quán)(配鑰匙或取消鑰匙)也并不是一件很方便的 事，這需要使用專用的設(shè)備或工具才能實(shí)現(xiàn)，于是，從安全的角度考慮，
使用和保管這些設(shè)備和工具經(jīng)常出現(xiàn)麻煩。此外，對(duì)于目前電子鎖的所有 IC卡鑰匙來說，由于其觸點(diǎn)安裝在卡片的一個(gè)面上，因此在使用時(shí)必須區(qū) 分鑰匙的正反面以及必須區(qū)分觸點(diǎn)在卡片的哪一端，經(jīng)常有插錯(cuò)和打不開
的情況出現(xiàn)，這在使用上很不方便。同樣，目前的u盤移動(dòng)存儲(chǔ)器也存在
著需要區(qū)分正反面插入方向的缺陷。
由于目前的電子鎖存在著上述種種缺陷，從而限制了電子鎖在更廣闊 的范圍和領(lǐng)域里進(jìn)行推廣和應(yīng)用。同時(shí)，由于目前所有電子鎖的鑰匙和鑰 匙插孔，無論是接口的機(jī)械結(jié)構(gòu)方式還是接口電信號(hào)的通訊協(xié)議方式都與 目前應(yīng)用最廣泛使用最普及的通用計(jì)算機(jī)即插即用接口 (USB接口)完全 不同，從而限制了電子鎖與當(dāng)代社會(huì)廣泛使用的電腦以及有關(guān)設(shè)備在使用 上和技術(shù)上的直接支持和緊密聯(lián)系。
其實(shí)，就電子鎖的開鎖原理來說，它的主要過程就在于識(shí)別開鎖密碼 或開鎖授權(quán)信息，然后驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)或電磁鐵移動(dòng)鎖舌開關(guān)。而電子鎖的鑰 匙僅僅只是一個(gè)存儲(chǔ)了開鎖密碼或開鎖授權(quán)信息的移動(dòng)存儲(chǔ)器。如果，我
們將電子鎖的鑰匙插頭及其鑰匙插孔按照通用計(jì)算機(jī)即插即用接口 (USB
接口)的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，并且將鑰匙和人們?nèi)粘ｋS身攜帶的通用計(jì)算機(jī)即
插即用移動(dòng)存儲(chǔ)器(u盤移動(dòng)存儲(chǔ)器)結(jié)合為一體，同時(shí)在鑰匙的電子線
路裝置以及所操作的軟件中創(chuàng)造性地解決電源切換、觸點(diǎn)切換、不同通訊 協(xié)議程序的切換、正反面觸點(diǎn)組的切換等問題，那么，這種具有電源輸入
和輸出控制功能且具有通用計(jì)算機(jī)即插即用移動(dòng)存儲(chǔ)器(u盤移動(dòng)存儲(chǔ)器)
的新型鑰匙，不但可以打開鎖中有電源的電子鎖，也可以打開鎖中無電源
的電子鎖，還可以作為通用計(jì)算機(jī)即插即用移動(dòng)存儲(chǔ)器(U盤移動(dòng)存儲(chǔ)器) 直接在電腦以及具有通用計(jì)算機(jī)即插即用接口的設(shè)備上使用。這樣，這種 新型鑰匙不但可以將人們更多的鑰匙統(tǒng)一為一把，用一把鑰匙打開更多數(shù) 量和更多種類的電子鎖，還可以一物多用以減少人們隨身攜帶的物品。除 此之外，更重要的是，由于這種新型鑰匙可以直接和電腦以及具有通用計(jì) 算機(jī)即插即用接口 (USB接口)的設(shè)備在使用上實(shí)現(xiàn)互通，從而就可以省 去對(duì)鑰匙授權(quán)的專用設(shè)備或工具，使得它能從電腦和相關(guān)設(shè)備中獲得更多 的功能和技術(shù)上的直接支持和緊密聯(lián)系。如果在這種新型鑰匙上，將開鎖
密碼、開鎖授權(quán)信息以及身份認(rèn)證的密碼或信息直接通過電腦操作以加密 文件的方法存儲(chǔ)在人們廣為使用的U盤移動(dòng)存儲(chǔ)器中，利用電腦強(qiáng)大的文 件處理功能和加密功能以及U盤移動(dòng)存儲(chǔ)器的巨大存儲(chǔ)空間，就可以賦予 這種新型鑰匙更多、更智能、更方便、更安全的使用特性，從而有利于電 子鎖的推廣和普及以及有利于u盤移動(dòng)存儲(chǔ)器的安全使用和功能擴(kuò)展。
設(shè)計(jì)和制造本實(shí)用新型上述新型智能鑰匙所要面臨的主要問題是1、 電源輸入或輸出的自動(dòng)切換的問題。2、按照不同通訊協(xié)議接口的電信號(hào) 要求，自動(dòng)切換觸點(diǎn)的連接或功能配置問題。3、如何檢測(cè)和識(shí)別不同通 訊協(xié)議接口的信號(hào)，以及如何自動(dòng)切換操作不同通訊協(xié)議的程序問題。4、
如何解決鑰匙頭正反面觸點(diǎn)組的自動(dòng)切換問題。5、鑰匙頭對(duì)應(yīng)于通用計(jì)
算機(jī)即插即用接口的機(jī)械結(jié)構(gòu)問題。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有電子鎖及其鑰匙以及通用 計(jì)算機(jī)即插即用移動(dòng)存儲(chǔ)器的不足，而提供一種具有通用計(jì)算機(jī)即插即 用移動(dòng)存儲(chǔ)器的多功能智能鑰匙。
本實(shí)用新型為解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是 一種具有通用計(jì)算機(jī)即插即用移動(dòng)存儲(chǔ)器的多功能智能鑰匙，它包 括鑰匙頭、安裝在鑰匙頭上的觸點(diǎn)，與觸點(diǎn)電連接的電子線路裝置以及 外殼，其中電子線路裝置包括可以對(duì)電子鎖和其它具有通用計(jì)算機(jī)即 插即用接口的設(shè)備進(jìn)行接口工作切換的控制裝置以及通用計(jì)算機(jī)即插即 用移動(dòng)存儲(chǔ)器裝置。
控制裝置包括可以識(shí)別和切換操作不同通訊協(xié)議程序的、帶有非易 失性存儲(chǔ)器的微處理器，在微處理器中存儲(chǔ)了與電子鎖通訊協(xié)議關(guān)聯(lián)的 鎖具操作程序以及與通用計(jì)算機(jī)即插即用接口通訊協(xié)議關(guān)聯(lián)的接口操作 程序。
控制裝置包括可以對(duì)電源進(jìn)行輸入或輸出切換的電源切換電路，該 電源切換電路包括受微處理器1/0端口控制的電子開關(guān)以及電源。
控制裝置包括可以對(duì)電源進(jìn)行輸入或輸出切換的電源切換電路，該電源切換電路包括微處理器的受程序控制的I/O端口以及電源。
控制裝置包括按照不同接口的電信號(hào)要求對(duì)觸點(diǎn)的接入功能進(jìn)行切 換的觸點(diǎn)切換電路，該觸點(diǎn)切換電路包括受微處理器I/O端口控制的電 子開關(guān)。
控制裝置包括按照不同接口的電信號(hào)要求對(duì)觸點(diǎn)的接入功能進(jìn)行切 換的觸點(diǎn)切換電路，該觸點(diǎn)切換電路包括微處理器的受程序控制的I/O端口。
鑰匙頭上的觸點(diǎn)安裝位置與通用計(jì)算機(jī)即插即用接口插頭的觸點(diǎn)安 裝位置相對(duì)應(yīng)。
鑰匙頭的兩面分別安裝了與通用計(jì)算機(jī)即插即用接口插頭的觸點(diǎn)安 裝位置相對(duì)應(yīng)的兩組觸點(diǎn)。
控制裝置包括可以切換鑰匙頭上兩組觸點(diǎn)中的其中一組觸點(diǎn)為工作接入的觸點(diǎn)組切換電路，該觸點(diǎn)組切換電路包括受微處理器I/O端口控制的電子開關(guān)。
控制裝置包括可以切換鑰匙頭上兩組觸點(diǎn)中的其中一組觸點(diǎn)為工作 接入的觸點(diǎn)組切換電路，該觸點(diǎn)組切換電路包括微處理器的受程序控制的I/0端口。
鑰匙頭的部分外表面裹著一個(gè)金屬套，所有觸點(diǎn)暴露在該金屬套的外面。
金屬套的一端有u形缺口，所有觸點(diǎn)暴露在該u形缺口中。
鑰匙頭上有通孔或盲孔。
通用計(jì)算機(jī)即插即用移動(dòng)存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)空間包括專用加密區(qū)和非加密區(qū)。
電源為可充電電池。
本實(shí)用新型的有益效果是
1、 本實(shí)用新型的智能鑰匙既可以作為開鎖鑰匙使用又可以作為通用計(jì)算機(jī)即插即用移動(dòng)存儲(chǔ)器(u盤移動(dòng)存儲(chǔ)器)使用，一物多用，減少人們隨身攜帶的物品。
2、 用一把本實(shí)用新型的智能鑰匙，可以將人們更多的鑰匙統(tǒng)一為一把；它既可以應(yīng)用于鎖中無電源的電子鎖，也可以應(yīng)用于鎖中有電源 的電子鎖；既可以應(yīng)用于電子門鎖，也可以應(yīng)用于諸如抽屜、櫥柜、箱 包等微型電子鎖；引領(lǐng)市場(chǎng)主流電子鎖的鑰匙以及鑰匙插孔的結(jié)構(gòu)方式 統(tǒng)一為通用計(jì)算機(jī)即插即用接口 (USB接口)的結(jié)構(gòu)方式。
3、 密碼或有關(guān)授權(quán)信息在鑰匙上的存儲(chǔ)方式可以靈活多變；既可 以全部存儲(chǔ)在微處理器中，也可以全部存儲(chǔ)在U盤移動(dòng)存儲(chǔ)器中；或者，
還可以將其一部分存儲(chǔ)在微處理器中，而另一部分存儲(chǔ)在U盤移動(dòng)存儲(chǔ) 器中，使密碼或有關(guān)授權(quán)信息的使用以及U盤的加密使用更加安全、更 加可靠。
4、 可以利用帶USB接口插座的電腦直接對(duì)本實(shí)用新型的智能鑰匙 進(jìn)行操作，其中包括配鑰匙、取消鑰匙、時(shí)間授權(quán)、讀取開鎖記錄等等， 可以省去配鑰匙的專用設(shè)備或?qū)Ｓ霉ぞ?，使用方便?br>
5、 由于通用電腦強(qiáng)大的文件處理功能，于是可以對(duì)所有存入即插 即用移動(dòng)存儲(chǔ)器(U盤移動(dòng)存儲(chǔ)器)的密碼及數(shù)據(jù)采用目前流行的動(dòng)態(tài) 加密技術(shù)進(jìn)行分區(qū)域加密存儲(chǔ)，使得存入的密碼及數(shù)據(jù)更安全更可靠。
6、 在本實(shí)用新型的智能鑰匙上可以建立專用加密存儲(chǔ)空間，以作 為特定社團(tuán)組織在商業(yè)、金融、旅行等服務(wù)時(shí)進(jìn)行身份認(rèn)證的電子憑證 和信息載體。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明
圖1是USB接口的圖形標(biāo)識(shí)。
圖2是USB接口 A型插頭的局部剖面示意圖，其中1-觸點(diǎn)，2-金屬套。
圖3是圖2中A向示意圖，其中l(wèi)-觸點(diǎn)，2-金屬套。
圖4是圖5中A向示意圖，其中3-觸點(diǎn)，4-金屬套。
圖5是另一種USB接口插頭的局部剖面示意圖，其中3-觸點(diǎn)，4-金屬套。
圖6是本實(shí)用新型的局部剖面示意圖，其中5-觸點(diǎn)，6-金屬套，7-外殼，8-CPU (微處理器)，9-電子線路裝置，10-電池，11-鑰匙頭， 12-孔，13-U盤存儲(chǔ)器或大容量FLASH存儲(chǔ)器。
圖7是圖6的頂視圖，其中6-金屬套，7-外殼，11-鑰匙頭。
圖8是電子鎖示例的局部剖面示意圖，其中20-鎖外殼，21-絕緣 體，22-鑰匙插孔，23-彈子，24-彈簧，25-轉(zhuǎn)芯裝置，26-鎖舌，27-塞子，28-滑塊，29-鎖觸點(diǎn)。
圖9是圖8的左視局部剖面示意圖，其中11-鑰匙頭，12-孔，20-鎖外殼，23-彈子，24-彈簧。
圖10是圖9中本實(shí)用新型智能鑰匙開鎖旋轉(zhuǎn)后的示意圖，其中 ll-鑰匙頭，23-彈子，24-彈簧。
圖11是鎖中無電源的電子鎖電路示意圖。
圖12是通用電子計(jì)算機(jī)或鎖中有電池的電子鎖示例之一關(guān)于USB 接口部分的電路示意圖。
圖13是本實(shí)用新型實(shí)施例一的電路示意圖。
圖14是
圖13中微處理器的程序框圖。
圖15是本實(shí)用新型實(shí)施例二的電路示意圖。
圖16是
圖15中微處理器的程序框圖。
圖17是鎖中有電池的電子鎖示例之二的電路示意圖。
圖18是本實(shí)用新型實(shí)施例三的電路示意圖。
圖19是
圖18中微處理器的程序框圖。
圖20是本實(shí)用新型實(shí)施例四的電路示意圖。
圖21是圖20中微處理器的程序框圖。
圖22是本實(shí)用新型實(shí)施例五的電路示意圖。
圖23是圖22中微處理器的程序框圖。
圖24是本實(shí)用新型智能鑰匙中U盤移動(dòng)存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)空間劃分實(shí) 施例之一示意圖。
圖25是本實(shí)用新型智能鑰匙中U盤移動(dòng)存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)空間劃分實(shí) 施例之二示意圖。
具體實(shí)施方式
在本實(shí)用新型實(shí)施例中，通用計(jì)算機(jī)即插即用接口就是目前廣泛使 用的USB接口；通用計(jì)算機(jī)即插即用移動(dòng)存儲(chǔ)器裝置就是目前廣泛普及
的USB移動(dòng)存儲(chǔ)器(簡(jiǎn)稱U盤)。關(guān)于USB接口的定義，有關(guān)國(guó)際行業(yè)組 織早已有明確的規(guī)定并且早已經(jīng)公布，該定義主要包括接口的機(jī)械結(jié) 構(gòu)形式、接口中每個(gè)觸點(diǎn)的電信號(hào)連接方式或功能配置、接口電信號(hào)傳 輸?shù)耐ㄓ崊f(xié)議方式等。
圖1是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)USB接口的圖形標(biāo)識(shí)。圖2是USB 接口 A型插頭的局部剖面示意圖，圖中觸點(diǎn)1共有4個(gè)，并且并列安 裝。圖3是圖2的A向視圖。從圖2和圖3中可以看出，USB接口插頭 的觸點(diǎn)1只有一組，它們?nèi)勘浑[藏在金屬套的內(nèi)部并且偏于一側(cè)。圖5 是另一種小型的USB接口插頭，其觸點(diǎn)3也是一組，它們?nèi)慷急浑[藏 在金屬套4的內(nèi)部并且偏于一側(cè)。圖4是圖5的A向視圖。
本實(shí)用新型實(shí)施例所述的智能鑰匙，其頭部實(shí)際上就是一個(gè)具有單 面或雙面觸點(diǎn)的USB接口插頭，它的結(jié)構(gòu)形式如圖6和圖7所示。圖中， 左端為鑰匙頭ll (有A面和B面之分)，它由金屬套6、觸點(diǎn)5和絕緣材 料等構(gòu)成；金屬套6裹在鑰匙頭11的根部外表面，在金屬套6的內(nèi)部是 連接觸點(diǎn)5和電子線路裝置9的導(dǎo)線以及絕緣材料；該金屬套6無論從A 面或B面方向的垂直投影，都具有相同的U形缺口，設(shè)計(jì)這樣的金屬套6 可以大大加強(qiáng)鑰匙頭ll的機(jī)械強(qiáng)度，特別是增強(qiáng)其扭力強(qiáng)度(當(dāng)然，對(duì) 于僅有單面觸點(diǎn)的鑰匙頭來說，金屬套可以僅在一個(gè)面上有U型缺口， 這樣會(huì)強(qiáng)度更高)；在金屬套6的U形缺口中，安裝了暴露在U形缺口中 的觸點(diǎn)組；在每個(gè)觸點(diǎn)5的周圍都有絕緣材料填充，在A面和B面都安 裝觸點(diǎn)的情況下A面觸點(diǎn)組和B面觸點(diǎn)組之間也都有絕緣材料填充；觸 點(diǎn)5和絕緣材料的外表面與金屬套6的外表面基本處在同一個(gè)平面上； 鑰匙頭11上觸點(diǎn)5的安裝位置分別與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)USB接口插頭的觸點(diǎn)安裝 位置一一對(duì)應(yīng)，也就是說，它的機(jī)械尺寸以及觸點(diǎn)接觸面上的觸點(diǎn)5的 安裝位置都與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)USB接口插座相配套。圖6和圖7的右端是本實(shí) 用新型的外殼7，在外殼7的內(nèi)部有電子線路裝置9，電子線路裝置9通 過導(dǎo)線與觸點(diǎn)5—一相連；在電子線路裝置9中包括電源IO、含有微處理器8 (CPU)的控制裝置、U盤移動(dòng)存儲(chǔ)器裝置13等；當(dāng)U盤移動(dòng)存儲(chǔ)器裝置由微處理器8 (CPU)和大容量FLASH存儲(chǔ)器構(gòu)成時(shí)，13為大容 量FLASH存儲(chǔ)器。
為適應(yīng)一些電子鎖(如圖8、圖9、
圖10所示、在用鑰匙旋轉(zhuǎn)開鎖 時(shí)不允許將鑰匙隨意拔出的需要，本實(shí)用新型在鑰匙頭11上設(shè)有孔12(圖6所示)，該孔12可以是通孔，也可以是盲孔(俗稱為"凹坑")。 在圖8、圖9、
圖10所示的電子鎖中，鎖舌26伸出于鎖外殼20的上面； 在鎖外殼20的下面有一個(gè)在其中安裝了滑塊28、彈簧24和塞子27的孔， 塞子27緊緊塞在鎖外殼20上，使彈簧24的下端不好移動(dòng)，彈簧24的 上端頂住滑塊28使其具有向上移動(dòng)的力；在鎖外殼20的空腔內(nèi)安裝有 轉(zhuǎn)芯裝置25，轉(zhuǎn)芯裝置25內(nèi)具有鑰匙插孔22、鎖觸點(diǎn)29和絕緣體21; 轉(zhuǎn)芯裝置25可以在鎖外殼20的空腔內(nèi)跟隨插入的鑰匙頭11 一起轉(zhuǎn)動(dòng)， 轉(zhuǎn)芯裝置25的下部孔中安裝有可以滑動(dòng)的彈子23。當(dāng)轉(zhuǎn)芯裝置25位于 圖9所示的正位位置時(shí)，轉(zhuǎn)芯裝置25的下部孔與外殼20下面孔的中心 線為同一直線；此時(shí)當(dāng)鑰匙頭11插入如圖8或圖9所示的鑰匙插孔22 時(shí)，鑰匙頭11的頭部通過斜面的力作用推動(dòng)彈子23并壓迫滑塊28和彈 簧24向下移動(dòng)；當(dāng)鑰匙頭11完全插入后，彈子23的頭部落于鑰匙頭11 的孔12中，并且彈子23與滑塊28的相交面正處于轉(zhuǎn)芯裝置25與外殼 20內(nèi)腔的弧形相交面上；此時(shí)如果旋轉(zhuǎn)鑰匙可以帶動(dòng)彈子23跟隨轉(zhuǎn)芯裝 置25—起轉(zhuǎn)動(dòng)，但此時(shí)如果要拔出鑰匙頭11，由于轉(zhuǎn)芯裝置25的下部 孔與外殼20下面孔的中心線已不在同一直線上，使得彈子23無法脫離 鑰匙頭11的孔12而進(jìn)行滑動(dòng)，于是使鑰匙頭11無法在非正位位置拔出(如
圖10所示)，從而保證了鑰匙在旋轉(zhuǎn)開鎖時(shí)與鎖的電接觸。由于孔 12和彈子23的作用，鑰匙頭11只有在轉(zhuǎn)芯裝置25位于如圖9所示的正 位位置才能插入或拔出。
與本實(shí)用新型實(shí)施例相配套的電子鎖，其鑰匙插孔里的觸點(diǎn)安裝位 置與通用USB接口插座里的觸點(diǎn)安裝位置一一對(duì)應(yīng)，也就是說，電子鎖 的鑰匙插孔從機(jī)械結(jié)構(gòu)上來說，它實(shí)際上就是一個(gè)USB接口插座(如圖8 所示，其中22為插孔，29為觸點(diǎn))。圖ll是已公知的鎖中無電源電子鎖的電路示意圖，圖中，鑰匙插孔C為接地端，VC為電源供電端，S為信 號(hào)通訊端，G為公共接地端；M為電動(dòng)機(jī)，V為電子開關(guān)，R為限流電阻； 其電信號(hào)通訊協(xié)議是這種鎖的專用通訊協(xié)議，這種電子鎖依賴鑰匙提供
電源而進(jìn)行工作。
圖12是鎖中有電源電子鎖示例之一關(guān)于USB接口和電 源部分的電路示意圖，圖中右端是作為鑰匙插孔的USB接口插座，其電 信號(hào)通訊協(xié)議為USB標(biāo)準(zhǔn)接口通訊協(xié)議，這種電子鎖的電源通過接口電 路向USB接口插座的VCC端供電，以保證鑰匙插入后從鎖中獲得電源而 進(jìn)行工作。
圖12同時(shí)還是公知的通用電子計(jì)算機(jī)以及具有通用電子計(jì)算 機(jī)USB接口設(shè)備的關(guān)于USB接口和電源部分的電路示意圖，圖中電源始 終通過接口電路向USB接口插座的VCC端供電，以保證USB接口插頭插 入后獲得電源而進(jìn)行工作。當(dāng)然，對(duì)于
圖12所示的鎖中有電源的電子鎖 來說，如果必要，它的鑰匙插孔方式和觸點(diǎn)位置在保留USB接口機(jī)械結(jié) 構(gòu)的前提下，其觸點(diǎn)的連接或功能配置可以進(jìn)行特殊的定義，其電信號(hào) 通訊協(xié)議方式也可以設(shè)計(jì)為該電子鎖專用的通訊協(xié)議方式。
本實(shí)用新型實(shí)施例根據(jù)上述鑰匙的結(jié)構(gòu)方式、配套鎖具的工作原理、 通用電子計(jì)算機(jī)和有關(guān)設(shè)備關(guān)于USB接口的工作原理，其電子線路裝置 及其相配套的軟件程序可以設(shè)計(jì)為以下幾種方式
實(shí)施例一
這是本實(shí)用新型最簡(jiǎn)單的實(shí)施例。在本實(shí)施例中鑰匙頭11上的觸點(diǎn) 5只在其一個(gè)面上存在，因此無需考慮鑰匙頭11上觸點(diǎn)5的正反面切換 問題。鑰匙頭11插入電子鎖中或插入其它具有USB接口的設(shè)備中時(shí)須按 正確方向插入。本實(shí)施例的電路示意圖如
圖13所示，圖中控制裝置作 為對(duì)不同接口進(jìn)行工作切換(包括電源切換、觸點(diǎn)切換和程序切換)的 核心，它由兩個(gè)部分組成；其中第一部分是主控制器，它由帶有非易失 性存儲(chǔ)器的微處理器8 (CPU)、多路雙向電子開關(guān)、晶體管V1以及電池 E等構(gòu)成，在微處理器8 (CPU)的非易失性存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)有電子鎖的開 鎖密碼或開鎖授權(quán)信息以及與電子鎖通訊協(xié)議關(guān)聯(lián)的鎖具操作程序；其 第二部分是U盤控制器，它其實(shí)就是公知的隱藏在U盤移動(dòng)存儲(chǔ)器中的與大容量FLASH存儲(chǔ)器結(jié)合為一體的U盤微處理器，在該U盤微處理器
中存儲(chǔ)了與通用計(jì)算機(jī)即插即用接口通訊協(xié)議關(guān)聯(lián)的接口操作程序；在
本實(shí)施例中，即插即用移動(dòng)存儲(chǔ)器裝置直接搬用人們?nèi)粘y帶的u盤移
動(dòng)存儲(chǔ)器，它的電源線VCC、數(shù)據(jù)線D-和D+均與多路雙向電子開關(guān)相連。 在
圖13中，CPU的I/O端口 C3、作為電子開關(guān)的晶體管VI、限流電阻 R2、 二極管D1以及電池E構(gòu)成輸出電源開關(guān)電路，當(dāng)CPU的C3為低時(shí)， 電源E通過二極管Dl 、晶體管VI以及多路雙向電子開關(guān)的端子Al和C0M1 向外輸出電源；多路雙向電子開關(guān)的端子COMO 、 BO和S構(gòu)成輸入電源 開關(guān)電路，當(dāng)S為高時(shí)，COMO與BO連通，以向U盤移動(dòng)存儲(chǔ)器提供電源； 輸出電源開關(guān)電路與輸入電源開關(guān)電路一起構(gòu)成本實(shí)施例的電源切換電 路。多路雙向電子開關(guān)與CPU的C2端構(gòu)成觸點(diǎn)切換電路，多路雙向電子 開關(guān)的控制端S與CPU的C2端相連，當(dāng)S端為高電平時(shí)，端子COMO、 C0M1、 C0M2分別與端子B0、 Bl、 B2連通，當(dāng)S為低電平時(shí)，端子COMO、 C0M1、 C0M2分別與端子A0、 Al、 A2連通。
圖14是
圖13中CPU的程序框圖，將該程序框圖和
圖13結(jié)合在一起
分析，本實(shí)施例的工作原理如下
在
圖13中，喚醒或復(fù)位電路的作用是用輸出的低電平喚醒CPU，該 喚醒或復(fù)位電路的輸入端是F，平時(shí)F端的電壓值就是電池E (3V)經(jīng)過 二極管D1后的電壓值(小于和接近3V);當(dāng)F端的電壓超過3.5V (當(dāng)鑰 匙插入U(xiǎn)SB接口)或者低于IV (當(dāng)鑰匙插入鎖中無電源的電子鎖)時(shí)， 喚醒或復(fù)位電路的R端都將輸出低電平以喚醒或復(fù)位CPU。鑰匙的CPU不 管在那種情況下被喚醒或復(fù)位后(
圖14)，首先采樣C1端口的電壓值并 把它送到寄存器U1，然后識(shí)別該電壓值是否大于3.5V。由于本實(shí)施例鑰 匙的電源電壓E設(shè)計(jì)為3V，而通用計(jì)算機(jī)USB接口的輸出電源電壓規(guī)定 為5V，所以當(dāng)鑰匙的CPU判斷其寄存器Ul中的采樣電壓值大于3. 5V時(shí)， 就可以認(rèn)為它己被插入到USB接口中。而當(dāng)鑰匙的CPU判斷其寄存器Ul 中的采樣電壓值不大于3. 5V時(shí)，它接著須判斷其Cl端是否為低電平。 如果Cl端的電平不為低且經(jīng)過前面的判斷不大于3. 5V的話，說明本次 喚醒是干擾誤喚醒，本鑰匙既沒有插入U(xiǎn)SB接口中也沒有插入鎖中，于是鑰匙的CPU進(jìn)入到原先的睡眠省電狀態(tài)。如果鑰匙的CPU在喚醒后判 斷其C1端的電平為低的話，則說明鑰匙正插在鎖中無電源的電子鎖中。
如果鑰匙(
圖13)插入到鎖中無電源的電子鎖(
圖11)中，鑰匙頭上的 觸點(diǎn)VCC、 D-、 D+和GND就分別與鑰匙插孔中的觸點(diǎn)C、 VC、 S和G連通， 由于觸點(diǎn)C在鎖中接地，使得經(jīng)隔離電阻Rl連接的喚醒或復(fù)位電路的F 端由高電平變?yōu)榈碗娖?，從而使鑰匙的CPU被喚醒或復(fù)位，同時(shí)端口C1 為低電平。鑰匙的CPU判斷其端口 Cl為低電平以后，令其C2端為輸出 低，于是多路雙向電子開關(guān)的端子COMO、 C0M1、 COM2分別與端子AO、 Al、 A2連通；接著鑰匙的CPU令其C3端為低，開通晶體管V1，使電源E經(jīng) Dl、 VI、 Al、 C0M1、以及觸點(diǎn)D-向電子鎖供電；然后鑰匙的CPU將其C4 端配置為電子鎖所需要的單線串行通訊接口，啟動(dòng)定時(shí)器，調(diào)動(dòng)與電子 鎖通訊協(xié)議關(guān)聯(lián)的鎖具操作程序，等待接收來自電子鎖的信號(hào)。此時(shí)， 當(dāng)電子鎖(
圖11)獲得鑰匙提供的電源后，即向鑰匙發(fā)出詢問開鎖密碼 的命令；鑰匙在其CPU的C4端得到電子鎖發(fā)出的信號(hào)后，即對(duì)該信號(hào)進(jìn) 行解讀。如果該信號(hào)不是約定的電子鎖(
圖11)通訊協(xié)議格式的信號(hào)， 或者它即使是電子鎖(
圖11)通訊協(xié)議格式的信號(hào)但不是電子鎖詢問密 碼的命令，則鑰匙CPU的程序(
圖14)將在定時(shí)器的時(shí)間計(jì)滿1秒鐘后， 令CPU的C3端輸出高使晶體管VI關(guān)閉以停止向外供電，同時(shí)令CPU的 C4端懸浮為高阻狀態(tài)(關(guān)閉電子鎖通訊接口)，進(jìn)而使CPU進(jìn)入省電的睡 眠狀態(tài)以等待下一次再次被喚醒或復(fù)位。如果該信號(hào)是電子鎖通訊協(xié)議 格式的信號(hào)同時(shí)還是電子鎖詢問密碼的命令，那么，鑰匙的CPU將以約 定的加密方式回答開鎖密碼并重新啟動(dòng)定時(shí)器；此時(shí)電子鎖在得到鑰匙 回答的開鎖密碼且驗(yàn)證正確后迅速完成開鎖并關(guān)閉信號(hào)流，于是鑰匙在 等待1秒鐘后，令CPU的C3端輸出高，使晶體管VI關(guān)閉以停止向外供 電，同時(shí)令CPU的C4端懸浮為高阻狀態(tài)(關(guān)閉電子鎖通訊接口)，進(jìn)而 使CPU進(jìn)入省電的睡眠狀態(tài)以等待下一次再次被喚醒或復(fù)位。
如果鑰匙(
圖13)插入到鎖中有電源的電子鎖(
圖12)或者插入到諸如 電腦等具有通用計(jì)算機(jī)USB接口的設(shè)備(
圖12)中，鑰匙頭上的觸點(diǎn)VCC、 D-、 D+和GND就分別與鑰匙插孔中的觸點(diǎn)VCC、 D-、 D+和GND連通，由于
鑰匙插孔中的觸點(diǎn)VCC具有電源輸出能力且為5V高電平，于是該高電平
就使得經(jīng)隔離電阻R1連接的喚醒或復(fù)位電路的F端由3V電平躍變?yōu)?V， 從而使鑰匙的CPU被喚醒或復(fù)位，同時(shí)端口 Cl為5V高電平。鑰匙的CPU 判斷其端口 Cl為3. 5V以上的高電平以后(
圖14)，令其C2端為輸出高， 于是多路雙向電子開關(guān)的端子COMO、 C0M1、 COM2分別與端子BO、 Bl、 B2 連通，從而實(shí)現(xiàn)了觸點(diǎn)D-和D+與U盤移動(dòng)存儲(chǔ)器通訊連接線的切換接入 以及輸入電源(觸點(diǎn)VCC)與U盤移動(dòng)存儲(chǔ)器電源線的切換接入。由于本 實(shí)施例的U盤移動(dòng)存儲(chǔ)器實(shí)際上是將存儲(chǔ)了 USB通訊協(xié)議接口操作程序 的微處理器與大容量FLASH存儲(chǔ)器結(jié)合為一體的、可以在諸如電腦等具 有通用計(jì)算機(jī)USB接口的設(shè)備上獨(dú)立操作的電子裝置，所以，當(dāng)主控制 器CPU在完成上述觸點(diǎn)切換和電源切換的同時(shí)也完成了不同通訊協(xié)議接 口操作程序的執(zhí)行載體的切換以及所執(zhí)行的程序的切換；在這樣情況下， 包括鎖中有電源電子鎖和通用電腦在內(nèi)的所有具有通用計(jì)算機(jī)USB接口 的設(shè)備就可以對(duì)本實(shí)施例鑰匙的U盤移動(dòng)存儲(chǔ)器進(jìn)行文件或數(shù)據(jù)的讀寫 操作，這些操作包括在U盤移動(dòng)存儲(chǔ)器中設(shè)置專用加密區(qū)和非加密區(qū)、 在專用加密區(qū)讀寫電子鎖開鎖密碼或授權(quán)信息(或者在非加密區(qū)以加密 文件的方式讀寫電子鎖開鎖密碼或授權(quán)信息)、在專用加密區(qū)讀寫特定社 團(tuán)組織需要的身份認(rèn)證信息或授權(quán)信息(或者在非加密區(qū)以加密文件的 方式讀寫特定社團(tuán)組織需要的身份認(rèn)證信息或授權(quán)信息)等等。于是， 電子鎖在讀出U盤移動(dòng)存儲(chǔ)器中的開鎖密碼或開鎖授權(quán)信息后就可以完 成開鎖，而特定社團(tuán)組織的具有通用計(jì)算機(jī)USB接口的設(shè)備在讀出U盤 移動(dòng)存儲(chǔ)器中的密碼或身份認(rèn)證信息以及相關(guān)數(shù)據(jù)后就可以實(shí)現(xiàn)商業(yè)、 金融或旅行服務(wù)等操作。作為實(shí)施例的U盤移動(dòng)存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)空間示意 圖如圖24和圖25所示，其中圖24是如
圖12所示的電子鎖尚未對(duì)本實(shí) 用新型的鑰匙進(jìn)行開鎖授權(quán)時(shí)的存儲(chǔ)空間示意圖。在電子鎖(
圖12)或 其它具有通用計(jì)算機(jī)USB接口的設(shè)備對(duì)本實(shí)施例的鑰匙進(jìn)行上述包括授 權(quán)、開鎖、身份識(shí)別、數(shù)據(jù)讀寫等操作以及在等待這些操作的過程中， 鑰匙的CPU將不斷把Cl端的采樣電壓值送到寄存器Ul進(jìn)行更新，同時(shí) 不斷監(jiān)視該電壓值是否大于3. 5V， 一旦判斷該電壓值不大于3. 5V則認(rèn)為
鑰匙已經(jīng)被拔出USB接口插孔，于是，鑰匙的CPU令其C2端輸出低使多 路雙向電子開關(guān)的S端為低，從而將觸點(diǎn)D-和D+、電源VCC以及操作程 序的執(zhí)行載體切換到等待
圖11所示電子鎖(
圖11)操作的默認(rèn)狀態(tài)，進(jìn) 而使CPU進(jìn)入到省電的睡眠狀態(tài)以等待下一次再次被喚醒或復(fù)位。
在本實(shí)施例中，如果選用I/O端口功率輸出能力較大的微處理器， 則可以將
圖13中的由晶體管V1和限流電阻R2構(gòu)成的電子開關(guān)省去；當(dāng) 這兩個(gè)器件被移去以后，CPU的C3端與多路雙向電子開關(guān)的Al端直接連 接，同時(shí)在CPU的程序中當(dāng)需要對(duì)外供電時(shí)將CPU的C3端由懸浮狀態(tài)置 為高電平即可，這樣輸出電源的切換工作就由微處理器的受程序控制的 C3端口完成。
實(shí)施例二
在上述實(shí)施例一 (
圖13和
圖14)的基礎(chǔ)上，將多路雙向電子開關(guān)的 觸點(diǎn)切換功能和電源切換功能改由鑰匙CPU的受程序控制的I/O端口來 實(shí)現(xiàn)，同時(shí)根據(jù)U盤移動(dòng)存儲(chǔ)器的構(gòu)成原理和工作原理將其U盤微處理 器的全部功能改由鑰匙CPU來兼顧實(shí)現(xiàn)，于是本實(shí)用新型可以有如
圖15 和
圖16所示的實(shí)施例。在本實(shí)施例中，鑰匙頭11上的觸點(diǎn)5只在其一 個(gè)面上存在，因此無需考慮鑰匙頭11上觸點(diǎn)5的正反面切換問題?？刂?裝置作為對(duì)不同接口進(jìn)行工作切換(包括電源切換、觸點(diǎn)切換和程序切 換)的核心，它由帶有非易失性存儲(chǔ)器的微處理器(CPU)、晶體管V1、 V2和電阻R2、 R3、 二極管D1以及電池E構(gòu)成。在
圖15中，CPU的I/O 端口E2、作為電子開關(guān)的晶體管V1、限流電阻R2、 二極管D1以及電池 E構(gòu)成輸出電源開關(guān)電路，當(dāng)CPU的E2為低時(shí)，電源E通過二極管D1、 晶體管V1以及觸點(diǎn)D-向外輸出電源；觸點(diǎn)VCC、 二極管D2、晶體管V2、 電阻R3以及CPU的端口 E5構(gòu)成輸入電源開關(guān)電路，當(dāng)觸點(diǎn)VCC上的電 壓高于二極管D2右端的電壓時(shí)，系統(tǒng)電源自動(dòng)切換為外供電方式，此時(shí) CPU的端口 E5輸出低電平將晶體管V2開通以向大容量FLASH存儲(chǔ)器供電；
輸出電源開關(guān)電路與輸入電源開關(guān)電路一起構(gòu)成本實(shí)施例的電源切換電 路。CPU的端口E3、 E4構(gòu)成觸點(diǎn)切換電路，它們受CPU的程序控制以實(shí)
現(xiàn)為適應(yīng)不同通訊協(xié)議接口需要的觸點(diǎn)切換。在微處理器(CPU)的非易 失性存儲(chǔ)器中，存儲(chǔ)有電子鎖的開鎖密碼或開鎖授權(quán)信息，同時(shí)還分別 存儲(chǔ)了與電子鎖的通訊協(xié)議相關(guān)聯(lián)的鎖具操作程序以及與USB接口通訊 協(xié)議相關(guān)聯(lián)的接口操作程序。鑰匙CPU在執(zhí)行各種識(shí)別、切換和控制功
能的同時(shí)，它與大容量FLASH存儲(chǔ)器構(gòu)成了 U盤移動(dòng)存儲(chǔ)器裝置，并且 在CPU的內(nèi)部，其E3和E4端與其內(nèi)部電源VCC之間分別接有當(dāng)作為USB 接口使用所需要的由程序控制的上拉電阻。在該大容量FLASH存儲(chǔ)器中 可以存儲(chǔ)電子鎖的開鎖密碼或開鎖授權(quán)信息、特定社團(tuán)組織在進(jìn)行商業(yè)、 金融或旅行等服務(wù)時(shí)所需要的密碼、數(shù)據(jù)以及身份認(rèn)證信息等、以及鑰 匙使用者個(gè)人的有關(guān)文件和數(shù)據(jù)。其存儲(chǔ)空間示意圖如圖24和圖25所 示，其中圖24是如
圖12所示的電子鎖尚未對(duì)本實(shí)用新型的鑰匙進(jìn)行開 鎖授權(quán)時(shí)的存儲(chǔ)空間示意圖。
圖16是
圖15中CPU的程序框圖，將該程序框圖和
圖15結(jié)合在一起 分析，本實(shí)施例的工作原理如下
在
圖15中，喚醒或復(fù)位電路的作用和工作原理與上述實(shí)施例一 (圖 13)中相同。鑰匙的CPU在被低電位或者高電位喚醒或復(fù)位后(
圖14)， 首先采樣E1端口的電壓值并把它送到寄存器U1，然后識(shí)別該電壓值是否 大于3. 5V。由于本實(shí)施例鑰匙的電源電壓E設(shè)計(jì)為3V，而通用計(jì)算機(jī)USB 接口的輸出電源電壓規(guī)定為5V，所以當(dāng)鑰匙的CPU判斷其寄存器U1中的 電壓值大于3.5V時(shí)，就可以認(rèn)為它已被插入到USB接口中。而當(dāng)鑰匙的 CPU判斷其寄存器Ul中的電壓值不大于3. 5V時(shí)，它接著須判斷其端口 El是否為低電平。如果E1端的電平不為低且經(jīng)過前面的判斷不大于3. 5V 的話，說明本次喚醒是干擾誤喚醒，本鑰匙既沒有插入U(xiǎn)SB接口中也沒 有插入鎖中，于是鑰匙的CPU進(jìn)入到原先的睡眠省電狀態(tài)。如果鑰匙的 CPU在喚醒后判斷其端口 El的電平為低的話，則說明鑰匙正插在鎖中無 電源的電子鎖中。
如果本實(shí)施例鑰匙(
圖15)插入到鎖中無電源的電子鎖(
圖11)中，鑰 匙頭上的觸點(diǎn)VCC、 D-、 D+和GND就分別與鑰匙插孔中的觸點(diǎn)C、 VC、 S 和G連通，由于觸點(diǎn)C在鎖中接地，使得經(jīng)隔離電阻Rl連接的喚醒或復(fù)
位電路的F端由高電平變?yōu)榈碗娖?，從而使鑰匙的CPU被喚醒或復(fù)位，同時(shí)端口 El為低電平。鑰匙的CPU判斷其端口 El為低電平以后，令其 E3懸浮為高阻狀態(tài)同時(shí)令E2端為輸出低，于是晶體管V1被開通，使電 源E經(jīng)Dl、 VI和觸點(diǎn)D-向電子鎖供電；然后鑰匙的CPU將其E4端配置 為電子鎖所需要的單線串行通訊接口，啟動(dòng)定時(shí)器，調(diào)動(dòng)與電子鎖通訊 協(xié)議關(guān)聯(lián)的鎖具操作程序，等待接收來自電子鎖的信號(hào)。此時(shí)，當(dāng)電子 鎖(
圖11)獲得鑰匙提供的電源后，即向鑰匙發(fā)出詢問開鎖密碼的命令； 鑰匙在其CPU的E4端得到電子鎖發(fā)出的信號(hào)后，即對(duì)該信號(hào)進(jìn)行解讀。 如果該信號(hào)不是約定的電子鎖(
圖11)通訊協(xié)議接口格式的信號(hào)，或者 它即使是電子鎖(
圖11)通訊協(xié)議接口格式的信號(hào)但不是電子鎖詢問密 碼的命令，則鑰匙CPU的程序(
圖16)將在定時(shí)器的時(shí)間計(jì)滿1秒鐘后， 令CPU的E2端輸出高，使晶體管VI關(guān)閉以停止向外供電，同時(shí)令CPU 的E4端懸浮為高阻狀態(tài)(關(guān)閉電子鎖通訊接口)，進(jìn)而使CPU進(jìn)入到省 電的睡眠狀態(tài)以等待下一次再次被喚醒或復(fù)位。如果該信號(hào)是電子鎖接 口格式的信號(hào)同時(shí)還是電子鎖詢問密碼的命令，那么，鑰匙的CPU將以 約定的加密方式回答開鎖密碼并重新啟動(dòng)定時(shí)器；此時(shí)電子鎖在得到鑰 匙回答的開鎖密碼且驗(yàn)證正確后迅速完成開鎖并關(guān)閉信號(hào)流，于是鑰匙 在等待1秒鐘后，令CPU的E2端輸出高使晶體管VI關(guān)閉以停止向外供 電，同時(shí)令CPU的E4端懸浮為高阻狀態(tài)(關(guān)閉電子鎖通訊接口)，進(jìn)而 使CPU進(jìn)入到省電的睡眠狀態(tài)以等待下一次再次被喚醒或復(fù)位。
如果鑰匙(
圖15)插入到鎖中有電源的電子鎖(
圖12)或者插入到諸 如電腦等具有通用計(jì)算機(jī)USB接口的設(shè)備(
圖12)中，鑰匙頭上的觸點(diǎn) VCC、 D-、 D+和GND就分別與鑰匙插孔中的觸點(diǎn)VCC、 D-、 D+和GND連 通，由于鑰匙插孔中的觸點(diǎn)VCC具有電源輸出能力且為5V高電平，于 是該高電平就使得經(jīng)隔離電阻R1連接的喚醒或復(fù)位電路的F端由3V電 平躍變?yōu)?V，從而使鑰匙的CPU被喚醒或復(fù)位，同時(shí)端口 El為5V高 電平。鑰匙的CPU判斷其端口E1為3.5V以上的高電平以后(
圖16)， 將其端口 E3和E4切換并配置為USB通訊接口，并令E5端輸出低以開 通晶體管V2向大容量FLASH存儲(chǔ)器供電，同時(shí)調(diào)動(dòng)與USB通訊協(xié)議關(guān)
聯(lián)的接口操作程序，等待接收來自USB通訊接口的信號(hào)。鑰匙的CPU在
接收到USB通訊接口的信號(hào)以后，首先解讀和判斷該信號(hào)是否是USB接 口格式的信號(hào)，如果該信號(hào)是USB接口格式的信號(hào)，接著鑰匙的CPU還 須判斷該信號(hào)是否是U盤操作命令；如果該信號(hào)不是U盤操作命令，CPU 將繼續(xù)等待USB通訊接口的新信號(hào)；如果該信號(hào)是U盤操作命令，CPU 將與大容量FLASH存儲(chǔ)器構(gòu)成了 U盤移動(dòng)存儲(chǔ)器裝置并且切換到執(zhí)行U 盤操作命令的程序中。在這樣情況下，包括鎖中有電源電子鎖和通用電 腦在內(nèi)的所有具有通用計(jì)算機(jī)USB接口的設(shè)備就可以對(duì)本實(shí)施例鑰匙 的U盤移動(dòng)存儲(chǔ)器裝置進(jìn)行文件或數(shù)據(jù)的讀寫操作，這些操作包括在 U盤移動(dòng)存儲(chǔ)器裝置中設(shè)置專用加密區(qū)和非加密區(qū)、在專用加密區(qū)讀寫 電子鎖開鎖密碼或授權(quán)信息(或者在非加密區(qū)以加密文件的方式讀寫電 子鎖開鎖密碼或授權(quán)信息)、在專用加密區(qū)讀寫特定社團(tuán)組織需要的身 份認(rèn)證信息或授權(quán)信息(或者在非加密區(qū)以加密文件的方式讀寫特定社 團(tuán)組織需要的身份認(rèn)證信息或授權(quán)信息)等等。于是，電子鎖在讀出U 盤移動(dòng)存儲(chǔ)器裝置中的開鎖密碼或開鎖授權(quán)信息后就可以完成開鎖，而 特定社團(tuán)組織的具有通用計(jì)算機(jī)USB接口的設(shè)備在讀出U盤移動(dòng)存儲(chǔ)器
裝置中的密碼或身份認(rèn)證信息以及相關(guān)數(shù)據(jù)后就可以實(shí)現(xiàn)商業(yè)、金融或 旅行服務(wù)等操作。由于現(xiàn)代電腦技術(shù)和U盤移動(dòng)存儲(chǔ)器技術(shù)可以在U盤 的存儲(chǔ)空間里分區(qū)域建立多個(gè)不同的文件加密空間，所以本實(shí)用新型的 智能鑰匙可以向多個(gè)特定社團(tuán)組織提供專屬于他們使用的專用加密存 儲(chǔ)空間，這些專用加密空間內(nèi)存儲(chǔ)有各特定社團(tuán)組織的專用密碼或授權(quán) 信息，以作為特定社團(tuán)組織在商業(yè)、金融、旅行等服務(wù)時(shí)進(jìn)行身份認(rèn)證 的電子憑證和信息載體；例如，作為電腦或某些設(shè)備的開機(jī)鑰匙、信用 卡、消費(fèi)卡、地鐵公交卡、電子身份證等等，其前提是這些不同類型的 用戶設(shè)備必須具有可供插入的USB接口插座。作為實(shí)施例的U盤移動(dòng)存 儲(chǔ)器的存儲(chǔ)空間示意圖如圖24和圖25所示，其中用戶文件存儲(chǔ)區(qū)由鑰 匙持有者個(gè)人使用，圖24是如
圖12所示的電子鎖尚未對(duì)本實(shí)用新型的 鑰匙進(jìn)行開鎖授權(quán)時(shí)的存儲(chǔ)空間示意圖。
圖16中，當(dāng)電鑰匙的CPU完 成上述操作并且接收不到USB接口格式的信號(hào)時(shí)，鑰匙的CPU將不斷把El端的采樣電壓值送到寄存器Ul進(jìn)行更新，同時(shí)不斷監(jiān)視該電壓值是
否大于3. 5V， 一旦判斷該電壓值不大于3. 5V則認(rèn)為鑰匙已經(jīng)被拔出USB 接口插座，于是，鑰匙的CPU令其E3和E4懸浮為高阻狀態(tài)以關(guān)閉通訊 接口，同時(shí)令E5輸出高以停止向大容量FLASH存儲(chǔ)器供電，進(jìn)而使CPU 進(jìn)入到省電的睡眠狀態(tài)以等待下一次再次被喚醒或復(fù)位。
在本實(shí)施例中，如果選用I/O端口功率輸出能力較大的微處理器， 則可以將
圖15中的由晶體管VI和限流電阻R2構(gòu)成的電子開關(guān)省去；當(dāng) 這兩個(gè)器件被移去以后，CPU的E2端與觸點(diǎn)D-直接連接，同時(shí)在CPU的 程序中當(dāng)需要對(duì)外供電時(shí)將CPU的E2端由懸浮狀態(tài)置為高電平即可，這 樣輸出電源的切換工作就由微處理器的受程序控制的E2端口完成。
在本實(shí)施例中，密碼或有關(guān)授權(quán)信息在鑰匙上的存儲(chǔ)方式可以靈活 多變；既可以全部存儲(chǔ)在微處理器中，也可以全部存儲(chǔ)在U盤移動(dòng)存儲(chǔ) 器中；或者，還可以將其一部分存儲(chǔ)在微處理器中，而另一部分存儲(chǔ)在U 盤移動(dòng)存儲(chǔ)器中，使密碼或有關(guān)授權(quán)信息的使用以及U盤的加密使用更 加安全、更加可靠。
在本實(shí)施例中，如果接入電阻R4 (
圖15)，則電池E可以選用可充 電電池，當(dāng)鑰匙插入到諸如電腦等具有通用計(jì)算機(jī)USB接口的設(shè)備中時(shí)， USB接口中的電源將對(duì)電池充電，電阻R4是充電限流電阻。
實(shí)施例三
在上述實(shí)施例二的基礎(chǔ)上，如果本實(shí)用新型的鑰匙不需要面對(duì)鎖中 無電源電子鎖的使用，那么它的電子線路裝置和微處理器的程序框圖可 以簡(jiǎn)化為分別如
圖18和
圖19所示。
圖17是與本實(shí)施例相配套的鎖中有 電源電子鎖示例之二的電路示意圖，這種電子鎖的鑰匙插孔方式和觸點(diǎn) 安裝位置采用了 USB接口的機(jī)械結(jié)構(gòu)方式，其觸點(diǎn)接入功能的定義是其 專用的；其中，觸點(diǎn)接入功能的定義之一是D+為單線串行通訊接口， D-為檢測(cè)口， VCC和GND按照原USB接口的定義不變(分別為電源和公共 接地端)；同時(shí)這種電子鎖有其專用的接口通訊協(xié)議。在本實(shí)施例中，對(duì) 電子鎖和其它具有通用計(jì)算機(jī)即插即用接口的設(shè)備進(jìn)行接口工作切換的 控制裝置是帶有非易失性存儲(chǔ)器的微處理器(CPU)，該微處理器(CPU) 在承擔(dān)觸點(diǎn)的配置和切換任務(wù)的同時(shí)還承擔(dān)了識(shí)別和切換操作不同通訊協(xié)議程序的任務(wù)，并且該微處理器(CPU)還和大容量FLASH存儲(chǔ)器構(gòu)成 了通用計(jì)算機(jī)即插即用移動(dòng)存儲(chǔ)器裝置。在該CPU中分別存儲(chǔ)了與這種 電子鎖的專用通訊協(xié)議相關(guān)聯(lián)的鎖具操作程序以及與USB接口通訊協(xié)議 相關(guān)聯(lián)的接口操作程序，在CPU的內(nèi)部，其E3和E4端與其內(nèi)部電源VCC 之間分別接有當(dāng)作為USB接口使用所需要的由程序控制的上拉電阻。圖 19是本實(shí)施例
圖18的程序框圖，當(dāng)本實(shí)施例插入到電子鎖(
圖17)或 被插入到具有USB接口的設(shè)備時(shí)，本實(shí)施例鑰匙被上電喚醒，于是CPU 首先檢測(cè)其El端的電平是否為高電平。如果此時(shí)El端不是高電平，則 認(rèn)為本鑰匙被插入到具有USB接口的設(shè)備中(因?yàn)閁SB接口的觸點(diǎn)D-與 地線GND之間在內(nèi)部接入了一個(gè)下拉電阻)；如果此時(shí)El端是高電平， 則認(rèn)為本鑰匙被插入如
圖17所示的電子鎖中(因?yàn)?br>
圖17電子鎖的觸點(diǎn) D-與電源之間在內(nèi)部接入了一個(gè)上拉電阻R)。在
圖19中，當(dāng)CPU判斷 El端的電平以后，其后的程序分支和工作過程與上述實(shí)施例二中的程序 分支和工作過程相似，在此不再贅述。
實(shí)施例四
在本實(shí)施例中，鑰匙頭11是一個(gè)具有雙面觸點(diǎn)的USB接口插頭，鑰 匙頭11上A、 B兩面的觸點(diǎn)5的安裝位置分別與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)USB接口插頭 的觸點(diǎn)安裝位置一一對(duì)應(yīng)，也就是說，它的機(jī)械尺寸以及觸點(diǎn)接觸面上 的觸點(diǎn)5的安裝位置都與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)USB接口插座相配套，當(dāng)鑰匙頭11插 入到電子鎖鑰匙插孔或USB接口插座時(shí)無需考慮其A面或B面的方向問 題。與本實(shí)施例相配套的電子鎖是
圖11和
圖12。本實(shí)施例是在上述實(shí)施 例二 (
圖15和
圖16)的基礎(chǔ)上，將鑰匙頭11的觸點(diǎn)組、輸出電源開關(guān) 電路、輸入電源開關(guān)電路、CPU的電壓采樣端口、 CPU與信號(hào)線D-和D+ 的連接端口以及喚醒或復(fù)位電路的輸入端口F等同樣復(fù)制和增加了一套， 并且將原輸入電源開關(guān)電路中的二極管D2改由晶體管和CPU控制，這樣， 由上述實(shí)施例二演變得來的本實(shí)施例電路示意圖如圖20所示，圖中CPU
21的程序框圖如圖21所示。
在圖20中，喚醒或復(fù)位電路有兩個(gè)輸入端口 Fl和F2，它們的功能 和作用與
圖15中的F端是一樣的，其中F1是B面喚醒口， F2是A面喚 醒口；在CPU中，K1端是B面電壓采樣口， K2端是A面電壓采樣口；鑰 匙頭11上A面觸點(diǎn)組的D-/A和D+/A分別與CPU的K6和K7端相連，鑰 匙頭11上B面觸點(diǎn)組的D-/B和D+/B分別與CPU的K9和K10端相連， 當(dāng)K6和K7端通訊時(shí)K9和K10端為懸浮狀態(tài)，而當(dāng)K9和K10端通訊時(shí) K6和K7端為懸浮狀態(tài)，CPU通過程序來切換K6、 K7、 K9、 K10端的連接 狀態(tài)以達(dá)到切換觸點(diǎn)和觸點(diǎn)組接入的目的，受程序控制的CPU的K6、 K7、 K9、 K10端構(gòu)成本實(shí)施例的觸點(diǎn)或觸點(diǎn)組切換電路。在本實(shí)施例中，晶體 管V3、電阻R5和CPU的K5端構(gòu)成A面輸出電源開關(guān)電路，晶體管V4、 電阻R6和CPU的K8端構(gòu)成B面輸出電源開關(guān)電路，晶體管V2、電阻R3 和CPU的K3端構(gòu)成A面輸入電源開關(guān)電路，晶體管V1、電阻R4和CPU 的K4端構(gòu)成B面輸入電源開關(guān)電路；這些輸出或輸入電源開關(guān)電路構(gòu)成 了本實(shí)施例的電源切換電路。圖20中，R7為充電限流電阻。
在本實(shí)施例中，微處理器(CPU)與上述電源切換電路、觸點(diǎn)或觸點(diǎn) 組切換電路等構(gòu)成本實(shí)施例的控制裝置，在微處理器(CPU)的非易失性 存儲(chǔ)器中，存儲(chǔ)了電子鎖的開鎖密碼或開鎖授權(quán)信息，同時(shí)還分別存儲(chǔ) 了與電子鎖的通訊協(xié)議相關(guān)聯(lián)的鎖具操作程序以及與USB接口通訊協(xié)議 相關(guān)聯(lián)的接口操作程序。鑰匙CPU在執(zhí)行各種識(shí)別、切換和控制功能的 同時(shí)，它與大容量FLASH存儲(chǔ)器構(gòu)成了U盤移動(dòng)存儲(chǔ)器裝置，并且在CPU 的內(nèi)部，其E3和E4端與其內(nèi)部電源VCC之間分別接有當(dāng)作為USB接口 使用所需要的由程序控制的上拉電阻。在該大容量FLASH存儲(chǔ)器中可以 存儲(chǔ)電子鎖的開鎖密碼或開鎖授權(quán)信息、特定社團(tuán)組織在進(jìn)行商業(yè)、金 融或旅行等服務(wù)時(shí)所需要的密碼、數(shù)據(jù)以及身份認(rèn)證信息等、以及鑰匙 使用者個(gè)人的有關(guān)文件和數(shù)據(jù)。其存儲(chǔ)空間示意圖如圖24和圖25所示， 其中圖24是如
圖12所示的電子鎖尚未對(duì)本實(shí)用新型的鑰匙進(jìn)行開鎖授 權(quán)時(shí)的存儲(chǔ)空間示意圖。
圖21是圖20中CPU的程序框圖，該程序框圖是在上述實(shí)施例二程序框圖(
圖16)的基礎(chǔ)上，對(duì)A面和B面觸點(diǎn)組分別進(jìn)行采樣和判斷， 以識(shí)別鑰匙頭的哪一面觸點(diǎn)5與插座中的觸點(diǎn)相接觸，并保證只有與插 座中的觸點(diǎn)相接觸的那一面觸點(diǎn)組的相關(guān)電路系統(tǒng)工作，其程序分支和 工作過程與上述實(shí)施例二相似，在此不再贅述。
實(shí)施例五
在本實(shí)施例中，鑰匙頭11是一個(gè)具有雙面觸點(diǎn)的USB接口插頭，鑰 匙頭11上A、 B兩面的觸點(diǎn)5的安裝位置分別與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)USB接口插頭 的觸點(diǎn)安裝位置一一對(duì)應(yīng)，也就是說，它的機(jī)械尺寸以及觸點(diǎn)接觸面上 的觸點(diǎn)5的安裝位置都與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)USB接口插座相配套，當(dāng)鑰匙頭11插 入到電子鎖鑰匙插孔或USB接口插座時(shí)無需考慮其A面或B面的方向問 題。與本實(shí)施例相配套的電子鎖是
圖11和
圖12。本實(shí)施例是在上述實(shí)施 例四的基礎(chǔ)上，將原來由CPU的K6、 K7、 K9、 K10端構(gòu)成的觸點(diǎn)或觸點(diǎn) 組切換電路用一個(gè)受CPU的J5端口控制的多路雙向電子開關(guān)來代替，并 且將原來A面和B面的兩套輸出電源開關(guān)電路合并成一套由晶體管V3、 電阻R5和CPU的J6端構(gòu)成的輸出電源開關(guān)電路，而電路的其它部分均 與上述實(shí)施例四相同，這樣，由此而演變得來的本實(shí)施例電路示意圖如 圖22所示，圖中CPU的程序框圖如圖23所示，其程序的設(shè)計(jì)原理、程 序分支以及工作過程均與上述實(shí)施例四相似，在此不再贅述。
權(quán)利要求1，一種具有通用計(jì)算機(jī)即插即用移動(dòng)存儲(chǔ)器的多功能智能鑰匙，它包括鑰匙頭(11)、安裝在鑰匙頭(11)上的觸點(diǎn)(5)，與觸點(diǎn)(5)電連接的電子線路裝置(9)以及外殼(7)，其中電子線路裝置(9)包括可以對(duì)電子鎖和其它具有通用計(jì)算機(jī)即插即用接口的設(shè)備進(jìn)行接口工作切換的控制裝置以及通用計(jì)算機(jī)即插即用移動(dòng)存儲(chǔ)器裝置。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有通用計(jì)算機(jī)即插即用移動(dòng)存 儲(chǔ)器的多功能智能鑰匙，其中，控制裝置包括可以識(shí)別和切換操作不 同通訊協(xié)議程序的、帶有非易失性存儲(chǔ)器的微處理器，在微處理器中 存儲(chǔ)了與電子鎖通訊協(xié)議關(guān)聯(lián)的鎖具操作程序以及與通用計(jì)算機(jī)即 插即用接口通訊協(xié)議關(guān)聯(lián)的接口操作程序。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有通用計(jì)算機(jī)即插即用移動(dòng)存 儲(chǔ)器的多功能智能鑰匙，其中，控制裝置包括可以對(duì)電源進(jìn)行輸入或 輸出切換的電源切換電路，該電源切換電路包括受微處理器(8) I/O 端口控制的電子開關(guān)以及電源(10)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有通用計(jì)算機(jī)即插即用移動(dòng)存 儲(chǔ)器的多功能智能鑰匙，其中，控制裝置包括可以對(duì)電源進(jìn)行輸入或 輸出切換的電源切換電路，該電源切換電路包括微處理器(8)的受 程序控制的I/0端口以及電源(10)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有通用計(jì)算機(jī)即插即用移動(dòng)存 儲(chǔ)器的多功能智能鑰匙，其中，控制裝置包括按照不同接口的電信號(hào) 要求對(duì)觸點(diǎn)的接入功能進(jìn)行切換的觸點(diǎn)切換電路，該觸點(diǎn)切換電路包 括受微處理器(8) 1/0端口控制的電子開關(guān)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有通用計(jì)算機(jī)即插即用移動(dòng)存 儲(chǔ)器的多功能智能鑰匙，其中，控制裝置包括按照不同接口的電信號(hào) 要求對(duì)觸點(diǎn)的接入功能進(jìn)行切換的觸點(diǎn)切換電路，該觸點(diǎn)切換電路包 括微處理器(8 )的受程序控制的I/O端口 。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5或6所述的一種具有通用 計(jì)算機(jī)即插即用移動(dòng)存儲(chǔ)器的多功能智能鑰匙，其中，鑰匙頭(11) 上的觸點(diǎn)(5)安裝位置與通用計(jì)算機(jī)即插即用接口插頭的觸點(diǎn)安裝 位置相對(duì)應(yīng)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種具有通用計(jì)算機(jī)即插即用移動(dòng)存儲(chǔ)器的多功能智能鑰匙，其中，鑰匙頭(11)的兩面分別安裝了與通用計(jì)算機(jī)即插即用接口插頭的觸點(diǎn)安裝位置相對(duì)應(yīng)的兩組觸點(diǎn)(5)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種具有通用計(jì)算機(jī)即插即用移動(dòng)存 儲(chǔ)器的多功能智能鑰匙，其中，控制裝置包括可以切換鑰匙頭(11) 上兩組觸點(diǎn)(5)中的其中一組觸點(diǎn)(5)為工作接入的觸點(diǎn)組切換電 路，該觸點(diǎn)組切換電路包括受微處理器(8 ) I/O端口控制的電子開關(guān)。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種具有通用計(jì)算機(jī)即插即用移動(dòng) 存儲(chǔ)器的多功能智能鑰匙，其中，控制裝置包括可以切換鑰匙頭(ll) 上兩組觸點(diǎn)(5)中的其中一組觸點(diǎn)(5)為工作接入的觸點(diǎn)組切換電 路，該觸點(diǎn)組切換電路包括微處理器(8)的受程序控制的I/0端口。
11、 根據(jù)權(quán)利要求l或2或3或4或5或6所述的一種具有通 用計(jì)算機(jī)即插即用移動(dòng)存儲(chǔ)器的多功能智能鑰匙，其中，鑰匙頭(ll) 的部分外表面裹著一個(gè)金屬套(6)，所有觸點(diǎn)(5)暴露在該金屬套(6)的外面。
12、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的一種具有通用計(jì)算機(jī)即插即用移動(dòng) 存儲(chǔ)器的多功能智能鑰匙，其中，金屬套(6)的一端有U形缺口， 所有觸點(diǎn)(5)暴露在該U形缺口中。
13、 根據(jù)權(quán)利要求l或2或3或4或5或6所述的一種具有通 用計(jì)算機(jī)即插即用移動(dòng)存儲(chǔ)器的多功能智能鑰匙，其中，鑰匙頭(ll) 上有通孔或盲孔(12)。
14、 根據(jù)權(quán)利要求l或2或3或4或5或6所述的一種具有通 用計(jì)算機(jī)即插即用移動(dòng)存儲(chǔ)器的多功能智能鑰匙，其中，通用計(jì)算機(jī) 即插即用移動(dòng)存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)空間包括專用加密區(qū)和非加密區(qū)。
15、 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的一種具有通用計(jì)算機(jī)即插即用 移動(dòng)存儲(chǔ)器的多功能智能鑰匙，其中，電源(10)為可充電電池。
專利摘要一種具有通用計(jì)算機(jī)即插即用移動(dòng)存儲(chǔ)器的多功能智能鑰匙，它包括鑰匙頭11、安裝在鑰匙頭11上的觸點(diǎn)5，與觸點(diǎn)5電連接的電子線路裝置9以及外殼7；其中電子線路裝置9包括可以對(duì)電子鎖和其它具有通用計(jì)算機(jī)即插即用接口的設(shè)備進(jìn)行接口工作切換的控制裝置以及通用計(jì)算機(jī)即插即用移動(dòng)存儲(chǔ)器裝置。這種新型多功能智能鑰匙將鑰匙可以將人們?nèi)粘ｋS身攜帶的鑰匙和通用計(jì)算機(jī)即插即用移動(dòng)存儲(chǔ)器結(jié)合為一體，可以將人們更多的鑰匙統(tǒng)一為一把，用一把鑰匙打開更多數(shù)量和更多種類的電子鎖。
文檔編號(hào)E05B49/00GK201180417SQ20082003042
公開日2009年1月14日 申請(qǐng)日期2008年1月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月3日
發(fā)明者達(dá) 翟 申請(qǐng)人:達(dá) 翟