顏色數(shù)字壓力感知組合動(dòng)態(tài)鍵盤(pán)系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種顏色數(shù)字壓力感知組合動(dòng)態(tài)鍵盤(pán)系統(tǒng)。包括外接鍵盤(pán)、壓力傳感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)、液晶顯示屏，外接鍵盤(pán)由方形的可被LED點(diǎn)亮的硅膠格子鍵盤(pán)組成；在16個(gè)鍵盤(pán)的硅膠套中，嵌入RGBLED以達(dá)到改變按鍵顏色的功能，以4個(gè)列向RGBLED為一組，所用LED共陰連接，由arduino通過(guò)一個(gè)NPN型三極管來(lái)驅(qū)動(dòng)，在陽(yáng)極方面，4個(gè)行向的同種LED共陽(yáng)連接，同樣通過(guò)NPN三極管接到arduino端驅(qū)動(dòng)，arduino端接的是PWM輸出級(jí)，通過(guò)調(diào)節(jié)占空比來(lái)達(dá)到0~5v的電壓輸出；在輸入鍵位下布有壓力傳感器，壓力傳感器用來(lái)收集壓力信號(hào)。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于：能夠在每次輸入后重新排布鍵盤(pán)順序，打破了傳統(tǒng)鍵盤(pán)鍵位固定而易被記錄密碼圖案的弊端。
【專(zhuān)利說(shuō)明】顏色數(shù)字壓力感知組合動(dòng)態(tài)鍵盤(pán)系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種顏色數(shù)字壓力感知組合動(dòng)態(tài)安全鍵盤(pán)系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，數(shù)字組合密碼被廣泛應(yīng)用于生活中各領(lǐng)域，作為身份認(rèn)證的憑證(如銀行賬 戶的認(rèn)證，簡(jiǎn)單的密碼電子門(mén)禁等)。而傳統(tǒng)的靜態(tài)物理鍵盤(pán)作為數(shù)字密碼的輸入設(shè)備更是 廣泛部署于各類(lèi)終端(如銀行的ATM自動(dòng)取款機(jī))。但是，這種密碼輸入設(shè)備存在著許多不 可忽視的安全隱患。如他人可以通過(guò)一些方法獲取密碼輸入者的密碼圖案，即通過(guò)窺視設(shè) 備或者收集鍵盤(pán)按鍵上的指紋獲知密碼具體由哪些數(shù)字或符號(hào)組成，從而大幅度降低密 碼的強(qiáng)度，使其能在較短的時(shí)間內(nèi)被猜解出，進(jìn)而破壞認(rèn)證。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本實(shí)用新型為了解決輸入設(shè)備存在安全隱患的問(wèn)題，提供了一種組合鍵盤(pán)系統(tǒng)， 采取的技術(shù)方案是：
[0004] 一種組合鍵盤(pán)系統(tǒng)包括外接鍵盤(pán)、壓力傳感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)、液晶顯示屏，
[0005] 外接鍵盤(pán)由方形的可被LED點(diǎn)亮的硅膠格子鍵盤(pán)組成；在16個(gè)鍵盤(pán)的硅膠套中， 嵌入RGBLED以達(dá)到改變按鍵顏色的功能，以4個(gè)列向RGB LED為一組，所用LED共陰連接， 由arduino通過(guò)一個(gè)NPN型三極管來(lái)驅(qū)動(dòng)，在陽(yáng)極方面，4個(gè)行向的同種LED共陽(yáng)連接，同樣 通過(guò)NPN三極管接到arduino端驅(qū)動(dòng)，arduino端接的是PWM輸出級(jí)，通過(guò)調(diào)節(jié)占空比來(lái)達(dá) 到(Γ5ν的電壓輸出；
[0006] 在輸入鍵位下布有壓力傳感器，壓力傳感器用來(lái)收集壓力信號(hào)；
[0007] 單片機(jī)所用的控制模塊米用的是Arduino mega 2560,核心芯片為ATmega2560， 最多可使用54個(gè)I/O 口，擁有256k的Flash Memory，并且直接配有支持串口，和傳輸 協(xié)議的通訊接口。
[0008] 所述的液晶顯示屏為12864液晶顯示屏，控制器為ST7920,并口連接，并能夠?qū)?現(xiàn)顯示漢字的提示功能。
[0009] 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于：1.能夠在每次輸入后重新排布鍵盤(pán)順序，打破了傳統(tǒng) 鍵盤(pán)鍵位固定而易被記錄密碼圖案的弊端。2.在數(shù)字密碼基礎(chǔ)上加入顏色關(guān)鍵字產(chǎn)生混合 密碼，密碼強(qiáng)度更高，更為隱蔽難以破解。3.內(nèi)設(shè)壓力傳感裝置，可以檢測(cè)人的擊鍵壓力，使 用這一動(dòng)態(tài)、人體特征安全保障，不僅保密性高，而且由于壓力感知位于內(nèi)部，其加密手段 也具有相當(dāng)?shù)碾[蔽性。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010] 圖1是單片機(jī)的內(nèi)部模塊結(jié)構(gòu)框圖。
[0011] 圖2是本實(shí)用新型的硬件部分的連接結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012] 圖3是擊鍵特征固件程序流程圖。
[0013] 圖4是擊鍵特征采集程序流程設(shè)計(jì)。
[0014] 圖5是壓力傳感電路的電路圖。
[0015] 下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。
[0016] 組合鍵盤(pán)系統(tǒng)包括外接鍵盤(pán)、壓力傳感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)、液晶顯示屏，所述 的外接鍵盤(pán)的16鍵盤(pán)的硅膠套中，嵌入有RGBLED，用來(lái)改變按鍵的顏色。
[0017] Monome鍵盤(pán)模塊，該鍵盤(pán)模塊用來(lái)獲取用戶輸入顯示動(dòng)態(tài)按鍵。Arduino mega 2560控制模塊，該芯片用來(lái)處理用戶輸入隨機(jī)產(chǎn)生并映射鍵盤(pán)序列與通信模塊完成交流。 IXD/LED顯示模塊，用來(lái)顯示信息完成與用戶的交互；GSM通信模塊和UNO控制模塊，用來(lái)通 過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)與綁定的手機(jī)完成信息交流與檢測(cè)，用來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。
[0018] Monome鍵盤(pán)模塊主要由方形的可被LED點(diǎn)亮的硅膠格子鍵盤(pán)組成，其功能可以由 用戶自定義設(shè)計(jì)。在16個(gè)鍵盤(pán)的硅膠套中，嵌入RGBLED以達(dá)到改變按鍵顏色的功能。以 4個(gè)列向RGB LED (共12個(gè)發(fā)光二極管）為一組，所用LED共陰連接，由arduino通過(guò)一個(gè) NPN型三極管來(lái)驅(qū)動(dòng)。在陽(yáng)極方面，4個(gè)行向的同種LED共陽(yáng)連接，同樣通過(guò)NPN三極管接 到arduino端驅(qū)動(dòng)。arduino端接的是PWM輸出級(jí)，通過(guò)調(diào)節(jié)占空比來(lái)達(dá)到0~5v的電壓輸 出。
[0019] 在輸入鍵位下布有壓力傳感器，用戶輸入密碼時(shí)可同時(shí)判斷壓力大小，可以以此 為第二個(gè)判斷依據(jù)，若密碼正確的同時(shí)壓力值正確方可解鎖。可以保證若密碼泄露，也不可 輕易打開(kāi)。壓力傳感器用來(lái)收集壓力信號(hào)，其工作流程圖如圖3所示。具體來(lái)講，固件程序 在開(kāi)啟之后空循環(huán)檢測(cè)，直到有按鍵按下，通過(guò)壓力傳感器的信號(hào)傳入，先判斷按鍵號(hào)碼， 并將其發(fā)送到信號(hào)處理端，接著采集并發(fā)送按鍵過(guò)程產(chǎn)生的壓力值直到按鍵結(jié)束，將結(jié)束 信號(hào)發(fā)送到處理端。
[0020] 控制模塊米用Arduino mega 2560,核心芯片為ATmega2560。最多可使用54個(gè) 1/0 口，擁有256k的Flash Memory，并且直接配有支持串口，IIC，TWI，SPI等傳輸協(xié)議 的通訊接口，功能強(qiáng)大。使用帶有中文字庫(kù)的12864液晶顯示屏，控制器為ST7920,并口 連接（SPI 口留有他用），并能夠?qū)崿F(xiàn)顯示漢字的提示功能。
[0021] 實(shí)際工作時(shí)，運(yùn)用視覺(jué)暫留效果，依次循環(huán)導(dǎo)通4個(gè)陰級(jí)的三極管，配合陽(yáng)極三極 管的PWM輸出，以達(dá)到同時(shí)顯示16個(gè)不同顏色的目的。
[0022] 用戶可以設(shè)定自己的顏色密碼來(lái)替代傳統(tǒng)的數(shù)字密碼，并且在輸入自行設(shè)定的顏 色密碼時(shí)每按鍵一次，顏色序列就會(huì)變化一次，以保證不能被竊取到輸入序列，從而大大提 高了安全性。
[0023] 采集程序主要負(fù)責(zé)采集壓力感應(yīng)鍵盤(pán)傳送回來(lái)的數(shù)據(jù)，以進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和判斷等 工作。
[0024] 如圖4所示，采集程序?qū)⒉杉臄?shù)據(jù)存為按鍵id和壓力值數(shù)組。當(dāng)采集程序開(kāi)啟 后循環(huán)檢測(cè)是否收到固件程序發(fā)來(lái)的開(kāi)始信號(hào)，若收到則表明某個(gè)鍵被按下，并且將后面 傳來(lái)的第一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)存為按鍵號(hào)。所以采集程序?qū)㈤_(kāi)始信號(hào)的下一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)存在 鍵號(hào)里。將鍵號(hào)之后的數(shù)據(jù)存在此鍵號(hào)對(duì)應(yīng)的壓力數(shù)組中，直至收到結(jié)束信號(hào)。當(dāng)采集程 序沒(méi)有收到開(kāi)始信號(hào)時(shí)，程序?qū)⑹盏降臄?shù)據(jù)存在鍵號(hào)為空所對(duì)應(yīng)的壓力數(shù)組中。
[0025] 因此，采用動(dòng)態(tài)物理鍵盤(pán)，每次完成輸入并確認(rèn)后，鍵盤(pán)按鍵將自動(dòng)完成隨機(jī)刷 新，其上一次輸入的密碼圖案將毫無(wú)意義，竊取者無(wú)法從外界觀察到我們的擊鍵特征，更無(wú) 從仿制，不會(huì)泄露有關(guān)用戶密碼的任何信息，從而保證了密碼強(qiáng)度的穩(wěn)定性。
【權(quán)利要求】
1. 一種顏色數(shù)字壓力感知組合動(dòng)態(tài)鍵盤(pán)系統(tǒng)，包括外接鍵盤(pán)、壓力傳感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換 器、單片機(jī)、液晶顯示屏依次電連接，其特征在于： 其中，外接鍵盤(pán)由方形的可被LED點(diǎn)亮的硅膠格子鍵盤(pán)組成；在16個(gè)鍵盤(pán)的硅膠套中， 嵌入RGB LED以達(dá)到改變按鍵顏色的功能，以4個(gè)列向RGB LED為一組，所用LED共陰連 接，由arduino通過(guò)一個(gè)NPN型三極管來(lái)驅(qū)動(dòng)，在陽(yáng)極方面，4個(gè)行向的同種LED共陽(yáng)連接， 同樣通過(guò)NPN三極管接到arduino端驅(qū)動(dòng)，arduino端接的是PWM輸出級(jí)，通過(guò)調(diào)節(jié)占空比 來(lái)達(dá)到(Γ5ν的電壓輸出； 在輸入鍵位下布有壓力傳感器，壓力傳感器用來(lái)收集壓力信號(hào)； 單片機(jī)所用的控制模塊采用的是Arduino mega 2560,核心芯片為ATmega2560,最多 可使用54個(gè)I/O 口，擁有256k的Flash Memory，并且直接配有支持串口，和傳輸協(xié)議 的通訊接口。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的顏色數(shù)字壓力感知組合動(dòng)態(tài)鍵盤(pán)系統(tǒng)，其特征在于：所述的 液晶顯示屏為12864液晶顯示屏，控制器為ST7920,并口連接，并能夠?qū)崿F(xiàn)顯示漢字的提 示功能。
【文檔編號(hào)】H01H13/83GK203894846SQ201420312892
【公開(kāi)日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2014年6月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月13日
【發(fā)明者】劉學(xué)斌, 王冰倩, 曾梓臻 申請(qǐng)人:劉學(xué)斌