基于樹莓派的智能隔空密碼鎖

鄭明洲，胡大春

（巢湖市第一中學，安徽巢湖，238000）

基于樹莓派的智能隔空密碼鎖

鄭明洲，胡大春

（巢湖市第一中學，安徽巢湖，238000）

隨著科技不斷進步，人們的生活水平不斷發展，人們的安全意識也逐漸加深。為了保證用戶物品、個人信息等安全，通常在安全門、儲物柜等場所安裝鎖具。目前，市場上常規鎖具是通過鑰匙或鍵入解鎖密碼或掃描條碼紙，來開啟鎖具。然而，上述解鎖方式存儲以下缺陷：（1）或多或少存在著設備損耗問題，從而縮短鎖具的使用壽命。（2）條碼紙會帶來資源浪費、增加鎖具的成本。（3）在通過按鍵輸入密碼時，周邊人容易偷窺到解鎖密碼；從而引發安全問題。為了克服上述現有技術的不足，此次提供了一種新型鎖具，本裝置僅為解鎖提供一個良好的物質基礎。該鎖具能夠解決設備損耗、使用壽命短、資源浪費、容易被偷窺等問題。

密碼；鎖具；新型

1 設計思路

本新型鎖具包括：空間手勢檢測板、微處理器、電子開關、電磁鎖和提示模塊。本設計能夠避免由于鑰匙反復插入、反復按下按鍵，而導致鎖具損耗、使用壽命短等問題。此外，本實用新型可用于防偷窺或者不便于接觸解鎖的場合，同時，具有安全可靠、實用性強、成本低廉、易維護等優點。

（1）通過空間手勢檢測板捕捉用戶輸入的手勢密碼。

（2）當手勢密碼作為預設解鎖密碼時，存儲在微處理器中，當手勢密碼作為解鎖密碼時，與預設解鎖密碼比較，判斷是否啟動電子開關。

（3）通過指示燈來直觀提示用戶當前是處于設置預設解鎖密碼過程中，還是輸入解鎖密碼過程中。

（4）通過蜂鳴器在用戶解鎖失敗時發送相應的報警聲音。

2 軟硬件設計

硬件方面我選擇的是樹莓派，樹莓派是英國樹莓派基金會推出的一款旨在推動學校計算機科學教育的信用卡大小的單板電腦。由于其強大的計算能力，豐富的外部擴展和低廉的價格而被選作本設計的開發平臺。軟件編程使用的是python語言。一般對于硬件都喜歡用效率高的C作為編程語言，為什么Python卻是樹莓派的主要開發語言？

Python是一種面向對象的高級語言，有許多針對特定應用的庫函數可供調用，開發周期短，執行效率低（Raspberry Pi中Pi是python的縮寫）。使用Python語言可以加速開發，高效的與系統整合，效率高且維護費用低，跨平臺、開源。在使用的過程中我們會發現Python體現在樹莓派的方方面面。

3 工作流程

如圖1所示，我們的這個作品是由微處理器20、空間手勢檢測板10、電子開關30、提示模塊50和電磁鎖40等構成。在使用時，本新型鎖具可以與現有技術中的軟件配合實現多種數據的傳輸及控制。下面結合現有技術中的軟件對本方案的工作原理進行描述。

設定解鎖密碼時：長按按鈕，直到蜂鳴器長叫，指示燈快速閃爍；空間手勢檢測板10開始捕捉；手指處于捕捉區間、并懸停，直到指示燈閃爍3次；指示燈再次快速閃爍，完成一個位置（一個密碼點）的捕捉；如此反復，記錄完成后，手指移出捕捉范圍，在指示燈快速閃爍的情況下，長按按鈕，指示燈熄滅，完成密碼設定。

解鎖時：短按一次按鈕，進入解鎖狀態。指示燈常亮。將手指放入捕捉區域，依次將手指懸停于各個密碼點。當密碼匹配時，蜂鳴器短叫一聲，可以繼續捕捉下一個密碼點。全部密碼點捕捉完畢后，電磁繼電器接收到信號，控制電磁鎖40開鎖。

為了防止不斷猜測密碼，每一個密碼會有1s的解鎖期。例如，5位數的解鎖密碼，解鎖總時間是5s。5s內沒有完成開鎖，程序結束，視為此次解鎖失敗。連續失敗5次，新型鎖具鎖死。若解鎖失敗或發生鎖死狀態，蜂鳴器發出相應的報警警示。

圖1 工作路程圖

4 創新點

（1）使用手勢鎖能夠避免由于鑰匙反復插入、反復按下按鍵，而導致鎖具損耗、使用壽命短等問題。

（2）使用隔空手勢可防偷窺或者不便于接觸解鎖的場合，同時，具有安全可靠、實用性強、成本低廉、易維護等優點。

（3）可以通過按鍵按下時間的長短，來辨別當前用戶是在設置預設解鎖密碼，還是在輸入解鎖密碼，從而保證裝置可靠運行。

5 結束語

本次設計源于隔空解鎖的一個小想法，然后利用手頭現成的一些工作材料做出了這樣一款新型鎖具。接下來的工作我會在此作品的基礎上，無論從功能上，還是在應用場景方面，我都會努力去實現一種新的突破。

[1]劉恒,陶明俊.一種隔空動態手勢用戶身份認證方法及裝置[P].安徽：CN106411952A,2017-02-15.

[2]侯慧芳.隔空手勢操作圖片的方法及電子終端[P].上海：CN104407705A,2015-03-11.

Intelligent partition cipher lock based on raspberry pie

Zheng Mingzhou，Hu Dachun
（No.1 Senior High School of Chaohu，Chaohu Anhui，238000）

With the progress of science and technology, continuous development of the people’s standard of living, people’s safety consciousness also gradually deepened In order to ensure that the user items,personal information, such as security, usually in the exit, lockers and other places to install locks At present, the conventional locks are on the market by key type unlock password or scanning bar code paper,to open the lock However, the unlock memory to store the following defects: (a) more or less loss of the equipment problems, so as to shorten the service life of locks. (2) the barcode paper leads to resource waste, increase the cost of the locks. (3) through the button to enter the password, the surrounding people easy to peep to unlock password; Thus cause security problems.This design in order to overcome the shortage of the existing technology, provides a new type of locks,this device only provides a good material basis for unlock The lock can solve, waste of resources, short service life of equipment loss, easy to peep

Password; Lock; New type