鄭明洲，胡大春

（巢湖市第一中學(xué)，安徽巢湖，238000）

基于樹(shù)莓派的智能隔空密碼鎖

鄭明洲，胡大春

（巢湖市第一中學(xué)，安徽巢湖，238000）

隨著科技不斷進(jìn)步，人們的生活水平不斷發(fā)展，人們的安全意識(shí)也逐漸加深。為了保證用戶物品、個(gè)人信息等安全，通常在安全門、儲(chǔ)物柜等場(chǎng)所安裝鎖具。目前，市場(chǎng)上常規(guī)鎖具是通過(guò)鑰匙或鍵入解鎖密碼或掃描條碼紙，來(lái)開(kāi)啟鎖具。然而，上述解鎖方式存儲(chǔ)以下缺陷：（1）或多或少存在著設(shè)備損耗問(wèn)題，從而縮短鎖具的使用壽命。（2）條碼紙會(huì)帶來(lái)資源浪費(fèi)、增加鎖具的成本。（3）在通過(guò)按鍵輸入密碼時(shí)，周邊人容易偷窺到解鎖密碼；從而引發(fā)安全問(wèn)題。為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)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(gè)良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。該鎖具能夠解決設(shè)備損耗、使用壽命短、資源浪費(fèi)、容易被偷窺等問(wèn)題。

密碼；鎖具；新型

1 設(shè)計(jì)思路

本新型鎖具包括：空間手勢(shì)檢測(cè)板、微處理器、電子開(kāi)關(guān)、電磁鎖和提示模塊。本設(shè)計(jì)能夠避免由于鑰匙反復(fù)插入、反復(fù)按下按鍵，而導(dǎo)致鎖具損耗、使用壽命短等問(wèn)題。此外，本實(shí)用新型可用于防偷窺或者不便于接觸解鎖的場(chǎng)合，同時(shí)，具有安全可靠、實(shí)用性強(qiáng)、成本低廉、易維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。

（1）通過(guò)空間手勢(shì)檢測(cè)板捕捉用戶輸入的手勢(shì)密碼。

（2）當(dāng)手勢(shì)密碼作為預(yù)設(shè)解鎖密碼時(shí)，存儲(chǔ)在微處理器中，當(dāng)手勢(shì)密碼作為解鎖密碼時(shí)，與預(yù)設(shè)解鎖密碼比較，判斷是否啟動(dòng)電子開(kāi)關(guān)。

（3）通過(guò)指示燈來(lái)直觀提示用戶當(dāng)前是處于設(shè)置預(yù)設(shè)解鎖密碼過(guò)程中，還是輸入解鎖密碼過(guò)程中。

（4）通過(guò)蜂鳴器在用戶解鎖失敗時(shí)發(fā)送相應(yīng)的報(bào)警聲音。

2 軟硬件設(shè)計(jì)

硬件方面我選擇的是樹(shù)莓派，樹(shù)莓派是英國(guó)樹(shù)莓派基金會(huì)推出的一款旨在推動(dòng)學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)教育的信用卡大小的單板電腦。由于其強(qiáng)大的計(jì)算能力，豐富的外部擴(kuò)展和低廉的價(jià)格而被選作本設(shè)計(jì)的開(kāi)發(fā)平臺(tái)。軟件編程使用的是python語(yǔ)言。一般對(duì)于硬件都喜歡用效率高的C作為編程語(yǔ)言，為什么Python卻是樹(shù)莓派的主要開(kāi)發(fā)語(yǔ)言？

Python是一種面向?qū)ο蟮母呒?jí)語(yǔ)言，有許多針對(duì)特定應(yīng)用的庫(kù)函數(shù)可供調(diào)用，開(kāi)發(fā)周期短，執(zhí)行效率低（Raspberry Pi中Pi是python的縮寫(xiě)）。使用Python語(yǔ)言可以加速開(kāi)發(fā)，高效的與系統(tǒng)整合，效率高且維護(hù)費(fèi)用低，跨平臺(tái)、開(kāi)源。在使用的過(guò)程中我們會(huì)發(fā)現(xiàn)Python體現(xiàn)在樹(shù)莓派的方方面面。

3 工作流程

如圖1所示，我們的這個(gè)作品是由微處理器20、空間手勢(shì)檢測(cè)板10、電子開(kāi)關(guān)30、提示模塊50和電磁鎖40等構(gòu)成。在使用時(shí)，本新型鎖具可以與現(xiàn)有技術(shù)中的軟件配合實(shí)現(xiàn)多種數(shù)據(jù)的傳輸及控制。下面結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)中的軟件對(duì)本方案的工作原理進(jìn)行描述。

設(shè)定解鎖密碼時(shí)：長(zhǎng)按按鈕，直到蜂鳴器長(zhǎng)叫，指示燈快速閃爍；空間手勢(shì)檢測(cè)板10開(kāi)始捕捉；手指處于捕捉區(qū)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(gè)位置（一個(gè)密碼點(diǎn)）的捕捉；如此反復(fù)，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(zhǎng)按按鈕，指示燈熄滅，完成密碼設(shè)定。

解鎖時(shí)：短按一次按鈕，進(jìn)入解鎖狀態(tài)。指示燈常亮。將手指放入捕捉區(qū)域，依次將手指懸停于各個(gè)密碼點(diǎn)。當(dāng)密碼匹配時(shí)，蜂鳴器短叫一聲，可以繼續(xù)捕捉下一個(gè)密碼點(diǎn)。全部密碼點(diǎn)捕捉完畢后，電磁繼電器接收到信號(hào)，控制電磁鎖40開(kāi)鎖。

為了防止不斷猜測(cè)密碼，每一個(gè)密碼會(huì)有1s的解鎖期。例如，5位數(shù)的解鎖密碼，解鎖總時(shí)間是5s。5s內(nèi)沒(méi)有完成開(kāi)鎖，程序結(jié)束，視為此次解鎖失敗。連續(xù)失敗5次，新型鎖具鎖死。若解鎖失敗或發(fā)生鎖死狀態(tài)，蜂鳴器發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警警示。

圖1 工作路程圖

4 創(chuàng)新點(diǎn)

（1）使用手勢(shì)鎖能夠避免由于鑰匙反復(fù)插入、反復(fù)按下按鍵，而導(dǎo)致鎖具損耗、使用壽命短等問(wèn)題。

（2）使用隔空手勢(shì)可防偷窺或者不便于接觸解鎖的場(chǎng)合，同時(shí)，具有安全可靠、實(shí)用性強(qiáng)、成本低廉、易維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。

（3）可以通過(guò)按鍵按下時(shí)間的長(zhǎng)短，來(lái)辨別當(dāng)前用戶是在設(shè)置預(yù)設(shè)解鎖密碼，還是在輸入解鎖密碼，從而保證裝置可靠運(yùn)行。

5 結(jié)束語(yǔ)

本次設(shè)計(jì)源于隔空解鎖的一個(gè)小想法，然后利用手頭現(xiàn)成的一些工作材料做出了這樣一款新型鎖具。接下來(lái)的工作我會(huì)在此作品的基礎(chǔ)上，無(wú)論從功能上，還是在應(yīng)用場(chǎng)景方面，我都會(huì)努力去實(shí)現(xiàn)一種新的突破。

[1]劉恒,陶明俊.一種隔空動(dòng)態(tài)手勢(shì)用戶身份認(rèn)證方法及裝置[P].安徽：CN106411952A,2017-02-15.

[2]侯慧芳.隔空手勢(shì)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