一种低功耗电子锁的制作方法

本发明涉及电子锁，尤其涉及一种低功耗电子锁。

背景技术：

1、随着指纹识别、密码输入、卡片识别、显示、语音及无线通信等功能逐渐集成于电子锁，电子锁内部持续工作的电路和功能模块增多，而电子锁通常依赖电池长期供电，待机功耗对电池使用时间具有较大影响。

2、申请号201811239942.x、名称为智能电子门锁的低功耗调控方法、装置及智能电子门锁的专利，通过在获取目标唤醒信号后唤醒主控芯片及zigbee通信模块，在未获取目标信号时使主控芯片保持休眠，以减少无线通信部分持续工作产生的功耗。

3、申请号201911072214.9、名称为一种应用于智能门锁的低功耗电路系统及其控制方法的专利，根据门锁处于休眠或工作状态选择ldo线性降压电源或dc dc降压电源供电，以兼顾休眠功耗和工作期间的电源转换效率。

4、申请号202020281060.6、名称为一种低功耗wifi可视智能锁的专利，则通过低功耗wifi连接满足门锁信息接收以及音视频通信需要。

5、上述方案分别从模块休眠、电源转换及通信功耗等方面降低电子锁能量消耗，但电子锁的实际使用具有明显的间歇性，不同时段的连续空闲时间差别较大。如果仅按照固定工作状态或预定触发条件进行功耗控制，在较长时间无人操作时仍可能维持不必要的功能检测，而在短暂空闲期间过早进入更低功耗状态，又会增加后续恢复供电造成的额外能量消耗。对于具有多种操作来源的电子锁，各操作来源的发生规律还可能相互干扰，使实际空闲时长难以准确判断，因而仍有必要提高电子锁对不同待机功耗状态的选择合理性，在保证操作事件能够可靠响应的同时进一步减少长期待机消耗。

技术实现思路

1、鉴于以上技术问题，本发明提供了一种低功耗电子锁，旨在解决现有电子锁难以根据实际使用规律合理选择功耗状态，长期空闲时存在不必要待机消耗，而频繁切换功耗状态又会增加恢复能耗的问题，以兼顾电子锁的低功耗运行和操作响应能力。

2、本发明提供一种低功耗电子锁，包括主控制器、计时单元、低功耗协处理器、对应不同操作事件源的多个操作模块、为所述主控制器、所述计时单元和所述低功耗协处理器供电的常供电电源域，以及分别向多个所述操作模块供电并由所述主控制器控制通断的多个可控功能电源域；

3、至少一个所述操作模块设有独立于对应可控功能电源域供电的物理检测支路，所述物理检测支路在对应可控功能电源域断电后仍能够输出表征操作事件的检测信号，所述低功耗协处理器接收所述检测信号并向所述主控制器输出与事件来源对应的唤醒信号；

4、至少另一个所述操作模块的事件检测依赖对应可控功能电源域供电，并在对应可控功能电源域断电后失去事件检测能力；

5、所述电子锁具有第一功耗状态和第二功耗状态，所述第一功耗状态下保持事件检测依赖对应可控功能电源域供电的所述操作模块处于可检测状态，所述第二功耗状态下关闭该操作模块对应的可控功能电源域，并使所述主控制器停止主动轮询操作事件，并保持对所述低功耗协处理器输出的唤醒信号的响应能力；

6、所述主控制器根据所述计时单元提供的操作事件时间信息建立历史事件信息，获得事件检测依赖对应可控功能电源域供电的所述操作模块对应的下一操作事件的预测时间范围，根据当前时间与所述预测时间范围的起始时刻确定预计空闲时长，并根据所述预计空闲时长与预设省电切换时长的比较结果，控制所述电子锁保持所述第一功耗状态或进入所述第二功耗状态；

7、在所述第二功耗状态下，所述物理检测支路检测到实际物理操作事件时，所述低功耗协处理器唤醒所述主控制器，所述主控制器退出所述第二功耗状态，并恢复事件检测依赖对应可控功能电源域供电的所述操作模块的供电。

8、进一步的，多个所述操作模块包括指纹认证模块、加密卡认证模块和触摸模块；

9、多个所述可控功能电源域包括向所述指纹认证模块供电的指纹功能电源域、向所述加密卡认证模块供电的加密卡功能电源域以及向所述触摸模块供电的触摸功能电源域；所述指纹认证模块对应设置有指纹按压检测支路，所述加密卡认证模块对应设置有加密卡插入检测支路，所述指纹按压检测支路和所述加密卡插入检测支路为所述物理检测支路，所述触摸模块的触摸检测依赖所述触摸功能电源域供电；

10、所述第一功耗状态下，关闭所述指纹功能电源域和所述加密卡功能电源域，并保持所述触摸功能电源域供电；

11、所述第二功耗状态下，在所述第一功耗状态的基础上进一步关闭所述触摸功能电源域。

12、进一步的，所述指纹按压检测支路包括至少一个随手指按压动作切换的机械开关，所述机械开关与所述低功耗协处理器的第一检测输入端连接；

13、所述加密卡插入检测支路包括与加密卡座配合的检测触点，接触式加密卡插入所述加密卡座时，所述检测触点使所述低功耗协处理器的第二检测输入端产生电平变化；

14、所述低功耗协处理器根据所述第一检测输入端或所述第二检测输入端的电平变化确定实际物理操作事件的来源，并向所述主控制器输出对应的唤醒信号。

15、进一步的，所述主控制器按照事件来源分别记录指纹按压事件、加密卡插入事件和触摸操作事件的时间信息，并形成相互独立的历史事件序列；

16、所述主控制器根据所述触摸操作事件对应的历史事件序列中相邻两次触摸操作事件的时间信息之差获得同源事件间隔，所述指纹按压事件和所述加密卡插入事件不参与所述同源事件间隔的计算。

17、进一步的，所述主控制器将多个所述同源事件间隔分别映射至多个时间区间，多个所述时间区间的区间宽度随时间间隔的增大而增大，并按照各同源事件间隔所在的时间区间形成区间编码序列。

18、进一步的，所述主控制器统计各时间区间在预设近期历史范围内的出现次数，形成近期事件分布，并采用指数移动平均方式根据所述近期事件分布更新各时间区间对应的历史统计状态，使近期触摸操作事件对应的同源事件间隔对所述历史统计状态的影响大于较早触摸操作事件对应的同源事件间隔。

19、进一步的，所述主控制器从所述区间编码序列中识别重复模式，根据所述重复模式的当前相位确定下一同源事件间隔对应的目标时间区间，并根据所述计时单元提供的当前时间信息和所述目标时间区间确定下一触摸操作事件的预测时间范围；

20、当所述区间编码序列的有效样本数量达到预设数量，且所述目标时间区间在所述近期事件分布或所述历史统计状态中满足预设支持条件时，将所述预测时间范围确定为有效预测结果。

21、进一步的，所述预计空闲时长为当前时间至所述预测时间范围起始时刻之间的时长；

22、所述预设省电切换时长根据所述第一功耗状态与所述第二功耗状态之间的待机功耗差以及状态切换能耗确定，所述状态切换能耗包括所述电子锁由所述第一功耗状态进入所述第二功耗状态以及由所述第二功耗状态恢复功能供电产生的能耗，所述预设省电切换时长随所述状态切换能耗的增大而增大，并随所述待机功耗差的增大而减小；

23、当获得有效预测结果且所述预计空闲时长达到所述预设省电切换时长时，所述主控制器控制所述电子锁进入所述第二功耗状态；

24、当所述预计空闲时长未达到所述预设省电切换时长，或者未获得有效预测结果时，所述主控制器控制所述电子锁保持所述第一功耗状态。

25、进一步的，在所述第二功耗状态下，所述指纹按压检测支路检测到指纹按压事件时，所述低功耗协处理器唤醒所述主控制器，所述主控制器使所述指纹功能电源域供电，并在不以指纹身份认证通过为条件的情况下恢复所述触摸功能电源域供电；

26、所述加密卡插入检测支路检测到加密卡插入事件时，所述低功耗协处理器唤醒所述主控制器，所述主控制器使所述加密卡功能电源域供电，并在不以加密卡身份认证通过为条件的情况下恢复所述触摸功能电源域供电。

27、进一步的，所述电子锁还包括显示模块、语音模块、马达驱动模块以及向所述显示模块、所述语音模块和所述马达驱动模块供电的输出功能电源域，所述主控制器根据操作过程控制所述输出功能电源域供电，并在身份认证通过后控制所述马达驱动模块执行开锁动作；

28、本次操作结束后，所述主控制器关闭本次操作不再需要的可控功能电源域，更新所述历史事件信息，并根据更新后的预测结果重新确定所述电子锁保持所述第一功耗状态或进入所述第二功耗状态。

29、本公开的技术方案具有以下有益效果：

30、本发明将长期保持工作的基础电路与多个功能模块的供电进行分离，使部分功能模块断电后仍可借助独立物理检测支路和低功耗协处理器检测实际操作，从而能够在不依赖主控制器持续主动轮询的情况下关闭非必要功能供电；通过记录操作事件的时间信息，并针对触摸操作形成相互独立的历史事件序列，对同源事件间隔进行区间化处理，结合近期事件分布、历史统计状态及重复规律获得下一触摸操作事件的预测时间范围，使电子锁能够按照实际使用习惯判断后续可能持续的空闲时间。进一步将预计空闲时长与结合不同功耗状态的待机功耗差和状态切换能耗确定的省电切换时长进行比较，可在空闲时间较长时进一步关闭非必要功能模块，在空闲时间较短或预测结果可靠性不足时保持相应检测功能，减少频繁进入和退出较低功耗状态产生的额外能耗。