顏色數(shù)字壓力感知組合動態(tài)鍵盤系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種顏色數(shù)字壓力感知組合動態(tài)鍵盤系統(tǒng)。包括外接鍵盤、壓力傳感器、模數(shù)轉換器、單片機、液晶顯示屏，外接鍵盤由方形的可被LED點亮的硅膠格子鍵盤組成；在16個鍵盤的硅膠套中，嵌入RGBLED以達到改變按鍵顏色的功能，以4個列向RGBLED為一組，所用LED共陰連接，由arduino通過一個NPN型三極管來驅(qū)動，在陽極方面，4個行向的同種LED共陽連接，同樣通過NPN三極管接到arduino端驅(qū)動，arduino端接的是PWM輸出級，通過調(diào)節(jié)占空比來達到0~5v的電壓輸出；在輸入鍵位下布有壓力傳感器，壓力傳感器用來收集壓力信號。本實用新型的優(yōu)點在于：能夠在每次輸入后重新排布鍵盤順序，打破了傳統(tǒng)鍵盤鍵位固定而易被記錄密碼圖案的弊端。
【專利說明】顏色數(shù)字壓力感知組合動態(tài)鍵盤系統(tǒng)

【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種顏色數(shù)字壓力感知組合動態(tài)安全鍵盤系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002] 目前，數(shù)字組合密碼被廣泛應用于生活中各領域，作為身份認證的憑證(如銀行賬 戶的認證，簡單的密碼電子門禁等)。而傳統(tǒng)的靜態(tài)物理鍵盤作為數(shù)字密碼的輸入設備更是 廣泛部署于各類終端(如銀行的ATM自動取款機)。但是，這種密碼輸入設備存在著許多不 可忽視的安全隱患。如他人可以通過一些方法獲取密碼輸入者的密碼圖案，即通過窺視設 備或者收集鍵盤按鍵上的指紋獲知密碼具體由哪些數(shù)字或符號組成，從而大幅度降低密 碼的強度，使其能在較短的時間內(nèi)被猜解出，進而破壞認證。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本實用新型為了解決輸入設備存在安全隱患的問題，提供了一種組合鍵盤系統(tǒng)， 采取的技術方案是：
[0004] 一種組合鍵盤系統(tǒng)包括外接鍵盤、壓力傳感器、模數(shù)轉換器、單片機、液晶顯示屏，
[0005] 外接鍵盤由方形的可被LED點亮的硅膠格子鍵盤組成；在16個鍵盤的硅膠套中， 嵌入RGBLED以達到改變按鍵顏色的功能，以4個列向RGB LED為一組，所用LED共陰連接， 由arduino通過一個NPN型三極管來驅(qū)動，在陽極方面，4個行向的同種LED共陽連接，同樣 通過NPN三極管接到arduino端驅(qū)動，arduino端接的是PWM輸出級，通過調(diào)節(jié)占空比來達 到(Γ5ν的電壓輸出；
[0006] 在輸入鍵位下布有壓力傳感器，壓力傳感器用來收集壓力信號；
[0007] 單片機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] 本實用新型的優(yōu)點在于：1.能夠在每次輸入后重新排布鍵盤順序，打破了傳統(tǒng) 鍵盤鍵位固定而易被記錄密碼圖案的弊端。2.在數(shù)字密碼基礎上加入顏色關鍵字產(chǎn)生混合 密碼，密碼強度更高，更為隱蔽難以破解。3.內(nèi)設壓力傳感裝置，可以檢測人的擊鍵壓力，使 用這一動態(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?shù)碾[蔽性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010] 圖1是單片機的內(nèi)部模塊結構框圖。
[0011] 圖2是本實用新型的硬件部分的連接結構示意圖。
[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計。
[0014] 圖5是壓力傳感電路的電路圖。
[0015] 下面結合附圖對本實用新型作進一步描述。
[0016] 組合鍵盤系統(tǒng)包括外接鍵盤、壓力傳感器、模數(shù)轉換器、單片機、液晶顯示屏，所述 的外接鍵盤的16鍵盤的硅膠套中，嵌入有RGBLED，用來改變按鍵的顏色。
[0017] Monome鍵盤模塊，該鍵盤模塊用來獲取用戶輸入顯示動態(tài)按鍵。Arduino mega 2560控制模塊，該芯片用來處理用戶輸入隨機產(chǎn)生并映射鍵盤序列與通信模塊完成交流。 IXD/LED顯示模塊，用來顯示信息完成與用戶的交互；GSM通信模塊和UNO控制模塊，用來通 過GSM網(wǎng)絡與綁定的手機完成信息交流與檢測，用來實現(xiàn)遠程控制。
[0018] Monome鍵盤模塊主要由方形的可被LED點亮的硅膠格子鍵盤組成，其功能可以由 用戶自定義設計。在16個鍵盤的硅膠套中，嵌入RGBLED以達到改變按鍵顏色的功能。以 4個列向RGB LED (共12個發(fā)光二極管）為一組，所用LED共陰連接，由arduino通過一個 NPN型三極管來驅(qū)動。在陽極方面，4個行向的同種LED共陽連接，同樣通過NPN三極管接 到arduino端驅(qū)動。arduino端接的是PWM輸出級，通過調(diào)節(jié)占空比來達到0~5v的電壓輸 出。
[0019] 在輸入鍵位下布有壓力傳感器，用戶輸入密碼時可同時判斷壓力大小，可以以此 為第二個判斷依據(jù)，若密碼正確的同時壓力值正確方可解鎖?？梢员ＷC若密碼泄露，也不可 輕易打開。壓力傳感器用來收集壓力信號，其工作流程圖如圖3所示。具體來講，固件程序 在開啟之后空循環(huán)檢測，直到有按鍵按下，通過壓力傳感器的信號傳入，先判斷按鍵號碼， 并將其發(fā)送到信號處理端，接著采集并發(fā)送按鍵過程產(chǎn)生的壓力值直到按鍵結束，將結束 信號發(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 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，功能強大。使用帶有中文字庫的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] 實際工作時，運用視覺暫留效果，依次循環(huán)導通4個陰級的三極管，配合陽極三極 管的PWM輸出，以達到同時顯示16個不同顏色的目的。
[0022] 用戶可以設定自己的顏色密碼來替代傳統(tǒng)的數(shù)字密碼，并且在輸入自行設定的顏 色密碼時每按鍵一次，顏色序列就會變化一次，以保證不能被竊取到輸入序列，從而大大提 高了安全性。
[0023] 采集程序主要負責采集壓力感應鍵盤傳送回來的數(shù)據(jù)，以進行數(shù)據(jù)存儲和判斷等 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。當采集程序開啟 后循環(huán)檢測是否收到固件程序發(fā)來的開始信號，若收到則表明某個鍵被按下，并且將后面 傳來的第一個字節(jié)的數(shù)據(jù)存為按鍵號。所以采集程序?qū)㈤_始信號的下一個字節(jié)的數(shù)據(jù)存在 鍵號里。將鍵號之后的數(shù)據(jù)存在此鍵號對應的壓力數(shù)組中，直至收到結束信號。當采集程 序沒有收到開始信號時，程序?qū)⑹盏降臄?shù)據(jù)存在鍵號為空所對應的壓力數(shù)組中。
[0025] 因此，采用動態(tài)物理鍵盤，每次完成輸入并確認后，鍵盤按鍵將自動完成隨機刷 新，其上一次輸入的密碼圖案將毫無意義，竊取者無法從外界觀察到我們的擊鍵特征，更無 從仿制，不會泄露有關用戶密碼的任何信息，從而保證了密碼強度的穩(wěn)定性。
【權利要求】
1. 一種顏色數(shù)字壓力感知組合動態(tài)鍵盤系統(tǒng)，包括外接鍵盤、壓力傳感器、模數(shù)轉換 器、單片機、液晶顯示屏依次電連接，其特征在于： 其中，外接鍵盤由方形的可被LED點亮的硅膠格子鍵盤組成；在16個鍵盤的硅膠套中， 嵌入RGB LED以達到改變按鍵顏色的功能，以4個列向RGB LED為一組，所用LED共陰連 接，由arduino通過一個NPN型三極管來驅(qū)動，在陽極方面，4個行向的同種LED共陽連接， 同樣通過NPN三極管接到arduino端驅(qū)動，arduino端接的是PWM輸出級，通過調(diào)節(jié)占空比 來達到(Γ5ν的電壓輸出； 在輸入鍵位下布有壓力傳感器，壓力傳感器用來收集壓力信號； 單片機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)權利要求1所述的顏色數(shù)字壓力感知組合動態(tài)鍵盤系統(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】H01H13/83GK203894846SQ201420312892
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年6月13日 優(yōu)先權日:2014年6月13日
【發(fā)明者】劉學斌, 王冰倩, 曾梓臻 申請人:劉學斌