基于单片机的激光密码锁的设计

当今社会光电技术的应用已经非常广泛，尤其是在光纤通信技术、远程遥控技术、雷达探 测技术、自动控制技术以及光电检测技术等方面，对于光电技术的依赖越来越大。光电技术 是具有广阔前景的一门新型技术，因为光的传播速度快，同时又不容易受干扰，还具有极大 的信息承载量，如果选择用光作为信息的载体，可以想象得出我们的世界将会变得如何的方 便快捷。
          电脑密码控制器是以微处理器和数字存储器为代表，采用了当今高新科技、最新优化软件设 计而成，所追求的高保密性、高可靠性和广泛的适用性，特别是在区域管理和集中控制防盗 中显示出诸多优势，是一种现在比较流行的系统。
          本密码控制器属于光电遥控式，集合了以上两种先进技术。以有光照或无光照作为基本码编 排一组特定的密码，利用激光为载体，然后被接收器识别，单片机分析、判断，只有符合预 置的密码信号，才能执行开锁。     
       1　方案设计
          激光密码使用了单片机与液晶显示屏。单片机保证其编写者可以采用当今的高新科技、最优 化软件来设计编程，液晶显示屏确保能在十分友好的界面下帮助使用者进行操作。结合 了先进的光电技术，确保了控制器在科学技术方面的领先性。精心设计软件、巧妙组合各部 分硬件，确保密码锁的原理简单、结构巧妙，功能完备。这样就解决了普通用户拥有高科技 先进产品难的问题。
          下面就其主要系统的运行原理及其关键技术进行具体的介绍。由编码及发射部分、接收信息 及处理部分、机械锁三大部分组成。其具体结构如图1所示。   
     
   
          2　各硬件部分的原理和实现
          2.1编码原理及其实现
          密码控制器主要由一块AT89C51的芯片通过编程来实现其具体功能。其主要原理是， 当用户 通过键盘将密码输入时，单片机将进行自动转换处理，使其处理过的机器码转变成为控制电 源通断的脉冲信号。信号经过耦合后再用三极管或运算放大器对微弱的信号进行放大，从而 可以驱动半导体激光器，保证激光发射器正常发射激光脉冲信号。
          密码设计及信号的产生原理：当用户从键盘输入一个数字20，写入存储器中的二进制码为10 100，在单片机编程时，把“0”设定为断电40 μs,将“1”设定为通电40 μs,然后当用户 发射开关时便将此组编码取出作为控制电源的信号，并在编程时将这个过程设计为循环直到 用户停止按键，然后发射器就将这个通断的电信号转变成激光信号发射出去。也就避免了用 固定频率波易受外界干扰、安全系数低等缺点，提高了安全可靠性。   
     
   
          2.2信号接收与处理部分的设计与实现
          这一部分主要是对激光信号的检测，以及对其进行的处理。首先，硬件选用了UDU2C型号的 光敏二极管作为检测激光信号的主要元件，但是为了提高其检测精度以及检测距离，在此二 极管前加一个光学凹镜，从而使从很远处射过来的发散光线能够重新聚焦，确保了其远距离 接 收与检测。最后再将检测到的信号进行再次的整形与放大，使信号满足要求。此处用一块A T89C2051芯片，然后通过编程让单片机实现其具体的运算处理。当密码器接收到已经过整形 与放大的信号，就开始判断，如果此信号是设置密码信号，那么便将这个信号放入存储器中 作为记忆内容存储；如果是开锁信号就将收到的信号与以前存在存储器中的密码进行比较。 当所收到的信号与预先存在存储器中的密码相同则输出信号A来启动机械锁装置的继电器， 然后启动小型电动机，从而带动锁闩而将锁打开。当比较的信号不相同的话，则输出信号B 来启动报警电路从而发出警报。考虑到此密码锁有可能在使用的过程中出现断电现象，所以 在这里加了一个电源及断电保护装置，当断电后自动将其电源接到蓄电池上以保证其正常使 用，当电量不足时自动发出电量不足警告，以提醒使用者充电。其基本电路图如图2所示（ 断电保护装置只需将图2稍加改动便可使用）。
   
          2.3报警器及机械锁的实现
          此系统的关键部分在于前2个部分的设计与实现。此处，报警器选择普通的蜂鸣器即可满足 要求。电动机械锁部分则是由一个电磁继电器，一个电动机以及一个机械锁组合而成。?
          3　软件流程图
   本系统软件采用Keil C语言编写，为了确保控制器的功能完全，结构、原理简单， 采用了自 顶向下、逐步细化的方法。其主程序由两大部分组成，包括发射和接收两大部分。具体流程 分别由图3发射部分流程图和图4接收部分流程图来表示。
        
     
      
   
          4　结语
          经测试表明，该系统主要有以下几点优点：

         
     （1）激光具有单色性好，发散小，具有高速性以及大信息量，确保他的科技优势。
   
          （2）全部操作功能由一只激光发射器来完成，具有时空双重控制功能，且制作伪钥匙 的难度较大，在技术上比较先进。?
          （3）本密码控制器拥有独特的液晶显示屏幕，完全中文显示，具有极为友好的界面和控制 平台。?
          （4）密码控制器可以由使用者随意编码，在不得知密码的情况下，即使最高明的盗者也无 法得逞。完全应用在机场、车站、银行、旅馆、办公室及广大家庭。?
          （5）保密性好，一般的密码控制器在开锁时均须实施一个预定的程序（即输入密码 ），若程 序太长，则开锁的时间长，且容易弄错，若太短又容易被人破译，特别是当别人的面开锁时 就很容易泄密，而本密码控制器可以远距离开锁，其最远距离可达几百米，这样一来输入 时间的长短就不用考虑了，完全可以无声无息地开锁，减少了泄密的几率。?
          （6)该密码控制器具有独特的电源及断电保护装置，可以自动提醒用户，使用户不必担心 。?