基于單片機的激光密碼鎖的設計

電腦密碼控制器是以微處理器和數(shù)字存儲器為代表，采用了當今高新科技、最新優(yōu)化軟件設 計而成，所追求的高保密性、高可靠性和廣泛的適用性，特別是在區(qū)域管理和集中控制防盜 中顯示出諸多優(yōu)勢，是一種現(xiàn)在比較流行的系統(tǒng)。

本密碼控制器屬于光電遙控式，集合了以上兩種先進技術。以有光照或無光照作為基本碼編 排一組特定的密碼，利用激光為載體，然后被接收器識別，單片機分析、判斷，只有符合預 置的密碼信號，才能執(zhí)行開鎖。

1　方案設計

激光密碼使用了單片機與液晶顯示屏。單片機保證其編寫者可以采用當今的高新科技、最優(yōu) 化軟件來設計編程，液晶顯示屏確保能在十分友好的界面下幫助使用者進行操作。結(jié)合 了先進的光電技術，確保了控制器在科學技術方面的領先性。精心設計軟件、巧妙組合各部 分硬件，確保密碼鎖的原理簡單、結(jié)構(gòu)巧妙，功能完備。這樣就解決了普通用戶擁有高科技 先進產(chǎn)品難的問題。

下面就其主要系統(tǒng)的運行原理及其關鍵技術進行具體的介紹。由編碼及發(fā)射部分、接收信息 及處理部分、機械鎖三大部分組成。其具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2　各硬件部分的原理和實現(xiàn)

2.1編碼原理及其實現(xiàn)

密碼控制器主要由一塊AT89C51的芯片通過編程來實現(xiàn)其具體功能。其主要原理是， 當用戶 通過鍵盤將密碼輸入時，單片機將進行自動轉(zhuǎn)換處理，使其處理過的機器碼轉(zhuǎn)變成為控制電 源通斷的脈沖信號。信號經(jīng)過耦合后再用三極管或運算放大器對微弱的信號進行放大，從而 可以驅(qū)動半導體激光器，保證激光發(fā)射器正常發(fā)射激光脈沖信號。

密碼設計及信號的產(chǎn)生原理：當用戶從鍵盤輸入一個數(shù)字20，寫入存儲器中的二進制碼為10 100，在單片機編程時，把“0”設定為斷電40 μs,將“1”設定為通電40 μs,然后當用戶 發(fā)射開關時便將此組編碼取出作為控制電源的信號，并在編程時將這個過程設計為循環(huán)直到 用戶停止按鍵，然后發(fā)射器就將這個通斷的電信號轉(zhuǎn)變成激光信號發(fā)射出去。也就避免了用 固定頻率波易受外界干擾、安全系數(shù)低等缺點，提高了安全可靠性。

 2.2信號接收與處理部分的設計與實現(xiàn)

這一部分主要是對激光信號的檢測，以及對其進行的處理。首先，硬件選用了UDU2C型號的 光敏二極管作為檢測激光信號的主要元件，但是為了提高其檢測精度以及檢測距離，在此二 極管前加一個光學凹鏡，從而使從很遠處射過來的發(fā)散光線能夠重新聚焦，確保了其遠距離 接 收與檢測。最后再將檢測到的信號進行再次的整形與放大，使信號滿足要求。此處用一塊A T89C2051芯片，然后通過編程讓單片機實現(xiàn)其具體的運算處理。當密碼器接收到已經(jīng)過整形 與放大的信號，就開始判斷，如果此信號是設置密碼信號，那么便將這個信號放入存儲器中 作為記憶內(nèi)容存儲；如果是開鎖信號就將收到的信號與以前存在存儲器中的密碼進行比較。 當所收到的信號與預先存在存儲器中的密碼相同則輸出信號A來啟動機械鎖裝置的繼電器， 然后啟動小型電動機，從而帶動鎖閂而將鎖打開。當比較的信號不相同的話，則輸出信號B 來啟動報警電路從而發(fā)出警報?？紤]到此密碼鎖有可能在使用的過程中出現(xiàn)斷電現(xiàn)象，所以 在這里加了一個電源及斷電保護裝置，當斷電后自動將其電源接到蓄電池上以保證其正常使 用，當電量不足時自動發(fā)出電量不足警告，以提醒使用者充電。其基本電路圖如圖2所示（ 斷電保護裝置只需將圖2稍加改動便可使用）。

2.3報警器及機械鎖的實現(xiàn)

此系統(tǒng)的關鍵部分在于前2個部分的設計與實現(xiàn)。此處，報警器選擇普通的蜂鳴器即可滿足 要求。電動機械鎖部分則是由一個電磁繼電器，一個電動機以及一個機械鎖組合而成。

3　軟件流程圖

本系統(tǒng)軟件采用Keil C語言編寫，為了確保控制器的功能完全，結(jié)構(gòu)、原理簡單， 采用了自 頂向下、逐步細化的方法。其主程序由兩大部分組成，包括發(fā)射和接收兩大部分。具體流程 分別由圖3發(fā)射部分流程圖和圖4接收部分流程圖來表示。

4　結(jié)語

經(jīng)測試表明，該系統(tǒng)主要有以下幾點優(yōu)點：

（1）激光具有單色性好，發(fā)散小，具有高速性以及大信息量，確保他的科技優(yōu)勢。

（2）全部操作功能由一只激光發(fā)射器來完成，具有時空雙重控制功能，且制作偽鑰匙 的難度較大，在技術上比較先進。

（3）本密碼控制器擁有獨特的液晶顯示屏幕，完全中文顯示，具有極為友好的界面和控制 平臺。

（4）密碼控制器可以由使用者隨意編碼，在不得知密碼的情況下，即使最高明的盜者也無 法得逞。完全應用在機場、車站、銀行、旅館、辦公室及廣大家庭。

（5）保密性好，一般的密碼控制器在開鎖時均須實施一個預定的程序（即輸入密碼 ），若程 序太長，則開鎖的時間長，且容易弄錯，若太短又容易被人破譯，特別是當別人的面開鎖時 就很容易泄密，而本密碼控制器可以遠距離開鎖，其最遠距離可達幾百米，這樣一來輸入 時間的長短就不用考慮了，完全可以無聲無息地開鎖，減少了泄密的幾率。

（6)該密碼控制器具有獨特的電源及斷電保護裝置，可以自動提醒用戶，使用戶不必擔心 。