基于51單片機(jī)的現(xiàn)場無電源電子密碼鎖設(shè)計(jì)
目前,市場上有多種基于IC卡設(shè)計(jì)的電子鎖,廣泛應(yīng)用于賓館、公寓、倉庫、學(xué)校等場所。這些場合能夠提供很好的直流或交流電源,電子鎖的控制部分可以長時(shí)間方便地獲取穩(wěn)定的電源。但是,在野外環(huán)境中往往不能為控制部分方便地提供電源,需要手持部分為控制部分提供電源,執(zhí)行開鎖和閉鎖操作,因此傳統(tǒng)由控制部分提供電源的電子鎖不能滿足野外環(huán)境的需要,例如采油井、注水站、電信通訊井等,在這些地方,尤其是偏遠(yuǎn)的地方,往往對安全性要求較高,提供電源又較為困難。
本文介紹了一種電子鎖,電子鎖系統(tǒng)分為控制和手持兩部分。手持部分的電源采用鋰電池,控制部分的工作電源由手持部分提供,數(shù)據(jù)線和電源線共用一根線,有效解決了上述問題,使用方便。
1 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
電子鎖由控制部分和手持部分組成??刂撇糠钟蒘TCl2C2052單片機(jī)、信號接收電路、電機(jī)驅(qū)動電路、保護(hù)電路構(gòu)成,主要完成電子鎖鑰匙密碼的接收、驗(yàn)證、直流電機(jī)驅(qū)動、電機(jī)保護(hù)功能;手持部分主要由STCl2C2052單片機(jī)、可充電電源電路、信號發(fā)送電路、鎖開關(guān)按鍵電路構(gòu)成,主要完成電子鎖系統(tǒng)電源的提供,開鎖、閉鎖信號和鑰匙密碼信號的發(fā)送功能。為了使用方便,控制部分和手持部分的連接采用紐扣式接頭,外部為地,內(nèi)部為電源線,通過單根電源線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和控制功能。開鎖、閉鎖操作的執(zhí)行由3 V直流變速電機(jī)完成,直流變速電機(jī)可以降低轉(zhuǎn)速,增大力矩。硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。
1.1 STCl2C2052單片機(jī)
控制部分和手持部分微處理器采用STCl2C2052單片機(jī)。STCl2C2052除了具有運(yùn)算器、控制器、RAM、FLASH、定時(shí)器、串行接口等功能部件外,還具有以下特點(diǎn):SOP-20封裝,體積??;3.5~5.5 V寬工作電壓,具有ESD保護(hù),高抗靜電干擾,抗4 kV快速脈沖干擾;-40~+80℃工作溫度范圍,低功耗的空閑和掉電工作模式,2 KB芯片內(nèi)E2PROM,ISP系統(tǒng)在線可編程,硬件看門狗(WDT)等特點(diǎn),適用于野外環(huán)境。
1.2 信號發(fā)送電路
手持部分的信號發(fā)送電路將開鎖、閉鎖信號和鑰匙密碼信號通過電源線發(fā)送到控制部分。信號發(fā)送電路由三極管Q1、二極管D1、電阻R1和線圈L1構(gòu)成,如圖2所示。當(dāng)單片機(jī)的P3.1輸出高電平時(shí),Q1截止,輸出低電平時(shí),Q1導(dǎo)通,電源正極通過D1、限流電阻R1和Q1接地。此時(shí),會在電源線上產(chǎn)生一個(gè)瞬時(shí)的低脈沖,表明有信號發(fā)送,低脈沖信號的不同頻率代表發(fā)送的是“O”,還是“1”。
1.3 信號接收電路
控制部分信號接收電路通過電源線接收開鎖、閉鎖控制信號和鑰匙密碼信號。接收電路包括電容C1,三極管Q2和一個(gè)反向器。電源通過線圈L2給控制部分提供電源,如圖3所示。手持部分通過電源線發(fā)送信號,產(chǎn)生瞬時(shí)的低電平脈沖,低脈沖信號通過C1加載到Q2的基極,使得Q2處于截止?fàn)顟B(tài)。此時(shí),反向器輸出低電平信號。無脈沖信號時(shí),Q2處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)。此時(shí),反向器輸出高電平信號。根據(jù)信號頻率可以判斷發(fā)送來的是“0”,還是“1”。
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