基于AT89C51單片機(jī)的激光密碼控制器的設(shè)計(jì)

本密碼控制器屬于光電遙控式，集合了以上兩種先進(jìn)技術(shù)。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(jī)分析、判斷，只有符合預(yù) 置的密碼信號，才能執(zhí)行開鎖。

1 方案設(shè)計(jì)

激光密碼使用了單片機(jī)與液晶顯示屏。單片機(jī)保證其編寫者可以采用當(dāng)今的高新科技、最優(yōu) 化軟件來設(shè)計(jì)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(jìn)行操作。結(jié)合 了先進(jìn)的光電技術(shù)，確保了控制器在科學(xué)技術(shù)方面的領(lǐng)先性。

精心設(shè)計(jì)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(jìn)產(chǎn)品難的問題。

下面就其主要系統(tǒng)的運(yùn)行原理及其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)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(jī)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(shí)現(xiàn)

2.1 編碼原理及其實(shí)現(xiàn)

密碼控制器主要由一塊AT89C51的芯片通過編程來實(shí)現(xiàn)其具體功能。其主要原理是，當(dāng)用戶 通過鍵盤將密碼輸入時(shí)，單片機(jī)將進(jìn)行自動(dòng)轉(zhuǎn)換處理，使其處理過的機(jī)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(yùn)算放大器對微弱的信號進(jìn)行放大，從而 可以驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)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(shè)計(jì)及信號的產(chǎn)生原理：當(dāng)用戶從鍵盤輸入一個(gè)數(shù)字20，寫入存儲器中的二進(jìn)制碼為10 100，在單片機(jī)編程時(shí)，把“0”設(shè)定為斷電40 μs,將“1”設(shè)定為通電40 μs,然后當(dāng)用戶 發(fā)射開關(guān)時(shí)便將此組編碼取出作為控制電源的信號，并在編程時(shí)將這個(gè)過程設(shè)計(jì)為循環(huán)直到 用戶停止按鍵，然后發(fā)射器就將這個(gè)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(diǎn)，提高了安全可靠性。

2.2 信號接收與處理部分的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

這一部分主要是對激光信號的檢測，以及對其進(jìn)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(gè)光學(xué)凹鏡，從而使從很遠(yuǎn)處射過來的發(fā)散光線能夠重新聚焦，確保了其遠(yuǎn)距離 接 收與檢測。最后再將檢測到的信號進(jìn)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(jī)實(shí)現(xiàn)其具體的運(yùn)算處理。當(dāng)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(shè)置密碼信號，那么便將這個(gè)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(jìn)行比較。 當(dāng)所收到的信號與預(yù)先存在存儲器中的密碼相同則輸出信號A來啟動(dòng)機(jī)械鎖裝置的繼電器， 然后啟動(dòng)小型電動(dòng)機(jī)，從而帶動(dòng)鎖閂而將鎖打開。當(dāng)比較的信號不相同的話，則輸出信號B 來啟動(dòng)報(bào)警電路從而發(fā)出警報(bào)?？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(gè)電源及斷電保護(hù)裝置，當(dāng)斷電后自動(dòng)將其電源接到蓄電池上以保證其正常使 用，當(dāng)電量不足時(shí)自動(dòng)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(hù)裝置只需將圖2稍加改動(dòng)便可使用）。

2.3 報(bào)警器及機(jī)械鎖的實(shí)現(xiàn)

此系統(tǒng)的關(guān)鍵部分在于前2個(gè)部分的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。此處，報(bào)警器選擇普通的蜂鳴器即可滿足 要求。電動(dòng)機(jī)械鎖部分則是由一個(gè)電磁繼電器，一個(gè)電動(dòng)機(jī)以及一個(gè)機(jī)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?？刂破鞯墓δ芡耆?，結(jié)構(gòu)、原理簡單， 采用了自 頂向下、逐步細(xì)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(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：

（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(shí)空雙重控制功能，且制作偽鑰匙 的難度較大，在技術(shù)上比較先進(jìn)。

（3）本密碼控制器擁有獨(dú)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(yīng)用在機(jī)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(shí)均須實(shí)施一個(gè)預(yù)定的程序（即輸入密碼 ），若程 序太長，則開鎖的時(shí)間長，且容易弄錯(cuò)，若太短又容易被人破譯，特別是當(dāng)別人的面開鎖時(shí) 就很容易泄密，而本密碼控制器可以遠(yuǎn)距離開鎖，其最遠(yuǎn)距離可達(dá)幾百米，這樣一來輸入 時(shí)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(dú)特的電源及斷電保護(hù)裝置，可以自動(dòng)提醒用戶，使用戶不必?fù)?dān)心 。