基于AT89C51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(shí)別，單片機(jī)分析、判斷，只有符合預(yù) 置的密碼信號(hào)，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(jiǎn)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(hào)。信號(hào)經(jīng)過耦合后再用三極管或運(yùn)算放大器對(duì)微弱的信號(hào)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(hào)。

密碼設(shè)計(jì)及信號(hào)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(chǔ)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(hào)，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(hào)轉(zhuǎn)變成激光信號(hào)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(hào)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(duì)激光信號(hào)的檢測(cè)，以及對(duì)其進(jìn)行的處理。首先，硬件選用了UDU2C型號(hào)的 光敏二極管作為檢測(cè)激光信號(hào)的主要元件，但是為了提高其檢測(cè)精度以及檢測(cè)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(cè)。最后再將檢測(cè)到的信號(hào)進(jìn)行再次的整形與放大，使信號(hào)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(hào)，就開始判斷，如果此信號(hào)是設(shè)置密碼信號(hào)，那么便將這個(gè)信號(hào)放入存儲(chǔ)器中 作為記憶內(nèi)容存儲(chǔ)；如果是開鎖信號(hào)就將收到的信號(hào)與以前存在存儲(chǔ)器中的密碼進(jìn)行比較。 當(dāng)所收到的信號(hào)與預(yù)先存在存儲(chǔ)器中的密碼相同則輸出信號(hào)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(hào)不相同的話，則輸出信號(hào)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Y(jié)構(gòu)、原理簡(jiǎn)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。