一種節(jié)能移動(dòng)端的光控通信的防盜系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種節(jié)能移動(dòng)端的光控通信的防盜系統(tǒng)，包括光鑰匙模塊、光控鎖模塊、中央處理器、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列電路、電源電路；所述電源電路分別連接中央處理器和現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列電路；所述電源電路內(nèi)設(shè)置有太陽(yáng)能電池板、穩(wěn)壓電路、電源控制器及直流供電電路；通過(guò)所述光鑰匙來(lái)發(fā)出開(kāi)鎖密碼，把密碼信息加載到所述光鑰匙的LED燈上，通過(guò)自由空間，將信息傳遞到所述光控鎖的光檢測(cè)模塊上，通過(guò)比對(duì)信息來(lái)控制門(mén)鎖的關(guān)閉和開(kāi)啟。該系統(tǒng)節(jié)能環(huán)保，安全性高，可以廣泛的應(yīng)用于賓館、寫(xiě)字樓等應(yīng)用場(chǎng)合。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種節(jié)能移動(dòng)端的光控通信的防盜系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及可見(jiàn)光通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種節(jié)能移動(dòng)端的光控通信的防盜系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，門(mén)禁系統(tǒng)是一種對(duì)出入口進(jìn)行管理的系統(tǒng)。
[0003]太陽(yáng)能(solarenergy)，是指太陽(yáng)的熱福射能(參見(jiàn)熱能傳播的三種方式)，主要表現(xiàn)就是常說(shuō)的太陽(yáng)光線(xiàn)。在現(xiàn)代一般用作發(fā)電或者為熱水器提供能源。自地球上生命誕生以來(lái)，就主要以太陽(yáng)提供的熱輻射能生存，而自古人類(lèi)也懂得以陽(yáng)光曬干物件，并作為制作食物的方法，如制鹽和曬咸魚(yú)等。在化石燃料日趨減少的情況下，太陽(yáng)能已成為人類(lèi)使用能源的重要組成部分，并不斷得到發(fā)展。太陽(yáng)能的利用有光熱轉(zhuǎn)換和光電轉(zhuǎn)換兩種方式，太陽(yáng)能發(fā)電是一種新興的可再生能源。廣義上的太陽(yáng)能也包括地球上的風(fēng)能、化學(xué)能、水能等。
[0004]太陽(yáng)能是由太陽(yáng)內(nèi)部氫原子發(fā)生氫氦聚變釋放出巨大核能而產(chǎn)生的，來(lái)自太陽(yáng)的福射能量。
[0005]人類(lèi)所需能量的絕大部分都直接或間接地來(lái)自太陽(yáng)。植物通過(guò)光合作用釋放氧氣、吸收二氧化碳，并把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能在植物體內(nèi)貯存下來(lái)。煤炭、石油、天然氣等化石燃料也是由古代埋在地下的動(dòng)植物經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代演變形成的一次能源。地球本身蘊(yùn)藏的能量通常指與地球內(nèi)部的熱能有關(guān)的能源和與原子核反應(yīng)有關(guān)的能源。
[0006]門(mén)禁系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了一個(gè)很長(zhǎng)的過(guò)程，從早期的機(jī)械門(mén)鎖一直發(fā)展到現(xiàn)在基于無(wú)線(xiàn)射頻的電子門(mén)鎖。機(jī)械門(mén)鎖是一個(gè)典型的純粹的機(jī)械裝置，不管設(shè)計(jì)的多么精巧，使用的材質(zhì)多么的堅(jiān)硬，人們總是可以通過(guò)外力把它打開(kāi)。而且，機(jī)械門(mén)鎖不方便進(jìn)行鑰匙的管理。在人流量較多的辦公室、酒店等，如果有一個(gè)人丟失了鑰匙，那么就要進(jìn)行門(mén)鎖的更換，十分麻煩。出于這些問(wèn)題的考慮，人們研制了電子磁卡鎖和電子密碼鎖。電子磁卡鎖和電子密碼鎖能很好的解決了上面的問(wèn)題，使門(mén)禁系統(tǒng)發(fā)展到了一個(gè)全新的高度。但是，它們也暴露出了很多缺點(diǎn)和問(wèn)題。比如，電子磁卡鎖的讀卡機(jī)和卡片的磨損比較大，卡片上的開(kāi)鎖信息容易被復(fù)制，在安全方面有著很大的隱患。電子密碼鎖的在安全性方面的問(wèn)題就更加的突出，由于它是基于無(wú)線(xiàn)技術(shù)，密碼特別容易被泄露，安全問(wèn)題不容忽視。目前，無(wú)線(xiàn)門(mén)禁系統(tǒng)主要采用無(wú)線(xiàn)射頻技術(shù)，該技術(shù)有很好的穿透性，然而這一特性又使得無(wú)線(xiàn)射頻信號(hào)容易被電磁干擾，被截獲復(fù)制，造成開(kāi)鎖的信息泄漏而導(dǎo)致財(cái)產(chǎn)損失。
[0007]隨著白光LED器件的發(fā)展，可見(jiàn)光通信技術(shù)得到了越來(lái)越多的重視?？梢?jiàn)光無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)主要由光信號(hào)發(fā)射端和光信號(hào)接收端組成。在發(fā)送端，電信號(hào)經(jīng)放大、濾波等處理后，調(diào)制到LED器件上實(shí)現(xiàn)電光轉(zhuǎn)換。在接收端，通過(guò)光電檢測(cè)器實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換，并經(jīng)過(guò)相關(guān)信號(hào)處理單元還原出原始信息。
[0008]目前的無(wú)線(xiàn)門(mén)禁系統(tǒng)容易被電磁干擾，傳輸?shù)姆较虿豢煽?，密碼容易被截獲。然而可見(jiàn)光通信是一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳輸模式，具有保密性好的優(yōu)點(diǎn)。因此，可以將可見(jiàn)光通信技術(shù)與門(mén)禁技術(shù)相結(jié)合，具有廣闊的運(yùn)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的發(fā)明目的是，克服現(xiàn)有技術(shù)方法的不足，提供了一種節(jié)能環(huán)保，安全性高，可以廣泛的應(yīng)用于賓館、寫(xiě)字樓等應(yīng)用場(chǎng)合，將將可見(jiàn)光通信技術(shù)與門(mén)禁技術(shù)相結(jié)合的基于可見(jiàn)光通信的節(jié)能門(mén)禁系統(tǒng)。
[0010]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，提出了如下技術(shù)方案:
一種節(jié)能移動(dòng)端的光控通信的防盜系統(tǒng)，包括光鑰匙模塊、光控鎖模塊、中央處理器、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列電路、電源電路;所述電源電路分別連接中央處理器和現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列電路;所述電源電路內(nèi)設(shè)置有太陽(yáng)能電池板、穩(wěn)壓電路、電源控制器及直流供電電路;所述手中央處理器連接光鑰匙模塊;所述光鑰匙模塊內(nèi)設(shè)置有智能移動(dòng)終端，基于智能移動(dòng)終端操作系統(tǒng)，設(shè)計(jì)基于虛擬串口的秘鑰發(fā)送智能移動(dòng)終端的軟件模塊，通過(guò)智能移動(dòng)終端的軟件模塊發(fā)送出秘鑰信息，秘鑰信息由智能移動(dòng)終端的min-USB 口輸出;所輸出的秘鑰信息，基于智能移動(dòng)終端OTG功能，經(jīng)過(guò)外部驅(qū)動(dòng)模塊加載到LED燈上，通過(guò)LED來(lái)完成秘鑰信息的傳送;通過(guò)所述光鑰匙來(lái)發(fā)出開(kāi)鎖密碼，把密碼信息加載到所述光鑰匙的LED燈上，通過(guò)自由空間，將信息傳遞到所述光控鎖的光檢測(cè)模塊上，通過(guò)比對(duì)信息來(lái)控制門(mén)鎖的關(guān)閉和開(kāi)啟；
所述的現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列電路，內(nèi)部包括可配置邏輯模塊CLB、輸入輸出模塊1B和內(nèi)部連線(xiàn)三個(gè)部分;FPGA利用小型查找表(16 X 1RAM)來(lái)實(shí)現(xiàn)組合邏輯，每個(gè)查找表連接到一個(gè)D觸發(fā)器的輸入端，觸發(fā)器再來(lái)驅(qū)動(dòng)其他邏輯電路或驅(qū)動(dòng)1/0，由此構(gòu)成了既可實(shí)現(xiàn)組合邏輯功能又可實(shí)現(xiàn)時(shí)序邏輯功能的基本邏輯單元模塊，這些模塊間利用金屬連線(xiàn)互相連接或連接到I/O模塊;FPGA的邏輯是通過(guò)向內(nèi)部靜態(tài)存儲(chǔ)單元加載編程數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器單元中的值決定了邏輯單元的邏輯功能以及各模塊之間或模塊與I/O間的聯(lián)接方式，并最終決定了FPGA所能實(shí)現(xiàn)的功能，F(xiàn)PGA允許無(wú)限次的編程;為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，能夠滿(mǎn)足在光照度不夠使太陽(yáng)能進(jìn)行發(fā)電或夜間時(shí)候依然滿(mǎn)足對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行供電
在使用時(shí)，多余的電能將被存儲(chǔ)在蓄電池組內(nèi)，而出現(xiàn)太陽(yáng)能光照不夠或陰雨天氣或夜間時(shí)，蓄電池組將進(jìn)行釋電，并通過(guò)電源控制器的輸出電路輸送至直流供電電路內(nèi)，對(duì)中央處理器及現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列電路進(jìn)行供電，達(dá)到24小時(shí)全天候的使整個(gè)系統(tǒng)工作。
[0011]
所述光鑰匙模塊包括密鑰控制模塊、處理器模塊、LED驅(qū)動(dòng)模塊、白光LED ;所述密鑰控制模塊控制處理器模塊產(chǎn)生秘鑰信息，信號(hào)通過(guò)LED驅(qū)動(dòng)模塊，把信號(hào)加載到LED燈上。所述光控鎖模塊包括光電檢測(cè)模塊、信號(hào)處理模塊、處理器模塊、光鎖受控模塊，所述光電檢測(cè)模塊接收到光信號(hào)，對(duì)光信號(hào)進(jìn)行處理，把信號(hào)送入處理器模塊，處理器模塊對(duì)密鑰信息進(jìn)行匹配檢測(cè)，從而產(chǎn)生受控信號(hào)控制光鎖的開(kāi)啟或閉合。
[0012]所述基于可見(jiàn)光通信的無(wú)線(xiàn)門(mén)禁系統(tǒng)采用STC12C2052AD高速單片機(jī)做為主控芯片，利用單片機(jī)串口通信原理，實(shí)現(xiàn)光鑰匙模塊控制光密碼鎖模塊，從而實(shí)現(xiàn)門(mén)鎖的開(kāi)啟或關(guān)閉。
[0013]本技術(shù)方案中待發(fā)送密鑰為T(mén)TL電平信號(hào)，S卩+5V表示高電平“1”，0V表示低電平“O”。由于STC12C2052AD單片機(jī)I/O 口驅(qū)動(dòng)能力有限，無(wú)法直接驅(qū)動(dòng)LED實(shí)現(xiàn)密鑰(TTL電平)信息發(fā)送。因此，需設(shè)計(jì)LED驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)電信號(hào)到光信號(hào)的轉(zhuǎn)換。基于TTL信號(hào)電平特點(diǎn)，選用低成本、小體積PNP型貼片三極管S8550及其相關(guān)外圍器件，構(gòu)成了LED驅(qū)動(dòng)電路。
[0014]光鑰匙是基于單片機(jī)STC12C2052AD設(shè)計(jì)的一種發(fā)送端。光鑰匙可以發(fā)送不同的密鑰，通過(guò)不同的密鑰不僅可以打開(kāi)門(mén)鎖，還可以實(shí)現(xiàn)其他的功能。所述光鑰匙模塊不是一個(gè)簡(jiǎn)單的一對(duì)一的裝置，而是一個(gè)一對(duì)多的裝置。
[0015]所述光鎖受控模塊包括光電接收模塊、譯碼判決模塊、處理器模塊、光鎖受控模塊、電源模塊;其中，光電檢測(cè)器來(lái)接收攜帶數(shù)據(jù)信息的光束，通過(guò)光電轉(zhuǎn)換把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬電信號(hào)，通過(guò)前置放大模塊對(duì)電信號(hào)進(jìn)行放大，電信號(hào)經(jīng)過(guò)譯碼判決模塊，把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)輸入到處理器STC12C2052AD進(jìn)行處理。
[0016]所述光電檢測(cè)器為PIN光電二極管。成本較低，而且易于實(shí)現(xiàn)。
[0017]該發(fā)明的有益效果:
應(yīng)用人工智能專(zhuān)家系統(tǒng)、知識(shí)工程、模式識(shí)別、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法和技術(shù)，進(jìn)行智能化、集成化、協(xié)調(diào)化、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的新一代的計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)。WIFI容易被電磁干擾，傳輸?shù)姆较虿豢煽?，密碼容易被截獲。然而可見(jiàn)光通信是一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳輸模式，具有保密性好的優(yōu)點(diǎn)。
[0018]光鑰匙和智能移動(dòng)終端相結(jié)合，可以很好的運(yùn)用Android系統(tǒng)開(kāi)發(fā)手機(jī)AAP光密鑰軟件，Android系統(tǒng)是基于Linux的一個(gè)開(kāi)源的操作系統(tǒng)，主要是使用在移動(dòng)終端(手機(jī)和平板)中。Android系統(tǒng)和其他的系統(tǒng)平臺(tái)相比，有很大的優(yōu)勢(shì)。它的優(yōu)勢(shì)最主要的體現(xiàn)在它的開(kāi)放性。Android系統(tǒng)是完全開(kāi)源的系統(tǒng)，所有的愛(ài)好者和廠(chǎng)商都可以參與到Android系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)中來(lái)，這就為Android系統(tǒng)的發(fā)展打下了很好基礎(chǔ)。Android系統(tǒng)已經(jīng)成為了全球裝機(jī)量第一大的系統(tǒng)。Android系統(tǒng)的另一大優(yōu)勢(shì)就是基于谷歌公司的平臺(tái)，谷歌公司的地圖、搜索、郵箱等服務(wù)產(chǎn)品，能夠無(wú)縫的應(yīng)用到Andr1d系統(tǒng)中去。
[0019]所述的現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列電路，內(nèi)部包括可配置邏輯模塊CLB、輸入輸出模塊1B和內(nèi)部連線(xiàn)三個(gè)部分;FPGA利用小型查找表(16 X 1RAM)來(lái)實(shí)現(xiàn)組合邏輯，每個(gè)查找表連接到一個(gè)D觸發(fā)器的輸入端，觸發(fā)器再來(lái)驅(qū)動(dòng)其他邏輯電路或驅(qū)動(dòng)1/0，由此構(gòu)成了既可實(shí)現(xiàn)組合邏輯功能又可實(shí)現(xiàn)時(shí)序邏輯功能的基本邏輯單元模塊，這些模塊間利用金屬連線(xiàn)互相連接或連接到1/0模塊;FPGA的邏輯是通過(guò)向內(nèi)部靜態(tài)存儲(chǔ)單元加載編程數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器單元中的值決定了邏輯單元的邏輯功能以及各模塊之間或模塊與1/0間的聯(lián)接方式，并最終決定了 FPGA所能實(shí)現(xiàn)的功能，F(xiàn)PGA允許無(wú)限次的編程;為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，能夠滿(mǎn)足在光照度不夠使太陽(yáng)能進(jìn)行發(fā)電或夜間時(shí)候依然滿(mǎn)足對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行供電
在使用時(shí)，多余的電能將被存儲(chǔ)在蓄電池組內(nèi)，而出現(xiàn)太陽(yáng)能光照不夠或陰雨天氣或夜間時(shí)，蓄電池組將進(jìn)行釋電，并通過(guò)電源控制器的輸出電路輸送至直流供電電路內(nèi)，對(duì)中央處理器及現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列電路進(jìn)行供電，達(dá)到24小時(shí)全天候的使整個(gè)系統(tǒng)工作。
[0020]
本發(fā)明中所述基于可見(jiàn)光通信的無(wú)線(xiàn)門(mén)禁系統(tǒng)采用STC12C2052AD高速單片機(jī)做為主控芯片，利用單片機(jī)串口通信原理，實(shí)現(xiàn)光鑰匙模塊控制光密碼鎖模塊，從而實(shí)現(xiàn)門(mén)鎖的開(kāi)啟或關(guān)閉。和傳統(tǒng)的51單片機(jī)相比，STC12C2052AD具有以下優(yōu)點(diǎn):(I)性?xún)r(jià)比高，STC12C2052AD的電路比較簡(jiǎn)單，價(jià)格相對(duì)比較低廉；(2)STC12C2052AD采用單時(shí)鐘/機(jī)器周期的模式，一些指令的執(zhí)行和51單片機(jī)相比，速度是51單片機(jī)的3?24倍；(3)對(duì)于傳統(tǒng)51單片機(jī)編寫(xiě)的程序可以直接用于STC12C2052AD單片機(jī)，不需要重新進(jìn)行編寫(xiě)程序。
[0021]光鑰匙可以發(fā)送不同的密鑰，通過(guò)不同的密鑰不僅可以打開(kāi)門(mén)鎖，還可以實(shí)現(xiàn)其他的功能。所述光鑰匙模塊不是一個(gè)簡(jiǎn)單的一對(duì)一的裝置，而是一個(gè)一對(duì)多的裝置。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1是基于可見(jiàn)光通信的門(mén)禁系統(tǒng)框圖；
圖2是處理器模塊電路圖；
圖3是LED驅(qū)動(dòng)電路圖；
圖4是人機(jī)交互電路圖；
圖5是電源電路；
圖6是光電檢測(cè)模塊電路圖；
圖7是電壓比較電路圖；
圖8是門(mén)鎖及LED驅(qū)動(dòng)電路；
圖9是電壓轉(zhuǎn)化電路；
圖10是反壓電路。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的一種節(jié)能移動(dòng)端的光控通信的防盜系統(tǒng)作進(jìn)一步詳盡描述:
如圖1所示，一種節(jié)能移動(dòng)端的光控通信的防盜系統(tǒng)，包括光鑰匙模塊、光控鎖模塊、中央處理器、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列電路、電源電路;所述電源電路分別連接中央處理器和現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列電路;所述電源電路內(nèi)設(shè)置有太陽(yáng)能電池板、穩(wěn)壓電路、電源控制器及直流供電電路;所述手中央處理器連接光鑰匙模塊;所述光鑰匙模塊內(nèi)設(shè)置有智能移動(dòng)終端，基于智能移動(dòng)終端操作系統(tǒng)，設(shè)計(jì)基于虛擬串口的秘鑰發(fā)送智能移動(dòng)終端的軟件模塊，通過(guò)智能移動(dòng)終端的軟件模塊發(fā)送出秘鑰信息，秘鑰信息由智能移動(dòng)終端的min-USB 口輸出;所輸出的秘鑰信息，基于智能移動(dòng)終端OTG功能，經(jīng)過(guò)外部驅(qū)動(dòng)模塊加載到LED燈上，通過(guò)LED來(lái)完成秘鑰信息的傳送;通過(guò)所述光鑰匙來(lái)發(fā)出開(kāi)鎖密碼，把密碼信息加載到所述光鑰匙的LED燈上，通過(guò)自由空間，將信息傳遞到所述光控鎖的光檢測(cè)模塊上，通過(guò)比對(duì)信息來(lái)控制門(mén)鎖的關(guān)閉和開(kāi)啟；所述光鑰匙模塊包括密鑰控制模塊、處理器模塊、LED驅(qū)動(dòng)模塊、白光LED ;所述密鑰控制模塊控制處理器模塊產(chǎn)生秘鑰信息，信號(hào)通過(guò)LED驅(qū)動(dòng)模塊，把信號(hào)加載到LED燈上。所述光控鎖模塊包括光電檢測(cè)模塊、信號(hào)處理模塊、處理器模塊、光鎖受控模塊，所述光電檢測(cè)模塊接收到光信號(hào)，對(duì)光信號(hào)進(jìn)行處理，把信號(hào)送入處理器模塊，處理器模塊對(duì)密鑰信息進(jìn)行匹配檢測(cè)，從而產(chǎn)生受控信號(hào)控制光鎖的開(kāi)啟或閉合。
[0024]所述的現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列電路，內(nèi)部包括可配置邏輯模塊CLB、輸入輸出模塊1B和內(nèi)部連線(xiàn)三個(gè)部分;FPGA利用小型查找表(16 X 1RAM)來(lái)實(shí)現(xiàn)組合邏輯，每個(gè)查找表連接到一個(gè)D觸發(fā)器的輸入端，觸發(fā)器再來(lái)驅(qū)動(dòng)其他邏輯電路或驅(qū)動(dòng)1/0，由此構(gòu)成了既可實(shí)現(xiàn)組合邏輯功能又可實(shí)現(xiàn)時(shí)序邏輯功能的基本邏輯單元模塊，這些模塊間利用金屬連線(xiàn)互相連接或連接到I/O模塊;FPGA的邏輯是通過(guò)向內(nèi)部靜態(tài)存儲(chǔ)單元加載編程數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器單元中的值決定了邏輯單元的邏輯功能以及各模塊之間或模塊與I/O間的聯(lián)接方式，并最終決定了 FPGA所能實(shí)現(xiàn)的功能，F(xiàn)PGA允許無(wú)限次的編程;為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，能夠滿(mǎn)足在光照度不夠使太陽(yáng)能進(jìn)行發(fā)電或夜間時(shí)候依然滿(mǎn)足對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行供電
在使用時(shí)，多余的電能將被存儲(chǔ)在蓄電池組內(nèi)，而出現(xiàn)太陽(yáng)能光照不夠或陰雨天氣或夜間時(shí)，蓄電池組將進(jìn)行釋電，并通過(guò)電源控制器的輸出電路輸送至直流供電電路內(nèi)，對(duì)中央處理器及現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列電路進(jìn)行供電，達(dá)到24小時(shí)全天候的使整個(gè)系統(tǒng)工作。
[0025]
如圖2所示，所述基于可見(jiàn)光通信的無(wú)線(xiàn)門(mén)禁系統(tǒng)采用STC12C2052AD高速單片機(jī)做為主控芯片，STC12C2052AD共有20個(gè)管腳，VCC(20管腳)和+5V電源相連，GND(10管腳)接參考低。處于設(shè)計(jì)方便的目的，其余管腳全部通過(guò)標(biāo)號(hào)引出，相同標(biāo)號(hào)表示兩者之間具有相同的電氣連接。C5，Y1，C6組成晶振電路，它產(chǎn)生單片機(jī)所需要的時(shí)鐘頻率。Cl，R1組成復(fù)位電路和STC12C2052AD的Rst管腳(I管腳)相連接。下載接口與USB轉(zhuǎn)TTUPL2303/CH340)下載線(xiàn)相連，便于向單片機(jī)燒寫(xiě)程序時(shí)使用。
[0026]P3.0/Rx D(2管腳)為串口數(shù)據(jù)的輸入端I/O接口。
[0027]P3.1/Tx D(3管腳)為串口數(shù)據(jù)輸出端I/O接口。P3.2/INT0(管腳6)為外部中斷O I/O 口。P3.3/INT1(管腳7)為外部中斷I I/O 口。P3.4/T0(8管腳)為外計(jì)算器外部時(shí)鐘輸入腳/定時(shí)器和計(jì)數(shù)器O外部時(shí)鐘輸入I/O 口。Ρ3.5/Τ1(管腳9)為脈沖調(diào)制輸出I/可編程門(mén)陣列輸入腳/定時(shí)器和計(jì)數(shù)器I外部時(shí)鐘輸入I/O 口。
[0028]Ρ1.0-Ρ1.7 為標(biāo)準(zhǔn)I/O 口/AD 轉(zhuǎn)換通道。
[0029]發(fā)射端電路信號(hào)主要是通過(guò)STC12C2052AD進(jìn)行處理，通過(guò)P3.1/Tx D(3管腳)口把處理好的信號(hào)發(fā)出，然后通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路，把信號(hào)加載到LED燈上發(fā)出。
[0030]如圖3所示，S8550L基極管腳(I腳)通過(guò)限流電阻R2與單片機(jī)P3.1(Tx D)管腳相連。其發(fā)射極管腳(2腳)與LED光源低電平輸入管腳相連。電容C4起濾波作用，濾除電源高頻噪聲。集電極管腳(3腳)接地。當(dāng)Ρ3.1 口輸出高電平時(shí)，三極管S8550L處于截止?fàn)顟B(tài)，即LED滅，輸出為“O”。當(dāng)Ρ3.1 口輸出為低電平時(shí)，三極管S8550L處于飽和狀態(tài)，即LED亮，輸出為“I”。此種方式設(shè)計(jì)，是因?yàn)镾TC12C2052AD的Tx D(p3.1) 口默認(rèn)為高電平，使用這種PNP型的三極管方式進(jìn)行設(shè)計(jì)能夠很有效的降低功率。
[0031]如圖4所示，人機(jī)互動(dòng)電路包括開(kāi)關(guān)按鍵、電阻和74LVC1G11GW芯片；組成。三個(gè)開(kāi)關(guān)按鍵，SI和單片機(jī)STC12C2052AD的Pl.0 口相連；S2和單片機(jī)STC12C2052AD的Pl.1 口相連;S3和單片機(jī)STC12C2052AD的Pl.2 口相連。電阻主要起到一個(gè)限流的功能。74LVC1G11GW芯片可以提供一個(gè)三輸入與門(mén)，工作在1.65V到5.5V的電壓范圍上。將按鍵S1，S2，S3分別和芯片74LVC1G11GW的1、3、6腳相連，組成了一個(gè)三輸入的與門(mén)電路。單片機(jī)STC12C2052AD的中斷0(P3.2)與芯片74LVC1G11的4腳相連，實(shí)現(xiàn)S1、S2、S3任意按鍵都可以觸發(fā)外部中斷O，來(lái)喚醒單片機(jī)。通過(guò)上述電路設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)光鑰匙的不同用途，極大的節(jié)省了資源。
[0032]如圖5所示電源電路，不僅實(shí)現(xiàn)了升壓的功能，還實(shí)現(xiàn)了對(duì)蓄電池的充電功能。當(dāng)K開(kāi)關(guān)打到I上時(shí)，可以對(duì)蓄電池進(jìn)行充電。當(dāng)開(kāi)關(guān)K打到3上時(shí)，可以對(duì)3.8V電壓進(jìn)行5V升壓。升壓電路主要由CE8301芯片、電感L1、二極管D2以及電容C1，C2組成的。LI主要用來(lái)升壓，二極管的作用是防止電流回流，兩個(gè)電容作為濾波器件來(lái)使用。通過(guò)電路在CE8301的2端口可以得到5V的電壓，來(lái)對(duì)單片機(jī)STC12C2052AD和三極管S8550L進(jìn)行供電，保證器件的正常運(yùn)行。
[0033 ]如圖6所示，光電檢測(cè)模塊主要由前置跨阻放大電路、高通濾波器和主放大電路組成。0PA658是一種超寬帶，低功耗，底電流反饋的運(yùn)算放大器，具有高轉(zhuǎn)換率和低差分增益/相位誤差的優(yōu)點(diǎn)。選用0PA658組成前置跨阻放大電路，通過(guò)反饋電阻R6和補(bǔ)償電容C9實(shí)現(xiàn)微弱光電流信號(hào)到電壓信號(hào)的轉(zhuǎn)換。電容C12和R8構(gòu)成高通濾波器，用于濾除電壓信號(hào)中的直流分量和低頻背景光噪聲。低噪聲0P37運(yùn)放采用同向放大，構(gòu)成主放大器。電阻R6、R4控制放大倍數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的放大作用，便于譯碼判決模塊準(zhǔn)確還原出原始信息。
[0034]如圖7所示，電壓比較電路由LM311芯片、電容、電阻組成。LM311引腳2和電阻R9和Rll相連，確定了門(mén)限電壓即Rll端分的的電壓，約為200mv。當(dāng)引腳3輸入的電壓大于200mv時(shí)，就把它設(shè)置為O電平。當(dāng)引腳3輸入的電壓小于200mv時(shí)，就把它設(shè)置為I電平。“I”電平和“O”電平從引腳7輸出。電容C16和電阻R13構(gòu)成高通濾波器，濾除輸入電壓信號(hào)中的直流分量。電阻R10，是一個(gè)上拉電阻，起穩(wěn)定電壓輸出作用。通過(guò)這個(gè)電路，可以把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)，然后把轉(zhuǎn)換好的信號(hào)，輸入到單片機(jī)的Rx D(P3.0) 口對(duì)信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的處理。
[0035]如圖8所示，單片機(jī)Pi1口為開(kāi)鎖信號(hào)輸出管腳，其通過(guò)一限流電阻R2與三極管S2(S8550L)基極相連，繼電器2腳、5腳控制其4腳、6腳的導(dǎo)通。二極管Dl(1N4148)為續(xù)流二極管，保障繼電器的穩(wěn)定工作。P6(電控鎖接口)1腳與電控鎖正極相連。當(dāng)Pl.1 口為低電平時(shí)，三極管S8550L導(dǎo)通，繼電器4、6腳導(dǎo)通，即電控鎖閉合，實(shí)現(xiàn)開(kāi)鎖功能。當(dāng)Pl.1 口為高電平時(shí)，三極管S8550L截止，繼電器4、6腳斷開(kāi)，即電控鎖釋放，實(shí)現(xiàn)關(guān)鎖功能。為實(shí)現(xiàn)I把光鑰匙控制多把鎖或多個(gè)用電器的功能，在原型系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，除實(shí)現(xiàn)光秘鑰開(kāi)門(mén)鎖的演示功能外，還同時(shí)設(shè)計(jì)了光鑰匙發(fā)送不同光密鑰信息打開(kāi)不同的LED燈功能。圖中Pl.0 口、Pl.2 口分別通過(guò)三極管S8550L控制LED的亮或滅。
[0036]如圖9所示，12V轉(zhuǎn)5V電路主要由amslll7_5.0芯片，以及相關(guān)的電容組成。輸入12V電壓接amslll7-5.0的3腳，電容C3、C4實(shí)現(xiàn)濾波功能。amslll7_5.0的I腳接地。amslll7-5.0的2腳輸出5V電壓，電容C1、C2起濾波作用。
[0037]如圖10所示，反壓電路由TC7662芯片、電容組成。反壓芯片(TC7662)的8腳和正的5V電壓相接，2腳和4腳之間接上一個(gè)1uf的電容(Cll)，3腳和5腳接地，C8、C12兩個(gè)10n F的電容做濾波電容使用，輸出引腳(5腳)就可以輸出-5V的電壓。這個(gè)-5V的電壓，可以用來(lái)給opa658和比較器LM311進(jìn)行供電。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種節(jié)能移動(dòng)端的光控通信的防盜系統(tǒng)，其特征在于，包括中央處理器、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列電路、電源電路、光鑰匙模塊、光控鎖模塊;所述電源電路分別連接中央處理器和現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列電路;所述電源電路內(nèi)設(shè)置有太陽(yáng)能電池板、穩(wěn)壓電路、電源控制器及直流供電電路;所述手中央處理器連接光鑰匙模塊;所述光鑰匙模塊內(nèi)設(shè)置有智能移動(dòng)終端，基于智能移動(dòng)終端操作系統(tǒng)，設(shè)計(jì)基于虛擬串口的秘鑰發(fā)送智能移動(dòng)終端的軟件模塊，通過(guò)智能移動(dòng)終端的軟件模塊發(fā)送出秘鑰信息，秘鑰信息由智能移動(dòng)終端的min-USB 口輸出；所輸出的秘鑰信息，基于智能移動(dòng)終端OTG功能，經(jīng)過(guò)外部驅(qū)動(dòng)模塊加載到LED燈上，通過(guò)LED來(lái)完成秘鑰信息的傳送;通過(guò)所述光鑰匙來(lái)發(fā)出開(kāi)鎖密碼，把密碼信息加載到所述光鑰匙的LED燈上，通過(guò)自由空間，將信息傳遞到所述光控鎖的光檢測(cè)模塊上，通過(guò)比對(duì)信息來(lái)控制門(mén)鎖的關(guān)閉和開(kāi)啟。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種節(jié)能移動(dòng)端的光控通信的防盜系統(tǒng)，其特征在于，所述的現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列電路，內(nèi)部包括可配置邏輯模塊CLB、輸入輸出模塊1B和內(nèi)部連線(xiàn)三個(gè)部分;FPGA利用小型查找表(16 X 1RAM)來(lái)實(shí)現(xiàn)組合邏輯，每個(gè)查找表連接到一個(gè)D觸發(fā)器的輸入端，觸發(fā)器再來(lái)驅(qū)動(dòng)其他邏輯電路或驅(qū)動(dòng)1/0，由此構(gòu)成了既可實(shí)現(xiàn)組合邏輯功能又可實(shí)現(xiàn)時(shí)序邏輯功能的基本邏輯單元模塊，這些模塊間利用金屬連線(xiàn)互相連接或連接到I/O模塊;FPGA的邏輯是通過(guò)向內(nèi)部靜態(tài)存儲(chǔ)單元加載編程數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器單元中的值決定了邏輯單元的邏輯功能以及各模塊之間或模塊與I/O間的聯(lián)接方式，并最終決定了FPGA所能實(shí)現(xiàn)的功能，F(xiàn)PGA允許無(wú)限次的編程。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種節(jié)能移動(dòng)端的光控通信的防盜系統(tǒng)，其特征在于，所述基于可見(jiàn)光通信的無(wú)線(xiàn)門(mén)禁系統(tǒng)采用STC12C2052AD高速單片機(jī)做為主控芯片，利用單片機(jī)串口通信原理，實(shí)現(xiàn)光鑰匙模塊控制光密碼鎖模塊，從而實(shí)現(xiàn)門(mén)鎖的開(kāi)啟或關(guān)閉。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種節(jié)能移動(dòng)端的光控通信的防盜系統(tǒng)，其特征在于，待發(fā)送密鑰為T(mén)TL電平信號(hào)，S卩+5V表示高電平“1”，0V表示低電平“O”；所述LED驅(qū)動(dòng)模塊包括PNP型貼片三極管S8550及其相關(guān)外圍器件，用于實(shí)現(xiàn)電信號(hào)到光信號(hào)的轉(zhuǎn)換； 所述光鑰匙模塊一個(gè)一對(duì)多的裝置;光鑰匙是基于單片機(jī)STC12C2052AD設(shè)計(jì)的一種發(fā)送端；所述光鎖受控模塊包括光電接收模塊、譯碼判決模塊、處理器模塊、光鎖受控模塊、電源模塊;其中，光電檢測(cè)器來(lái)接收攜帶數(shù)據(jù)信息的光束，通過(guò)光電轉(zhuǎn)換把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬電信號(hào)，通過(guò)前置放大模塊對(duì)電信號(hào)進(jìn)行放大，電信號(hào)經(jīng)過(guò)譯碼判決模塊，把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)輸入到處理器STC12C2052AD進(jìn)行處理； 所述光電檢測(cè)器為PIN光電二極管。
【文檔編號(hào)】G07C9/00GK106023380SQ201610412986
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年6月13日
【發(fā)明人】楊定寬
【申請(qǐng)人】蘇州邁奇杰智能技術(shù)有限公司