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CN108010168B - 一种基于手机电筒led光通信的密码锁系统 - Google Patents

一种基于手机电筒led光通信的密码锁系统 Download PDF

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Abstract

一种基于手机电筒LED光通信的密码锁系统，包括信号发送端和信号接收处理模块；信号发送端为配有LED灯的智能手机，采用了手机LED可见光作为信号发射的通信载体，以光电二极管作为感光材料，将数据以串行通信的方式进行数据传输，数据传输过程可靠有效，此外，本发明以手机作为电子钥匙，免去了携带电子钥匙的麻烦，并且可见光通信不会受到电磁干扰，其抗噪声能力强；接收电路采用光敏二极管，其光效应速度块，成本低；通信方式采用串口调制方式，光信号以开关量的形式传输，不需要调制解调过程，极大的简化了电路结构，其构成的通信电路非常简单并且性能可靠。

Description

一种基于手机电筒LED光通信的密码锁系统
技术领域
本发明属于智能锁领域，具体涉及一种基于手机电筒LED光通信的密码锁系统。
背景技术
如今电子智能锁的应用越来越广泛，目前智能锁主要的类型有按键输入式、指纹识别式、电磁感应式、射频刷卡式、人脸识别式等等。其中机械式需要手动输入密码并且其保密程度也不够高，并且机械按键也容易损坏；指纹识别式的密码锁其使用方便，但指纹识式其生产成本高并且密码容易被破解；刷卡式与电磁感应式应用也非常广泛，但容易受到电磁干扰；而人脸识别其安全等级高，使用也非常便捷，但需要有高清摄像头大造成了其造价成本过高。上述几种智能锁还有一个待改进的问题，就是都必须要携带电子钥匙，若钥匙丢失将带来比较大的麻烦。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于手机电筒LED光通信的密码锁系统。
本发明通过以下技术方案得以实现。
本发明提供的一种基于手机电筒LED光通信的密码锁系统，包括信号发送端和信号接收处理模块；信号发送端为配有LED灯的智能手机；
所述信号接收处理模块包括第一电阻、第二电阻、第三电阻R3、电位器、光敏二极管、发光二极管、第一非门、第二非门、第一电容、NPN三极管、电磁阀线圈以及单片机；其中光敏二极管的负极连接到5V电源，正极连接到第一电阻的一端，第一电阻的另一端连接到电位器的一端，电位器的另一端接地；第一非门的输入端连接到光敏二极管的正极，第一非门U1A的输出端连接到第二非门的输入端，第二非门的输出端连接到单片机的串行通信接收口RI；第二电阻的一端连接到电源，另一端连接到发光二极管的正极，发光二极管的负极连接到的输出端；第一电容的一端连接到第一非门的输出端，第一电容的另一端连接到地线；第三电阻的一端连接到单片机的I/O口，第三电阻的另一端连接到NPN三极管的基极；电磁阀线圈一端连接到电源，另一端连接到NPN三极管的集电极，NPN三极管的发射极连接到地。
所述信号发送端与信号接受处理模块之间的通信方式采用串行通信方式进行通信，每帧数据为10位，其中1个起始位、8个数据位、1个停止位。
所述单片机的串口通信的波特率设置为200比特/秒.
所述单片机为MCU-51单片机。
所述信号接收处理模块的光敏二极管接收的光信号通过第一非门以及第二非门进行信号整形和阻抗变换后直接转换为TTL逻辑电平输入到单片机的RI端。
所述电位器为50k的可调式电位器，当手机LED灯光照强度较强时减小电位器的阻值减少外界光对光敏二极管D1的干扰；当手机LED灯光照强度较弱时增加电位器的阻值从而提高光敏二极管的感光灵敏度。
所述单片机串口通信的编码方式为数据编码.
进行通信编码时，将数据“1”用手机LED灯点亮5毫秒表示，数据“0”为手机LED灯熄灭5毫秒表示。
本发明的有益效果在于：本发明采用了手机LED可见光作为信号发射的通信载体，以光电二极管作为感光材料，将数据以串行通信的方式进行数据传输，数据传输过程可靠有效，此外，本发明以手机作为电子钥匙，免去了携带电子钥匙的麻烦，并且可见光通信不会受到电磁干扰，其抗噪声能力强；接收电路采用光敏二极管，其光效应速度块，成本低；通信方式采用串口调制方式，光信号以开关量的形式传输，不需要调制解调过程，极大的简化了电路结构，其构成的通信电路非常简单并且性能可靠。
附图说明
图1是本发明的电路连接示意图。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
如图1所示，一种基于手机电筒LED光通信的密码锁系统，包括信号发送端和信号接收处理模块；信号发送端为配有LED灯的智能手机；
所述信号接收处理模块包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、电位器RV1、光敏二极管D1、发光二极管D2、第一非门U1A、第二非门U1B、第一电容C1、NPN三极管Q1、电磁阀线圈以及单片机；其中光敏二极管D1的负极连接到5V电源，正极连接到第一电阻R1的一端，第一电阻R1的另一端连接到电位器RV1的一端，电位器RV1的另一端接地；第一非门U1A的输入端连接到光敏二极管D1的正极，第一非门U1A的输出端连接到第二非门U1B的输入端，第二非门U1B的输出端连接到单片机的串行通信接收口RI；第二电阻R2的一端连接到电源，另一端连接到发光二极管D2的正极，发光二极管D2的负极连接到U1A的输出端；第一电容C1的一端连接到第一非门U1A的输出端，第一电容C1的另一端连接到地线；第三电阻R3的一端连接到单片机的I/O口，第三电阻R3的另一端连接到NPN三极管Q1的基极；电磁阀线圈一端连接到电源，另一端连接到NPN三极管Q1的集电极，NPN三极管Q1的发射极连接到地。
所述信号发送端与信号接受处理模块之间的通信方式采用串行通信方式进行通信，每帧数据为10位，其中1个起始位、8个数据位、1个停止位。
所述单片机的串口通信的波特率设置为200比特/秒.
所述单片机为MCU-51单片机。
所述信号接收处理模块的光敏二极管D1接收的光信号通过第一非门U1A以及第二非门U1B进行信号整形和阻抗变换后直接转换为TTL逻辑电平输入到单片机的RI端。
所述电位器RV1为50k的可调式电位器，当手机LED灯光照强度较强时减小电位器RV1的阻值减少外界光对光敏二极管D1的干扰；当手机LED灯光照强度较弱时增加电位器RV1的阻值从而提高光敏二极管D1的感光灵敏度。
所述单片机串口通信的编码方式为数据编码.
进行通信编码时，将数据“1”用手机LED灯点亮5毫秒表示，数据“0”为手机LED灯熄灭5毫秒表示。
系统工作时，在信号发送端即智能手机上输入密码智能手机通过转换后将密码通过LED灯对密码进行发送。其发送的密码信息采用16位二进制密码，即有65536个可预设置的密码，分两帧数据通过串口调制的方式发送出去，其串口的波特率设置为200比特/秒。使用的时候将手机LED灯对准接收端的第一光电二极管D1，当发送数据“1”的时候手机LED灯亮5ms，当发送数据“0”的时候手机LED灯熄灭5ms.光敏二极管D1在光照的情况下其通过的电流增加，同时第一电阻R1、电位器RV1的电流也增加，图1中a点的电位上升到了逻辑高电平1的阈值，第一非门U1A输出低电平，第二非门U1B输出为逻辑高电平；同理在光敏二极管D1没有光照的时候第二非门U1B输出为逻辑低电平。
由于第一光电二极管D1会受到外界光源的影响，本设计中的电位器RV1可以调节起控亮度，即手机LED光照强度比较强时候时可以减小电位器RV1的阻值，从而减少外界光的干扰；同理外界光线比较暗时增加电位器RV1的电阻从而提高第一光电二极管D1的感光灵敏度。
最后将经过第一非门U1A与第二非门U1B整形的逻辑信号输入到单片机串口接收端RI引脚，单片机根据接收的数据进行处理得到解锁密码数据，然后再将接收的密码与预置的密码比对，若与预置的密码一致则控制电磁阀线圈断电实现解锁。
本发明采用了手机LED可见光作为信号发射的通信载体，以光电二极管作为感光材料，将数据以串行通信的方式进行数据传输，数据传输过程可靠有效，此外，本发明以手机作为电子钥匙，免去了携带电子钥匙的麻烦，并且可见光通信不会受到电磁干扰，其抗噪声能力强；接收电路采用光敏二极管，其光效应速度块，成本低；通信方式采用串口调制方式，光信号以开关量的形式传输，不需要调制解调过程，极大的简化了电路结构，其构成的通信电路非常简单并且性能可靠。

Claims (8)

1.一种基于手机电筒LED光通信的密码锁系统，其特征在于：包括信号发送端和信号接收处理模块；信号发送端为配有LED灯的智能手机；
所述信号接收处理模块包括第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、电位器(RV1)、光敏二极管(D1)、发光二极管(D2)、第一非门(U1A)、第二非门(U1B)、第一电容(C1)、NPN三极管(Q1)、电磁阀线圈以及单片机；其中光敏二极管(D1)的负极连接到5V电源，正极连接到第一电阻(R1)的一端，第一电阻(R1)的另一端连接到电位器(RV1)的一端，电位器(RV1)的另一端接地；第一非门(U1A)的输入端连接到光敏二极管(D1)的正极，第一非门(U1A)的输出端连接到第二非门(U1B)的输入端，第二非门(U1B)的输出端连接到单片机的串行通信接收口RI；第二电阻(R2)的一端连接到电源，另一端连接到发光二极管(D2)的正极，发光二极管(D2)的负极连接到(U1A)的输出端；第一电容(C1)的一端连接到第一非门(U1A)的输出端，第一电容(C1)的另一端连接到地线；第三电阻(R3)的一端连接到单片机的I/O口，第三电阻(R3)的另一端连接到NPN三极管(Q1)的基极；电磁阀线圈一端连接到电源，另一端连接到NPN三极管(Q1)的集电极，NPN三极管(Q1)的发射极连接到地。
2.如权利要求1所述的基于手机电筒LED光通信的密码锁系统，其特征在于：所述信号发送端与信号接 收处理模块之间的通信方式采用串行通信方式进行通信，每帧数据为10位，其中1个起始位、8个数据位、1个停止位。
3.如权利要求2所述的基于手机电筒LED光通信的密码锁系统，其特征在于：所述单片机的串口通信的波特率设置为200比特/秒。
4.如权利要求1所述的基于手机电筒LED光通信的密码锁系统，其特征在于：所述单片机为MCU-51单片机。
5.如权利要求1所述的基于手机电筒LED光通信的密码锁系统，其特征在于：所述信号接收处理模块的光敏二极管(D1)接收的光信号通过第一非门(U1A)以及第二非门(U1B)进行信号整形和阻抗变换后直接转换为TTL逻辑电平输入到单片机的RI端。
6.如权利要求1所述的基于手机电筒LED光通信的密码锁系统，其特征在于：所述电位器(RV1)为50k的可调式电位器，当手机LED灯光照强度较强时减小电位器(RV1)的阻值减少外界光对光敏二极管(D1)的干扰；当手机LED灯光照强度较弱时增加电位器(RV1)的阻值从而提高光敏二极管(D1)的感光灵敏度。
7.如权利要求3所述的基于手机电筒LED光通信的密码锁系统，其特征在于：所述单片机串口通信的编码方式为数据编码。
8.如权利要求7所述的基于手机电筒LED光通信的密码锁系统，其特征在于：进行通信编码时，将数据“1”用手机LED灯点亮5毫秒表示，数据“0”为手机LED灯熄灭5毫秒表示。
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Assignee: Guangxi Nanning Lingxin Electronic Technology Co.,Ltd.

Assignor: NANNING University

Contract record no.: X2022450000616

Denomination of invention: A password lock system based on LED optical communication of mobile phone flashlight

Granted publication date: 20200505

License type: Common License

Record date: 20221230

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