CN107947855A - 一种基于led可见光通信的密码锁系统 - Google Patents

一种基于led可见光通信的密码锁系统 Download PDF

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Abstract

一种基于LED可见光通信的密码锁系统，包括LED信号发射模块、光信号接收模块、差分放大器模块以及MCU处理模块。通过本发明的实施，采用LED可见光作为信号发射的通信载体，以光敏电阻作为感光材料，将数据以串行通信的方式进行传输，传输过程可靠，此外，使用LED灯、光敏电阻作为通信材料，降低了密码锁系统的成本，另外，可见光通信的抗干扰能力强，人的肉眼可见，体验效果优于其他类型的密码锁系统。

Description

一种基于LED可见光通信的密码锁系统
技术领域
本发明涉及一种基于LED可见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，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造成了生产成本过高。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于LED可见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LED可见光通信的密码锁系统，包括LED信号发射模块、光信号接收模块、差分放大器模块以及MCU处理模块；
所述LED信号发射模块包括发射单片机、第五电阻、LED灯以及三极管，其中第五电阻的一端连接到电源，第五电阻的另一端连接到LED灯的正极，LED灯的负级连接到三极管的集电极，三极管的发射极接地，三极管的基极连接到单片机的TI引脚；
所述光信号接收模块包括第一光敏电阻、第二光敏电阻、第三光敏电阻、第四光敏电阻,其中第一光敏电阻的一端连接到电源，另一端连接到第二光敏电阻的一端，第二光敏电阻的另一端连接到地；第三光敏电阻的一端连接到电源，另一端连接到第四光敏电阻的一端，第四光敏电阻的另一端连接到地线；
所述差分放大器模块包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容、第二电容以及运算放大器，其中第一电容一端连接第一电阻的一端，另一端接地；第二电容的一端接第二电阻的一端，另一端接地；第一电阻的一端接第一电容，另一端连接运算放大器的同相输入端；第二电阻的一端接第二电容，另一端连接运算放大器的反相输入端；第三电阻的一端接地，另一端接运算放大器的反相输入端；第四电阻的一端接运算放大器的同相输入端，另一端接运算放大器的输出端；
所述MCU处理模块包括处理单片机和电磁阀，其中单片机的RI引脚连接到运算放大器的输出端；单片机通过I/O口与电磁阀的控制端连接。
所述LED信号发射模块的单片机串口通信的波特率设置为120比特/秒。
所述光信号接收模块中第一光敏电阻、第二光敏电阻、第三光敏电阻以及第四光敏电阻的电参数相同，其中，第一光敏电阻与第四光敏电阻用于接收光信号，第二光敏电阻与第三光敏电阻进行隔离不接收光信号。
所述光信号接收模块中的第一光敏电阻、第二光敏电阻、第三光敏电阻以及第四光敏电阻构成电桥。
所述第一电容与第二电容为高频滤波电容。
所述LED信号发射模块中的发射单片机为MCU-51单片机。
所述MCU处理模块中的处理单片机为MCU-51单片机。
所述差分放大器模块中的运算放大器的放大倍数为22倍。
本发明的有益效果在于：通过本发明的实施，采用LED可见光作为信号发射的通信载体，以光敏电阻作为感光材料，将数据以串行通信的方式进行传输，传输过程可靠，此外，使用LED灯、光敏电阻作为通信材料，降低了密码锁系统的成本，另外，可见光通信的抗干扰能力强，人的肉眼可见，体验效果优于其他类型的密码锁系统。
附图说明
图1是本发明的系统连接原理示意图。
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LED可见光通信的密码锁系统，包括LED信号发射模块、光信号接收模块、差分放大器模块以及MCU处理模块；
所述LED信号发射模块包括发射单片机、第五电阻R9、LED灯D1以及三极管Q1，其中第五电阻R9的一端连接到电源，第五电阻R9的另一端连接到LED灯D1的正极，LED灯D1的负级连接到三极管Q1的集电极，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的基极连接到单片机的TI引脚；
所述光信号接收模块包括第一光敏电阻R1、第二光敏电阻R2、第三光敏电阻R3、第四光敏电阻R4,其中第一光敏电阻R1的一端连接到电源，另一端连接到第二光敏电阻R2的一端，第二光敏电阻R2的另一端连接到地；第三光敏电阻R3的一端连接到电源，另一端连接到第四光敏电阻R4的一端，第四光敏电阻R4的另一端连接到地线；
所述差分放大器模块包括第一电阻R5、第二电阻R6、第三电阻R7、第四电阻R8、第一电容C1、第二电容C2以及运算放大器U1，其中第一电容C1一端连接第一电阻R5的一端，另一端接地；第二电容C2的一端接第二电阻R6的一端，另一端接地；第一电阻R5的一端接第一电容C1，另一端连接运算放大器U1的同相输入端；第二电阻R6的一端接第二电容C2，另一端连接运算放大器U1的反相输入端；第三电阻R7的一端接地，另一端接运算放大器U1的反相输入端；第四电阻R8的一端接运算放大器U1的同相输入端，另一端接运算放大器U1的输出端；
所述MCU处理模块包括处理单片机和电磁阀，其中单片机的RI引脚连接到运算放大器U1的输出端；单片机通过I/O口与电磁阀的控制端连接。
所述LED信号发射模块的单片机串口通信的波特率设置为120比特/秒。
所述光信号接收模块中第一光敏电阻R1、第二光敏电阻R2、第三光敏电阻R3以及第四光敏电阻R4的电参数相同，其中，第一光敏电阻R1与第四光敏电阻R4用于接收光信号，第二光敏电阻R2与第三光敏电阻R3进行隔离不接收光信号。
所述光信号接收模块中的第一光敏电阻R1、第二光敏电阻R2、第三光敏电阻R3以及第四光敏电阻R4构成电桥。
所述第一电容C1与第二电容C2为高频滤波电容。
所述LED信号发射模块中的发射单片机为MCU-51单片机。
所述MCU处理模块中的处理单片机为MCU-51单片机。
所述差分放大器模块中的运算放大器U1的放大倍数为22倍。
系统工作时，LED信号发送端可以通过单片机串行发射口TI通过控制第一NPN三极管Q1的截止与放大状态，来实现LED灯D1的开关状态，从而将可见光信号发送出去。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)通过串口调制的方式发送出去，其串口的波特率设置为120比特/秒。使用时将LED灯D1，贴近光信号接收模块的第一光敏电阻R1与第四光敏电阻R4。
解锁时接收端第一光敏电阻R1与第四光敏电阻R4接收到光信号，而第二光敏电阻R2与第四光敏电阻R4接收不到光信号。当数据通信时第一光敏电阻R1与第四光敏电阻R4由于接收到光信号其电阻阻值减小，从而，图1中a点的电位上升,同理图1中b点的电位减小，因此Uab的电压信号变大。然后再将Uab电压信号，通过第一电容C1与第二电容C2滤除高频噪声，再将信号通过放大倍数为22倍的运算放大器U1进行整形放大，最后将整形的逻辑信号通过串口接收端RI引脚传输给单片机。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，从而控制电磁阀实现解锁。
通过本发明的实施，采用LED可见光作为信号发射的通信载体，以光敏电阻作为感光材料，将数据以串行通信的方式进行传输，传输过程可靠，此外，使用LED灯、光敏电阻作为通信材料，降低了密码锁系统的成本，另外，可见光通信的抗干扰能力强，人的肉眼可见，体验效果优于其他类型的密码锁系统。

Claims (8)

1.一种基于LED可见光通信的密码锁系统，其特征在于：包括LED信号发射模块、光信号接收模块、差分放大器模块以及MCU处理模块；
所述LED信号发射模块包括发射单片机、第五电阻(R9)、LED灯(D1)以及三极管(Q1)，其中第五电阻(R9)的一端连接到电源，第五电阻(R9)的另一端连接到LED灯(D1)的正极，LED灯(D1)的负级连接到三极管(Q1)的集电极，三极管(Q1)的发射极接地，三极管(Q1)的基极连接到单片机的TI引脚；
所述光信号接收模块包括第一光敏电阻(R1)、第二光敏电阻(R2)、第三光敏电阻(R3)、第四光敏电阻(R4),其中第一光敏电阻(R1)的一端连接到电源，另一端连接到第二光敏电阻(R2)的一端，第二光敏电阻(R2)的另一端连接到地；第三光敏电阻(R3)的一端连接到电源，另一端连接到第四光敏电阻(R4)的一端，第四光敏电阻(R4)的另一端连接到地线；
所述差分放大器模块包括第一电阻(R5)、第二电阻(R6)、第三电阻(R7)、第四电阻(R8)、第一电容(C1)、第二电容(C2)以及运算放大器(U1)，其中第一电容(C1)一端连接第一电阻(R5)的一端，另一端接地；第二电容(C2)的一端接第二电阻(R6)的一端，另一端接地；第一电阻(R5)的一端接第一电容(C1)，另一端连接运算放大器(U1)的同相输入端；第二电阻(R6)的一端接第二电容(C2)，另一端连接运算放大器(U1)的反相输入端；第三电阻(R7)的一端接地，另一端接运算放大器(U1)的反相输入端；第四电阻(R8)的一端接运算放大器(U1)的同相输入端，另一端接运算放大器(U1)的输出端；
所述MCU处理模块包括处理单片机和电磁阀，其中单片机的RI引脚连接到运算放大器(U1)的输出端；单片机通过I/O口与电磁阀的控制端连接。
2.如权利要求1所述的基于LED可见光通信的密码锁系统，其特征在于：所述LED信号发射模块的单片机串口通信的波特率设置为120比特/秒。
3.如权利要求1所述的基于LED可见光通信的密码锁系统，其特征在于：所述光信号接收模块中第一光敏电阻(R1)、第二光敏电阻(R2)、第三光敏电阻(R3)以及第四光敏电阻(R4)的电参数相同，其中，第一光敏电阻(R1)与第四光敏电阻(R4)用于接收光信号，第二光敏电阻(R2)与第三光敏电阻(R3)进行隔离不接收光信号。
4.如权利要求1所述的基于LED可见光通信的密码锁系统，其特征在于：所述光信号接收模块中的第一光敏电阻(R1)、第二光敏电阻(R2)、第三光敏电阻(R3)以及第四光敏电阻(R4)构成电桥。
5.如权利要求1所述的基于LED可见光通信的密码锁系统，其特征在于：所述第一电容(C1)与第二电容(C2)为高频滤波电容。
6.如权利要求1所述的基于LED可见光通信的密码锁系统，其特征在于：所述LED信号发射模块中的发射单片机为MCU-51单片机。
7.如权利要求1所述的基于LED可见光通信的密码锁系统，其特征在于：所述MCU处理模块中的处理单片机为MCU-51单片机。
8.如权利要求1所述的基于LED可见光通信的密码锁系统，其特征在于：所述差分放大器模块中的运算放大器(U1)的放大倍数为22倍。
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Application publication date: 20180420

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 visible light communication

Granted publication date: 20200811

License type: Common License

Record date: 20221230