一種自動(dòng)充電的lifi通信的防盜節(jié)能系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及可見光通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種自動(dòng)充電的LIFI通信的防盜節(jié)能系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，門禁系統(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(參見熱能傳播的三種方式)，主要表現(xiàn)就是常說的太陽(yáng)光線。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，就主要以太陽(yáng)提供的熱輻射能生存，而自古人類也懂得以陽(yáng)光曬干物件，并作為制作食物的方法，如制鹽和曬咸魚等。在化石燃料日趨減少的情況下，太陽(yáng)能已成為人類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，來自太陽(yáng)的福射能量。
[0005]人類所需能量的絕大部分都直接或間接地來自太陽(yáng)。植物通過光合作用釋放氧氣、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。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]門禁系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了一個(gè)很長(zhǎng)的過程，從早期的機(jī)械門鎖一直發(fā)展到現(xiàn)在基于無(wú)線射頻的電子門鎖。機(jī)械門鎖是一個(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，人們總是可以通過外力把它打開。而且，機(jī)械門鎖不方便進(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)行門鎖的更換，十分麻煩。出于這些問題的考慮，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題，使門禁系統(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題就更加的突出，由于它是基于無(wú)線技術(shù)，密碼特別容易被泄露，安全問題不容忽視。目前，無(wú)線門禁系統(tǒng)主要采用無(wú)線射頻技術(shù)，該技術(shù)有很好的穿透性，然而這一特性又使得無(wú)線射頻信號(hào)容易被電磁干擾，被截獲復(fù)制，造成開鎖的信息泄漏而導(dǎo)致財(cái)產(chǎn)損失。
[0007]隨著白光LED器件的發(fā)展，可見光通信技術(shù)得到了越來越多的重視?？梢姽鉄o(wú)線通信系統(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，通過光電檢測(cè)器實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換，并經(jīng)過相關(guān)信號(hào)處理單元還原出原始信息。
[0008]目前的無(wú)線門禁系統(tǒng)容易被電磁干擾，傳輸?shù)姆较虿豢煽兀艽a容易被截獲。然而可見光通信是一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳輸模式，具有保密性好的優(yōu)點(diǎn)。因此，可以將可見光通信技術(shù)與門禁技術(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、寫字樓等應(yīng)用場(chǎng)合，將將可見光通信技術(shù)與門禁技術(shù)相結(jié)合的基于可見光通信的節(jié)能門禁系統(tǒng)。
[0010]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，提出了如下技術(shù)方案:
[0011 ] —種自動(dòng)充電的LIFI通信的防盜節(jié)能系統(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;通過所述光鑰匙來發(fā)出開鎖密碼，把密碼信息加載到所述光鑰匙的LED燈上，通過自由空間，將信息傳遞到所述光控鎖的光電接收器上，通過比對(duì)信息來控制門鎖的關(guān)閉和開啟；
[0012]所述的現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列電路，內(nèi)部包括可配置邏輯模塊CLB、輸入輸出模塊1B和內(nèi)部連線三個(gè)部分;FPGA利用小型查找表(16 X 1RAM)來實(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互相連接或連接到I/O模塊;FPGA的邏輯是通過向內(nèi)部靜態(tài)存儲(chǔ)單元加載編程數(shù)據(jù)來實(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)候依然滿足對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行供電
[0013]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。
[0014]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)控制光鎖的開啟或閉合。
[0015]所述基于可見光通信的無(wú)線門禁系統(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)門鎖的開啟或關(guān)閉。
[0016]本技術(shù)方案中待發(fā)送密鑰為TTL電平信號(hào)，S卩+5V表示高電平〃1〃，OV表示低電平〃0〃。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?；赥TL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。
[0017]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，通過不同的密鑰不僅可以打開門鎖，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。
[0018]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)器來接收攜帶數(shù)據(jù)信息的光束，通過光電轉(zhuǎn)換把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬電信號(hào)，通過前置放大模塊對(duì)電信號(hào)進(jìn)行放大，電信號(hào)經(jīng)過譯碼判決模塊，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。
[0019]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)。
[0020]該發(fā)明的有益效果:
[0021]所述的現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列電路，內(nèi)部包括可配置邏輯模塊CLB、輸入輸出模塊1B和內(nèi)部連線三個(gè)部分;FPGA利用小型查找表(16 X 1RAM)來實(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互相連接或連接到I/O模塊;FPGA的邏輯是通過向內(nèi)部靜態(tài)存儲(chǔ)單元加載編程數(shù)據(jù)來實(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)候依然滿足對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行供電
[0022]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。
[0023]本發(fā)明中所述基于可見光通信的無(wú)線門禁系統(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)門鎖的開啟或關(guān)閉。和傳統(tǒng)的51單片機(jī)相比，STC12C2052AD具有以下優(yōu)點(diǎn):(1)性價(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)編寫的程序可以直接用于STC12C2052AD單片機(jī)，不需要重新進(jìn)行編寫程序。
[0024]光鑰匙可以發(fā)送不同的密鑰，通過不同的密鑰不僅可以打開門鎖，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。
【附圖說明】
[0025]圖1是基于可見光通信的門禁系統(tǒng)框圖；
[0026]圖2是處理器模塊電路圖；
[0027]圖3是LED驅(qū)動(dòng)電路圖；
[0028]圖4是人機(jī)交互電路圖；
[0029]圖5是電源電路；
[0030]圖6是光電檢測(cè)模塊電路圖；
[0031]圖7是電壓比較電路圖；
[0032]圖8是門鎖及LED驅(qū)動(dòng)電路；
[0033]圖9是電壓轉(zhuǎn)化電路；
[0034]圖10是反壓電路。
【具體實(shí)施方式】
[0035]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的一種自動(dòng)充電的LIFI通信的防盜節(jié)能系統(tǒng)作進(jìn)一步詳盡描述:
[0036]如圖1所示，一種自動(dòng)充電的LIFI通信的防盜節(jié)能系統(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;通過所述光鑰匙來發(fā)出開鎖密碼，把密碼信息加載到所述光鑰匙的LED燈上，通過自由空間，將信息傳遞到所述光控鎖的光電接收器上，通過比對(duì)信息來控制門鎖的關(guān)閉和開啟；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)控制光鎖的開啟或閉合。
[0037]所述的現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列電路，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