基于51單片機的槍支保險智能鎖

嚴沈凱

摘 要執勤是部隊的首要任務，當今社會并不像表面那么太平，暗處的犯罪分子蠢蠢欲動。為了更圓滿的完成執勤任務，槍是必不可少的，但是槍是一把雙刃劍，運用的好能保家衛國，一旦落入恐怖分子手里會造成惡劣的影響，所以我們也要考慮到一些槍支被搶奪的情況。現在基層部隊都是采用槍彈分離的辦法，但還是不能解決槍支安全問題。因此，本文設計了槍支保險智能鎖。

智能鎖分為兩個部分，一個是人體感應端，一個是鎖端。人體感應端用 STC89C52RC單片機作為控制器，用移動電源作為電源供電，通過紅外發射管發射編碼信號。鎖端用直流減速電機和連桿實現直線開關鎖的動作同樣采用STC89C52 單片機作為控制器，接收人體端的紅外編碼信號，當距離超過2- 3米左右時，就會自動關鎖，當距離小于2米左右就會自動開鎖。將人體感應端裝在哨兵身上，鎖端裝在執勤用槍上，考慮執勤哨兵遇到突發情況，當槍支距離執勤哨兵一定距離時觸發智能鎖，實現根據距離自動開關鎖的功能，鎖住槍保險防止歹徒或拾取槍支的人使用，造成人員傷亡。本設計在安全性、智能性、可追溯性方面都有著巨大的優勢。

關鍵詞：智能鎖;哨位執勤;單片機;紅外發射管

智能鎖研究的背景及意義

近年來，針對執勤目標安全的犯罪呈現明顯上升趨勢，犯罪分子的手段愈加多樣化。部隊肩負的執勤任務也越發艱巨，其重要性更加凸顯。隨著部隊對槍彈管理更加嚴格，槍彈問題成了敏感問題，很多基層單位擔心出事，能不用則不用，槍支是一把“雙刃劍”，執行任務時可以更加高效，反之，若管理不當，落人不法分子手中，則會對社會和公民的財產、身體甚至生命造成傷害。

當前基層部隊對哨位上的槍彈管理僅限于槍彈分離，不僅存在著不確定性而且不能很好的保護槍。鑒于此，開發出一套適合哨位槍支安全管理裝置是 部隊看押看守勤務的一個迫切需求更是嚴峻挑戰。 部隊的常態勤務如何持續穩定的完成圓滿，如何實現智能化、信息化，跟上新時代的步伐，值得我們去思考。

因此，以部隊的實際任務和需求為出發點，設計并實現一種能夠使槍遠離哨兵時智能鎖鎖住槍保險的裝置，使用本設計，哨兵執勤時遇到槍支被搶奪時，能夠在一段時間內保護哨兵安全并向中隊求援，即留足中隊增援時間又能保證不造成其他損失，因此有必要設計“槍支保險智能鎖”。

裝置的總體功能概述

基于51單片機槍支保險智能鎖的設計的主要包括發射端調制出合適的載波信號經過三極管放大輸出，接收器能對收到的信號進行解調與處理，并且控制電機開關。

本系統的組成部分。單片機連接上基礎的晶振、復位、供電電路可以正常工作，單片機經過紅外發射電路向外界發射紅外信號，此時如果在設定的范圍之內，紅外接收電路將收到相應的信號傳給單片機，單片機通過控制驅動電路來控制電機。

主芯片的選取

基于51單片機的保險裝置的設計的要求系統穩定性強、采集及時、成本低、速度快、綜合性能以及成本的角度，共提出兩種方案。

基于51單片機，使用中國宏晶公司的STC89C52RC單片機作為智能鎖的主

控芯片[1]。51 單片機是大學經常接觸的微控制器，具備很強的穩定性，易于應用，并且價格便宜。它是一個低功耗，高性能的微控制器，具備40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出（I / O）端口和2個外部中斷端口，2個16位可編程定時器計數器，2個全雙工串口， 能夠依照常用辦法或在線編程[2]。 它結合了通用微處理器和閃存，尤其是可重寫的閃存，可以有效降低開發成本。

紅外發射電路模塊

在本設計中，發射電路主要解決的問題是紅外發射的電信號的模擬，是否正常發射紅外信號。為了發送信號，需要有紅外發射裝置[3]。紅外發光二極管是一種能夠發出紅外光的發光二極管。當前廣泛使用的紅外發光二極管發射波長約940nm 的紅外線。外形與一般的發光二極管相同，然而顏色上有所差異。普通的紅外發射二極管具有黑色和透明顏色。它們與一般發光二極管之間的最大區別在于，發散的光是不可見光，而一般發光二極管則發散出不同色彩的可見光。

紅外接收電路的構成

一般的紅外接收頭主要由集成電路加上電阻電容組件，紅外接收管和濾光片組成。電路設計在實際應用中比較麻煩且不方便。紅外遙控接收器集成了紅外接收管、預放大信號功能和解調，無外部電路，體積小，密封性好，靈敏度高。應用簡易，并使用低功率紅外發射管來發射信號可達35米。

它的引腳有三個，分別是電源的正極，電源的負極和信號輸出端子。它的實際電壓約為5V，頻率為38kHz。它需要輸入信號，必須是已調制的信號。因此，簡化了電路，而且靈敏度和抗干擾性都很好。它是接收紅外信號的較為匹配的設備。

一般開發紅外接收裝置需要二進制脈沖代碼，最經常使用的是PWM代碼（脈沖寬度調制代碼）和PPM代碼（脈沖位置調制代碼，脈沖序列之間的距離以完成信號調制）。還應該了解紅外遙控器的編碼方式和載波頻率，因而操作者能夠挑選集成的紅外接收頭并制作解碼方案。

我們對發送端的編碼進行合理的控制以發送數據，以便接收端接收特定的波形圖像并將其發送到數字電子管。由于解碼的代碼是ASCII碼，收到后我們需要進行一定的轉換。

單片機內只能辨別二進制，因而操作者在數據的發送和接收方面應該小心。

接收和發送的數據碼一共能分為：原始碼，原始碼反碼，數據碼和數據反碼。

電機驅動電路

直接利用L293D芯片進行驅動電路的設計，其電路布線及焊接相對繁瑣，不過可以鍛煉我們的電路設計和焊接能力，且其整體尺寸小，便于在洞洞板上布局，縮小了它的空間。

電源電路

由于本系統所需要的電壓種類不多，且功耗不高。所以可用移動電源供電。外部供電非常方便易于更換，電路設計也較為簡單，源電壓較低多為5V-12V，相較交流電供電安全性大大提高。且取電的地方十分多，例如電腦或充電寶之類的都可以。

軟件設計思路

軟件的設計發射端主要是如何利用單片機定時器模擬紅外信號通過紅外發光二極管發射出去;接收端主要是如何利用外部中斷接收發射端發射過來的紅外信號，并編寫分析函數和處理函數將傳遞過來的結果體現在電機上。

紅外發射電路

基于51單片機的紅外發射電路的智能鎖裝置。它的主要作用是通過微控制器的計時器設置相應的指導代碼，并將生成的信號輸出到二極管上。發送端將相應的數字信號加載到載波上。遠程控制代碼通常使用二進制脈沖。目前，紅外遙控器的載波頻率大部分都是38kHz，也有36kHz和40kHz。這是由于普通的晶體頻率是455kHz。要發送信號，必須首先對頻率進行分頻。通常，頻率分為12個相等的部分，因而存在455kHz /12≈37.9kHz≈38kHz。一旦載有信號的載波發射，紅外接收器中就會有一個紅外光電二極管接收。此時，信號最終經過一系列感應將收到的信號調制為電流信號，而后轉換為所需的遙控代碼并輸出相應的性能。P11 口輸出信號，用于輸出 38kHz 載波編碼，脈沖經 三極管（NPN）放大然后由紅外發射管發射。

紅外接收電路

紅外信號通過二極管發射之后，紅外接收頭中的接收電路接收后對信號放大解調[7]。在程序中設置紅外用戶碼判斷接收的信號。

供電電路

基于51單片機保險裝置的設計采用便攜式的理念，選取移動電源供電的方式。供電為5V直流電，外接電源輸進來后經由一個總開關控制開合。

參考文獻

[1] 路博.光伏系統中的高精度太陽跟蹤方法研究[J].河南師范大學.2012

[2] 張福杰，汪劍，基于AT89S52激光治療儀設計[J].大眾科技，2008

[3] 劉曉鑫. 基于AT89C52單片機的遙控電扇[J]. 電子設計工程，2012