形状记忆合金驱动的微电脑密码锁的设计

金色传说

3 z+ x3 C8 x- Q. h9 q; a* Y摘要:为了提高锁的安全性和可靠性,设计了一种基于形状记忆合金螺旋弹簧驱动的微电
脑密码锁。详细介绍了锁的机械结构、硬件设计方案和软件设计方法,并给出了部分电路
困和程序主要流程图。本设计结合单片机的智能性和形状记忆合金材料的形状记忆效应,
0 R0 `* T" c0 s3 J  J/ E$ u& j实现了密码锁封闭式的机械结构,提高了控制的智能化程度,克服了普通锁需要随身携带
) Q5 A' v* o# f( i钥匙且易丢失、保密性差的缺点,使得密码锁的安全系数极高。实践证明,该密码锁具有可
/ U8 j# m* |3 s7 d靠性高、成本低、操作简便等特点,有较高的推广价值。
. }/ X: }, W2 `) E6 \$ y8 J关键词:形状记忆合金;密码锁;单片机;硬件;软件.
0 T' K) ?! g1 i4 P( i随着社会物质财富的日益增长，安全防盗已成
为社会问题。而锁自古以来就是把守门户的铁将军，
! C2 t, q1 d: X人们对它要求甚高,既要安全可靠地防盗,又要使用
方便,这也是制锁者长期以来研制的主题。
" g% `. o8 a( @7 |: A目前市场上的便携式锁各式各样,但在使用中
7 Z4 G) O9 n' M) ~' U5 n暴露了很多缺点:一是安全性低，机械锁是靠金属
; e( @- e; b6 D" y  n
: S5 f# n( }# B: d0 u' y制成的钥匙上的不同齿形与锁芯的配合来工作的，
据统计，每4000把锁中就有两把锁的钥匙齿牙相.
同或类似;二是钥匙容易丢失,而且无论谁捡到都
) B6 \& c% F% i" x1 x. {" b2 \& i: r可以将锁打开;三是机械锁钥匙易于复制;四是机
械锁有开锁孔,容易被撬"。机电- -体化的电脑密码
& B# s( D. P; [锁其功能大大超过传统的弹子锁，且能更安全可
* J, j4 u# N; j) S6 B0 u/ J
靠。其特点如下:
(1)保密性好,一.把具有n位密码的锁,其编码:
总量可达2"种,故可靠性远远大于弹子锁,使随机
开锁成功率为零。
(2)编码可变,这就避免因人员的更替而使锁
* Y& }: N, Z5 M的密级下降,并且有用户编制、易于记忆的密码。
(3)误码输人保护,三次输入错码将关闭主控
电路。
因此，对于电子密码锁的研究引起了很多人的
兴趣和追捧B-8。
0 M4 t9 r" v* `这些电子密码锁普遍存在着几个问题: -是控
制电路为开环,单片机无法知道执行器的工作状态;
/ M7 `$ A$ E& G- L. q4 m1 {- S二是不具有电压检测电路;三是没有综合考虑结构
( m3 j& b4 P4 E' [7 N2 b4 N的简易,功能的多少和设计成本的高低等问题。基于
5 T7 T. d0 I7 {3 o; s1 I# E4 y1 O微电脑密码锁的主要原理，力求改进和解决当前所.
* g1 n! k4 {9 O; R9 L  @开发的微电脑密码锁的几个问题,选择AT89C2051
单片机作为控制芯片，形状记忆合金作为驱动器来
* |5 [( q, U! v$ q2 V# X, F  _1 C设计--种新型的微电脑密码锁。
' j$ m3 n) L& R* H形状记忆合金是一种新型的功能材料，加工后
进行适当的热处理,在常温下使其变形,在加热到某
3 G% R: w+ k' |8 q& G8 _6 k-温度以上(奥氏体相变终了温度),则可以恢复到
0 L; ]: }, Z/ O0 u, X拉伸前的状态而对外输出力和位移，即所谓的单向
形状记忆效应,因而可作为机构的驱动元件。它的最
5 |4 C3 n, t9 K2 k) m8 ?突出的优点有:
; O0 b9 B5 Q2 O(1)可以获得比自重大几千倍的力，输出功率
大,可以获得比较高的响应速度;
(2)具有良好的柔顺性,能有效地吸收冲击能
& k) ?, @- [. Y3 s/ a量,适应性强;
; t, N4 L' x9 |& X2 ?% u3 v(3)传感功能,利用SMA自身物理参数的变化，
% ]) V. _# ^4 i, E' ]  r可以监测到温度的变化和相变的发展过程，并进一
, E) P! h1 p* L8 g9 T! B( O步获悉输出力和位移的大小;
(4) 低压驱动，可采用5V以下电压加热驱动
SMA;
* r1 H9 L) r( f# U6 B" H$ s(5)结构简单,用量少,成本低。



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密码锁具有可靠性高、成本低、操作简便等特点,有较高的推广价值