形状记忆合金驱动的微电脑密码锁的设计

金色传说

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,
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
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
靠性高、成本低、操作简便等特点,有较高的推广价值。
8 M& h* N) [+ R7 j& S$ N! o关键词:形状记忆合金;密码锁;单片机;硬件;软件.
随着社会物质财富的日益增长，安全防盗已成
( e6 Y! X9 q7 D$ Z8 Z. M为社会问题。而锁自古以来就是把守门户的铁将军，
5 v) {$ w0 Q* V1 f8 s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。
+ k9 i- E7 ^; [! Z9 W目前市场上的便携式锁各式各样,但在使用中
  o1 _* u* ^$ q, B/ J8 d暴露了很多缺点:一是安全性低，机械锁是靠金属
8 c2 `" B+ w" L3 y* D4 k
3 G; A' }5 b& R( ~% a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
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
) V+ |4 f6 n3 ^# j" Y锁其功能大大超过传统的弹子锁，且能更安全可

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
: h; S8 j' j# X" H' I* Z4 T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
7 x7 {! i( I2 b( z6 i8 s6 S电路。
因此，对于电子密码锁的研究引起了很多人的
8 {1 h+ a" B/ R; _# o兴趣和追捧B-8。
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;
二是不具有电压检测电路;三是没有综合考虑结构
的简易,功能的多少和设计成本的高低等问题。基于
: e+ N- Y; n+ {& w微电脑密码锁的主要原理，力求改进和解决当前所.
开发的微电脑密码锁的几个问题,选择AT89C2051
5 V2 l- g* n% [5 @/ I单片机作为控制芯片，形状记忆合金作为驱动器来
设计--种新型的微电脑密码锁。
- {7 N  H3 b- l形状记忆合金是一种新型的功能材料，加工后
/ k: N3 D( {1 r  V$ g进行适当的热处理,在常温下使其变形,在加热到某
# Z% C  e( v, v' r( f9 E8 H-温度以上(奥氏体相变终了温度),则可以恢复到
% x/ n+ E8 O( X( v  M: {0 ^拉伸前的状态而对外输出力和位移，即所谓的单向
, }, }3 Q' y# J7 W9 Y形状记忆效应,因而可作为机构的驱动元件。它的最
: N9 E$ ]) n, g  u( U突出的优点有:
7 A, n% d& w( I$ Y$ ?  Z9 M5 r(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
量,适应性强;
(3)传感功能,利用SMA自身物理参数的变化，
可以监测到温度的变化和相变的发展过程，并进一
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;
' o) t+ c  X, h: Y(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