基于51单片机的枪支保险智能锁

严沈凯

摘 要执勤是部队的首要任务，当今社会并不像表面那么太平，暗处的犯罪分子蠢蠢欲动。为了更圆满的完成执勤任务，枪是必不可少的，但是枪是一把双刃剑，运用的好能保家卫国，一旦落入恐怖分子手里会造成恶劣的影响，所以我们也要考虑到一些枪支被抢夺的情况。现在基层部队都是采用枪弹分离的办法，但还是不能解决枪支安全问题。因此，本文设计了枪支保险智能锁。

智能锁分为两个部分，一个是人体感应端，一个是锁端。人体感应端用 STC89C52RC单片机作为控制器，用移动电源作为电源供电，通过红外发射管发射编码信号。锁端用直流减速电机和连杆实现直线开关锁的动作同样采用STC89C52 单片机作为控制器，接收人体端的红外编码信号，当距离超过2- 3米左右时，就会自动关锁，当距离小于2米左右就会自动开锁。将人体感应端装在哨兵身上，锁端装在执勤用枪上，考虑执勤哨兵遇到突发情况，当枪支距离执勤哨兵一定距离时触发智能锁，实现根据距离自动开关锁的功能，锁住枪保险防止歹徒或拾取枪支的人使用，造成人员伤亡。本设计在安全性、智能性、可追溯性方面都有着巨大的优势。

关键词：智能锁;哨位执勤;单片机;红外发射管

智能锁研究的背景及意义

近年来，针对执勤目标安全的犯罪呈现明显上升趋势，犯罪分子的手段愈加多样化。部队肩负的执勤任务也越发艰巨，其重要性更加凸显。随着部队对枪弹管理更加严格，枪弹问题成了敏感问题，很多基层单位担心出事，能不用则不用，枪支是一把“双刃剑”，执行任务时可以更加高效，反之，若管理不当，落人不法分子手中，则会对社会和公民的财产、身体甚至生命造成伤害。

当前基层部队对哨位上的枪弹管理仅限于枪弹分离，不仅存在着不确定性而且不能很好的保护枪。鉴于此，开发出一套适合哨位枪支安全管理装置是 部队看押看守勤务的一个迫切需求更是严峻挑战。 部队的常态勤务如何持续稳定的完成圆满，如何实现智能化、信息化，跟上新时代的步伐，值得我们去思考。

因此，以部队的实际任务和需求为出发点，设计并实现一种能够使枪远离哨兵时智能锁锁住枪保险的装置，使用本设计，哨兵执勤时遇到枪支被抢夺时，能够在一段时间内保护哨兵安全并向中队求援，即留足中队增援时间又能保证不造成其他损失，因此有必要设计“枪支保险智能锁”。

装置的总体功能概述

基于51单片机枪支保险智能锁的设计的主要包括发射端调制出合适的载波信号经过三极管放大输出，接收器能对收到的信号进行解调与处理，并且控制电机开关。

本系统的组成部分。单片机连接上基础的晶振、复位、供电电路可以正常工作，单片机经过红外发射电路向外界发射红外信号，此时如果在设定的范围之内，红外接收电路将收到相应的信号传给单片机，单片机通过控制驱动电路来控制电机。

主芯片的选取

基于51单片机的保险装置的设计的要求系统稳定性强、采集及时、成本低、速度快、综合性能以及成本的角度，共提出两种方案。

基于51单片机，使用中国宏晶公司的STC89C52RC单片机作为智能锁的主

控芯片[1]。51 单片机是大学经常接触的微控制器，具备很强的稳定性，易于应用，并且价格便宜。它是一个低功耗，高性能的微控制器，具备40个引脚，32个外部双向输入/输出（I / O）端口和2个外部中断端口，2个16位可编程定时器计数器，2个全双工串口， 能够依照常用办法或在线编程[2]。 它结合了通用微处理器和闪存，尤其是可重写的闪存，可以有效降低开发成本。

红外发射电路模块

在本设计中，发射电路主要解决的问题是红外发射的电信号的模拟，是否正常发射红外信号。为了发送信号，需要有红外发射装置[3]。红外发光二极管是一种能够发出红外光的发光二极管。当前广泛使用的红外发光二极管发射波长约940nm 的红外线。外形与一般的发光二极管相同，然而颜色上有所差异。普通的红外发射二极管具有黑色和透明颜色。它们与一般发光二极管之间的最大区别在于，发散的光是不可见光，而一般发光二极管则发散出不同色彩的可见光。

红外接收电路的构成

一般的红外接收头主要由集成电路加上电阻电容组件，红外接收管和滤光片组成。电路设计在实际应用中比较麻烦且不方便。红外遥控接收器集成了红外接收管、预放大信号功能和解调，无外部电路，体积小，密封性好，灵敏度高。应用简易，并使用低功率红外发射管来发射信号可达35米。

它的引脚有三个，分别是电源的正极，电源的负极和信号输出端子。它的实际电压约为5V，频率为38kHz。它需要输入信号，必须是已调制的信号。因此，简化了电路，而且灵敏度和抗干扰性都很好。它是接收红外信号的较为匹配的设备。

一般开发红外接收装置需要二进制脉冲代码，最经常使用的是PWM代码（脉冲宽度调制代码）和PPM代码（脉冲位置调制代码，脉冲序列之间的距离以完成信号调制）。还应该了解红外遥控器的编码方式和载波频率，因而操作者能够挑选集成的红外接收头并制作解码方案。

我们对发送端的编码进行合理的控制以发送数据，以便接收端接收特定的波形图像并将其发送到数字电子管。由于解码的代码是ASCII码，收到后我们需要进行一定的转换。

单片机内只能辨别二进制，因而操作者在数据的发送和接收方面应该小心。

接收和发送的数据码一共能分为：原始码，原始码反码，数据码和数据反码。

电机驱动电路

直接利用L293D芯片进行驱动电路的设计，其电路布线及焊接相对繁琐，不过可以锻炼我们的电路设计和焊接能力，且其整体尺寸小，便于在洞洞板上布局，缩小了它的空间。

电源电路

由于本系统所需要的电压种类不多，且功耗不高。所以可用移动电源供电。外部供电非常方便易于更换，电路设计也较为简单，源电压较低多为5V-12V，相较交流电供电安全性大大提高。且取电的地方十分多，例如电脑或充电宝之类的都可以。

软件设计思路

软件的设计发射端主要是如何利用单片机定时器模拟红外信号通过红外发光二极管发射出去;接收端主要是如何利用外部中断接收发射端发射过来的红外信号，并编写分析函数和处理函数将传递过来的结果体现在电机上。

红外发射电路

基于51单片机的红外发射电路的智能锁装置。它的主要作用是通过微控制器的计时器设置相应的指导代码，并将生成的信号输出到二极管上。发送端将相应的数字信号加载到载波上。远程控制代码通常使用二进制脉冲。目前，红外遥控器的载波频率大部分都是38kHz，也有36kHz和40kHz。这是由于普通的晶体频率是455kHz。要发送信号，必须首先对频率进行分频。通常，频率分为12个相等的部分，因而存在455kHz /12≈37.9kHz≈38kHz。一旦载有信号的载波发射，红外接收器中就会有一个红外光电二极管接收。此时，信号最终经过一系列感应将收到的信号调制为电流信号，而后转换为所需的遥控代码并输出相应的性能。P11 口输出信号，用于输出 38kHz 载波编码，脉冲经 三极管（NPN）放大然后由红外发射管发射。

红外接收电路

红外信号通过二极管发射之后，红外接收头中的接收电路接收后对信号放大解调[7]。在程序中设置红外用户码判断接收的信号。

供电电路

基于51单片机保险装置的设计采用便携式的理念，选取移动電源供电的方式。供电为5V直流电，外接电源输进来后经由一个总开关控制开合。

参考文献

[1] 路博.光伏系统中的高精度太阳跟踪方法研究[J].河南师范大学.2012

[2] 张福杰，汪剑，基于AT89S52激光治疗仪设计[J].大众科技，2008

[3] 刘晓鑫. 基于AT89C52单片机的遥控电扇[J]. 电子设计工程，2012