形状记忆合金驱动的微电脑密码锁的设计

金色传说

. I# J/ j- S) @* x; L9 z9 s8 ^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
  \( d! d) `) B# t0 b! _$ u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
3 G2 W% G% q- ]/ ^) {7 a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。
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
为社会问题。而锁自古以来就是把守门户的铁将军，
3 H- F$ }5 d( ^" Y! x, X. k: M# A: Q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。
1 U* h8 A0 K! u, B5 _7 K目前市场上的便携式锁各式各样,但在使用中
& |, B. @$ W- B- F4 l暴露了很多缺点:一是安全性低，机械锁是靠金属

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.
( E/ ^( x. M- g同或类似;二是钥匙容易丢失,而且无论谁捡到都
2 p2 Y0 k) {  l8 Z' A& E. Z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
锁其功能大大超过传统的弹子锁，且能更安全可
7 d8 H/ |. a) r/ K) N$ h; H
: [2 Q/ K6 I' ]2 n$ y* c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
! ]% G8 L2 q+ _0 d的密级下降,并且有用户编制、易于记忆的密码。
& W( f9 \0 J- q5 n0 M# `; ]6 P(3)误码输人保护,三次输入错码将关闭主控
6 y+ i. q6 g0 `9 t( r5 \电路。
因此，对于电子密码锁的研究引起了很多人的
- q5 n3 ]3 v6 h7 D7 f3 B5 c! 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;
7 {9 t( O& Y2 C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
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
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。
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
-温度以上(奥氏体相变终了温度),则可以恢复到
拉伸前的状态而对外输出力和位移，即所谓的单向
# G* b! e% }8 {" t形状记忆效应,因而可作为机构的驱动元件。它的最
突出的优点有:
( C7 h& d9 `9 w/ Z0 W: \4 c(1)可以获得比自重大几千倍的力，输出功率
2 V7 ]. d) {1 a$ p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
' f: W" a& H, L: r9 X! L  [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
0 l) B: Y* L8 P$ i; v, p) v1 V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;
& h) k# N( `3 g  f& X(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