本发明涉及一种基于led可见光通信的密码锁系统。
背景技术：
如今电子智能锁的应用越来越广泛，目前智能锁主要的类型有按键输入式、指纹识别式、电磁感应式、射频刷卡式、人脸识别式等等。其中机械式需要手动输入密码并且其保密程度也不够高，机械按键也容易损坏；指纹识别式的密码锁其使用方便，但指纹识式其生产成本高并且密码容易被破解；刷卡式与电磁感应式应用也非常广泛，但容易受到电磁干扰；而人脸识别其安全等级高，使用也非常便捷，但需要有高清摄像头造成了生产成本过高。
技术实现要素：
为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于led可见光通信的密码锁系统。
本发明通过以下技术方案得以实现。
本发明提供的一种基于led可见光通信的密码锁系统，包括led信号发射模块、光信号接收模块、差分放大器模块以及mcu处理模块；
所述led信号发射模块包括发射单片机、第五电阻、led灯以及三极管，其中第五电阻的一端连接到电源，第五电阻的另一端连接到led灯的正极，led灯的负级连接到三极管的集电极，三极管的发射极接地，三极管的基极连接到单片机的ti引脚；
所述光信号接收模块包括第一光敏电阻、第二光敏电阻、第三光敏电阻、第四光敏电阻,其中第一光敏电阻的一端连接到电源，另一端连接到第二光敏电阻的一端，第二光敏电阻的另一端连接到地；第三光敏电阻的一端连接到电源，另一端连接到第四光敏电阻的一端，第四光敏电阻的另一端连接到地线；
所述差分放大器模块包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容、第二电容以及运算放大器，其中第一电容一端连接第一电阻的一端，另一端接地；第二电容的一端接第二电阻的一端，另一端接地；第一电阻的一端接第一电容，另一端连接运算放大器的同相输入端；第二电阻的一端接第二电容，另一端连接运算放大器的反相输入端；第三电阻的一端接地，另一端接运算放大器的反相输入端；第四电阻的一端接运算放大器的同相输入端，另一端接运算放大器的输出端；
所述mcu处理模块包括处理单片机和电磁阀，其中单片机的ri引脚连接到运算放大器的输出端；单片机通过i/o口与电磁阀的控制端连接。
所述led信号发射模块的单片机串口通信的波特率设置为120比特/秒。
所述光信号接收模块中第一光敏电阻、第二光敏电阻、第三光敏电阻以及第四光敏电阻的电参数相同，其中，第一光敏电阻与第四光敏电阻用于接收光信号，第二光敏电阻与第三光敏电阻进行隔离不接收光信号。
所述光信号接收模块中的第一光敏电阻、第二光敏电阻、第三光敏电阻以及第四光敏电阻构成电桥。
所述第一电容与第二电容为高频滤波电容。
所述led信号发射模块中的发射单片机为mcu-51单片机。
所述mcu处理模块中的处理单片机为mcu-51单片机。
所述差分放大器模块中的运算放大器的放大倍数为22倍。
本发明的有益效果在于：通过本发明的实施，采用led可见光作为信号发射的通信载体，以光敏电阻作为感光材料，将数据以串行通信的方式进行传输，传输过程可靠，此外，使用led灯、光敏电阻作为通信材料，降低了密码锁系统的成本，另外，可见光通信的抗干扰能力强，人的肉眼可见，体验效果优于其他类型的密码锁系统。
附图说明
图1是本发明的系统连接原理示意图。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
如图1所示，一种基于led可见光通信的密码锁系统，包括led信号发射模块、光信号接收模块、差分放大器模块以及mcu处理模块；
所述led信号发射模块包括发射单片机、第五电阻r9、led灯d1以及三极管q1，其中第五电阻r9的一端连接到电源，第五电阻r9的另一端连接到led灯d1的正极，led灯d1的负级连接到三极管q1的集电极，三极管q1的发射极接地，三极管q1的基极连接到单片机的ti引脚；
所述光信号接收模块包括第一光敏电阻r1、第二光敏电阻r2、第三光敏电阻r3、第四光敏电阻r4,其中第一光敏电阻r1的一端连接到电源，另一端连接到第二光敏电阻r2的一端，第二光敏电阻r2的另一端连接到地；第三光敏电阻r3的一端连接到电源，另一端连接到第四光敏电阻r4的一端，第四光敏电阻r4的另一端连接到地线；
所述差分放大器模块包括第一电阻r5、第二电阻r6、第三电阻r7、第四电阻r8、第一电容c1、第二电容c2以及运算放大器u1，其中第一电容c1一端连接第一电阻r5的一端，另一端接地；第二电容c2的一端接第二电阻r6的一端，另一端接地；第一电阻r5的一端接第一电容c1，另一端连接运算放大器u1的同相输入端；第二电阻r6的一端接第二电容c2，另一端连接运算放大器u1的反相输入端；第三电阻r7的一端接地，另一端接运算放大器u1的反相输入端；第四电阻r8的一端接运算放大器u1的同相输入端，另一端接运算放大器u1的输出端；
所述mcu处理模块包括处理单片机和电磁阀，其中单片机的ri引脚连接到运算放大器u1的输出端；单片机通过i/o口与电磁阀的控制端连接。
所述led信号发射模块的单片机串口通信的波特率设置为120比特/秒。
所述光信号接收模块中第一光敏电阻r1、第二光敏电阻r2、第三光敏电阻r3以及第四光敏电阻r4的电参数相同，其中，第一光敏电阻r1与第四光敏电阻r4用于接收光信号，第二光敏电阻r2与第三光敏电阻r3进行隔离不接收光信号。
所述光信号接收模块中的第一光敏电阻r1、第二光敏电阻r2、第三光敏电阻r3以及第四光敏电阻r4构成电桥。
所述第一电容c1与第二电容c2为高频滤波电容。
所述led信号发射模块中的发射单片机为mcu-51单片机。
所述mcu处理模块中的处理单片机为mcu-51单片机。
所述差分放大器模块中的运算放大器u1的放大倍数为22倍。
系统工作时，led信号发送端可以通过单片机串行发射口ti通过控制第一npn三极管q1的截止与放大状态，来实现led灯d1的开关状态，从而将可见光信号发送出去。其发送的密码信息(采用16位二进制密码，即有65536个可预设置的密码)通过串口调制的方式发送出去，其串口的波特率设置为120比特/秒。使用时将led灯d1，贴近光信号接收模块的第一光敏电阻r1与第四光敏电阻r4。
解锁时接收端第一光敏电阻r1与第四光敏电阻r4接收到光信号，而第二光敏电阻r2与第四光敏电阻r4接收不到光信号。当数据通信时第一光敏电阻r1与第四光敏电阻r4由于接收到光信号其电阻阻值减小，从而，图1中a点的电位上升,同理图1中b点的电位减小，因此uab的电压信号变大。然后再将uab电压信号，通过第一电容c1与第二电容c2滤除高频噪声，再将信号通过放大倍数为22倍的运算放大器u1进行整形放大，最后将整形的逻辑信号通过串口接收端ri引脚传输给单片机。单片机根据接收的数据进行处理得到解锁密码数据，然后再将接收的密码与预置的密码比对，从而控制电磁阀实现解锁。
通过本发明的实施，采用led可见光作为信号发射的通信载体，以光敏电阻作为感光材料，将数据以串行通信的方式进行传输，传输过程可靠，此外，使用led灯、光敏电阻作为通信材料，降低了密码锁系统的成本，另外，可见光通信的抗干扰能力强，人的肉眼可见，体验效果优于其他类型的密码锁系统。