本作品使用微處理器作為鑰匙與鎖具的系統運算核心。鑰匙利用微處理器的輸出接腳與電阻，作串並聯組合改變電路的輸出阻抗，藉此控制發光二極體的發光亮度。

由鎖的單色光感測器接收，利用單色光感測器對不同波長的光線敏感度會有不同的現象，就可以從單色光感測器的電壓變化來判斷出鑰匙所傳送的光線顏色與亮度，檢查光訊號密碼是否正確。

同時，利用紅外線通訊，讓鎖具可以傳送資料給鑰匙，判斷鑰匙對鎖具所發送出的資料是否有辦法做出正確的回應，當鑰匙將所有正確的光信號密碼傳送至鎖具後，鎖具才會解鎖。

單色感測器

單色感測器是一個接收綠色光的感光二極體(綠色光波長：λG＝540nm)，當感測器接收到綠色光時，感測器內部產生的逆向暗電流會通過串聯電阻，讓電阻的兩端出現電位差，當感測器接收到的光線強度越強，電阻兩端的電壓就會越大，利用這個原理就可以判斷照射在感測器上的光線強度。

雖然這是一個感測綠光的單色感測器，但是對於顏色(波長)相近的光也會產生一些反應；例如與綠光波長相近的藍光(光波長：λB＝460nm)，當藍光照射在單色感測器上時，串聯電阻的兩端也會出現電位差，但與相同亮度的綠光照射後所產生的電位差相比，藍光照射後所產生的電位差比綠光低了許多。利用這個特性就可以接收一些波長相近的光，藉此編輯成光訊號密碼。

光訊號密碼

光訊號密碼由紅、藍、綠三種顏色的光排列組合，再利用電阻串並聯電路控制其亮度所編輯而成的，只要控制微控制器的輸出接腳變化，就能將各種顏色與亮度的光訊號密碼，以類比訊號的形式發送出去。

本文使用三色LED作為光源，將其裝設於鑰匙上，將光訊號密碼從鑰匙發送至鎖具，再使用裝設於鎖具上的單色感測器接收光訊號密碼，利用微處理器的A/D功能分析光信號密碼的內容，判斷光訊號密碼是否正確。

光訊號密碼的內容並不是固定不變的，鑰匙會接收鎖具內裝設的紅外線，發送二極體所發送的紅外線資料，不停改變光訊號密碼的內容，讓密碼有許多不同的變化。

圖一 : 　光通訊示意圖

解鎖程序說明

當使用者想要解鎖時，只要將鑰匙插入鎖具的鑰匙孔中，按下鑰匙的啟動按鈕，鑰匙便會從省電模式中喚醒，開始解鎖程序。鎖具解鎖程序如下：

當所有的訊號正確的傳送完畢後，鎖具才會解鎖，鑰匙會回到省電模式等待再次進入執行解鎖程序。當解鎖程序執行中，若有任何一項資料錯誤化，鑰匙與鎖具都會直接停止接收與傳送資料，並且取消解鎖程序，鑰匙回到省電模式待命。

鑰匙架構

圖二為鑰匙硬體架構方塊圖，鑰匙部分是由啟動按鈕、紅外線接收二極體、三色LED與微處理器所組成。由微處理器作為運算核心，利用上述元件作光信號通訊，藉此傳送光訊號密碼和接收紅外線資料。

當使用者按下啟動按鈕時，微處理器就會離開省電模式，開始進行解鎖程序。當解鎖程序尚未結束前，使用者按下啟動按鈕將不會有的任何動作，直到解鎖程序結束，系統進入省電模式後，才能再次啟動按鈕，重新執行解鎖程序。

圖二 : 　鑰匙硬體架構方塊圖

圖三 : 　顏色與亮度控制電路之實施

LED顏色與亮度控制電路

我們舉一實施例如圖三來說明，其顏色與亮度控制是由一個三色LED、五個二極體與五個阻抗不同的電阻所組成的。

圖三中，A部份是由五個阻抗不同的電阻和五個二極體組成，其中接腳1~接腳5分別是控制五種亮度的輸出接腳，將接腳連接至微處理器的輸出控制接腳，控制發光亮度時，將需要使用的亮度接腳輸出設為1，其它四隻接腳都設為0，就可以正確的控制三色LED的發光亮度。

B部份則是一個三色LED，接腳R、G、B分別控制使用紅色光、綠色光和藍色光，將接腳連接至微處理器的輸出控制接腳，控制發光顏色時，將需求使用的顏色選擇接腳輸出設為0，其它兩隻接腳設為1，就可以正確控制三色LED的顏色。

鎖具架構

鎖具部分如圖四所示是由單色感測器、紅外線發送二極體、狀態顯示LED和微處理器組成。使微處理器作為運算核心，整合其它元件進行解鎖程序，解鎖程序完成後，微處理器的解鎖控制接會送出解鎖信號解鎖電路。

圖四 : 　鎖具硬體架構方塊圖

結語

本作品提供使用者一套特殊的鎖具，達到保密與防盜的效果。與一般的傳統門鎖和按鍵密碼鎖不同，利用裝設於鑰匙上的三色LED發送出不同顏色、亮度的光線，編輯組合成光通訊密碼，讓鎖具判斷鑰匙所發出的光線是否正確，成為新的解鎖機制。