【正文】 動電路 如圖 和圖 是 LED 的驅(qū)動電路 ， 圖 3a 是最簡單電路 ， 選用元件時要注意三極管的開關(guān)速度要快 ， 還要考慮到 LED 的正向電流和反向漏電流 ， 一般流過 LED 的最大正向電流為 100mA， 電流越大 ，其發(fā)射的波形強(qiáng)度越大。 圖 電路有一點缺陷 ， 當(dāng)電池電壓下降時 ， 流過 LED 的電流會降低 ， 發(fā)射波形強(qiáng) 度降低 ， 遙控距離就會變小。圖 所示的射極輸出電路可以解決這個問題 ， 兩個二極管把三級管基極電壓鉗位在 ， 因此三級管發(fā)射極電壓固定在 ，發(fā)射極電流 IE 基本不變 ， 根據(jù) IE≈ IC,所以流過 LED 的電流也基本不變 ， 這樣保證了當(dāng)電池電壓降低時還可以保證一定的遙控距離。 紅外接收頭 HS0038 如圖 紅外接收頭 HS0038 紅外接收頭的種類很多 ， 引腳定義也不相同 ， 一般都有三個引腳 ，包括供電腳 ， 接地和信號輸出腳。根據(jù)發(fā)射端調(diào)制載波的不同應(yīng)選用相應(yīng)解調(diào)頻率的接收頭 ，本設(shè)計選用如 圖 的紅外接收頭 。 紅外接收頭內(nèi)部放大器的增益很大 ， 很容易引起干擾 ， 因此在接收頭的供電腳上須加上濾波電容 ， 一般在 22uf 以有的廠家建議在供電腳和電源之間接入 330 歐電阻 ， 進(jìn)一步減少電源干擾。 紅外編碼格式 遙控發(fā)射器專用芯片很多 ， 紅外遙控的編碼目前廣泛使用的是 ：NEC Protocol 的 PWM(脈沖寬度調(diào)制 )和 Philips RC5 Protocol 的 PPM， 本設(shè)計基于 NEC 協(xié)議。其編碼特征如下 ： 1） 8 位地址和 8 位指令長度 。 2） 地址和命令 2 次傳輸 (確保可靠性 ） 3） PWM 脈沖位置調(diào)制 ， 以發(fā)射紅外載波的占空比代表“ 0”和“ 1” 。 4） 載波頻率為 38Khz。 5） 位時間為 或 。 一個脈沖對應(yīng) 560us 的連續(xù)載波 ， 一個邏輯 1 傳輸需要 (560us 脈沖 +1680us 低電平 ）， 占空比 1/4:一個邏輯 0 的傳輸需要 (560us 脈沖 +560us 低電平 ） ,占空比 1/2。而遙控接收頭在收到脈沖的時候為低電平 ， 在沒有脈沖的時候為高電平 ， 這樣 ，我們在接收頭端收到的信號為 ： 邏輯 1 應(yīng)該是 560us 低 +1680us 高 ， 邏輯 0 應(yīng)該是 560us 低 +560us 高。如圖 所示： 如圖 紅外脈沖 NEC 遙控指令的數(shù)據(jù)格式為 : 同步碼頭、地址碼、地址反碼、控制碼、控制反碼。同步碼由一個 9ms 的低電平和一個 的高電平組成 ,地址碼、地址反碼、控制碼、控制反碼均是 8 位數(shù)據(jù)格式。按照低位在前 ,高位在后的順序發(fā)送。采用反碼是為了增加傳輸?shù)目煽啃?，如圖 所示： 如圖 遙控指令數(shù)據(jù)格式 一個命令只發(fā)送一次 ， 即使遙控器上 的按鍵一直按著。但是會每110ms 發(fā)送一次代碼 ， 直到遙控器按鍵釋放。如圖 如圖 重復(fù)按鍵數(shù)據(jù)格式 密碼鎖的功能 a： 設(shè)定密碼 在該設(shè)計中設(shè)定了一組原始密碼 123456,用戶可以通過主機(jī)矩形鍵盤的修改鍵來修改原始密碼。 b： 密碼輸入有效顯示 為了確信是否有鍵按下以及防止密碼外 泄 ,在電路中設(shè)置了數(shù)碼管顯示 ,即在顯示時并不是顯示用戶按下的數(shù)字符號 ,而是在輸入一位時 ,數(shù)碼管則顯示一個字符“ *” ,這樣既巧妙地提醒了用戶又保護(hù)了用戶密碼。 c： 錯誤報警 當(dāng)用戶 輸入的密碼連續(xù)三次出現(xiàn)密碼錯誤時 ,系統(tǒng)會長期報警不止 ,這時必須按復(fù)位方可停止。 d. 遙控開鎖 這是本論文設(shè)計中的最大特點之處 ,用戶可以不必在主機(jī)上輸入。密碼開鎖。只要手執(zhí)遙控器 ,鍵入正確密碼 ,便會自動開鎖 如果密碼錯誤 ,同樣也會報警 第三章 硬件設(shè)計 系統(tǒng)整體框圖 本文所設(shè)計的紅外遙控密碼鎖系統(tǒng)由 AT89C51 單片機(jī)及其最小系統(tǒng)、紅外接收頭、紅外發(fā)射器、蜂鳴器、電磁鎖、 LCD1602 液晶顯示等部分組成 。 如圖 所示 如圖 系統(tǒng)整體框圖 最小系統(tǒng) 本設(shè)計是采用的 AT89C51 的單片機(jī)， 它的引腳 如圖 所示，引腳說明如下： 信號引腳： ：～ 、 ：～ 、 ：～ 、 ：～ 都是 8 位雙向口線，都由鎖存器、輸入緩沖器、輸出驅(qū)動器組成。 ALE：地址鎖存控制信號。在系統(tǒng)擴(kuò)展時， ALE 用于控制把P0 口輸出的低 8 位地址鎖存器鎖存起來，以實現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的隔離。 PSEN:外部程序存儲器讀選通信號。以實現(xiàn)外部 ROM 單元讀操作。 EA：訪問程序存儲控制信號。 RST:復(fù)位信號。 XTAL1 和 XTAL2：外接晶體引線端。當(dāng)使用芯片內(nèi)部時鐘時，用于外接石英晶體和微調(diào)電容；當(dāng)使用外部時鐘時，用于接外部時鐘脈沖信號。 VSS：地線 VCC： +5V 電源。 如圖 AT89C51 引腳圖 本設(shè)計采用 AT89C51 系列單片機(jī)。 AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（ FPEROM— Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8 位微處理器，俗稱單片機(jī)。 AT89C2051 是一種帶 2K 字節(jié)閃 爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除 100 次。該 器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器，AT89C2051 是它的一種精簡版本。 AT89C 單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案 其中最小系統(tǒng)包括復(fù)位電路、晶振電路。 復(fù)位電路 :此設(shè)計采用手動按鍵復(fù)位方式實現(xiàn)系統(tǒng)的復(fù)位操作 .手動復(fù)位要求在電源接通的條件下 ,在單 片機(jī)運(yùn)行期間 ,用按鈕開關(guān)操作使單片機(jī)復(fù)位 .其結(jié)構(gòu)如圖 中 R17和 C6及按鍵 .手動按鍵復(fù)位是通過按鍵將 RST 與 VCC 接通來實現(xiàn) .如圖 所示 晶振電路 :單片機(jī)內(nèi)部具有一個高增益反相放大器 ,用于構(gòu)成振蕩器 .通常在引腳 XTALl 和 XTAL2 跨接石英晶體和兩個補(bǔ)償電容構(gòu)成自激振蕩器 ,結(jié)構(gòu)如圖 中 Y1,C5, 12MHz頻率的石英晶體 ,補(bǔ)償電容采用 30pF 左右的瓷片電容 。如圖 所示 如圖 復(fù)位 電路 接線 圖 如圖 晶振 電路 接線 圖 LCD1602的介紹 LCD1602 顯示器具有體積小、功耗低、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧等優(yōu)點，因此，在袖珍式儀表和低功能應(yīng)用系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。 LCD1602 液晶顯示是 2 行 *16 個字符的字符型顯示器，它由 32個字符點陣塊組成，每個字符點陣塊由 5*7 或 5*10 個點陣組成，可以顯示 ASCII 碼表中的所有可視的字符，采用 +5V 電源供電，外圍電路配置簡單，價格便宜，具有很高的性價比。如圖 所示 LCD1602及其接口設(shè)計圖。 如圖 LCD1602 引腳及其接口設(shè)計圖。 LCD1602 引腳名稱及 功能 1602 采用標(biāo)準(zhǔn)的 16 腳接口，其中： 第 1 腳： VSS 為 電源地 第 2 腳： VCC 接 5V 電源正極 第 3 腳： V0 為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高（對比度過高時會 產(chǎn)生 “ 鬼影 ” ，使用時可以通過一個 10K 的電位器調(diào)整對比度）。 第 4 腳： RS 為 寄存器 選擇，高電平 1 時選擇 數(shù)據(jù)寄存器 、低電平 0時選擇 指令寄存器 。 第 5 腳： RW 為讀寫信號線，高電平 (1)時進(jìn)行讀操作，低電平 (0)時進(jìn)行寫操作。 第 6 腳： E(或 EN)端為使能 (enable)端 ,高電平（ 1）時讀取信息 ，負(fù)跳變時執(zhí)行指令。 第 7～ 14 腳： D0～ D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)端。 第 15～ 16 腳： 空腳 或背燈電源。 15 腳背光正極， 16 腳背光負(fù)極。 密碼鎖設(shè)計 電磁鎖是用繼電器來驅(qū)動的，當(dāng)單片機(jī)通過 RELAY 發(fā)信號給了繼電器，繼電器吸合（接常開觸點），使解鎖機(jī)構(gòu)通電，打開門鎖。如圖 密碼鎖驅(qū)動電路圖 。 如圖 密碼鎖驅(qū)動電路圖。 4*4 按鍵設(shè)計 及仿真圖 如圖 4*4按鍵設(shè)計 及仿真圖 第四章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計 本系統(tǒng)控制軟件采用 AT89S52 及 KEIL 調(diào)試工具 。本系統(tǒng)程序代碼使用 C 語言編寫。 本設(shè)計的軟件部分采用模塊化設(shè)計 。 LCD1602流程圖、紅外接收流程圖、紅外發(fā)射流程圖等模塊組成。 LCD1602 軟件設(shè)計 顯示程序： Y 圖 顯示程序 紅外系統(tǒng)軟件設(shè)計 紅外遙控的工作原理，紅外遙控的發(fā)射電路是采用紅外發(fā)光二極管來發(fā)出經(jīng)過調(diào)制的紅外光波，紅外接收電路將紅外發(fā) 射器發(fā)射的紅外光轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號，再送后置放大器 。 發(fā)射端一般由指令鍵、指令編碼系統(tǒng)、調(diào)制電路、驅(qū)動電路、發(fā)射電路等幾部分組成。當(dāng)按下指令鍵時，指令編碼電路產(chǎn)生所需的指令編碼信號，指令編碼信號對載體進(jìn)行調(diào)制，再由驅(qū)動電路進(jìn)行功率放大后由發(fā)射電路向外發(fā)射經(jīng)調(diào)制定指令編碼信號，如圖 紅外遙開始 評定 LCD忙 狀態(tài) LCD初始化 設(shè)定顯示位置 寫指令 寫顯示數(shù)據(jù)到 LCD LCD 顯示 結(jié)束 控的發(fā)射程序流程圖。 接收端一般由接收電路、放大電路、調(diào)制電路、指令譯碼電路、驅(qū)動電路、執(zhí)行電路 (機(jī)構(gòu) )等幾部分組成。接收電路將發(fā)射器發(fā)出的已調(diào)制的編碼指令信號接收下來，并進(jìn)行放大后送解調(diào)電路，解調(diào)電路將已調(diào)制的指令編 碼信號解調(diào)出來，即還原為編碼信號。指令譯碼器將編碼指令信號進(jìn)行譯碼，最后由驅(qū)動電路來驅(qū)動執(zhí)行電路實現(xiàn)各種指令的操作控制（機(jī)構(gòu)），如圖 紅外遙控的發(fā)射程序流程圖。 N N N Y Y N N Y Y 圖 圖 紅外遙控的發(fā)射程序 流程圖。 開始 串行口初始化 返回 數(shù)據(jù)送完？ 發(fā)送數(shù)據(jù)到串行口 發(fā)射數(shù)據(jù)？ 執(zhí)行相應(yīng)程序 串口初始化 開 始 接受數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)接受完成？ 數(shù)據(jù)正確？ 不處理返回主程序 紅外遙控密碼鎖主程序設(shè)計 根據(jù)控制要求以及各項程序流程，進(jìn)行總體設(shè)計如下圖 主程序流程圖所示。 N Y Y 圖 報警 開始 有紅外中斷？ 調(diào)用中斷解碼程序 紅外解碼 接 收碼 正確否？ 密碼對否？ 打開密碼鎖 中斷返回 第五章 系統(tǒng)調(diào)試 調(diào)試 使用的設(shè)備如下所示： 序號 名稱 數(shù)量 備注 1 計算機(jī) 1 有 2 個串口 2 直流穩(wěn)壓電 源 2 5V 3 萬用表 1 4 串口調(diào)試通信線 1 5 Keil c51 編譯軟件 6 仿真軟件 7 示波器 1 本設(shè)計的調(diào)試分為硬件調(diào)試和軟件調(diào)試兩部分組成。 經(jīng)分 后，在制作硬件電路時候，調(diào)試也在進(jìn)行這樣有利于問題的 分析和解決，不會造成問題的積累，從而節(jié)約了大量時間做之后的工作，軟件調(diào)試是從單元調(diào)試開始。 硬件調(diào)試 紅外 鑰匙調(diào)試：當(dāng)按下按鍵時，系統(tǒng)上電，確保