【正文】 二者的寬度之比可為 1： 1，占 9ms時(shí)間，也可為 2:1，占 （寬度為 9ms的高電平和寬度為 的低電平組成），也可能有其他組成情況。引導(dǎo)碼的主要作用類似于穿行通信中的同步脈沖，用來(lái)標(biāo)志遙控編碼脈沖信號(hào)的開(kāi)始，使遙控接收器能由此判斷出所接收的信號(hào)是干擾 還是系統(tǒng)的遙控代碼。 2. 系統(tǒng)碼，也稱用戶碼、識(shí)別碼、設(shè)備碼，通常由 8位原碼和 8位反碼組成。它用來(lái)指示遙控系統(tǒng)的種類，以區(qū)別其它遙控系統(tǒng)，防止各遙控系統(tǒng)的誤動(dòng)作。這種碼是由生產(chǎn)廠商自行規(guī)定的，各廠均有不同，出廠時(shí)已經(jīng)設(shè)置好，用戶難以更改。這是不同遙控器不能通用的主要原因。 3. 功能碼，也稱鍵位數(shù)據(jù)碼。它與鍵盤(pán)的鍵位相對(duì)應(yīng)，由它傳送所需要的遙控信息。功能碼通常也是由 8位原碼和 8 位反碼組成。反碼的加入是為了能在接收端校對(duì)傳輸過(guò)程中是否產(chǎn)生差錯(cuò)。 下面以 LC7461 編碼芯片為例介紹一下紅外遙控的編碼方式 LC7461是采用 PWM調(diào)制的串行二進(jìn)制碼， 所發(fā)送的一幀數(shù)據(jù)中含 42位碼，包含一引導(dǎo)碼、 13 位用戶碼和 8 位數(shù)據(jù)碼以及它們的反碼。這樣很大程度上減少了誤碼率。發(fā)射碼的格式如圖 ： 圖 LC7461編碼格式 圖 “1” 和 “0” 的區(qū)分取決與脈沖之間的時(shí)間 ： 以脈寬為 、間隔、周期為 的組合表示二進(jìn)制的 “0” ；以脈寬為 、間隔、周期為 的組合表示二進(jìn)制的 “1” 。如下圖所示（圖中Tm=） 4 圖 四、 遙控模塊硬件設(shè)計(jì) （一）遙控系統(tǒng)的構(gòu)成 遙控系統(tǒng)主要由紅外遙控發(fā)射裝置、接收裝置、微處理機(jī)等組成，見(jiàn)圖 . 圖 遙控系統(tǒng)框圖 （二）選用芯片介紹 1. 遙控編碼芯片 LC7461[3] LC7461是由 SANYO公司生產(chǎn)能的遙控專用編碼芯片。 OSCO和 OSCl之間接諧振器。由 Ko0～ Ko7,KI0～ KI3構(gòu)成鍵盤(pán)的行與列。 OUT引腳輸出紅外發(fā)射管控制信號(hào)。 當(dāng)發(fā)射機(jī)沒(méi)有按鍵按下時(shí)， 7461不工作，其 OUT輸出腳為低電平；當(dāng)有按按下時(shí)， 7461得電工作，其 OUT輸出腳輸出經(jīng)調(diào)制 38Khz的串行數(shù)據(jù)信號(hào)，并通過(guò)發(fā)射電路送出紅外信號(hào) 。 7461產(chǎn)生的遙控編碼是連續(xù)的 42位二進(jìn)制碼組，其中前 26位為用戶識(shí)別利，能區(qū)別不同的紅外遙控設(shè)備，防止不同機(jī)種遙控碼互相干擾。后 16位為 8位的操作碼和 8位的操作反碼用于核對(duì)數(shù)據(jù) 是否接收準(zhǔn)確。當(dāng)遙控器上任意一個(gè)按鍵按下超過(guò) 36ms時(shí)， LC7461芯片的振蕩器使芯片激活，將發(fā)射一個(gè)特定的同步碼，對(duì)于接收端而言就是一個(gè) 9ms的低電平和一個(gè) 4． 5ms的高電平，使程序知道從這個(gè)同步碼之后可以開(kāi)始接收數(shù)據(jù)。 HS0038接收紅外信號(hào)頻率為 38 kHz,周期約 26 μ S，同時(shí) 將遙控信號(hào)的接收、放大、檢波、整形集于一身， 是 紅外接收電路一體化的紅外接收裝置 。并 能與 TTL、 COMS 電路兼容 ， 大大簡(jiǎn)化了接收電路的復(fù)雜程度和電路的設(shè)計(jì)工作 。 HS0038 為 黑色環(huán)氧樹(shù)脂封裝， 不受日光、熒光燈等光源干圖 圖 5 擾，內(nèi)附磁屏蔽，功耗低，靈敏度高。在用小功率發(fā)射管發(fā)射信號(hào)情況下，其接收距離可達(dá) 35m。 HS0038 為直立側(cè)面收光型 ， 三個(gè)管腳分別是地、＋ 5 V 電源、解調(diào)信號(hào)輸出端。 （三）遙控模塊硬件設(shè)計(jì) 1. 遙控器硬件電路 當(dāng)鍵盤(pán)有鍵按下時(shí)，編碼芯片激活，發(fā)送相應(yīng)紅外編碼信號(hào)。 由遙控器發(fā)送的紅外信號(hào)，經(jīng)過(guò)紅外一體化接收頭接收、放大、解調(diào)之后，將信號(hào)送到單片機(jī) 。 五、 紅外模塊軟件設(shè)計(jì) （一） HS0038 的解調(diào) 紅外一體化接收頭 HS0038將接收 到的紅外信號(hào)放大、解調(diào)才送給單片機(jī)的。接收頭接收到的是 38KHz的串行脈沖信號(hào)，經(jīng)過(guò)解調(diào)之后轉(zhuǎn)換成 TTL 電平。接收頭的解調(diào)可簡(jiǎn)單理解為：在輸入脈沖串時(shí)輸出低電平，否則輸出高電平。一體化紅外接收頭解調(diào)前后的信號(hào)對(duì)比見(jiàn)下圖 . 可見(jiàn) 解調(diào)后信號(hào)與編碼信號(hào)反相。 圖 遙控器電路圖 圖 紅外接收電路圖 6 可知當(dāng)按鍵按下后，經(jīng)過(guò) HS0038解調(diào)輸出的一幀信號(hào)則如下圖 所示 （二）解碼 7461 產(chǎn)生的遙控編碼是連續(xù)的 42 位二進(jìn)制碼組，其中 前 26 位為用戶識(shí)別碼，能區(qū)別不同的紅外遙控設(shè)備，防止不同機(jī)種遙控碼互相干擾。后 16 位為 8位的操作碼和 8位的操作反碼用于核對(duì)數(shù)據(jù)是否接收準(zhǔn)確。 單片機(jī)解碼是根據(jù)一體化紅外接收頭的解調(diào)信號(hào)進(jìn)行的，從上面的分析可知：任意按鍵按下后，都有 9ms的低電平起始碼和 導(dǎo)信號(hào)，因此應(yīng)該在引導(dǎo)碼之后才能進(jìn)行解碼。 如何識(shí)別“ 0”和“ 1” 是解碼的關(guān)鍵。根據(jù)位定義：“ 0”、“ 1”均以 的低電平作為起始，兩者區(qū)別在于高電平的寬度不同，即“ 0”高電平為 ,“ 1”高電平為 ,因此解碼時(shí)須根據(jù)高電平的寬度來(lái)區(qū)別“ 0”和“ 1”。若從 ，開(kāi)始延時(shí)， 之后，檢測(cè)到的為低電平，則該位為“ 0”，反之則為“ 1”。為了保證解碼的可靠性，高電平檢測(cè)延時(shí)應(yīng)該在 ～ 之間 ,否則如果該位為“ 0”，讀到的已是下一位的高電平，因此取（ +） /2=， 一般取 。 … … … … 8 位鍵數(shù) 據(jù)碼反碼 引導(dǎo)碼 9ms 13 位用戶碼 8 位鍵數(shù) 據(jù)碼 13 位用戶碼 反碼 圖 表示“ 1” 表示“ 0” 紅外接收頭 解調(diào)后的波形 紅外接收頭 接收到的波形 圖 7 （三）紅外解碼流程圖 INT0 10 次 882us 檢測(cè)有無(wú)高電 平跳動(dòng)？ 等待 高電平 Y N 延時(shí) 避開(kāi) 結(jié)果碼 避開(kāi)前 26 位系統(tǒng)識(shí)別碼 暫存 8 位操作碼 暫存 8位操作反碼 操作碼與操作 反碼互為反碼？ N 解碼成功操作碼賦予變量 Y RETI 圖 紅外解碼流程圖 8 圖 電源電路 六、 密碼鎖系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) （一）電 源輸入模塊 該電路將 220V、 50Hz交流電轉(zhuǎn)換得到 5V 直流電，為整個(gè)密碼鎖系統(tǒng)提供電源。如上圖所示， 220V 交流電經(jīng)過(guò)變壓器后得到 12V交流電，再經(jīng)過(guò)橋式整流電路，得到直流電。但此時(shí)直流量含有較大交流分量，再經(jīng)過(guò) 低通濾波電路 ，使電壓平滑。最后經(jīng)過(guò) 7805穩(wěn)壓芯片，輸出供電，且輸出直流電壓不受電網(wǎng)電壓波動(dòng)與負(fù)載變化影響，有足夠穩(wěn)定性。 （二）振蕩電路 C51系列單片機(jī)工作頻率不大于 30MHz， C C2起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用，一般取值為 10～ 30pF。此處由 22pF 電容 C C2與振蕩頻率為 12MHz晶振構(gòu)成晶振電路，為單片機(jī)提供振蕩時(shí)鐘脈沖。 （三）復(fù)位電路 圖 復(fù)位電路 圖 振蕩電路 9 此復(fù)位電路采用手動(dòng)按鍵式復(fù)位。能夠上電自動(dòng)復(fù)位。當(dāng)程序出錯(cuò)或系統(tǒng)處于死循環(huán)時(shí)，也可以通過(guò)按鍵手動(dòng)復(fù)位。當(dāng)按鍵按下時(shí)， RST輸出高電平，供單片機(jī)復(fù)位，當(dāng)按鍵松開(kāi)時(shí)， RST 為低電平。 R1 用于限制按鍵按下瞬間 C3 放電電流，避免火花。為完成復(fù)位操作，應(yīng)使復(fù)位高電平大于 2個(gè)機(jī)器周期。 （四）密碼掉電存儲(chǔ)模塊 AT24C02 是美國(guó) Atmel 公司的低功耗 CMOS 型 E2PROM，內(nèi)含 2568 位存儲(chǔ)空間 。該芯片采用了 I2C 總線式進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫(xiě)的串行器件，占用很少的資源和 I／ O 線，并且支持在線編程，進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)的存取十分方便。 串行時(shí)鐘由單片機(jī) 引腳提供，通過(guò) 引腳對(duì)AT24C02 進(jìn)行在線讀寫(xiě)。由于該芯片 數(shù)據(jù)掉電不丟失 ，故用于存放開(kāi)鎖密碼。當(dāng)需要開(kāi)鎖和設(shè)置新密碼時(shí)，均需讀取 AT24C02 中的密碼；設(shè)置新密碼后，在線寫(xiě) AT24C02，覆蓋原密碼。 （五）鍵盤(pán) 本設(shè)計(jì)采用 4 4矩陣式鍵盤(pán)，將鍵盤(pán)接單片機(jī) P1口。當(dāng)按鍵較多時(shí)，與獨(dú)立式鍵盤(pán)相比，矩陣式鍵盤(pán)可節(jié)約 I/O口。 16 個(gè)按鍵，包含 0～ 9的數(shù)字鍵之外，還有比如 DEL、重置、取消等功能鍵。按鍵值的獲得，是采用行掃描法。鍵盤(pán)掃描時(shí)，首先由 P1 口低四位輸出高低電平，高四位輸出高電平，假若有鍵按下，那么在 P1 口低高位即可讀出低電平，接著延時(shí)消抖，再逐行送低電平，判斷是何鍵按下，從而獲得鍵值。 圖 鍵盤(pán) 圖 密碼存儲(chǔ) 10 （六）液晶顯示模塊 本系統(tǒng)采用 LCD1602 液晶顯示 ，可顯示 16 2個(gè)字符。液晶顯示控制端口分別是 RS接 ， RW 接 ， E接 。數(shù)據(jù)口 D0～ D7接 P0口（ P0口作 I/O口需接上拉電阻），采用 8位數(shù)據(jù)線方式。當(dāng)無(wú)操作時(shí)候，顯示“ ***WELCOME***”字樣；當(dāng)選擇開(kāi)鎖模式時(shí)，會(huì)顯示“ UNLOCK OPERATION”，并提示輸入密碼，每輸入以為密碼則顯示一個(gè)“ *”；當(dāng)選擇更改密碼模式時(shí)，會(huì)顯示“ SET CODE MODE”，也會(huì)提示輸入舊密碼與新密碼；密碼正確會(huì)顯示“ RIGHT”；密碼錯(cuò)誤則會(huì)顯示“ WRONG”。 （七）聲光報(bào)警電路 聲光報(bào)警有紅色發(fā)光二極管 D1 與蜂鳴器組成，分別由 與 引腳控制，低電平有效。當(dāng)輸入密碼錯(cuò)誤時(shí)，在 LCD 顯示“ WRONG”的同時(shí)，紅色發(fā)光二極管閃爍兩次，同時(shí)伴隨滴滴的提示音。 （八）開(kāi)鎖電路 圖 圖 液晶顯示 11 開(kāi)鎖電路由三極管、繼電器、綠色發(fā)光二極管（代替鎖頭）組成，由 控制，低電平有效。按下鍵盤(pán)開(kāi)鎖鍵進(jìn)入開(kāi)鎖模式，正確輸入 6位密碼，按下OK鍵之后，單片機(jī)對(duì)輸入密碼與設(shè)定密碼進(jìn)行對(duì)比，對(duì)比正 確，則 P27發(fā)出低電平，使三極管 Q3 導(dǎo)通，從而使得繼電器 RL吸合，并由繼電器控制使得門(mén)禁得電打開(kāi)。此設(shè)計(jì)為了便于觀察結(jié)果，用綠色 LED代替鎖頭，若是有開(kāi)鎖動(dòng)作，則綠色 LED燈亮。 圖 開(kāi)鎖電路 12 七、 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)部分流程圖 （一）主程序流程圖 主程序 初始化 開(kāi)鎖模式 有鍵按下？ 開(kāi)鎖鍵？ SET 鍵？ 修改密碼模式 顯示歡迎信息 N Y N Y Y N 圖 主程序流程圖 13 （二）密碼接收子程序流程圖 在輸入密碼過(guò)程中，可以重置、刪除、取消。當(dāng)完成輸入時(shí)，按下 OK鍵退出該程序。若正確接收 6位密碼，則輸入密碼存于數(shù)組中，且返回值為 1。若取消操作，返回值為 0。 密碼接收子程序 密碼位數(shù)計(jì)數(shù)器 i置零 獲取鍵值 DELETE 鍵？ RESET 鍵？ CANCEL 鍵？ 按鍵為 0～ 9amp。i6？ 計(jì)數(shù)器加 1 存儲(chǔ)鍵值 i=6amp。OK 鍵？ Return 1 Return 0 計(jì)數(shù)器減 1 圖 密碼接收子程序流程圖 N Y Y N Y N N Y Y N 14 （三）開(kāi)鎖判斷子程序流程圖 該程序?qū)⑤斎朊艽a進(jìn)行對(duì)比。若密碼正確，則返回值為 1，表明應(yīng)該進(jìn)行開(kāi)鎖動(dòng)作。密碼錯(cuò)誤，返回值為 0，不進(jìn)行開(kāi)鎖。有取消動(dòng)作，則返回 3，不進(jìn)行密碼對(duì)比。 開(kāi)鎖判定子程序 密碼接收子程序 函數(shù)值為 0？ 密碼正確？ 對(duì) 6 位密碼對(duì)比 連續(xù)錯(cuò)誤 3 次？ Return 3 報(bào)警 Return 1 Return 0 N Y Y N Y N 圖 開(kāi)鎖判定子程序流程圖 15 （四）更改密碼判定子程序流程圖 改程序要求先輸入當(dāng)前密碼，當(dāng)前密碼正確后，連續(xù)兩次輸入新密碼，兩次輸入相同時(shí)，返回 1，表明應(yīng)該寫(xiě) AT24C02。否則返回 0，表明修改密碼失敗，不對(duì) AT24C02。即是否擦寫(xiě) AT24C02要根據(jù)此程序返回值而定。 八、 總結(jié) 本設(shè)計(jì)采用 AT89S52 單片機(jī)作為主控芯片，結(jié)合相應(yīng)的外圍電路，構(gòu)成電子密碼鎖系統(tǒng)。該電子密碼鎖，開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單、安全性高、成本低，適合辦公室、住宅小區(qū)、實(shí)驗(yàn)室、檔案室等場(chǎng)所，其遙控功能更適合應(yīng)用在車庫(kù)倉(cāng)庫(kù)的安全防盜。在設(shè)計(jì)完成過(guò)程中，先進(jìn)行 Proteus軟件仿真，最后進(jìn)行實(shí)物調(diào)試，最終達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)，但 UPS供電還有待解決。電子密碼鎖安全性能較高，具有較好的市場(chǎng)前景 。 更改密碼判定 輸入當(dāng)前密碼 密碼正確？ 輸入新密碼 再輸入新密碼 兩次輸入相同？ Return