【正文】 畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于單片機的紅外密碼鎖設(shè)計 系 別： 專 業(yè)： 姓 名： 班 級： 指導老師： 摘要 現(xiàn)今人類步入一個科學技術(shù)日新月異的時代 ， 人們對各種日常生活中的鎖具的安全性要求也越來越高。而紅外遙控密碼鎖恰好能解決人們對這種安全性能的需求。因此紅外遙控密碼鎖已成為財物安全保障必不可少的的裝置。 本紅外遙控密碼鎖設(shè)計采用單片機 AT89C51， 結(jié)合紅外線發(fā)射器與紅外線接收器 ， 在考慮經(jīng)濟適用的情況下 ， 整合單片機與紅外線遙控技術(shù) ， 將用于安全保障的鎖具進一步智能化。 本設(shè)計除了擁有普通密碼鎖 的功能之外 ， 還新增了紅外遙控功能、報警功能 ， 這些都使其更加的智能化、人性化 。 關(guān)鍵詞 ： 單片機 、 AT89C5紅外線、遙控、智能化 ABSTRACT Nowadays human into a science and technology to change rapidly in the era, people on a variety of daily life in the lock of the safety requirements are also getting higher and higher .And infrared remote control cipher lock that can solve the safety requirements. The infrared remote control cipher lock has bee the property security essential device. The infrared remote control cipher lock design uses a single chip AT89C51, bined with the infrared emitter and the infrared receiver, in considering the economic applicable, the integration of SCM and infrared remote control technology, will be used for security lock further intelligence. This design includes monly used digital tube display circuit, which can display the input digital code, and can modify the password .all of these make it more intelligent, humane. Keywords： microputer、 AT89C5 infrared remote control、 singlechip、 intelligent 目錄 摘要 ???????? ??????????????????? 2 Abstract????????????????????????? 3 第一章 緒論 ??????????????????????? 6 設(shè)計思路 ????????????????????? 6 設(shè)計的意義???????????????????? 6 課題背景????????????????????? 6 密碼鎖發(fā)展趨勢和特點?????????????? ? 7 第二章 紅外遙控系統(tǒng) ??????????????????? 8 紅外通信原理????????????????? ?? 8 紅外 線的基本知識 ????????????????? 9 紅外遙控系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ???????????????? ? 10 調(diào)制???????????????? ????? 10 解碼???????????????? ????? 10 發(fā)射系統(tǒng)???????????????? ??? 11 紅外接收頭 HS0038 ?????????????? 12 紅外編碼格式???????????????? ??? 13 密碼鎖的功能???????????????? ??? 14 第三 章 紅外密碼鎖 硬件 設(shè)計???????????????? 16 系統(tǒng) 整體框圖 ?? ???????????????? ? 16 最小系統(tǒng) ?????????????????? ? 16 LCD1602 介紹 ????????????????? ?? 19 LCD1602 引腳名稱及功能圖???????? ??? 19 密碼鎖設(shè)計????????????????? ??? 20 4*4 按鍵設(shè)計和仿真圖??????????????? 21 第四章 紅外密碼鎖 的軟件 部分?????????????? 19 LCD1602 軟件設(shè)計 ?????????????? ??? 22 紅外 系統(tǒng)軟件設(shè)計 ?????????????? ??? 22 紅外 遙控密碼鎖主程序設(shè)計 ????????????? 23 第五章 系統(tǒng)的 調(diào)試 ??????????????? ???? 22 調(diào)試儀器 ??????????????? ???? ?? 25 整體調(diào)試??????????????? ?????? 25 硬件調(diào)試??????????????? ?????? 25 軟件調(diào)試??????????????? ?????? 25 第六章 結(jié)論?????????????????????? 27 致謝 ?????????????????????????? 28 參考文獻 ????????????????? ??????? 29 附錄????????????????????????? ? 29 第一章 緒論 設(shè)計思路 該設(shè)計考慮到實際需要，以單片機為主控器，設(shè)計了一套較簡易實用系統(tǒng)， 實現(xiàn)紅外遙控密碼鎖系統(tǒng)的基本控制功能。 該 系統(tǒng)的 硬件部分包括 紅外發(fā)射和接收 、 顯示輸出 、按鍵等 部分。 紅外發(fā)射器和接收裝置對紅外遙控的 處理，顯示輸出 部分 采用 LCD1602 顯示 ，系統(tǒng) 軟件部分用單片機 C 語言 實現(xiàn)了本設(shè)計的全部控制功能 。效果快速精確， 示清晰直觀，比較理想的實現(xiàn)了設(shè)計要求 .它解決了已往 機械式的不安全和操作不方便等弊端，而紅 外遙控 應(yīng)用 將 更加廣泛，實用性更強。 設(shè)計的意義 目前大部分的鎖采用的都是機械式的，其最大的缺點是利用簡單工具就能很容易地把鎖打開。針對這種情況，我們設(shè)計了一種紅外遙控密碼鎖，而一般設(shè)備都采用專用的遙控編碼及解碼集成電路，其制作簡單、容易，保密性好、安全可靠、成本低廉、連接方便，簡單易用，適用范圍廣等優(yōu)點。 課題背景 進入二十一世紀以來各種電子信息技術(shù)進入高速發(fā)展階段，包括信息系統(tǒng)技術(shù)微電子、計算機和現(xiàn)代通信技術(shù)、傳感器技術(shù)，這也包括紅外線技術(shù)，紅外線是一種人的肉眼看不見的光線，最近二三十年來， 初露頭角的紅外技術(shù)，在各個領(lǐng)域里獲得了廣泛的應(yīng)用。開始應(yīng)用到生產(chǎn)上，并形成了一門嶄新的技術(shù) — 紅外技術(shù)。本設(shè)計針對傳統(tǒng) 機械鎖的不足而設(shè)計的通過紅外來控制的密碼鎖 密碼鎖的發(fā)展趨勢與特點 密碼鎖產(chǎn)生也是經(jīng)歷了一些階段的，有傳統(tǒng)的機械密碼鎖，電子密碼鎖，數(shù)字密碼鎖等。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，一些以芯片特別是單片機為處理核心的新型密碼鎖開始不斷出現(xiàn)。電子密碼鎖是一種通過密碼輸入來控制電路或是芯片工作，從而控制機械開關(guān)的閉合，完成開鎖、閉鎖等任務(wù)。本論文就以 AT89C51 單片機設(shè)計了一個紅外遙控密碼鎖。 第二章 紅外遙控系統(tǒng) 紅外通訊原理 紅外通信的基本原理是發(fā)送端將基帶二進制信號調(diào)制為一系列的脈沖串信號 （ 載波信號 ） ， 通過紅外發(fā)射管發(fā)射紅外信號。常用的有通過脈沖寬度來實現(xiàn)信號調(diào)制的脈寬調(diào)制 （ PWM） 和通過脈沖串之間的時間間隔來實現(xiàn)信號調(diào)制的脈時調(diào)制 （ PPM） 兩種方法。脈時調(diào)制 （ PPM） 是紅外數(shù)據(jù)協(xié)會 (IrDA)和國際電子電工委員會 (IEEE)都推薦的調(diào)制方式 ， 本設(shè)計采用 PPM 調(diào)制方法 ， 即用兩個脈沖串之間的時間間隔來表示二進制信息 ， 數(shù)據(jù)比特的傳送仿照不帶奇偶校驗的RS232 通信 ， 首 先產(chǎn)生一個同步頭 ， 然后接著 8 位數(shù)據(jù)比特。如圖 所示 如圖 PPM 調(diào)制波形圖 普通的紅外遙控采用面向指令的幀結(jié)構(gòu) ， 數(shù)據(jù)幀由同步碼 ， 地址碼和指令碼組成 ，指令碼長度多為 8~16 個比特， 傳送多字節(jié)遙控協(xié)議時效率偏低 ， 而增加指令碼的長度不利于接收器同步 ， 為此本設(shè)計選用一種面向字節(jié)的幀結(jié)構(gòu) ， 采用類似于異步串行通信的幀結(jié)構(gòu) ， 每幀由一個起始位 （ 二進制數(shù) 0） 、 8 個數(shù)據(jù)位和 2 個停止位（ 二進制數(shù) 1） 構(gòu)成 ， 如圖 所示。每幀傳送 1 個字節(jié)的數(shù)據(jù)， 幀與幀間隔大于 2ms， 幀結(jié)構(gòu)不含地址信息 ， 尋 址問題由高層協(xié)議解決。 如圖 數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)示意圖 由于紅外光存在反射 ,在全雙工的方式下發(fā)送的信號也可能會被本身接收 ， 因此紅外通信應(yīng)采用異步半雙工方式 ， 即通信的某一方發(fā)送和接收是交替進行的。 紅外線的基本知識 所謂紅外線是指波長超過紅色可見光的電磁輻射，利用紅外輻射實現(xiàn)的無線數(shù)據(jù)傳輸，稱為紅外線技術(shù)。紅外線波長一般是在 750nm至 1mm 之間，它的頻率高于微波而低于可見光，是一種人的眼睛看不到的光線。 紅外通訊一般采用紅外波段內(nèi)的近紅外線，波長在 25um之間。紅 外數(shù)據(jù)協(xié)會（ IRDA）成立后，為了保證不同廠商的紅外產(chǎn)品能夠獲得最佳的通訊效果，紅外通訊協(xié)議將紅外數(shù)據(jù)通訊所采用的光波波長的范圍限定在 850nm 至 900nm 之內(nèi)。 由于紅外線的波長較短，對障礙物的衍射能力差，所以更適合應(yīng)用在需要短距離無線通訊的場合，進行點對點的直線數(shù)據(jù)傳輸。 紅外通信是利用紅外技術(shù)實現(xiàn)兩點間的近距離保密通信和信息轉(zhuǎn)發(fā)。它一般由紅外發(fā)射和接收系統(tǒng)兩部分組成。發(fā)射系統(tǒng)對一個紅外輻射源進行調(diào)制后發(fā)射紅外信號，而接收系統(tǒng)用光學裝置和紅外探 測器進行接收，就構(gòu)成紅外通信系統(tǒng)。 紅外通信具有保密性 強，息容量大，結(jié)構(gòu)簡單等特點，既可以是室內(nèi)使用，也可以在野外使用，由于它具有良好的方向性，常被用于國防邊界哨所與哨所在之間的保密通信， 但紅外射束易受塵埃、雨水等物質(zhì)的吸收，如何在野外環(huán)境下克服這些物質(zhì)的吸收，增強紅外射束信號的強度是重要的研究課題。 紅外遙控系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 紅外遙控系統(tǒng)主要分為調(diào)制部分、發(fā)射部分、接收部分 ， 如圖 所示 ： 如圖 紅外遙控系統(tǒng) 調(diào)制 紅外信號的調(diào)制有脈沖寬度調(diào)制（ PWM），脈沖位置調(diào)制（ PPM）等方法，本設(shè)計采用脈寬調(diào)制。二進制的調(diào)制由單片機來完成， 它把編碼后的二進制信號調(diào)制成頻率為 38khz 的間斷脈沖串，此脈沖串即是用于紅外發(fā)射二極管發(fā)送的信號。如圖 24， A 是二進制信號的編碼波形， B 是頻率為 38khz（周期約為 26us）的連續(xù)脈沖串， C 是經(jīng)調(diào)制后的間斷脈沖串，即是用于發(fā)送的信號。圖 24 中，待發(fā)的二進制數(shù)據(jù)為 101。 解碼 如圖 信號調(diào)制示意圖 二進制信號的解調(diào)由一體化紅外接收頭來完成，它把接收到的信號經(jīng)內(nèi)部處理并解調(diào)復原，輸出 如 圖中的波形 E。接收頭的解調(diào)可理解為：在輸入脈沖串時輸出低電平，否則輸出高電平。二進制的解碼由單片機來 完成，它把紅外接收頭送來的二進制編碼波形通過解碼，還原成發(fā)送端發(fā)送的數(shù)據(jù)。如圖 把波形 E 解碼還原成數(shù)據(jù)信息101。 如圖 信號解調(diào)示意圖 發(fā)射系統(tǒng) 目前有很多種芯片可以實現(xiàn)紅外發(fā)射 ， 可以根據(jù)選擇發(fā)出不同種類的編碼。由于發(fā)射系統(tǒng)一般用電池供電 ， 這就要求芯片的功耗要很低 ， 芯片大多都設(shè)計成可以處于休眠狀態(tài) ， 當有按鍵按下時才工作 ，這樣可以降低功耗 ， 芯片所用的晶振應(yīng)該有足夠的耐物理撞擊能力 ，不能選用普通的石英晶體 ， 一般是選用陶瓷共鳴器 ， 陶瓷共鳴器準確性沒有石英晶體高 ， 但通常一點誤差可以忽略不 計。 紅外線通過紅外發(fā)光二極管 (LED)發(fā)射出去 ， 紅外發(fā)光二極管內(nèi) 部材料和普通發(fā)光二極管不同 ， 在其兩端施加一定電壓時 ， 它發(fā)出的是紅外線而不是可見光。 如圖 簡單驅(qū)動電路 如圖 發(fā)射極輸出驅(qū)