【正文】 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 設(shè)計(jì) (論文 )題目 基于單片機(jī)的電子密碼鎖的設(shè)計(jì) —— 紅外模塊設(shè)計(jì) 姓 名： 劉寧 學(xué) 號(hào)： 20228001091 學(xué) 院： 機(jī)電與信息工程學(xué)院 專 業(yè)： 自動(dòng)化 年 級(jí) 2022 級(jí) 指導(dǎo)教師： 洪曉英 目 錄 摘 要 .................................................... I Abstract ................................................ II 一、 引 言 ........................................... 1 （一）課題背景 .................................... 1 （二）設(shè)計(jì)目標(biāo)與意義 .............................. 1 二、 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) ................................ 2 三、 紅外遙控簡(jiǎn)介 .................................... 2 （一）紅外遙控發(fā)展簡(jiǎn)介 ............................ 2 （二）紅外遙控編碼 ................................ 2 四、 遙控模塊硬件設(shè)計(jì) ................................ 4 （一）遙控系統(tǒng)的構(gòu)成 .............................. 4 （二）選用芯片介紹 ................................ 4 1. 遙控編碼芯片 LC7461 .......................... 4 ............................. 4 （三）遙控模塊硬件設(shè)計(jì) ............................ 5 五、 紅外模塊軟件設(shè)計(jì) ................................ 5 （一） HS0038 的解調(diào) ................................ 5 （二）解碼 ........................................ 6 （三）紅外解碼流程圖 .............................. 7 六、 密碼鎖系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) .............................. 8 （一）電源輸 入模塊 ................................ 8 （二）振蕩電路 .................................... 8 （三）復(fù)位電路 .................................... 8 （四）密碼掉電存儲(chǔ)模塊 ............................ 9 （五）鍵盤 ........................................ 9 （六）液晶顯示模塊 ............................... 10 （七）聲光報(bào)警電路 ............................... 10 （八）開鎖電路 ................................... 10 七、 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)部分流程圖 ......................... 12 （一）主程序流程圖 ............................... 12 （二）密碼接收子程序流程圖 ....................... 13 （三）開鎖判斷子程序流程圖 ....................... 14 （四）更改密碼判定子程序流程圖 ................... 15 八、 總結(jié) ........................................... 15 參考文獻(xiàn) ............................................ 16 附錄一 總電路原理圖 ................................. 17 附錄二 實(shí)物圖 ....................................... 18 附錄三 程序清單 ..................................... 19 謝 辭 ............................................. 33 I 摘 要 隨著人們生活水平的提高，防盜意識(shí)也隨之增強(qiáng)。由于集成電路的發(fā)展，電子密碼鎖以其方便、安全系數(shù)高、密碼可變 更性等優(yōu)點(diǎn)，在我們的生活中得到越來越廣泛的應(yīng)用。 本課題以單片機(jī)為主控單元，結(jié)合鍵盤、 LCD顯示、 AT24C02 存儲(chǔ)、遙控等外圍電路，使密碼鎖能夠在接受用戶設(shè)定的正確密碼時(shí)開鎖，反之報(bào)警提示。用戶可隨時(shí)更改開鎖密碼以提高安全性。設(shè)計(jì)中遙控功能更是應(yīng)用廣泛的人性化設(shè)計(jì)。 電子密碼鎖簡(jiǎn)單實(shí)用，安全系數(shù)高，成本越來越低，具有很大市場(chǎng)前景。 關(guān) 鍵 詞 ： 單片機(jī) 密碼鎖 遙控 II Abstract With the development of our living standard, the sense of security is being stronger and stronger. As the development of IC, electronic bination lock is widely used in our life, because of its advantages such as convenience, high safety factor, the changeability of the passwords. In this design, Single Chip Microputer (SCM) is used as the main control unit. The design can unlock the door or make a warning, bined with the peripheral circuit, such as keyboard, LCD display, AT24C02 (password memory), remote control module. In addition, users can change the password to improve the security standard of the lock. What’s more, the remote control is a design based on practicality and humanity. Electronic bination lock has a bright market prospect, as its simplity, practicality and high security. Keywords： SCM Combination lock Remote control 1 一、 引 言 （一）課題背景 隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展與生活水平提高，人們的安全意識(shí)也越來越強(qiáng)。傳統(tǒng)的機(jī)械鎖 ,人們?nèi)栽诖罅渴褂?，但是在安全性能要求較高的場(chǎng)合，傳統(tǒng)的機(jī)械鎖由于其成本高、制造難度大、安全系數(shù)低等缺點(diǎn)，早已經(jīng)不能滿足需求。而傳統(tǒng)鎖，再牢固，也只是機(jī)械裝置，總有辦法將其破壞，還要面臨攜帶鑰匙的麻煩。在鑰匙丟失的情況下，則會(huì)出現(xiàn)安全漏洞。為了填補(bǔ)此漏洞，有時(shí)候甚至需要更換鎖頭，造成不便的同時(shí)，還增加成本。 由于電子技術(shù)與集成電路的迅速發(fā)展，各種新型電子產(chǎn)品誕生，而電子鎖則是產(chǎn)物之一。電子鎖有很多種類，目前比較實(shí)用的是按鍵式電子密碼鎖。其他電子鎖有指紋鎖，生物鎖，磁卡鎖，數(shù)碼鎖， IC卡鎖等。 電子密碼鎖是 由 輸入密碼來控制電路或芯片工作， 繼而 控制機(jī)械開關(guān)的閉合，完成開鎖、閉鎖任務(wù)的電子產(chǎn)品。它 有 很多的種類，有簡(jiǎn)易的 邏輯 電路產(chǎn)品，也有性價(jià)比較高的基于芯片的產(chǎn)品。 后者是通過編程實(shí)現(xiàn)控制的，應(yīng)用較為廣泛，與 機(jī)械鎖 相比， 性能 與 安全性 都有了大幅提高。 最近二三十年來，紅外遙控技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域已得到廣泛的應(yīng)用，將其應(yīng)用到電 子鎖領(lǐng)域，則形成了紅外控制開啟的電子鎖。 （二）設(shè)計(jì)目標(biāo)與意義 本課題以 AT89S52 單片機(jī)作為主控芯片，并設(shè)計(jì)合理的外圍電路，從而構(gòu)成電子密碼鎖系統(tǒng)，并對(duì)主控芯片編程實(shí)現(xiàn)以下功能： 1. 輸入正確密碼后開鎖。用戶按開鎖鍵進(jìn)入開鎖模式，正確鍵入 6位密碼，實(shí)現(xiàn)開鎖。 。用戶按 SET 鍵，進(jìn)入密碼設(shè)置模式，可設(shè)置 6位新密碼。但要求先正確輸入當(dāng)前密碼，然后輸入新密碼，以防用戶誤操作，需再次輸入新密碼進(jìn)行確定。 。本設(shè)計(jì)有 LCD顯示電路，當(dāng)用戶通過鍵盤或是遙控器輸入密碼 時(shí)，不顯示輸入具體數(shù)值，而是顯示“ *”，如此即方便了用戶輸入，同時(shí)增加了保密性。 。當(dāng)用戶輸入錯(cuò)誤密碼時(shí)，會(huì)提示輸入錯(cuò)誤。當(dāng)用戶連續(xù) 3次輸入密碼錯(cuò)誤時(shí)，會(huì)自動(dòng)聲光報(bào)警，以增加防盜安全系數(shù)。 。本功能實(shí)現(xiàn)一定距離的遙控操作開鎖，在車庫倉庫等應(yīng)用廣泛，用戶不需要下車，只需遙控操作，鍵入正確密碼開鎖。因此本功能是很人性化的擴(kuò)展功能。 通過對(duì)電子密碼鎖構(gòu)成與系統(tǒng)組成的研究，學(xué)會(huì)控制系統(tǒng)的組成與單片機(jī)實(shí)際應(yīng)用。在方案選取中，體會(huì)生產(chǎn)中的成本控制。在本設(shè)計(jì)完成過程中，還需要對(duì)紅外技術(shù)的進(jìn)行實(shí)際應(yīng) 用。在整個(gè)設(shè)計(jì)完成中提高自己發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力。 2 二、 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)要求，其系統(tǒng)框圖如圖 所示。 圖 密碼鎖系統(tǒng)框圖 本人主要設(shè)計(jì)遙控模塊。 三、 紅外遙控簡(jiǎn)介 （一）紅外遙控發(fā)展簡(jiǎn)介 [1] 紅外光又稱紅外輻射或紅外線，是一種人眼不可見的光波，是由物質(zhì)內(nèi)部的分子、原子的運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的電磁輻射，是電磁頻譜的一部分 , 其波段介于可見光和微波波段之間（ ～ 1000 微米）。一般按 波長(zhǎng)把紅外光譜分成 4 個(gè)波段：近紅外（ ～ 3 微米）、中紅外（ 3～ 6 微米）、中遠(yuǎn)紅外（ 6～ 20 微米）和遠(yuǎn)紅外（ 20～ 1000 微米）。目前大量使用的遙控器波段在 800～ 940nm范圍。 60 年代初，一些發(fā)達(dá)國家開始研究民用產(chǎn)品的遙控技術(shù)，但由于受當(dāng)時(shí)技術(shù)條件的限制，遙控技術(shù)發(fā)展很緩慢。 70年代末，隨著大規(guī)模集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，遙控技術(shù)才得到快速發(fā)展。在遙控方式上大體經(jīng)歷了從有線到無線的超聲波、從振動(dòng)子到紅外線、再到使用總線的微機(jī)紅外遙控這樣幾個(gè)階段。最初的無線遙控裝置采用的是電磁波傳輸信號(hào) ，由于電磁波容易產(chǎn)生干擾，也易受干擾，因此逐漸采用超聲波和紅外線媒介來傳輸信號(hào)。與紅外線相比，超聲傳感器頻帶窄，所能攜帶的信息量少，易受干擾而引起誤動(dòng)作。較為理想的是光控方式，采用紅外線的遙控方式逐漸取代了超聲波遙控方式，出現(xiàn)了紅外線多功能遙控器，并且成為當(dāng)今時(shí)代的主流。 紅外遙控技術(shù)是紅外技術(shù)、紅外通訊技術(shù)、遙控技術(shù)的結(jié)合。紅外線在頻譜上位于可見光之外，抗干擾性強(qiáng)，具有光波的直線傳播特性，不易產(chǎn)生相互間的干擾，是很好的信息傳輸媒體。紅外遙控技術(shù)十年來得到了迅猛發(fā)展，在家電和其他電子領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用。 （二）紅外遙控編碼 [2] 紅外發(fā)射電路的主要元件為紅外發(fā)光二極管。它實(shí)際上是一只特殊的發(fā)光二極管；由于其內(nèi)部材料不同于普通發(fā)光二極管，因而在其兩端施加一定電壓時(shí)，它便發(fā)出的是紅外線而不是可見光。目前大量的使用的紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線波長(zhǎng)為 940mm左右，外形與普通φ 5發(fā)光二極管相同。通常的紅外遙控器是紅外接收 開鎖電路 報(bào)警電路 LCD 顯 示 AT24C02密碼存儲(chǔ) 鍵盤 AT89S52 電源輸入 復(fù)位電路 振蕩電路 3 將遙控信號(hào)（二進(jìn)制脈沖碼）調(diào)制在 38khz 的載波上，經(jīng)緩沖放大后送至紅外發(fā)光二極管，轉(zhuǎn)化為紅外信號(hào)發(fā)射出去的。二進(jìn)制脈沖碼的形式有多種，其中最為常用的是 pwm碼（脈沖寬度調(diào)制碼）和 ppm 碼（脈沖位置調(diào)制碼， 脈沖串之間的時(shí)間間隔來實(shí)現(xiàn)信號(hào)調(diào)制）。 遙控編碼脈沖信號(hào)通常包括三大部分，即引導(dǎo)碼（起始碼）、系統(tǒng)碼（即識(shí)別碼，用戶碼或設(shè)備碼）和功能碼（鍵位數(shù)據(jù)碼）。各組成部分與結(jié)構(gòu)情況簡(jiǎn)介如下。 1. 引導(dǎo)碼，也稱引導(dǎo)脈沖，一般由高電平 1和低電平 0的脈沖組成，