【正文】 有了更多的保障。發(fā)射系統(tǒng)對(duì)一個(gè)紅外輻射源進(jìn)行調(diào)制后發(fā)射紅外信號(hào)，而接收系統(tǒng)用光學(xué)裝置和紅外探測(cè)器進(jìn)行接收，就構(gòu)成紅外通信系統(tǒng)。 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(gè)比特，傳送多字節(jié)遙控協(xié)議時(shí)效率偏低，而增加指令碼的長度不 3 利于接收器同步， 為此本設(shè)計(jì)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(gè)起始位（二進(jìn)制數(shù) 0）、 8個(gè)數(shù)據(jù)位和 2個(gè)停止位（二進(jìn)制數(shù) 1）構(gòu)成，如圖 28所示。 ⑵ 紅外傳輸要有 1M 以上的距離。 RS232C通信口與計(jì)算機(jī)連接常用 DB25插座和 DB9插座，其接口連線分三種：信號(hào)線、握手線與地線。收到信息后就產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)數(shù)發(fā)送給從機(jī)，當(dāng)接收到經(jīng)過從機(jī)將發(fā)過去的隨機(jī)數(shù)與本套系統(tǒng)序列叫加密后的信息，就解密并檢驗(yàn)解密后的序列號(hào)是否正確，否就繼續(xù)等待，是就通過。 7 圖 31 PT2262紅外編碼發(fā)射電路 該方案由微處理器與專用編碼芯片 PT2262組合完成編碼工作，載波產(chǎn)生由 MC4011與38KHz晶振一起構(gòu)成，振蕩產(chǎn)生 38KHz方波。 1KR4RPotQ22N3906Q12N3906VCCDS3LED0PL2 TX2KR3Res12KR7Res1 圖 32 軟件編碼發(fā)射電路 該方案使用微處理器的 I/O口直接產(chǎn)生 38KHz已調(diào)波，驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)光二極管，發(fā)射紅 8 外數(shù) 據(jù)。 但是，由于電路使用分立元件構(gòu)成，其穩(wěn)定性和 抗干擾能力不高，影響紅外數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。 當(dāng)紅外線發(fā)射器發(fā)出的信號(hào)經(jīng)空間傳送到 TL1838時(shí)，它內(nèi)部的 PIN紅外線接收管將紅外線轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)選頻放大、解調(diào)后由 1腳輸出與 TTL電平兼容的電信號(hào)，該信號(hào)可以直接送入微處理器進(jìn)行處理。 圖 38 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路 紅外鑰匙（從機(jī)）的加密程序和主機(jī)產(chǎn)生的密碼存放在 AT24C02 中，當(dāng)需要更改或讀取密碼時(shí)，只需對(duì) AT24C02里的數(shù)據(jù)更改或讀取。將該管腳接地或懸空，可以對(duì)器件進(jìn)行讀寫操作 SCL：串行時(shí)鐘腳串行輸入輸出數(shù)據(jù)時(shí)，該腳用于輸入時(shí)鐘。最后一位為讀寫控制位。 圖 311 AT24C01 字節(jié)寫時(shí)序 頁寫 頁寫操作時(shí)，最多可以一次向 AT24C01中寫入 8個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。主機(jī)產(chǎn)生一個(gè)停止信號(hào)。在 AT24C01 發(fā)送完 8位一字節(jié)數(shù)據(jù)后，主機(jī)產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)答信號(hào)來響應(yīng)，告知 AT24C01 主機(jī)要求更多的數(shù)據(jù)，對(duì)應(yīng)每個(gè)主機(jī)產(chǎn)生的應(yīng)答信號(hào) AT24C01 將發(fā)送一個(gè) 8 位的數(shù)據(jù)字節(jié)。電路參見下面的電路總圖。為了方便單片機(jī)引腳的使用，將單片機(jī)所有 I/O 口引腳用接口引出。③提供軟件調(diào)試功能。點(diǎn)滴速度監(jiān)控 21 系統(tǒng)的各種功能的實(shí)現(xiàn)主要是通過調(diào)用具體的子程序。然后分別由 C51 及 A51 編譯器編譯生成目標(biāo)文件 (.OBJ)。 數(shù)據(jù)的發(fā)射和接收以數(shù)據(jù)包的形式進(jìn)行，數(shù)據(jù)包的開始為起始標(biāo)志 STX，隨 后為數(shù)據(jù)塊的長度、和數(shù)據(jù)塊內(nèi)容，最后為校驗(yàn)碼及數(shù)據(jù)包結(jié)束標(biāo)志 EXT。當(dāng)紅外接收電路收到頻帶內(nèi)信號(hào)時(shí)輸出一個(gè)負(fù)脈沖并觸發(fā) INT0，單片機(jī)響應(yīng)中斷，先清零定時(shí)器 T0，啟動(dòng)定時(shí)器 T0 定時(shí)，收到第二個(gè)脈沖時(shí)，讀出定時(shí)器 T0 的計(jì)數(shù)值并計(jì)算該脈沖信號(hào)與前一個(gè)脈沖信號(hào)之間的時(shí)間間隔，如為 500us，則收到一個(gè)二進(jìn)制數(shù) “0” ，即起始位，否則繼續(xù)搜索起始位。 表 5－ 1 調(diào)試使用的儀器設(shè)備 序號(hào) 名稱、型號(hào)、規(guī)格 數(shù)量 備注 1 組裝兼容計(jì)算機(jī) 1 帶 2 個(gè) 9 針串口 2 直流穩(wěn)壓電源 2 5V 3 萬用表 1 4 串口調(diào)試 USB－ ISP 線 1 5 Keil C51 單片機(jī)編譯 軟件 美國 Keil Software 公司 6 Proteus ISIS 仿真軟件 英國 Labcenter 公司 7 示波器 1 整體調(diào)試 本裝置的調(diào)試主要分為硬件調(diào)試、軟件調(diào)試等兩大部分?？紤]到按鍵操作時(shí)間一般為幾十毫秒到幾秒，單片機(jī)復(fù)位時(shí)間僅為 200ms 左右，一般來得及輸出自鎖高電平。 總結(jié)調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，紅外通信只能工作于半雙工方式，同時(shí)，由于通信波特率比較低，編程時(shí)應(yīng)注意等待時(shí)間。 在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，鞏固了在大學(xué) 4年內(nèi)學(xué)過的知識(shí)，尤其是單片機(jī)和模擬電子方面的知識(shí)，同時(shí)通過這次畢設(shè)提高了單片機(jī)編程的能力，尤其是獲得的軟件調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)加強(qiáng)了我的實(shí)際編程能 力，同時(shí)也讓自己更加的知道了自己知識(shí)領(lǐng)域里的不足和缺陷。衷心感謝我的舍友謝利洪 同學(xué)，感謝他給予我的幫助和支持。 1％ 2 20 電阻 177。 sfr WDTRST = 0xa6。 1％ 5 18 電阻 177。 感謝學(xué)校。如經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，成本可以進(jìn)一步降低。 用 51系列單片機(jī)的下載線將程序下載到單片機(jī)內(nèi)，用串口 USB線來監(jiān)測(cè)發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)，對(duì)照著來修改程序。 硬件單元調(diào)試 紅外鑰匙（從機(jī)）調(diào)試 當(dāng)按鍵按下后，系統(tǒng)上電，確保單片機(jī)能夠自鎖電子開關(guān)，維持電子開關(guān)的導(dǎo)通，系統(tǒng)正常供電。 26 圖 45 紅外鑰匙（從機(jī)）子系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)圖 紅外遙控門鎖（主機(jī)）子系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)紅外遙控門鎖（主機(jī)）子系統(tǒng)的功能需求分析，以及紅外遙控門鎖子系統(tǒng)的硬件電路，設(shè)計(jì)紅外遙控門鎖子系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)圖，如圖 45所示?？紤]到發(fā)射器和接收器中斷響應(yīng)的延遲以及接收器信 24 號(hào)接收延遲的影響，接收器允許脈沖的間隔最大誤差為 100us，即二進(jìn)制數(shù)位 “0” 的脈沖串有效間隔范圍為 400us～ 600us，即二進(jìn)制數(shù)位 “1” 的脈沖串有效間隔范圍為900us～ 1100us，不在此范圍內(nèi)的脈沖串被認(rèn)為是干擾信號(hào)或誤碼。其模塊框圖如圖 4－ 3所示。 C51 工具包的整體結(jié)構(gòu)，其中 uVision 與 Ishell 分別是 C51 for Windows 和 for Dos 的集成開發(fā)環(huán)境 (IDE)，可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個(gè)開發(fā)流程。 程序是在 Windows XP 環(huán)境下采用 Keil uVision 2 軟件編譯的，可以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)對(duì)紅外對(duì)管的查詢、電機(jī)方向的確定等功能。②支持主流單片機(jī)系統(tǒng)的仿真。 單片機(jī) AT89S52 資源豐富，內(nèi)含一個(gè) 8 位的微處理器（ CPU）， 8kB 的片內(nèi)程序存儲(chǔ)器 ROM（ Read Only Memory）， 256B的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM（ Random Access Memory），四個(gè) 8 位并行 I/O 接口 P0－ P3，三個(gè)定時(shí) /計(jì)數(shù)器，五 個(gè)中斷源，一個(gè)全雙工通用異步接收發(fā)送器 UART（ Universal Asynchronous Receiver Transmitter），有片內(nèi)震蕩器和時(shí)鐘產(chǎn)生電路，內(nèi)部晶振 ，內(nèi)置看門狗定時(shí)器 WDT（ Watch Dog Timer）和在系統(tǒng)編程 ISP（ In System Program） 6 .50。 15 圖 314 AT24C01連續(xù)讀時(shí)序 紅外遙控門鎖子系統(tǒng)設(shè)計(jì) 根據(jù)紅外遙控門鎖的功能需求和總體設(shè)計(jì)方案，建立紅外遙控門鎖的邏輯框圖，如圖315所示。AT24C01選擇地址讀如圖 313所示。 立即地址讀： AT24C01 的地址計(jì)數(shù)器內(nèi)容為最后操作字節(jié)的地址加 1。 AT24C01再響應(yīng)一個(gè)應(yīng)答信號(hào)，主器件產(chǎn)生一個(gè)停止信號(hào)；然后， AT24C01啟動(dòng)內(nèi)部寫周期。 器件地址的約定： 主器件在發(fā)送啟動(dòng)命令后開始傳送，主器件發(fā)送相應(yīng)的從器件的地址， 8位從器件地址的高 4位固定為 1010。 管腳介紹： WP：寫保護(hù)。 紅外鑰匙 （從機(jī)）子系統(tǒng)設(shè)計(jì) 根據(jù)紅外遙鑰匙（從機(jī)）的功能需求和總體設(shè)計(jì)方案，建立紅外鑰匙（從機(jī)）的邏輯框圖，如圖 37所示。 波長： 940nm 鐵殼：有 TL1838是黑色環(huán)氧聚光透鏡，濾除了可見光的干擾。 圖中 RD1為紅外接收管； R R4， VT1構(gòu)成反相放大器； VT R C2構(gòu)成濾波器，濾掉 38KHz的高頻載波； R R VT3構(gòu)成整形電路， 圖 33 低電壓紅外接收電路 將濾波后的波形處理為較好的方波； C C3為耦合電容； R2為限流電阻，當(dāng)接收到較強(qiáng)的信號(hào)是保護(hù) VT1。 方案三：微處理器單獨(dú)解決方案。 但是，專用芯片也有致命的弱點(diǎn)：專用芯片的應(yīng)用靈活性很差，其 內(nèi)部編碼已經(jīng)固定，無法修改內(nèi)部數(shù)據(jù)，不適用于經(jīng)常需要改動(dòng)傳送數(shù)據(jù)的場合；專用芯片幾乎都是面向指令型的編碼遙控方式，傳輸效率較低；大多數(shù)的專用芯片的內(nèi)部編碼及技術(shù)數(shù)據(jù)已經(jīng)公諸于世，會(huì)產(chǎn)生安全漏洞。其結(jié)構(gòu)框圖如圖 2－4： 圖 24 紅外遙控門鎖結(jié)構(gòu)框圖 待機(jī)狀態(tài)下，紅外遙控門鎖系統(tǒng)工作在完全掉電狀態(tài)，整個(gè)系統(tǒng)除了實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路和紅外檢測(cè)開關(guān)外，均不加電。 RS232C標(biāo)準(zhǔn)傳輸信號(hào)采用 RS232C 圖 22 通信接口結(jié)構(gòu)框圖 邏輯電平，與 TTL（ 0～ 5V）、 CMOS（ 0～ 15V）邏輯電平完全不同：邏輯 0電平規(guī)定為+5V～ +15V之間，邏輯 1電平為 5V～ 15V之間，因此，一般使用專用芯片把微處理器信號(hào)電平 (TTL電平 ) 轉(zhuǎn)換為 RS232C電平。 ⑷ 要有鑰匙丟失之后，可將該鑰匙報(bào)廢的功能。脈時(shí)調(diào)制（ PPM）是紅外數(shù)據(jù)協(xié)會(huì) (IrDA)和國際電子電工委員會(huì) (IEEE)都推薦的調(diào)制方式，本設(shè)計(jì)采用脈時(shí)調(diào)制方法，即用兩個(gè)脈沖串之間的時(shí)間間隔來表示二進(jìn)制信息，數(shù)據(jù)比特的傳送仿照不帶 奇偶校驗(yàn)的 RS232通信，首先產(chǎn)生一個(gè)同步頭，然后接著 8位數(shù)據(jù)比特，如圖 11所示。 紅外通信是利用紅外技術(shù)實(shí)現(xiàn)兩點(diǎn)間的近距離保密通信和信息轉(zhuǎn)發(fā)。在傳統(tǒng)鑰匙的基礎(chǔ)上，加了一組或多組密碼，不同聲音，不同磁場，不同聲波，不同光束光波，不同圖像?，F(xiàn)代人類文明社會(huì)里，由于社會(huì)中各種矛盾沖突十分劇烈，人們的思想道德觀念，價(jià)值觀念，文化修養(yǎng)水平等差異，群眾中良莠不齊，善良的人們能夠自覺規(guī)范自已的行為， “ 非禮不為 ” ， 雖無鑰匙亦不會(huì)亂闖。 29 軟件調(diào)試 2 紅外數(shù)據(jù)接收模塊設(shè)計(jì) 216 開鎖驅(qū)動(dòng)模塊設(shè)計(jì) 5 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 1 管腳介紹 10 數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)模塊設(shè)計(jì) 6 紅外編碼和發(fā)射模塊 如 紅外線發(fā)射裝置采用紅外發(fā)光二極管，遙控發(fā)射器易于小型化且價(jià)格低廉；采用數(shù)字信號(hào)編碼和二次調(diào)制方式，不僅可以實(shí)現(xiàn)多路信息的控制，增加遙控功能，提高信號(hào)傳輸?shù)目垢蓴_性，減少錯(cuò)誤動(dòng)作，而且功率消耗低； 紅外線不會(huì)向室外泄露，不會(huì)產(chǎn)生信號(hào)串?dāng)_；反應(yīng)速度快、傳輸效率高、工作穩(wěn)定可靠等。摘 要 隨著社會(huì)科技和人們的生活水平的提高，如何實(shí)現(xiàn)家庭防盜這一問題也變的尤其的突出，傳統(tǒng)的機(jī)械鎖由于其構(gòu)造的簡單，被撬的事件屢見不鮮，電子鎖由于其保密性高，使用靈活性好，安全系數(shù)高，受到了廣大用戶的親呢。而且采用紅外遙控相對(duì)于機(jī)械鎖和鍵盤輸入的電子密碼鎖具有較高的優(yōu)勢(shì)。 3 基本要求 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 2 應(yīng)答信號(hào) 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 19 紅外電子密碼鎖電路的仿真 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 306 紅外鑰匙（從機(jī)）主程序框圖 316 紅外遙控門鎖（主機(jī)）主程序框圖 30 6 結(jié)論 31 參考文獻(xiàn) 鎖具發(fā)展到現(xiàn)在已有一百多年的歷史了， 人們對(duì)它的結(jié)構(gòu)、機(jī)理也研究得很透徹，因此，不用鑰匙就能打開的方法和工具也層出不窮。