【正文】 基于 AT89C51 單片機的紅外遙控系統(tǒng)密碼鎖控制 摘 要 本文設(shè)計了一種基于單片機的紅外遙控密碼鎖并簡要介紹了它的工作原理紅外電子密碼鎖能實現(xiàn)多種控制功能有較好的市場發(fā)展前景和技術(shù)應(yīng)用價值電子密碼鎖克服了機械式密碼鎖量少安全性能差的缺點特別是使用單片機控制的智能電子密碼鎖不但功能全而且具有更高的安全性和可靠性并且電子密碼鎖只需記住一組密碼無需攜帶鑰匙免除了人們攜帶鑰匙的煩惱被越來越多的人所喜歡針對傳統(tǒng)的機械鎖的各種缺點和對安全性要求設(shè)計了一種紅外遙控電子 密碼鎖可以滿足安全方面的要求也能夠?qū)崿F(xiàn)特殊環(huán)境下的使用需求系統(tǒng)能完成開鎖出錯報警修改用戶密碼等基本的密碼鎖的功能并且能實現(xiàn)遙控掉電存儲聲音提示等功能 關(guān)鍵詞電子密碼鎖紅外遙控 AT89C51 單片機 Abstract This paper designed the code lock controlled by infrared ray based on single chip At the same time we also give a brief introduction of the principle of the code lock Infrared electronic coded lock can realize various control functionshave a good market prospects for development and technical application valueAccording to all kinds of faults of the traditional mechanical lock and to meet the security requirement designed a kind of infrared remote electronic coded lockit can not only meet the safety requirementsbut also can realize the use of special circumstances demandThis system has the basic function of opening the lock error alarming and modifying the password of the users as well as the function of remote control power down storeage sound hinting function etc Key words Electronic coded lock Infrared remote control Microcontroller 目 錄 摘 要 I Abstract II 第 1 章 緒論 1 11 課題背景和意義 1 12 電子密碼鎖的發(fā)展趨勢 1 13 系統(tǒng)設(shè) 計要求 2 功能 2 技術(shù)指標(biāo) 2 第 2 章 系統(tǒng)設(shè)計方案 3 21 AT89C51 芯片的介紹 3 22 系統(tǒng)設(shè)計方案 6 本章小結(jié) 7 第 3 章 紅外密碼鎖硬件部分 8 31 74LS164 芯片 8 32 單片機硬件電路 8 電源電路 8 復(fù)位電路 9 晶振電路 10 33 發(fā)射和接收裝置 10 發(fā)射裝置 10 接收裝置 11 34 3 4 矩陣鍵盤 12 35 數(shù)碼管 13 36 發(fā)光二級管 LED 14 LED 簡介 14 LED 特性 15 37 電磁繼電器 15 38 報警器 16 本章小結(jié) 19 第 4 章 軟件程序設(shè)計 20 41 遙控發(fā)射部分程序設(shè)計 20 主程序 20 按鍵掃描程序 21 遙控編碼脈沖發(fā)射程序 23 42 主機接收部分程序設(shè)計 25 主程序 25 解碼接收程序 27 本章小結(jié) 29 第 5 章 系統(tǒng)調(diào)試 30 51 調(diào)試儀器 30 52 整體調(diào)試 30 53 硬件單元調(diào)試 31 紅外鑰匙從機調(diào)試 31 紅外遙控門鎖主機調(diào)試 31 54 軟件調(diào)試 31 本章小結(jié) 31 結(jié) 論 32 致 謝 33 參考文獻 34 附錄 1 譯文 35 附錄 2 英文文獻 39 第 1 章 緒 論 1112 電子密碼鎖的發(fā)展趨勢 20世紀(jì) 80年代后隨著電子鎖專用集成電路的出現(xiàn)電子鎖的體積縮小同時可靠性 提高成本也相對提高所以只適合使用在安全性要求較高的場合且需要有電源提供能量使用還局限在一定范圍難以普及所以對密碼鎖的研究一直沒有明顯進展到了 90 年代美國意大利德國日本加拿大韓國以及我國的臺灣香港等地的微電子技術(shù)的進步和通信技術(shù)的發(fā)展為密碼鎖提供了技術(shù)上的支持從而推動密碼鎖走向?qū)嶋H應(yīng)用的階段目前在西方國家電子密碼鎖技術(shù)相對先進種類齊全電子密碼鎖已被廣泛應(yīng)用于智能門禁系統(tǒng)中使之更加安全更加可靠實現(xiàn)大門的管理我國于 90 年代初期開始對密碼鎖進行初步的探索到目前為止隨著電子技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展電子密碼鎖的技術(shù)領(lǐng)域已發(fā) 展的十分成熟從目前的技術(shù)水平和市場認(rèn)可程度看使用最為廣泛的是鍵盤式電子密碼鎖該產(chǎn)品主要應(yīng)用于保險箱保險柜和金庫還有一部分應(yīng)用于保管箱和運鈔車在其他技術(shù)領(lǐng)域還有遙控式電子密碼鎖以及卡片式密碼鎖等 13 系統(tǒng)設(shè)計要求 功能 1 遙控系統(tǒng)可在高壓輻射有毒氣體粉塵等環(huán)境工作人員不用親自到達(dá)下工作用戶可以自由設(shè)定密碼具有報警提示功能可設(shè)置萬用密碼具有掉電存儲密碼功能 2 遙控操作的不同遙控發(fā)射器通過對紅外光發(fā)射頻率的控制來區(qū)別不同的操作可以實現(xiàn)無線操作智能控制操作人員活動范圍大使用方便操控精準(zhǔn) 3 紅外解碼電路設(shè)計 要求精確接收紅外信號并對所接收信號進行解碼放大整形解調(diào)等處理最后輸出 TTL 電平信號對非紅外光及邊緣紅外光抗干擾能力強 4對紅外載波編碼電路設(shè)計要求單片機定時器精確產(chǎn)生 38KHz紅外載波根據(jù)控制系統(tǒng)要求能對紅外控制指令信號精確編碼并迅速發(fā)送 技術(shù)指標(biāo) 1 遙控距離達(dá)到 8 米以上 2 按鍵響應(yīng)時間小于 01s 第 2 章 21 AT89C51 芯片的介紹 設(shè)計是以 AT89C51 單片機為核心的 AT89C51 單片機是由 ATMEL 公司推出的AT89 系列的單片機 AT89S51 是一個低功耗高性能 CMOS 8 位單片機片 內(nèi)含 4k Bytes ISP Insystem programmable 的可反復(fù)擦寫 1000 次的 Flash 只讀程序存儲器器件采用 ATMEL 公司的高密度非易失性存儲技術(shù)制造兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 芯片內(nèi)集成了通用 8 位中央處理器和 ISP Flash 存儲單元功能強大的微型計算機的AT89C51 可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案 AT89C51 具有如下特點 40 個引腳 4k Bytes Flash 片內(nèi)程序存儲器 128 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器 RAM32 個外部雙向輸入輸出 IO 口 5 個中斷優(yōu)先級 2 層中斷嵌 套中斷 2 個 16 位可編程定時計數(shù)器 2 個全雙工串行通信口看門狗 WDT 電路片內(nèi)時鐘振蕩器 1 它的性能與主要特點如下 1 與 MCS51 微控制器產(chǎn)品系列兼容 2 片內(nèi)有 4KB 可在線重復(fù)編程的快閃擦寫存儲器 Flash Memory 3 全靜態(tài)工作 0Hz24KHz 4 三級程序存儲器保密鎖定 5 存儲器可循環(huán)寫入擦除 1000 次 6 寬工作電壓范圍 Vcc 可為 27V6V 7 128 8 位內(nèi)部 RAM 8 2 條可編程 IO 線 9 兩個 16 位定時器計數(shù)器 10 中斷結(jié)構(gòu)具有 5 個中斷源和 2 個優(yōu)先級 11 可編程全雙工串行通道 12 空閑狀態(tài)維持低功耗和掉電狀態(tài)保存存儲內(nèi)容 2AT89C51 引腳介紹主要引腳圖 21 的具體描述如下 Vcc 電源提供掉電空閑正常 5V 工作電壓 Vss GND 接地 圖 21 AT89C51 引腳排列圖 P0 口 P0 口可以作普通的雙向 IO 口使用也可以在訪問外部存儲器時用作低8 位地址線和數(shù)據(jù)總線 P1 口 P1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 IO 口向 P1 口管腳寫入 1后被內(nèi)部上拉為高電平可用作輸入口當(dāng)作為輸入腳時被外部拉低的 P1 口會因為內(nèi)部上拉而輸出電流 P1 口還具備第二功能 P2 口 P2 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 IO 口向 P2 口管腳寫入 1后被內(nèi)部上拉為高電平可用作輸入口當(dāng)作為輸入腳時被外部拉低的 P2 口會因為內(nèi)部上拉而輸出電流在訪問外部程序存儲器和外部數(shù)據(jù)存儲器時可作為地址總線的高位字節(jié) P3 口也是一個雙向功能口既可以作普通輸入輸出口使用也可以按每一位的定義實現(xiàn)第二功能操作 P3 口的第二功能如表 21 所示 表 21 P3 口的第二功能 口 線 第二功能 信 號 名 稱 P30 RXD 串行輸入口 P31 TXD 串行輸出口 P32 INT0 外部中斷 0 P33 INT1 外部中斷 1 P34 T0 定時器計數(shù)器 0 P35 T1 頂時器計數(shù)器 1 P36 WR 外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通 P37 RD 外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通 RESETVPD RESET 是復(fù)位信號輸入端高電平有效此端保持兩個機器周期以上的高電平時就可以完成復(fù)位操作 RESET引腳的第二功能 VPD即備用電源的輸入端 ALEPROG 地址鎖存控制信號在系統(tǒng)擴展時 ALE 用于控制把 P0 口輸出的低 8位地址送入鎖存器鎖存起來以實現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的分時傳送 ALE 是以 16 晶振頻率的固定頻率輸出的正脈沖 PSEN 程序存儲器允許信號輸出端當(dāng)訪問片外程序存儲器時此腳輸出負(fù)脈沖作為讀選通信號低電平有效 EAVPP 片內(nèi)程序存儲器選通控制端低電平有效當(dāng) EA 端保持低電平時將只訪問片外程序存儲器當(dāng) EA端保持高電平時執(zhí)行訪問片內(nèi)程序存儲器但在 PC值超過0FFFH或 1FFFH時將自動轉(zhuǎn)向執(zhí)行片外程序存儲器內(nèi)的程序 VPP加入編程電壓端對 EPROM 型單片機在 EPROM 編程期間此引腳用于施加 21V 的 編程電壓 XTAL1 片內(nèi)高增益反相放大器的輸入端接外部石英晶體和電容的一端若使用外部輸入時鐘該引腳必須接地 XTAL2 片內(nèi)高增益反相放大器的輸出端接外部石英晶體和電容的一端若使用外部輸入時鐘該引腳作為外部輸入時鐘的輸入端 3 芯片的可擦除性 AT89C51單片機還具有芯片擦除性整個 PEROM陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合并保持 ALE管腳處于低電平 10ms 來完成在芯片擦操作中代碼陣列全被寫 1 且在任何非空存儲字節(jié)被重復(fù)編程以前該操作必須被執(zhí)行 此外 AT89C51 設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯 可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯支持兩種軟件可選的掉電模式在閑置模式下 CPU停止工作但 RAM定時器計數(shù)器串口和中斷系統(tǒng)仍在工作在掉電模式下保存 RAM 的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器禁止所用其他芯片功能直到下一個硬件復(fù)位為止 22 系統(tǒng)設(shè)計方案 本系統(tǒng)采用以單片機為核心元件的控制方案由于單片機種類繁多各種型號都有其一定的應(yīng)用環(huán)境因此在選用時要多加比較合理選擇以獲得最佳的性價比 圖一般來說在選取單片機時從下面幾個方面考慮性能存儲器運行速度 IO 口定時計數(shù)器串行接口模擬電路功能工作電壓功耗封裝形式抗干擾性保密性除了以上的一些方 面外還有一些最基本的條件比如中斷源的數(shù)量和優(yōu)先級工作溫度范圍有沒有低電壓檢測功能單片機內(nèi)有無時鐘振蕩器有無上電復(fù)位功能等在開發(fā)過程中還要考慮開發(fā)工具編程器開發(fā)成本開發(fā)人員的適應(yīng)性技術(shù)支持和服務(wù)等因素基于以上因素本設(shè)計選用單片機 AT89S51 作為本設(shè)計的核心元件利用單片機靈活的編程設(shè)計和豐富的 IO 端口及其控制的準(zhǔn)確性實現(xiàn)基本的密碼鎖功能在單片機的外圍電路外接輸入鍵盤用于密碼的輸入和一些功能的控制外接AT24C02芯片用于密碼的存儲外接 LED1602顯示器用于顯示作用其原理如圖所示本章小結(jié) 本章主要介紹了 AT89C51芯片的性能與主要特點引腳以及 AT89C51芯片的可擦除性系統(tǒng)設(shè)計方案系統(tǒng)總設(shè)計結(jié)構(gòu)圖 第 3 章 紅外密碼鎖硬件部分 31 74LS164 芯片 在顯示部分運用 LED 靜態(tài)顯示靜態(tài)顯示方式編程簡單但占用單片機 IO 口線多適合于顯示器位數(shù)較少的場合 AT89C51單片機應(yīng)用系統(tǒng)中當(dāng)串行口空閑時可用來拓展并行 IO口 這里設(shè)定串行口工作在移位寄存器方式 0 狀態(tài)下 作為 LED 靜態(tài)顯示接口在這里運用74LS164 來擴展并行 IO 口節(jié)約單片機資源