【正文】 從對 畢設 題目的選擇和構想到 設計的一步步的 完成 讓王婷老師花費了不少的時間和精力。 并且能夠達到任務書要求的各項性能技術指標，實現(xiàn)各項功能。接收部分的單片機主要功能是完成其解碼功能。 如圖 所示。繼電器其實就是 用 比 較小的電流 來 控制 相對較大電流的一種“自動開關”。 LCD 液晶顯示器的工作電壓低、功耗小，通常 2～ 3V 電壓就可以正常工作，并且工作電流非常小，這是其它顯示器無法 達到的，同時它還可以顯示除數字外的文字、曲線等信息，相比于傳統(tǒng)的 LED 數碼管顯示器，顯示信息的信息量和界面都有了很大的提升。鍵盤是與單片機進行人機交互的最基本的途徑，其以按鍵的形式來設置控制功能或輸入數據，按鍵的輸入狀態(tài)本質上是一個開關量。 P3 口： P3 口是一個內部 提供 上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P3 口緩沖器 能 接收輸出 4 個TTL 門電流。 （ 10） 芯片內自帶振蕩器和時鐘電路 。晶體的振蕩器選擇頻率為 12MHz 的晶振。 CPLD 可以實現(xiàn)各種 非常繁雜 的邏輯功能、 它應用規(guī)模大，所占空間小， 穩(wěn)定性 能很 高、 IO 接口 豐富、 容易對其 進行功能 的 擴展。 (5)制作出的電子密碼鎖可實現(xiàn) 密碼顯示、密碼修改、紅外遙控開鎖、本機按鍵開鎖、密碼錯誤報警等功能 1980 年 后，電子鎖專用集成電路 開始 出現(xiàn)，電子鎖的體積 不斷 縮小，可靠性 大大 提高，但是由于其成本較高，只 適 合使用于要求 安全性較高的場 所 ，且需要提供能量 的電源 ，使用還 只能 在一定 距離內 ，難以 大范圍 普及， 因此 對它的研究一直沒有 較大發(fā)展 。密碼鎖具有安全性 能 高、成本低 廉 、功耗低、 容 易操作等優(yōu)點。陜西理工學院畢業(yè)設計 題 目 智能紅外遙控電子密碼鎖 學生姓名 學號 所在學院 陜西理工學院 專業(yè)班級 電子信息工程 1205 指導教師 完成地點 博遠樓 實驗室 2021 年 5 月 29 日 陜西理工學院畢業(yè)設計 I 智能紅外遙控電子密碼鎖 （ 陜西理工學院 物理與電信工程學院 電子信息工程專業(yè) 2021 級 5 班，陜西 漢中 723000） 指導教師： {摘要 }本文論述了基于 STC89C52 單片機的紅外遙控電子密碼鎖系統(tǒng)設計。 根據本設計要求，通過輸入 密碼 來控制電路或 者 芯片 的 工作，從而控制機械開關的閉合，完成開鎖、鎖 定 等 要求 。 目前，電子密碼鎖技術 發(fā)展很快，種類繁多 已被 普遍 應用 在 智能門禁系統(tǒng)中， 尤其是在西方一些發(fā)達國家更加廣泛， 通過多種技術 更加安全可靠的 實現(xiàn) 對 大門的管理。 陜西理工學院畢業(yè)設計 第 3 頁 41 頁 2 總體方案設計 圖 系統(tǒng)總體方框圖 如圖 所示， 本次設計 包括紅外發(fā)射功能模塊、紅外接收功能模塊、單片機 模塊、報警器功能模塊、 1602 液晶顯示模塊、按鍵功能模塊、開鎖功能模塊等 。 也可運 用并行的輸入輸出方式， 將系統(tǒng)的處理速度大大提高 ， 因此很適用于作 大規(guī)模控制系統(tǒng)的控制核心。 復位電路有按鍵復位和上電復位，而 本系統(tǒng)中采用最簡單的外部按鍵復位來實現(xiàn)單片機的復位操作。 單片機 管腳說明 ： 圖 STC89C52 管腳圖 VCC：電源電壓，其工作電壓為 5V。 由于內部上拉的緣故，當 P3 口被寫 “1”時 ，其管腳電平被上拉電阻拉高，此時可以作為輸入口使用。對于簡單的開關量的輸入可以采用獨立式按鍵，這種方法接口簡單，但占用單片機 I/O 端口資源較多。 LCD 液晶顯示器具有以下幾個優(yōu)點： （ 1）高質量的信息顯示，液晶顯示器中的點在收到信號后，會一直保持著特定的色彩陜西理工學院畢業(yè)設計 第 9 頁 41 頁 和亮度恒定發(fā)光，因此 LCD 液晶顯示器的顯示的信息質量高且不閃爍； （ 2）采用數字式接口，不僅簡化了液晶顯示器與單片機之間的連接電路，而且方便操作； （ 3）功耗小，由于液晶顯示器的主要功耗在內部的電極和驅動 IC 上，所以耗電量比其它器件要小很多。 因此它 在電路中 也 起著自動調節(jié)、轉換電路 、安全保護 等作用。 載波信號的頻率 為 ?=38kHz， 載波周期 T=，本設計使用單片機軟件產生載波，取T=26us，脈沖寬度 t1=10T=260us，二進制數 0 的脈沖串周期 t2=500us，二進制數 1 的脈沖串周期 t3=1000us。本 次 設計是采用了一體化紅外接收頭。本次設計的電子密碼鎖主要 是 由電源輸入部分、鍵盤輸入部分、密碼存儲部分、復位部分、晶振部分、顯示部分、報警部分、開鎖部分 等 組成 。老師的平易近人、認真負責、知識 淵博和耐心指導， 總能在我遇到困難時提出解決辦法和針對性的指導。 本次畢設能夠順利完成，我要特別感謝我的指導老師王婷。 陜西理工學院畢業(yè)設計 第 19 頁 41 頁 結論 本 次 畢設歷時三個多月 ，在 王婷 老師的 悉心指導 和與同學的探討下終于 如期完成。其中光電轉換、放大、解調是由紅外一體化接收頭來完成實現(xiàn)的。 本 次設計將 使 用脈時調制 的 方法，即 把 二進制信息 用脈沖串 間的時間間隔來表示，數據比特的傳送 方式可以對比沒有 奇偶校驗的 RS232 通信，先產生一個同步頭， 再是 8 位的數據比特。繼電器是一種電子控制器件， 它包含 控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路） 兩個部分 ， 普遍在 自動控制 的 電路中 使用。 液晶顯示電路設計 電子密碼鎖中需要顯示的信息比較多，為了能直觀的看到結果，本設計采用 LCD 液晶屏用于液晶顯示電路。 鍵盤電路設計 在單片機應用系統(tǒng)中，一般都會設置鍵盤，主要為了 控制運行狀態(tài)，輸入一些命令或數據，以完成特定的人機交互。在 FLASH 編程和校驗時， P2 口用來接收高八位地址和控制信號。 （ 9） 可編程串行通道 。電路中的微調電容通常選擇為 30pF左右，該電容的大小會對振蕩器頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性產生影響。 綜上所述采用方案 2 主控制器模塊 方案 1： 采用可編程邏輯器件 CPLD 作為控制器。 本設計完成的工作 (1)熟悉 51 單片機集成開發(fā) 環(huán)境，運用 C 語言編寫工程文件； (2)熟練 使 用所選用單片機的內部結構、資源，以及軟硬件調試設備的基本方法； (3)自行構建基于單片機的最小系統(tǒng)，完成相關硬件電路的設計實現(xiàn)； (4)密碼鎖的原理和實現(xiàn)方法。同時也加強對數字電路、單片機和微機原理等課程知識的實際應用能力，也為同類產品的進一步發(fā)展奠定理論和實踐基礎。為 了 滿足人們對鎖的使用要求，增加其安全性，用密碼 來替代 鑰匙的密碼鎖應運而生。該設計可以實現(xiàn)密碼設定、密碼顯示、密碼修改、本機開鎖、遠程遙控開鎖、密碼輸入錯誤報警等等。它的種類很多，有簡 便 的電 子 產品，也有基于芯片的性價比 很 高的產品。 然而我國電子鎖整體水平仍與國際上的整體水平有著很大差異，由于技術的局限性，因此電子密碼鎖的成本還很高，在市場上，一般以按鍵電子鎖為主流。 紅外遙控的發(fā)射 模塊是 將被調制過的紅外光波 用紅外發(fā)光二極管 發(fā)出 ； 再由 紅外接收電路將 其 的 紅外光 波 轉 變 為對 應的電信號，再送 給 后置 的 放大 電路 。但本 次設計對數據的處理速度要求不高，也用不到過多 的邏輯功能， 而 且從使用及經濟的角度考慮我們放棄了此方案。另外，把 EA腳接高電平，使單片機訪問片內程序存儲器并允許中斷操作； EA接低電平，單片機能從 0000H 到 FFFFH 的外部程序存儲器讀取指令。 GND：接地。 P3 口也作為 STC89C52 的第二功能使用。對于輸入參數較多、功能復雜的系統(tǒng)，需要采用矩陣式鍵盤進行輸入控制。因此，雖然 LCD 顯示器的價格比數碼 管要貴，但它的顯示效果好，電路連接簡潔，是當今顯示器的主流，所以采用 LCD 作為顯示器來完成溫度實時顯示的功能。用一個小開關來控制一個低壓電路 ,電路中有一個電磁鐵 ,通電以后電磁鐵就可以吸下高壓電路中的銜鐵從而接通高壓的電路。 由于紅外光存在反射 ,在全雙工的方式下 所 發(fā)送的信號也 有 可能會被本身接收，因此，紅外通信應 該 采用異步半雙工 的 方式， 也就是說 通信的某一方發(fā)送 與 接收是交替進行的。 單 片 機 調制發(fā)射 紅外 發(fā)射 載波 紅外接收 單片機 繼電器 電磁 鎖 陜西理工學院畢業(yè)設計 第 14 頁 41 頁 5 系統(tǒng) 軟 硬件設計與實現(xiàn) 它 的系統(tǒng)硬件 是以 STC89C52 單片機為核心，配以相應硬件電路，完成密碼的設置、存儲 、識 別、驅動電磁 鎖電路并 接收蜂鳴器送來的報警信號、發(fā)送數據等功能。 它的軟硬件設計相對簡單 ， 同時也有 易于開發(fā)，成本較低，安全可靠，操作方便等特點， 能廣泛的在 住宅、 公司的保險柜和檔案柜等對防盜要求較高的 場所 使用 ， 相當具有 實用性。 為此，謹向我尊敬的王婷老師表示感謝。在論文的創(chuàng)作過程中讓我學會了很多知識和思想，也學會了 要 把書本上的理論知識和實踐很好的結合起來學習。特別是容易損壞的元件要后焊，在焊集成芯片時連續(xù)焊接時間不要超過10s，注意芯片的安裝方向。 紅外遙控的接收部分主要是由光電轉換、放大、解調、解碼等幾部分組成。 它 常用的 調制方式 有 兩種，分別為 通過脈沖 的 寬度 對 信號 進行 調制的脈寬調制（ PWM）和 運用 脈沖串 間的時間間隔 對信號 進行 調制的脈時調制（ PPM）。如圖 所示。 采用鍵盤輸入信息時的主要進程是： （ 1） CPU 判斷是否有鍵按下； （ 2）確定按下的是哪個鍵； （ 3）把此鍵所代表的信息翻譯成計算機可以識別的代碼或者其他的特征符號。 XTAL2：反向振蕩放大器的輸出。 P2 口 被上拉電阻下拉為低電平時，此時管腳作為將輸出電流端口用。 （ 7） 兩個 16 位定時器 /計數器 （ 8） 5 個中斷源 。 方法是：將該高增益反向放大器的輸入端（ XTAL1）和輸出端（ XTAL2）跨接晶振后并連微調電容，然后接地，從而構成一個穩(wěn)定的自激振蕩電路，用于提供時鐘信號。經過實驗驗證系統(tǒng)工作時，單片機、傳感器的工作電壓穩(wěn)定能夠滿足系統(tǒng)的要 求，而且電池更換 更為 方便。 電子密碼鎖 鎖取代機械鎖是一個必然的趨勢，我們有理由相信， 它 將以其得天獨厚的技術優(yōu)勢，帶領中國鎖具行業(yè)得到更好的發(fā)展，讓更多的人更放心地在更多的場合使用，也會讓我們的未來更加安全。本設計利用單片機 以及其他一些 器件實現(xiàn)數據 的 采集 與 控制算法，來完成一 個現(xiàn)實 功能，檢 測 并提高同學對整體電路設計和把握能力，了解單片機系統(tǒng)設計流程，以及電 路板的實際制作和調試能力。隨著科學技術的不斷 提高 ，人們對 于 日常生活中的安全保險要求 變得 越來越高。 本系統(tǒng)由 STC89C52 單片機 、4*4 矩陣鍵盤，蜂鳴器，復位電路和晶振電路、繼電器等組成， 4*4 鍵盤主要用于密碼的輸入和修改，蜂鳴器報警，復位電路和晶振電路與 STC89C52 單片機組成單片機最小系統(tǒng)?，F(xiàn)在應用較 多 的數字密碼鎖是以芯片為核心，通過編程來實現(xiàn)的。但國內自主研發(fā)的電子鎖，應用還不廣泛。 晶振電路 的主要作用是提供基準頻率，在電路產生震蕩電流 ,發(fā)出時鐘信號。 方案 2： 采用 STC89C52 單片機作為整個系統(tǒng)的核心，用 其控制密碼鎖控制，以實現(xiàn)其既定的性能指標。 電路 如下圖 圖 所示： 12XTAL30pFC130pFC2GND10uFCRST10KR1VCC GNDResX1X2 圖 時鐘電路 圖 復位電路 由于單片機 P0 口內部不含上拉電阻，為高阻態(tài)，不能正常地輸出高 /低電平，因而該組I/O 口在使用時必須外接上拉電阻。