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畢業(yè)設(shè)計(jì)-基于at89c51單片機(jī)的紅外遙控防盜密碼鎖設(shè)計(jì)(參考版)

2025-01-20 00:13本頁面
  

【正文】 常州大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 第 24 頁 共 32 頁 開始系統(tǒng)初始化調(diào)用存儲數(shù)據(jù)程序調(diào)用紅外接收解碼程序P 2 = 0 ?P 2 = 3 ?修改密碼兩次輸入一致 ? 初始化密碼密碼正確 ?Su cce ssf ul !Press resert !Wro ng ! Press resert !Init ial不能開鎖Pr。依次循環(huán),直到 8 位原碼和 8 位反碼數(shù)據(jù)讀完,將 8 位原碼數(shù)據(jù)取反后與原碼數(shù)據(jù)比 較:若相等,則保存原碼,完成解碼;若不相等,則退出解碼。依次循環(huán),直到 16 位系統(tǒng)識別碼讀完為止。 ( 2) 單片機(jī)檢測到引導(dǎo)碼后,延時(shí)屏蔽引導(dǎo)碼( 9ms 低電平和 低電平)。 系統(tǒng)主程序流程圖如圖 所示。這樣有利于程序的優(yōu)化,并且利于設(shè)計(jì)、調(diào)試和維護(hù)。在硬件結(jié)構(gòu)一定的情況下,只要改變軟件,就能 實(shí)現(xiàn)一些不同的功能。 系統(tǒng)軟件 部分 采用 C 語言編寫 , Keil C51 軟件編譯 ,編譯通過 后 直接生成 hex 文件,通過 AT89ISP 下載 電纜 ,可把生成的文件下載到 單片機(jī)上 調(diào)試 運(yùn)行。在開發(fā)大型軟件時(shí),更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。Keil C51 軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具,全 Windows 界面。伏安特性,即 LED 的電壓與電流的關(guān)系可用圖 表示。正向工作電壓 VF,在給定的正向電流下測得的工作電壓。 最大正向電流 Ifm,允許加的最大正向直流電流,超過此值 LE 損壞。它的正向伏安特性曲線很陡,使用時(shí)必須串聯(lián)限流電阻以控制通過管子的電流,以防止擊穿。 發(fā)光二極管的反向擊穿電壓約 5 伏。常簡寫為 LED。當(dāng)電子與空穴復(fù)合時(shí)能輻射出可見光,因而可以用來制成發(fā)光二極管,在電路及儀器中作為指示燈,或者組成文字或數(shù)字顯示。 發(fā)光二極管簡稱為 LED。 吸合電流,是指繼電器能夠產(chǎn)生吸合 動(dòng)作的最小電流。在這采用直 流電壓 (+5V)的工作電壓來驅(qū)動(dòng)。 額定工作電壓,是指繼電器正常工作時(shí)線圈所需要的電壓。這樣吸合、釋放,從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。只要在線圈兩端加上一定的電壓,線圈中就會流過一定的電流,從而產(chǎn)生電磁效應(yīng),銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的 拉力吸向鐵芯,從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)(常開觸點(diǎn))吸合。一般用符號“ J”表示。 圖 開鎖電路圖 繼電器是一種電子控制器件,它具有控制系統(tǒng)(又稱輸入回路)和被控制系統(tǒng)(又稱輸出回路),通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中,它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動(dòng)開關(guān)”。通常推薦的初始化過程: 延時(shí) 15ms 寫指令 38H 延時(shí) 5ms 寫指令 38H 延時(shí) 5ms 常州大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 第 21 頁 共 32 頁 + 5 VP 1 . 3寫指令 38H 延時(shí) 5ms (以上都不檢測忙信號) (以下都要檢測忙信號) 寫指令 38H 寫指令 08H 關(guān)閉顯示 寫指令 01H 顯示清屏 寫指令 06H 光標(biāo)移動(dòng)設(shè)置 寫指令 0cH 顯示開及光標(biāo)設(shè)置 開鎖電路設(shè)計(jì) 在開鎖部分通過單片機(jī)的 口來控制繼電器線圈的通斷電,從而控制其觸點(diǎn)的吸合與斷開, 繼而控制發(fā)光二極管的亮 滅來實(shí)現(xiàn)的。光標(biāo)加 1), N=0(讀或?qū)懸粋€(gè)字符后地址指針減 1 amp。 常州大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 第 20 頁 共 32 頁 圖 1602 的 16 進(jìn)制 ASCII 碼 值 表 43 顯示地址 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 00H 40H 01H 41H 02H 42H 03H 43H 04H 44H 05H 45H 06H 46H 07H 47H 08H 48H 09H 49H 0AH 4AH 0BH 4BH 0CH 4CH 0DH 4DH 0EH 4EH 0FH 4FH 1602 通過 D0~D7 的 8 位數(shù)據(jù)端傳輸數(shù)據(jù)和指令。表 43給出了 ASCII 碼 的顯示地址。A’。 底 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 0 位(最低位) 底 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 1 位 底 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 2 位 底 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 3 位 高 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 4 位 高 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 5 位 高 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 6 位 高 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 7 位(最高位)(也是 busy flag) 背光電源正極 背光電源負(fù) 極 常州大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 第 19 頁 共 32 頁 AT 89 C 51 LCD 1602P 0P 2 . 4P 2 . 5P 2 . 6P 0RDRWRS 圖 LCD1602 引腳圖 表 42 寄存器選擇控制表 RS R/W 操作說明 0 0 1 1 0 1 0 1 寫入指令寄存器(清除屏等) 讀 busy flag( DB7),以及讀取位址計(jì)數(shù)器( DB0~DB6)值 寫入數(shù)據(jù)寄存器(顯示各字型等) 從數(shù)據(jù)寄存器讀取數(shù)據(jù) 圖 液晶與單片機(jī)接口 電路 框 圖 1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器( CGROM)已經(jīng)存儲了 160 個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形,這些字符有:阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號 和日文假名等,每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼,比如大寫的英文字母 “A”的代碼是 01000001B( 41H),顯示時(shí)模塊把地址 41H 中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來,我們就能看到字母 “A”。 R/W 為讀寫信號線,高電平時(shí)進(jìn)行讀操作,低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。 表 41 引腳功能說明 引腳 符號 功能說明 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 VSS VDD V0 RS R/W E DB0 DB1 DB2 DB3 DB4 DB5 DB6 DB7 BLA BLK 一般接地 接電源( +5V) 液晶顯示器對比度調(diào)整端,接正電源時(shí)對比度最弱,接地電源時(shí)對比度最高(對比度過高時(shí)會產(chǎn)生 “鬼影 ”,可以通過一個(gè) 10K 的電位器調(diào)整對比度)。LCD1602 的 引腳功能說明如表 41。 LCD1602 模塊內(nèi)部可以完成顯示掃描,單片機(jī)只要向 LCD1602 發(fā)送命令和顯示內(nèi)容的 ASCII 碼。 常州大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 第 18 頁 共 32 頁 24 C 02 SCLSDAWPAT 89 C 51P 1 . 0P 1 . 1P 1 . 2 圖 I2C 與單片機(jī)接口電路框圖 液晶 顯示電路 設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用 LCD1602 液晶顯示, 外形如圖 所示。其主要特點(diǎn)是 編程 /擦寫功能強(qiáng)大,最多可達(dá) 1000000 次;信息的存儲期限長,可達(dá) 100 年 ;具有寫保護(hù)功能;完全能夠與 I2C 總線的使用相匹配,且功耗很低。 本設(shè)計(jì) 選用 24C02 EEPROM 是具有 2K 位 的 CMOS EEPROM。但對 于本 設(shè)計(jì)來說,系統(tǒng)中只采用一個(gè) AT89C51,電路相對簡單,因此只涉及該芯片與外圍設(shè) 備之間的主發(fā)送和主接收兩項(xiàng)操作。 1 010A 2A 1 A 0 0器 件 編 碼 地 址器 件 引 腳 地 址R / W 圖 24C02 器件的地址組成 從 圖 上可以看到,在器件地址組成中,還設(shè)有一個(gè)讀寫位:當(dāng)讀數(shù)據(jù)時(shí),該位自動(dòng)置 1,除此以外,均自動(dòng)置 0。器件引腳地址:由 A2~A0 三根地址線來決定。 對于 I2C 總線來說,它的上面最多只能夠連接 8 片 24C02。 具體的數(shù)據(jù)傳輸流程圖,如圖 所示。 主 傳 送 / 接收 器從 傳 送 / 接收 器從 傳 送 / 接收 器S D AS C LR pR pA T 8 9 C 5 12 4 C 0 2 圖 I2C 總線接線圖 信號傳輸?shù)幕玖鞒虨椋? (1) 主控器首先發(fā)出系統(tǒng)起始信號,然后發(fā)出所需被控器的地址及 1 字節(jié)的讀寫位; (2) 被控器接收到信號后,反饋應(yīng)答信號; (3) 主控器收到應(yīng)答信號后,或者寫被控器(向被控器發(fā)送數(shù)據(jù)),或者讀被控器(從被控器接收數(shù)據(jù)); 常州大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 第 17 頁 共 32 頁 (4) 主控器最后發(fā)出停止信號。這種信息傳遞的接線方法簡單明了,使系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)非 常簡潔,實(shí)用。 AT24C02 與單片機(jī)之間采用 I2C 總線方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。這種存儲器近年來應(yīng)用非常廣泛,它的性價(jià)比很高,除能夠保證數(shù)據(jù)不丟失外,還能進(jìn)行數(shù)據(jù)的在線改寫。 常州大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 第 16 頁 共 32 頁 AT 89 C 51撥碼開關(guān)P 2 . 0P 2 . 1 圖 開關(guān) 選擇框圖 密碼 存儲電路設(shè)計(jì) 存儲器 的主要作用是, 當(dāng)系統(tǒng)突然掉電時(shí),用戶先前輸入的數(shù)據(jù)信息不會丟失,一旦再次通電, 可繼續(xù)進(jìn)行操作。 當(dāng)撥碼開關(guān)為“ 11”時(shí),系統(tǒng)處于初始狀態(tài),密碼初始化;當(dāng)撥碼開關(guān)為“ 10”或者“ 01”時(shí),系統(tǒng)處于開鎖狀態(tài),此時(shí)通過遙控器可以輸入密碼;當(dāng)撥碼開關(guān)為“ 00”時(shí),系 統(tǒng)處于修改密碼狀態(tài),此時(shí)同時(shí)輸入兩次相同的密碼,可以實(shí)現(xiàn)密碼的修 改。 它 采用的是 0/1 的二進(jìn)制編碼原理 。 其與單片機(jī)連接的 電路如圖 所示。它接收紅外信號頻率 為 38 kHz, 周期約26μs,同時(shí)能對信號進(jìn)行放大、檢波、整形,得到 TTL 電平的編碼信號。它能與 TTL、COMS 電路兼容。 HX1838 為黑色環(huán)氧樹脂封裝,不受日光、熒光燈等光源干擾,內(nèi)附磁屏蔽,功耗低,靈敏度高。常用的紅外接收集成電路是一體化紅外接收頭HX1838。交流信號進(jìn)入帶通濾波器, 帶通濾波器可以通過 30kHz 到 60kHz 的負(fù)載波,通過解調(diào)電路和積分電路進(jìn)入比較器,比較器輸出高低電平,還原出發(fā)射端的信號波形 [10]。內(nèi)部電路包括紅外監(jiān)測二極管、放大器、限幅器、帶通濾波器、積分電路、比較器等。如果鍵按下超過 108ms 仍未松開,接下來發(fā)送的代碼(連發(fā)碼)就只由起始碼( 9ms)和結(jié)束碼( )組成。 遙控器產(chǎn)生的遙控編碼是連續(xù)的 32 位二進(jìn)制碼組,其中前 16 位為用戶識別碼,能區(qū)別不同的電器設(shè)備;后 16 位為 8 位操作碼及其反碼,最多可產(chǎn)生 128 個(gè)不同的編碼。 常州大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 第 14 頁 共 32 頁 鍵盤解調(diào)光 / 電放大LED編碼調(diào)制解碼遙控發(fā)射器遙控接收器 圖 紅外遙控流程 圖 圖 中遙控接收器部分的 “ 光 /電放大 ” 和 “ 解調(diào) ” 由一體化接收頭完成,單片機(jī)要做的只是 “ 解碼 ” 。 接收過程恰好與此相反,首先由紅外接收管收到微弱的信號,經(jīng)放大后 解調(diào)(把高 頻載波去掉),再進(jìn)行解碼,就可得到遙控器發(fā)過來的數(shù)據(jù)。當(dāng)一個(gè)鍵按下時(shí)先讀取用戶碼和鍵數(shù)據(jù)碼, 22ms 后遙控輸出端( REM)啟動(dòng)輸出,按鍵時(shí)間只有超過 22ms 才能輸出一幀 碼,超過 108ms 后才能輸出第二幀碼。 每個(gè)鍵輸入端與電源負(fù)端 VSS 之間均接有下拉電阻。 圖 遙控器編 碼矩陣 遙控器里面是一個(gè)鍵盤編碼器,每個(gè)按鍵對應(yīng)一個(gè)編碼,其遙控編碼器矩陣如圖 所示。利用脈沖之間的時(shí)間間隔來區(qū)分 “ 0” 和 “ 1” 。 圖 碼型結(jié)構(gòu)圖 引導(dǎo)碼由一個(gè) 9ms 的載波波形和 的關(guān)斷時(shí)間構(gòu)成,它作為隨后發(fā)射的碼的引常州大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 第 13 頁 共 32 頁 導(dǎo),這樣當(dāng)接收系統(tǒng)是由微處理器構(gòu)成的時(shí)候,能更有效地處理碼的接收與檢測及其它各項(xiàng)控制之間的時(shí)序關(guān)系。其特點(diǎn)如下: ( 1)低壓 CMOS 工藝制造 ( 2)工作電壓范圍寬 ( 3)通過外部接法最多可產(chǎn)生 65536 種用戶碼
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