【正文】 控信號(hào)時(shí)，由鍵盤輸入密碼， 本設(shè)計(jì)設(shè)定兩套密碼，分別為 8和 5， 當(dāng) 5位有效密碼輸入正確時(shí)按下 “ ” 號(hào)確認(rèn)， 電平使電磁鎖動(dòng)作，完成開鎖，同時(shí)，電 路進(jìn)入延時(shí)狀態(tài)，延時(shí) 5秒種后，電路將自動(dòng)恢復(fù)到初始的閉鎖狀態(tài)。 口外接遙控接收頭， 口外接報(bào)警信號(hào)放大器，用來(lái)放大報(bào)警信號(hào)，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器， 口外接開鎖電磁驅(qū)動(dòng)電路， 外接密碼選擇鍵，EPROM 內(nèi)存有兩套密碼， P2 口接數(shù)碼管，用來(lái)顯示按鍵是否按下， 口外接驅(qū)動(dòng)控制電路用來(lái)控制 LM386 的電源，也就是說(shuō)只有報(bào)警時(shí)， LM386 才供電源，平常斷電，這樣大大減小了耗電流。 14 3 硬件電路的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用單片機(jī) AT89C51 作為核心元件 , 整個(gè)系統(tǒng)是由本機(jī)開鎖電路、紅外遙控電路等硬件電路及相應(yīng)的軟件部分組成。這時(shí)必須按復(fù)位鍵方可停止。 密碼錯(cuò)誤報(bào)警 當(dāng)用戶鍵入錯(cuò)誤密碼時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)報(bào)警，由蜂鳴器發(fā)出 5 秒報(bào)警聲。但用戶鍵入密碼時(shí)應(yīng)注意：數(shù)字與數(shù)字之間的間隔時(shí)間為 3 秒，例如密碼為 57618，當(dāng)鍵入第一個(gè)數(shù)字5 后 應(yīng)在 3 秒內(nèi)鍵入第二數(shù)字 7，否則，就會(huì)視為 無(wú)效。這樣既巧妙地提醒了用戶又保護(hù)了用戶密碼，此是本設(shè)計(jì)可靠性優(yōu)點(diǎn)之一。 密碼 顯示 為了幫助用戶確認(rèn)是否有鍵按下，特地在電路中設(shè)置了模擬顯示電路；而為了防止密碼外 XIE；顯示時(shí)，并不是顯示用戶按下的數(shù)字符號(hào) ,而是以特定的字母符號(hào)提醒用戶是否有鍵按下。具體操作過(guò)程如下：首先按一下密碼選擇鍵，然后再逐漸輸入號(hào)碼，最后按“ ”號(hào)確認(rèn)即可。 圖 紅外遙控發(fā)射 /接收框圖 編碼調(diào)制 鍵盤 紅外發(fā)射器 接收器 解碼 數(shù)據(jù)處理 12 總體方案的確定 系統(tǒng)構(gòu)成框圖 經(jīng)過(guò)上述文字對(duì)紅外線遙控 電子 密碼鎖各部分的簡(jiǎn)單討論選擇后， 所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的方案可以初步確定， 其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖 所示 ，其具有本機(jī)開鎖、遙控開鎖、按鍵指示、密碼有效提示、錯(cuò)誤報(bào)警 等功能 。其實(shí)質(zhì)就是將紅外遙控部分采用單片機(jī) AT89C51 來(lái)控制。發(fā)射部分包括鍵盤、編碼調(diào)制、紅外發(fā)射器；接收部分包括 接收器 、解碼、 數(shù)據(jù)處理 。相比而言，靜態(tài)顯示占用機(jī)時(shí)少 ,顯示可靠 ,在本次設(shè)計(jì)中被應(yīng)用 . 采用 AT89C51 實(shí)現(xiàn)紅外線遙控方案的分析 由于 設(shè)計(jì) 條件 限制 ，許多元器件欠缺， 在紅外線 遙控方案上 ,直接采用 AT89C51 來(lái)實(shí)現(xiàn) 紅外遙控 ,沒(méi)有考慮其方案。要在某一位數(shù)碼管上顯示字符時(shí)，只要從對(duì)應(yīng)的 I/O 口輸出并鎖存其顯示代碼即可。為了每位數(shù)碼管 能夠充分被點(diǎn)亮，二極管應(yīng)持續(xù)發(fā)光一段時(shí)間， 利用發(fā)光二極管的余輝和人眼的駐留效應(yīng)，通過(guò)適當(dāng)?shù)卣{(diào)整每位數(shù)碼管被點(diǎn)亮的時(shí)間間隔（一般為 1ms） ，可以觀察到穩(wěn)定的顯示輸出。每只數(shù)碼管的共陽(yáng)極 端 或共陰極 端 則與另 一 I/O 口相連，控制被點(diǎn)亮的位。 LED 數(shù)碼管顯示器有兩 種工作方式，即動(dòng)態(tài)顯示方式和靜態(tài)顯示方式。其實(shí)設(shè)計(jì)選用共陰或共陽(yáng)都是一樣的只是個(gè)人喜歡問(wèn)題。常用的 LED 顯示器有 7 段和“米”字段之分， 在此顯示數(shù)字 用 7 段顯示管即可， 這種顯示器有共陽(yáng)極和共陰極兩種 ，如圖 所示， 共陰極 LED 顯示器的發(fā)光二極管的 陰極連接在一起，通常此共陰極 接地，當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，發(fā)光二極管 點(diǎn)亮，相應(yīng)的段被顯示。 顯示方式的選擇 LED 顯示器是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中最常用的輸出器件。若在鍵盤處理程序中，給每個(gè)鍵都賦予一個(gè)鍵號(hào)，由從列線 I/O 口輸出的數(shù)據(jù)和從行線 I/O 口讀入的數(shù)據(jù)即可求出閉合鍵的鍵號(hào)，完成對(duì)鍵盤的掃描 工作。 若確定有鍵按下后，即可進(jìn)行求鍵碼的過(guò)程。 行線通過(guò)一個(gè)上拉電阻接到 +5V 電源上，在沒(méi) 有鍵按圖 矩陣式鍵盤電路 AT89C51 1K 4 R 5V 10 下時(shí)，行線處于高電平狀態(tài)。一個(gè) 4 4 行列式鍵盤的電路原理圖如圖 所示。行列式鍵盤中按鍵的數(shù)量可達(dá)行線數(shù) n乘以列線數(shù) m，如 4 行、 4 列行列式鍵盤的按鍵數(shù)可以達(dá)到 4 4＝ 16 個(gè)。當(dāng) I/O 口內(nèi)部有上拉電阻時(shí)，外電路可以不配置上拉電阻。獨(dú)立鍵盤如圖 所示 AT89C51 5V 1K 4 圖 獨(dú)立式鍵盤電路 R 9 上拉電阻 一般選用 1K 或 計(jì)算見公式（ ）： R = V / Im =5V / 800uA = 公式中 V —— AT89C51 正常工作電壓； Im —— AT89C51 的最小工作 電流； R —— 上拉電阻的最大值 （ ） 獨(dú)立式按鍵電路配置靈活、軟件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但每個(gè)按鍵必須占用一根 I/O 口線，在按鍵數(shù)量較多時(shí)， I/O 口線浪費(fèi)較大，故只在按鍵數(shù)量不多時(shí)采用這種按鍵電路。 獨(dú)立式鍵盤 獨(dú)立式按鍵是指直接用 I/O 接口線構(gòu)成的單個(gè)按鍵電路。 鍵盤的選擇 鍵盤是計(jì)算機(jī)不可缺少的輸入設(shè)備，是實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話的紐帶，借助鍵盤可以向計(jì)算機(jī)系統(tǒng)輸入程序、置數(shù)、送 數(shù)等 操作命令、控制程序的執(zhí)行走向等。何況， AT89C5 AT89S51 目前的售價(jià)比 8031 還低，市場(chǎng)供應(yīng)也很充足， 顯然可見，AT89C51 和 AT89S51 更實(shí)用 。而 AT89C51和 AT89S51不但和 8051指令、管腳完全兼容，而且其片內(nèi)的 4K 程序存儲(chǔ)器是 Flash 工藝的，這種工藝的存儲(chǔ)器用戶可以用電的方式瞬間擦除、改寫，寫入單片機(jī)內(nèi)的程序還可以進(jìn)行加 密，這又很好地保護(hù)了你的勞動(dòng)成果。與 AT89C51相比，新增加了以下幾個(gè)主要功能：①可以通過(guò)數(shù)據(jù)下載線進(jìn)行在線編程下載，使程序 8 寫入更加方便簡(jiǎn)捷；②工作晶振可以達(dá)到 33MHz，提高了運(yùn)行速度；③新增了看門狗電路，提高了電路抗干擾性。與 8051 相比其最大的特點(diǎn)是： 4KB 可編程 Flash存儲(chǔ)器，可進(jìn)行 1000 次擦寫；全靜態(tài)時(shí)鐘 024MHz；三級(jí)程序加密；低功耗支持 Idle（空閑）工作模式和 PowerDown（斷電）工作模式。器件 用 ATMEL公司高密度、非易失性技術(shù)生產(chǎn)，與標(biāo)準(zhǔn)的 MSC51 指令系統(tǒng)和 8051 引腳兼容。 8751 與 8051 基本一樣，但 8751 片內(nèi)有 4K 的 EPROM，用戶可以將自己編寫的程序?qū)懭雴纹瑱C(jī)的 EPROM 中進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)與應(yīng)用， EPROM 的改寫同樣需要用紫外線燈照射一定時(shí)間擦除后再燒寫。 8051 片內(nèi)有 4K ROM，無(wú)須 外接外存儲(chǔ)器和 373，更能體現(xiàn)“單片”的簡(jiǎn)練。用戶若想對(duì)寫入到 EPROM 中的程序進(jìn)行修改，必須先用一種特殊的紫外線燈將其照射擦除，之后 可 再 寫入。 803 805 8751 的比較 8031/8051/8751 是 Intel公司早期的產(chǎn) 品，它們的指令系統(tǒng)與芯片引腳完全兼容，同有 8 位的 CPU， 128 個(gè)字節(jié)的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 ， 21 個(gè)字節(jié)專用寄存器， 4 個(gè) 8 位并行 I/O口， 1 個(gè)全雙工串行 I/O 口，兩個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器， 5 個(gè)中斷源。 表格 串行端口控制寄存 器 SCON SCON （ 98H） SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI 9FH 9EH 9DH 9CH 9BH 9AH 99H 98H 工作方式控制位 多機(jī)信信 接受控制 發(fā)送數(shù)據(jù)第 9 位 接收數(shù)據(jù)第 9 位 發(fā)送中斷標(biāo)志 接收中斷標(biāo)志 單片機(jī)串行接口的工作方式有 4 種，由 SCON 中的串行口工作方式選擇位 SM1， SM2定義，編碼及功能如表 所示，本設(shè)計(jì)選擇串行口工作方式 3。 串行口的選擇 串行口的控制是通過(guò) SCON 實(shí)現(xiàn)的， SCON 是特殊功能寄存器，選口地址是 98H。 控制部分 UART 在發(fā)送 時(shí)，電路自動(dòng)檢測(cè)發(fā)送字符中“ 1”的個(gè)數(shù)，并 在 奇偶校驗(yàn)位上添加“ 1”或“ 0”，使得“ 1”的總數(shù)（包括奇偶校驗(yàn)位）為偶數(shù)（奇校驗(yàn)時(shí)為奇數(shù)）。 接收部分 在串行接收時(shí)， UART監(jiān)視 RXD 線，并在檢測(cè)到 RXD 線上有一個(gè)低電平時(shí)就開始一個(gè)新的字符接收過(guò)程。起始位和停止位是由 UART在發(fā)送時(shí)自動(dòng)添加上去的。同時(shí)接受和發(fā)送都具有雙緩沖結(jié)構(gòu)。 硬件 UART由三部分組成： 發(fā)送部分，接收 部分和控制部分。 串行通信中串行 I/O 和 數(shù)據(jù)的實(shí)現(xiàn) 數(shù)據(jù)的串行轉(zhuǎn)換通常都用 硬件手段 —— 一種稱為通用異步接收器 /發(fā)送器 UART 來(lái) 5 實(shí)現(xiàn)的。 停止位 停止位是用來(lái)表征一個(gè)字符的結(jié)束，高電位有效。它的狀態(tài)由發(fā)送端的奇偶校驗(yàn)電路自動(dòng)根據(jù)發(fā)送字符中“ 1”的個(gè)數(shù)來(lái)確定。 奇偶校驗(yàn)位 奇偶校驗(yàn)位位于數(shù)據(jù)位之后，只占有一位。 數(shù)據(jù)位 起始位后面緊接著的是數(shù)據(jù)位，它可以是 5 位、 6 位、 7 位或 8 位，由于串行通信的代價(jià)是與數(shù)據(jù)的位數(shù)成比例，所以要根據(jù)需要來(lái)確定數(shù)據(jù)的位數(shù)，本設(shè)計(jì)取 8 位數(shù)據(jù)，即一 幀 數(shù)據(jù)傳 11 位數(shù)據(jù)，其中一位起始位， 8 位數(shù)據(jù)位， 一位奇偶校驗(yàn)位，一位停止位。接收端不斷檢測(cè)線路的狀態(tài)，若連續(xù)為 1 以后又測(cè)到一個(gè) 0，就知道是發(fā)來(lái)一個(gè)新的字符 幀 ，馬上應(yīng)該準(zhǔn)備接收。 計(jì) 算 機(jī) 計(jì)算 機(jī)或 外設(shè) 圖 串行通信的示意圖 4 圖 異步通信的字符幀格 起始位 起始位為 0 信號(hào) ,占用一位 ,用來(lái)通知接收設(shè)備 字符 幀 開始來(lái)到。 數(shù)據(jù)通常以字符為單位組成字符幀傳送 ， 字符幀由發(fā)送端逐幀發(fā)送，通過(guò)傳輸線被接 收 設(shè)備逐幀接收。數(shù)據(jù)以 幀 的形式一 幀一 幀 的傳送。 本設(shè)計(jì)選取異步傳送方式，如圖 為異步通信的字符格式。 串行通信基礎(chǔ) 按照串行數(shù)據(jù)的 通信 方式，串行通信可以分為同步通信和異步通信兩類 。本設(shè)計(jì)中重點(diǎn)介紹串行通信如圖 ，它是將單位信息的各位數(shù)據(jù)分時(shí)、順序傳送的通信方式。發(fā)射部分包括鍵盤、編碼調(diào)制、紅外發(fā)送器；接收部分包括光、電轉(zhuǎn)換放大器、解調(diào)、解碼電路。 由于紅外光存在反射，在全雙工的方式下發(fā)送的信號(hào)也可能回被本身接收，因此，紅外通信應(yīng)采取異步半雙工方式，即通信的某一方發(fā)送和接收是交替進(jìn)行的。 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(zhǎng)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(zhǎng)度不利于接 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，如圖所示。 紅外線是波長(zhǎng)在 750nm 至 1mm之間的電磁波，他的頻率高于微波而低于可見光，是一種人的眼睛看不見的光線。常用的有通過(guò)脈沖寬度來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)調(diào)制的脈寬調(diào)制（ PWM）和通過(guò)脈沖串之間的時(shí)間間隔來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)調(diào)制的脈時(shí)調(diào)制（ PPM）兩種方法。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)用紅外探測(cè)頭進(jìn)行接 收 ，就構(gòu)成了紅外通信系統(tǒng)。 本設(shè)計(jì)的紅外遙控采用以通信方式為基礎(chǔ)的紅外遙控，故著重分析紅外通信的基本原理。由于紅外線遙控裝置具有體積小、功耗低、功能強(qiáng)、成本低等特點(diǎn)，因而，繼彩電、錄像機(jī)之后，在錄音機(jī)、音響設(shè)備、空 調(diào)機(jī)以及玩具等其它小型電器裝置上也紛紛采用紅外線遙控。它可以實(shí)現(xiàn)本機(jī)開鎖和遙控開鎖， 其性能和安全性已大大超過(guò)了 其它類型 鎖 。 2 1 基本 原理介紹 紅外線遙控 電子密碼鎖是一種通 過(guò)密 碼 的 輸入來(lái)控制電路或是芯片工作，從而控制電磁鎖 的閉合，完成開鎖、閉鎖任務(wù)。單片機(jī)將使人類生活更加方便、舒適、豐富多彩。 自從單片機(jī)誕生以后，它就步入了人類生活，如洗衣機(jī)、電冰箱、電子玩具、收錄機(jī) 等 。 由于紅外遙控具有許多優(yōu)點(diǎn)，例如紅外線發(fā)射裝置采用紅外發(fā)光二級(jí)管，遙控發(fā)射器易于小型化且價(jià)格低廉；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 ， 所以紅外線遙控是目前使用最廣泛的一種遙控手段。例如：接觸式密碼鎖系統(tǒng)的成本低，體積小，卡片本身無(wú)須電源，但使用不太方便，而且有接觸磨損。 電子技術(shù)的飛速發(fā)展，給古老的鎖具生產(chǎn)帶來(lái)了巨大的 變革， 針對(duì)傳統(tǒng)的機(jī)械鎖的各種缺點(diǎn) ，出于安全、方便等方面的需要，許多電子密碼鎖已相繼問(wèn)世。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能用單片機(jī)通過(guò)軟件方法來(lái)實(shí)現(xiàn)了。 目前，單片機(jī)正朝著高性能和多品種方向發(fā)展趨勢(shì)將是進(jìn)一步向 著 CMOS 化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價(jià)格和外圍電路內(nèi)裝化等幾個(gè)方面發(fā)展。 SCM。它可在意外泄露的情況下及時(shí)修改密碼，特別適合家庭、賓館、私家車庫(kù)等場(chǎng)所，也能夠適應(yīng)其他特殊環(huán)境的使用需求。軟件部分 是在偉福環(huán)境下 用匯編語(yǔ)言 進(jìn)行 編寫 的 。 硬件部分包括本機(jī)開鎖 電路 和 紅外線遙控開鎖