【正文】 脈寬調(diào)制。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)。 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)。紅 外數(shù)據(jù)協(xié)會(huì)（ IRDA）成立后，為了保證不同廠(chǎng)商的紅外產(chǎn)品能夠獲得最佳的通訊效果，紅外通訊協(xié)議將紅外數(shù)據(jù)通訊所采用的光波波長(zhǎng)的范圍限定在 850nm 至 900nm 之內(nèi)。紅外線(xiàn)波長(zhǎng)一般是在 750nm至 1mm 之間，它的頻率高于微波而低于可見(jiàn)光，是一種人的眼睛看不到的光線(xiàn)。 如圖 數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)示意圖 由于紅外光存在反射 ,在全雙工的方式下發(fā)送的信號(hào)也可能會(huì)被本身接收 ， 因此紅外通信應(yīng)采用異步半雙工方式 ， 即通信的某一方發(fā)送和接收是交替進(jìn)行的。如圖 所示 如圖 PPM 調(diào)制波形圖 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(lèi)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 所示。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。本論文就以 AT89C51 單片機(jī)設(shè)計(jì)了一個(gè)紅外遙控密碼鎖。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，一些以芯片特別是單片機(jī)為處理核心的新型密碼鎖開(kāi)始不斷出現(xiàn)。開(kāi)始應(yīng)用到生產(chǎn)上，并形成了一門(mén)嶄新的技術(shù) — 紅外技術(shù)。針對(duì)這種情況，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種紅外遙控密碼鎖，而一般設(shè)備都采用專(zhuān)用的遙控編碼及解碼集成電路，其制作簡(jiǎn)單、容易，保密性好、安全可靠、成本低廉、連接方便，簡(jiǎn)單易用，適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。效果快速精確， 示清晰直觀(guān)，比較理想的實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)要求 .它解決了已往 機(jī)械式的不安全和操作不方便等弊端，而紅 外遙控 應(yīng)用 將 更加廣泛，實(shí)用性更強(qiáng)。 該 系統(tǒng)的 硬件部分包括 紅外發(fā)射和接收 、 顯示輸出 、按鍵等 部分。 本設(shè)計(jì)除了擁有普通密碼鎖 的功能之外 ， 還新增了紅外遙控功能、報(bào)警功能 ， 這些都使其更加的智能化、人性化 。因此紅外遙控密碼鎖已成為財(cái)物安全保障必不可少的的裝置。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于單片機(jī)的紅外密碼鎖設(shè)計(jì) 系 別： 專(zhuān) 業(yè)： 姓 名： 班 級(jí)： 指導(dǎo)老師： 摘要 現(xiàn)今人類(lèi)步入一個(gè)科學(xué)技術(shù)日新月異的時(shí)代 ， 人們對(duì)各種日常生活中的鎖具的安全性要求也越來(lái)越高。而紅外遙控密碼鎖恰好能解決人們對(duì)這種安全性能的需求。 本紅外遙控密碼鎖設(shè)計(jì)采用單片機(jī) AT89C51， 結(jié)合紅外線(xiàn)發(fā)射器與紅外線(xiàn)接收器 ， 在考慮經(jīng)濟(jì)適用的情況下 ， 整合單片機(jī)與紅外線(xiàn)遙控技術(shù) ， 將用于安全保障的鎖具進(jìn)一步智能化。 關(guān)鍵詞 ： 單片機(jī) 、 AT89C5紅外線(xiàn)、遙控、智能化 ABSTRACT Nowadays human into a science and technology to change rapidly in the era, people on a variety of daily life in the lock of the safety requirements are also getting higher and higher .And infrared remote control cipher lock that can solve the safety requirements. The infrared remote control cipher lock has bee the property security essential device. The infrared remote control cipher lock design uses a single chip AT89C51, bined with the infrared emitter and the infrared receiver, in considering the economic applicable, the integration of SCM and infrared remote control technology, will be used for security lock further intelligence. This design includes monly used digital tube display circuit, which can display the input digital code, and can modify the password .all of these make it more intelligent, humane. Keywords： microputer、 AT89C5 infrared remote control、 singlechip、 intelligent 目錄 摘要 ???????? ??????????????????? 2 Abstract????????????????????????? 3 第一章 緒論 ??????????????????????? 6 設(shè)計(jì)思路 ????????????????????? 6 設(shè)計(jì)的意義???????????????????? 6 課題背景????????????????????? 6 密碼鎖發(fā)展趨勢(shì)和特點(diǎn)?????????????? ? 7 第二章 紅外遙控系統(tǒng) ??????????????????? 8 紅外通信原理????????????????? ?? 8 紅外 線(xiàn)的基本知識(shí) ????????????????? 9 紅外遙控系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ???????????????? ? 10 調(diào)制???????????????? ????? 10 解碼???????????????? ????? 10 發(fā)射系統(tǒng)???????????????? ??? 11 紅外接收頭 HS0038 ?????????????? 12 紅外編碼格式???????????????? ??? 13 密碼鎖的功能???????????????? ??? 14 第三 章 紅外密碼鎖 硬件 設(shè)計(jì)???????????????? 16 系統(tǒng) 整體框圖 ?? ???????????????? ? 16 最小系統(tǒng) ?????????????????? ? 16 LCD1602 介紹 ????????????????? ?? 19 LCD1602 引腳名稱(chēng)及功能圖???????? ??? 19 密碼鎖設(shè)計(jì)????????????????? ??? 20 4*4 按鍵設(shè)計(jì)和仿真圖??????????????? 21 第四章 紅外密碼鎖 的軟件 部分?????????????? 19 LCD1602 軟件設(shè)計(jì) ?????????????? ??? 22 紅外 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ?????????????? ??? 22 紅外 遙控密碼鎖主程序設(shè)計(jì) ????????????? 23 第五章 系統(tǒng)的 調(diào)試 ??????????????? ???? 22 調(diào)試儀器 ??????????????? ???? ?? 25 整體調(diào)試??????????????? ?????? 25 硬件調(diào)試??????????????? ?????? 25 軟件調(diào)試??????????????? ?????? 25 第六章 結(jié)論?????????????????????? 27 致謝 ?????????????????????????? 28 參考文獻(xiàn) ????????????????? ??????? 29 附錄????????????????????????? ? 29 第一章 緒論 設(shè)計(jì)思路 該設(shè)計(jì)考慮到實(shí)際需要，以單片機(jī)為主控器，設(shè)計(jì)了一套較簡(jiǎn)易實(shí)用系統(tǒng)， 實(shí)現(xiàn)紅外遙控密碼鎖系統(tǒng)的基本控制功能。 紅外發(fā)射器和接收裝置對(duì)紅外遙控的 處理，顯示輸出 部分 采用 LCD1602 顯示 ，系統(tǒng) 軟件部分用單片機(jī) C 語(yǔ)言 實(shí)現(xiàn)了本設(shè)計(jì)的全部控制功能 。 設(shè)計(jì)的意義 目前大部分的鎖采用的都是機(jī)械式的，其最大的缺點(diǎn)是利用簡(jiǎn)單工具就能很容易地把鎖打開(kāi)。 課題背景 進(jìn)入二十一世紀(jì)以來(lái)各種電子信息技術(shù)進(jìn)入高速發(fā)展階段，包括信息系統(tǒng)技術(shù)微電子、計(jì)算機(jī)和現(xiàn)代通信技術(shù)、傳感器技術(shù)，這也包括紅外線(xiàn)技術(shù)，紅外線(xiàn)是一種人的肉眼看不見(jiàn)的光線(xiàn)，最近二三十年來(lái)， 初露頭角的紅外技術(shù)，在各個(gè)領(lǐng)域里獲得了廣泛的應(yīng)用。本設(shè)計(jì)針對(duì)傳統(tǒng) 機(jī)械鎖的不足而設(shè)計(jì)的通過(guò)紅外來(lái)控制的密碼鎖 密碼鎖的發(fā)展趨勢(shì)與特點(diǎn) 密碼鎖產(chǎn)生也是經(jīng)歷了一些階段的，有傳統(tǒng)的機(jī)械密碼鎖，電子密碼鎖，數(shù)字密碼鎖等。電子密碼鎖是一種通過(guò)密碼輸入來(lái)控制電路或是芯片工作，從而控制機(jī)械開(kāi)關(guān)的閉合，完成開(kāi)鎖、閉鎖等任務(wù)。 第二章 紅外遙控系統(tǒng) 紅外通訊原理 紅外通信的基本原理是發(fā)送端將基帶二進(jìn)制信號(hào)調(diào)制為一系列的脈沖串信號(hào) （ 載波信號(hào) ） ， 通過(guò)紅外發(fā)射管發(fā)射紅外信號(hào)。脈時(shí)調(diào)制 （ PPM） 是紅外數(shù)據(jù)協(xié)會(huì) (IrDA)和國(guó)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 PPM 調(diào)制方法 ， 即用兩個(gè)脈沖串之間的時(shí)間間隔來(lái)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。每幀傳送 1 個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)， 幀與幀間隔大于 2ms， 幀結(jié)構(gòu)不含地址信息 ， 尋 址問(wèn)題由高層協(xié)議解決。 紅外線(xiàn)的基本知識(shí) 所謂紅外線(xiàn)是指波長(zhǎng)超過(guò)紅色可見(jiàn)光的電磁輻射，利用紅外輻射實(shí)現(xiàn)的無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，稱(chēng)為紅外線(xiàn)技術(shù)。 紅外通訊一般采用紅外波段內(nèi)的近紅外線(xiàn)，波長(zhǎng)在 25um之間。 由于紅外線(xiàn)的波長(zhǎng)較短，對(duì)障礙物的衍射能力差，所以更適合應(yīng)用在需要短距離無(wú)線(xiàn)通訊的場(chǎng)合，進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的直線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。它一般由紅外發(fā)射和接收系統(tǒng)兩部分組成。 紅外通信具有保密性 強(qiáng)，息容量大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，既可以是室內(nèi)使用，也可以在野外使用，由于它具有良好的方向性，常被用于國(guó)防邊界哨所與哨所在之間的保密通信， 但紅外射束易受塵埃、雨水等物質(zhì)的吸收，如何在野外環(huán)境下克服這些物質(zhì)的吸收，增強(qiáng)紅外射束信號(hào)的強(qiáng)度是重要的研究課題。二進(jìn)制的調(diào)制由單片機(jī)來(lái)完成， 它把編碼后的二進(jìn)制信號(hào)調(diào)制成頻率為 38khz 的間斷脈沖串，此脈沖串即是用于紅外發(fā)射二極管發(fā)送的信號(hào)。圖 24 中，待發(fā)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)為 101。接收頭的解調(diào)可理解為：在輸入脈沖串時(shí)輸出低電平，否則輸出高電平。如圖 把波形 E 解碼還原成數(shù)據(jù)信息101。由于發(fā)射系統(tǒng)一般用電池供電 ， 這就要求芯片的功耗要很低 ， 芯片大多都設(shè)計(jì)成可以處于休眠狀態(tài) ， 當(dāng)有按鍵按下時(shí)才工作 ，這樣可以降低功耗 ， 芯片所用的晶振應(yīng)該有足夠的耐物理撞擊能力 ，不能選用普通的石英晶體 ， 一般是選用陶瓷共鳴器 ， 陶瓷共鳴器準(zhǔn)確性沒(méi)有石英晶體高 ， 但通常一點(diǎn)誤差可以忽略不 計(jì)。 如圖 簡(jiǎn)單驅(qū)動(dòng)電路 如圖 發(fā)射極輸出驅(qū)動(dòng)電路 如圖 和圖 是 LED 的驅(qū)動(dòng)電路 ， 圖 3a 是最簡(jiǎn)單電路 ， 選用元件時(shí)要注意三極管的開(kāi)關(guān)速度要快 ， 還要考慮到 LED 的正向電流和反向漏電流 ， 一般流過(guò) LED 的最大正向電流為 100mA， 電流越大 ，其發(fā)射的波形強(qiáng)度越大。圖 所示的射極輸出電路可以解決這個(gè)問(wèn)題 ， 兩個(gè)二極管把三級(jí)管基極電壓鉗位在 ， 因此三級(jí)管發(fā)射極電壓固定在 ，發(fā)射極電流 IE 基本不變 ， 根據(jù) IE≈ IC,所以流過(guò) LED 的電流也基本不變 ， 這樣保證了當(dāng)電池電壓降低時(shí)還可以保證一定的遙控距離。根據(jù)發(fā)射端調(diào)制載波的不同應(yīng)選用相應(yīng)解調(diào)頻率的接收頭 ，本設(shè)計(jì)選用如 圖 的紅外接收頭 。 紅外編碼格式 遙控發(fā)射器專(zhuān)用芯片很多 ， 紅外遙控的編碼目前廣泛使用的是 ：NEC Protocol 的 PWM(脈沖寬度調(diào)制 )和 Philips RC5 Protocol 的 PPM， 本設(shè)計(jì)基于 NEC 協(xié)議。 2） 地址和命令 2 次傳輸 (確?？煽啃?） 3） PWM 脈沖位置調(diào)制