【正文】 芯片解決方案。 紅外鑰匙（從機）與紅外遙控門鎖 （主機） 之間的通訊協(xié)議 第一步：從機：“我來了”； 主機：“誰啊”＋ m1（隨機數(shù)） ； 單 片 機 數(shù)據(jù)存儲 紅外發(fā)送 紅外接收 軟件 看門狗 單 片 機 數(shù)據(jù)存儲 軟件 看門狗 紅外發(fā)送 紅外接收 顯示 開鎖驅(qū)動 6 第二步：從機： m1 與序列號（一套鑰匙與鎖唯一且獨一的固定號碼，出廠時固加硬件上的）加密后得到 N1,發(fā)數(shù) N1； 主機： N1 與 m1解密后得到序列號，比較序列號是否相同，不同繼續(xù)等待握手，相同時，發(fā)送“密碼”＋ m2（隨機數(shù)）； 第三步：從機： m2 與密碼加密后得到 N2,發(fā)送 N2； 主機： N2 與 m2 解密后得到密碼，密碼相同則繼續(xù)，不同繼續(xù)等待握手，相同時發(fā)送“新的密碼”＋新的密碼； 第四步：從機：保存密碼，將密碼再返回給主機； 主機：密碼對了，發(fā)送“結(jié)束”，開鎖；不 對，再發(fā)送密碼； 從機：結(jié)束。當(dāng)有檢測到有紅外線時，打開電控開關(guān)，系統(tǒng)上電工作，開始接收紅外線數(shù)據(jù)。 紅外遙控門鎖（主機）組成及工作原理 紅外遙控門鎖是整套系統(tǒng)的主控部分，其內(nèi)部包含了本套系統(tǒng)的序列號及其識別方法、注冊信息、隨機密碼的產(chǎn)生機制和解密從機密碼及郊驗等信息。其結(jié)構(gòu)框圖如圖 23： 計算機 通信接口 紅外遙控門鎖（主機） 紅外鑰匙（從機） 計算機通信 接 口 RS － 232接 口 紅外鑰匙讀寫接口 紅外遙控門鎖讀寫接口 5 圖 23 紅外鑰匙結(jié)構(gòu)框圖 紅外鑰匙采用軟件編碼方式，取代傳統(tǒng)的專用芯片編碼。 RS232C通信握手方式有兩種：硬件握手和軟件握手，常用的近距離通信采用軟件握手方式，三根數(shù)據(jù)線和地線就可以連接起來通信。該 標(biāo)準(zhǔn)的傳輸速率只能達(dá)到 20kb/s,最大傳輸距離15m。其結(jié)構(gòu)框圖如圖22： RS232C標(biāo)準(zhǔn)是最簡單最常用的串行通信標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)是美國電氣工業(yè)協(xié)會(EIA)1969制訂的。 2 系統(tǒng)設(shè)計 根據(jù)設(shè)計任務(wù)要求，本設(shè)計的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖 21 4 圖 21 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 通信接口組成及工作原理 通信接口電路是連接前臺計算機和紅外鑰匙、紅外遙控門鎖的的通信橋梁。 ⑶ 單片機類型不限，經(jīng)濟(jì)實用，性價比高為上 。 說明 ⑴ 紅外通信元件不限 ，其安裝位置及安裝方式自定。 ⑶ 鎖和鑰匙要成配套 ， 不同套之間的鑰匙和鎖不 能 使用。 設(shè)計要求 基本要求 ⑴ 通過紅外遙控 ， 單片機之間的串口通信來實現(xiàn)近距離遙控開鎖。每幀傳送 1個字節(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，尋址問題由高層協(xié)議解決。 圖 11 PPM調(diào)制波形圖 載波信號的頻率 f=38KHz，載波周期 T=，本設(shè)計使用單片機軟件產(chǎn)生載波，取 T=26us，脈沖寬度 t1=10T=260us，二進(jìn)制數(shù) 0的脈沖串周期 t2=500us，二進(jìn)制數(shù) 1的脈沖串周期 t3=1000us。常用的有通過脈沖寬度來實現(xiàn)信號調(diào)制的脈寬調(diào)制（ PWM）和通過脈沖串之間的時間間隔來實現(xiàn)信號調(diào)制的脈時調(diào)制（ PPM）兩種方法。紅外數(shù)據(jù)協(xié)會（ IrDA）成立后，為了保證不同廠商的紅外產(chǎn)品能夠獲得最佳的通信效果，紅外通信協(xié)議將紅外數(shù)據(jù)通信所采用的光波波長的范圍限定在 850至 900nm之內(nèi)。 紅外線是波長在 750nm至 1mm之間的電磁波，它的頻率高于微波而低于可見光，是一種人的眼睛看不到的光線。它一般由紅外發(fā)射和接收系統(tǒng)兩部分組成。 2 紅外通信基本原理 紅外遙控是單工的紅外通信方式，本設(shè)計的紅外遙控采用以通信方式為基礎(chǔ)的紅外遙控，而且本設(shè)計也使用了紅外通信技術(shù)，故著重分析紅外通信的基本原理。 本設(shè)計的最大特點就在于采用了雙單片機的雙向通訊，密碼是在鎖與鑰匙兩邊均有加密的，從而杜絕了開鎖信息被盜取的可能性。 本設(shè)計就是其中的一種，紅外遙控電子密碼鎖。 （ 如指紋、眼底視網(wǎng)膜等）來控制鎖的開啟。 隨著社會科技的進(jìn)步，鎖已 發(fā)展到了密碼鎖、磁性鎖、電子鎖、激光鎖、聲控鎖等等。 ” 其實，不是他們多高明，而是一般鎖具技術(shù)原理太過簡單。 目前，市場上很多國內(nèi)外的鎖具，實際上都不具備真正的防盜功能。然而，那些毫無道德觀念的盜賊卻想方設(shè)法利用高科技手段撬門開鎖，使廣大居民防不勝防。 鎖具發(fā)展到現(xiàn)在已有一百多年的歷史了， 人們對它的結(jié)構(gòu)、機理也研究得很透徹，因此，不用鑰匙就能打開的方法和工具也層出不窮。 29 紅外遙控門鎖（主機）調(diào)試 29 紅外鑰匙（從機）調(diào)試 29 硬件單元調(diào)試 29 整體調(diào)試 29 調(diào)試儀器 28 5 系統(tǒng)調(diào)試 316 紅外遙控門鎖（主機）主程序框圖 錯誤 !未定義書簽。 錯誤 !未定義書簽。 錯誤 !未定義書簽。 21 系統(tǒng)功能子程序 0 UVISION 2 軟件簡介 0 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計 19 ISIS 軟件簡介 錯誤 !未定義書簽。 錯誤 !未定義書簽。216 紅外發(fā)射模塊設(shè)計 錯誤 !未定義書簽。 錯誤 !未定義書簽。 3 紅外遙控門鎖系統(tǒng)設(shè)計 錯誤 !未定義書簽。 2 寫操作 錯誤 !未定義書簽。 2 器件地址的約定 錯誤 !未定義書簽。 錯誤 !未定義書簽。 4 紅外鑰匙（從機）組成及工作原理 3 2 系統(tǒng)設(shè)計 3 說明 2 設(shè)計要求 1 紅外通信基本原理 錯誤 !未定義書簽。 關(guān)鍵詞 紅 外 線 遙控 電子密碼鎖 單片機 目 錄 1 緒論 軟件設(shè)計采用自上而下的模塊化設(shè)計思想，以使系統(tǒng)朝著分布式、小型化方向發(fā)展，增強系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和運行的穩(wěn)定性。如 紅外線發(fā)射裝置采用紅外發(fā)光二極管，遙控發(fā)射器易于小型化且價格低廉；采用數(shù)字信號編碼和二次調(diào)制方式，不僅可以實現(xiàn)多路信息的控制，增加遙控功能，提高信號傳輸?shù)目垢蓴_性，減少 錯 誤動作，而且功率消耗 低；紅外線不會向室外 泄露，不會產(chǎn)生信號串?dāng)_；反應(yīng)速度快、傳輸效率高、工作穩(wěn)定可靠等 。根據(jù) 51 單片機之間的串行通信 原理， 利 用 紅外來傳輸，這便于對密碼信息的隨機加密和保護(hù)。 特別適用于那些正常人體不宜接近的特殊場合，比如高輻射區(qū)、高傳染 區(qū)等。它以紅外光作為信息媒體，從而實現(xiàn)了遙控，也可以配備一個結(jié)構(gòu)簡單的接觸式通訊接口，堅固并且防損。摘 要 隨著 社會科技和人們的生活 水平的提高，如何實現(xiàn)家庭防盜這一問題也變的尤其的突出，傳統(tǒng)的機械鎖由于其構(gòu)造的簡單，被撬的事件屢見不鮮，電子鎖由于其保密性高，使用靈活性好，安全系數(shù)高，受到了廣大用戶的親呢。 紅外電子密碼鎖是一種以高強度密碼序列為基礎(chǔ)，在單片機上實現(xiàn)的密碼開關(guān)。 該 鎖 具有使用方便、操作簡單、價格低廉等特點 ， 給人們的生活帶來了極大方便。 本設(shè)計以單片機 AT89S52 作為 密碼鎖 監(jiān)控裝置的檢測和控制核心， 分為主機和從機，實現(xiàn) 鑰匙信息在主機上的初步認(rèn)證注冊 、 密碼信息的加密 、 紅外傳輸、鑰匙丟失 報廢 等功能。而且 采用紅外遙控相對于機械鎖和鍵盤輸入的電子密碼鎖具有較高的優(yōu)勢。所以紅外線遙控是目前使用最廣泛的一種通信和遙控手段。測試結(jié)果表明，本系統(tǒng)各項功能已達(dá)到本設(shè)計的所有要求。 引言 3 基本要求 3 通信接口組成及工作原理 4 紅外遙控門鎖（主機）組成及工作原理 5 紅外鑰匙（從機）和紅外遙控門鎖（主機） 之間的通訊協(xié)議 5 3 方案選擇和論證 6 紅外編碼和發(fā)射模塊 6 紅外解碼和接收模塊 8 紅外鑰匙（從機）子系統(tǒng)設(shè)計 10 數(shù)據(jù)存儲模塊設(shè)計 1 芯片介紹 1 管腳介紹 錯誤 !未定義書簽。 2 應(yīng)答信號 錯誤 !未定義書簽。 2 讀操作 錯誤 !未定義書簽。 5 數(shù)據(jù)存儲模塊設(shè)計 6 紅外接收模塊設(shè)計 216 開鎖驅(qū)動模塊設(shè)計 6 工作顯示模塊設(shè)計 6 紅外遙控電子密碼鎖總體原理圖和 PCB 板圖設(shè)計 16 電路的仿真 19 紅外電子密碼鎖電路的仿真 錯誤 !未定義書簽。 錯誤 !未定義書簽。 21 數(shù)據(jù)讀寫模塊 1 紅外數(shù)據(jù)發(fā)射模塊設(shè)計 2 紅外數(shù)據(jù)接收模塊設(shè)計 3 紅外鑰匙（從機）子系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計 25 紅外遙控門鎖（主機）子系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計 306 紅外鑰匙（從機）主程序框圖 29 軟件調(diào)試 30 6 結(jié) 論 30 致謝 31 參考文獻(xiàn) 32 英文摘要 33 附錄 35 畢業(yè)論文（設(shè) 計） 成績評定表 52 1 1 緒論 引言 鎖是 置于可啟閉的器物上 ,用以關(guān)住某個確定的空間范圍或某種器具的 ,必須以 鑰匙或暗碼打開的扣件。現(xiàn)代人類文明社會里，由于社會中各種矛盾沖突十分劇烈 ，人們的思想道德觀念，價值觀念，文化修養(yǎng)水平等差異，群眾中良莠不齊，善良的人們能夠自覺規(guī)范自已的行為， “ 非禮不為 ” ，雖無鑰匙亦不會亂闖。 為什么會出現(xiàn)這種情況呢？因為傳統(tǒng)鎖具都存在致命的弱點： 第一、 鎖芯采用常見的銅、鋁、鋅等材料，抵抗不了強力破壞； 第二、 鎖具制作工藝，技術(shù)落后，無法阻止技術(shù)手段的開啟。在慣偷面前，兩根鋼絲或幾件簡單的工具就可以把這 些鎖打開，有的慣偷甚至公開揚言： “ 沒有我打不開的鎖。面對這一殘酷的現(xiàn)狀，新時代提出了鎖具必須革命的迫切的要求。在傳統(tǒng)鑰匙的基礎(chǔ)上，加了一組或多組密碼，不同聲音，不同磁場，不同聲波，不同光束光波，不同圖像。 從而大大提高了鎖的安全性，使不法之徒 無從下手， 人們 也就 能對自身財產(chǎn)安全有了更多的保障 。 本 設(shè)計 是利用紅外傳輸為途徑，方便遠(yuǎn)距離開鎖，不用像傳統(tǒng)鎖那樣一定要將鑰匙插進(jìn)鎖里才能開啟；利用單片機來隨機產(chǎn)生密碼并加密，防止了在開鎖時被人中途攔截了密碼信息而復(fù)制出另外的鑰匙來，這是因為密碼是隨機產(chǎn)生的，每次開鎖的具體密碼均是不一樣的，所以就算竊取了上次開鎖的密碼也是不能將鎖打開。 該 設(shè)計 具有使用方便、操作簡單、價格低廉等特點，特別適用于那些正常人體不宜接近的特殊場合，比如高輻射區(qū)、高傳染區(qū)等。 紅外通信是利用紅外技術(shù)實現(xiàn)兩點間的近距離保密通信和信息轉(zhuǎn)發(fā)。發(fā)射系統(tǒng)對一個紅外輻射源進(jìn)行調(diào)制后發(fā)射紅外信號，而接收系統(tǒng)用光學(xué)裝置和紅外探測器進(jìn)行接收，就構(gòu)成紅外通信系統(tǒng)。紅外通信一般采用紅外波段內(nèi) 的近紅外線，波長在 25um之間。 紅外通信的基本原理是發(fā)送端將基帶二進(jìn)制信號調(diào)制為一系列的脈沖串信號（載波信號），通過紅外發(fā)射管發(fā)射紅外信號。脈時調(diào)制（ PPM）是紅外數(shù)據(jù)協(xié)會 (IrDA)和國際電子電工委員會 (IEEE)都推薦的調(diào)制方式，本設(shè)計采用脈時調(diào)制方法，即用兩個脈沖串之間的時間間隔來表示二進(jìn)制信息，數(shù)據(jù)比特的傳送仿照不帶奇偶校驗的 RS232通信，首先產(chǎn)生一個同步頭，然后接著 8位數(shù)據(jù)比特，如圖 11所示。 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，指令碼長度多為 8～ 16個比特，傳送多字節(jié)遙控協(xié)議時效率偏低，而增加指令碼的長度不 3 利于接收器同步，為此本設(shè)計選用一種面向字節(jié)的幀結(jié)構(gòu)，采用類似于異步串行通信的幀結(jié)構(gòu)，每幀由一個起始位（二進(jìn)制數(shù) 0）、 8個數(shù)據(jù)位和 2個停止位（二進(jìn)制數(shù) 1）構(gòu)成，如圖 28所示。 圖 22 數(shù)