【正文】 別是單片機應用在這幾年得到空前發(fā)展，無論功能性，穩(wěn)定性都比較全面，在保密方面已做到人眼識別，指紋識別，人聲識別基本上電影上有的現(xiàn)實也有。若使用傳統(tǒng)的機械式鑰匙開鎖，人們常需攜帶多把鑰匙, 使用極不方便, 且鑰匙丟失后安全性即大打折扣。3) 誤碼輸入保護，當輸入密碼多次錯誤時，報警系統(tǒng)自動啟動。隨機開鎖成功率幾乎為零。六位密碼同時輸入正確，鎖才能打開。 本文從經(jīng)濟實用的角度出發(fā)，設計采用單片機為主控芯片，結合外圍電路，組成電子密碼控制系統(tǒng)，密碼鎖共6位密碼，每位的取值范圍為0～9，用戶可以自行設定和修改密碼，每個密碼按鍵都有聲、光提示。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。由于紅外遙控具有許多優(yōu)點， 例如紅外線發(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)生信號串擾；反應速度快、傳輸效率高、工作穩(wěn)定可靠等?；趩纹瑱C的紅外遙控電子密碼鎖設計畢業(yè)設計目錄1 引言 3 電子密碼鎖的背景與研究意義 3 紅外電子密碼鎖的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 4 課題研究方法 52 紅外通信原理 5 紅外的發(fā)射和接收 5 編碼解碼 6 調(diào)制 7 解調(diào)接收 73 硬件電路設計 7 整系統(tǒng)框圖 7 8 有關芯片的簡介 9 單片機 AT89C51 9 11 I2C總線介紹 12 LCD1602 液晶顯示 15 18 19 復位電路 19 振蕩電路 20 繼電器驅動電路 20 24C02 21 LCD 1602 214 系統(tǒng)軟件設計 22 KEIL 軟件的簡介 22 系統(tǒng)功能子程序 22 數(shù)據(jù)讀寫模塊 22 紅外發(fā)射接收模塊 24 主流程圖 265 電路仿真及調(diào)試 27 報警電路 27 顯示電路 27 開鎖電路 28致謝 29參考文獻 30附錄A 外文資料翻譯 31附錄B 源程序 38附錄C 電路圖 601 引言 電子密碼鎖的背景與研究意義 在當今社會，安全防盜已成為社會問題，而鎖自古以來就是防盜的重要工具，目前國內(nèi)大部分人使用的還是傳統(tǒng)的機械鎖，然而，眼下假冒偽劣的機械鎖互開率非常之高，此外，即使是一把質量過關的機械鎖，通過急開鎖，甚至可以在不損壞鎖的前提下將鎖打開。機械鎖的這些弊端為一種新型的鎖——電子密碼鎖，提供了很大的發(fā)展空間。工業(yè)設備中，在高壓、輻射、有毒氣體、粉塵等環(huán)境下，采用紅外線遙控不僅完全可靠而且能有效地隔離電氣干擾。 在本設計中，紅外遙控密碼鎖和 PC 機、數(shù)據(jù)庫相結合，能夠實現(xiàn)適時的、強大的管理，使得整個紅外遙控系統(tǒng)得到更好的完善。用戶想要打開鎖，必先通過提供的鍵盤輸入正確的密碼才可以，密碼輸入錯誤有提示，為了提高安全性，當密碼輸入錯誤將報警，期間輸入密碼無效，以防竊賊多次試探密碼。其特點如下：1) 保密性好，編碼量多，遠遠大于彈子鎖。2) 密碼可變，用戶可以隨時更改密碼，防止密碼被盜，同時也可以避免因人員的更替而使鎖的密級下降。 紅外電子密碼鎖的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 在日常的生活和工作中, 住宅與部門的安全防范、單位的文件檔案、財務報表以及一些個人資料的保存多以加鎖的辦法來解決。在安全技術防范領域，隨著單片機的問世，出現(xiàn)了帶微處理器的密碼鎖，它除具有電子密碼鎖的功能外，還引入了智能化、科技化等功能，從而使密碼鎖具有很高的安全性、可靠性。在國外發(fā)展比較早，所以應用也比較廣泛，主要在家庭裝較貴重地方，銀行，保險柜等應用較多，在國內(nèi)這方面發(fā)展也較快，不管自己開發(fā)或是引進都有，在重要地方應用也較多，由于價錢比普通彈子鎖較貴，早幾年應用較少，現(xiàn)在越來越普及到平常化，未來的發(fā)展也會越來越被大眾采用，由于它的功能、安全是彈子鎖無法相比的[5]。目前大部分的鎖采用的都是機械式的，其最大的缺點是利用簡單工具就能很容易地把鎖打開。而設計的紅外遙控密碼鎖系統(tǒng)能提高門禁系統(tǒng)的可靠性和安全性,適應市場需要。該系統(tǒng)具有較強的實際應用價值,所涉及的技術包括:紅外載波數(shù)據(jù)傳輸技術、單片機控制技術、紅外遙控系統(tǒng)編碼及譯碼技術、電路設計與演示板制作技術等。第二步，使用PROTEL99完成原理圖，并設計PCB圖完成人工布線（后因PCB板損壞決定采用萬能板焊接的方法）。第四部，使用PROTEUS軟件進行模擬軟、硬件調(diào)試。2 紅外通信原理紅外遙控有發(fā)送和接收兩個組成部分。紅外接收完成對紅外信號的接收、放大、檢波、整形，并解調(diào)出遙控編碼脈沖。單片機 HX1838紅外發(fā)射電路 單片機 圖2 原理方框圖（編碼與解碼是一對逆過程，不僅在原理上是一對逆過程，在碼的發(fā)收過程也是互反的，即以前發(fā)射端原始信號是高電平,那接收頭輸出的就是低電平，反之亦然。紅外遙控具有抗干擾能力強，信息傳輸可靠，功耗低，成本低，易于實現(xiàn)等顯著優(yōu)點。紅外接收采用性能可靠的一體化紅外接收頭接收紅外信號，它同時對信號進行放大，檢波，整形，得到TTL電平的編碼信號，再送給單片機，經(jīng)單片機解碼并進行相關操作。039。139。前導碼：是一個遙控碼的起始部分，由一個9ms的高電平 ( 起始碼 ) 和一個4. 5ms的低電平 ( 結果碼 )組成，作為接受數(shù)據(jù)的準備脈沖。16 位操作碼：用來執(zhí)行不同的操作。　 調(diào)制 上述“0”和“1”組成的32位二進制碼經(jīng)38kHz的載頻進行二次調(diào)制，然后再通過紅外發(fā)射二極管產(chǎn)生紅外線向空間發(fā)射。后16位為8位的操作碼和8位的操作反碼，用于核對數(shù)據(jù)是否接收準確。遙控串行數(shù)據(jù)編碼波形如下圖所示： 編碼波形 解調(diào)接收接收方一般使用HX1838一體化紅外線接收器進行接收解碼，當HX1838接收到38kHz紅外信號時，輸出端輸出低電平，否則為高電平。 紅外接收完成對紅外信號的接收、放大、檢波、整形，并解調(diào)出遙控編碼脈沖。3 硬件電路設計 整系統(tǒng)框圖 AT89C51 發(fā)射電路4*4鍵盤 復位電路 遙控器整體框圖 警報電路 接收電路 AT89C51 開鎖電路 復位電路 1602顯示電路 4*4鍵盤 24c02存儲電路 該系統(tǒng)由發(fā)射模塊和接收模塊兩部分構成，遙控器發(fā)射模塊可以隨身攜帶，只要在接收器附近，即可遙控開鎖；接收器則集開鎖、修改密碼、報警和顯示于一體。發(fā)射接收電路圖如下： (a) (b) 圖 發(fā)射與接收 有關芯片的簡介 單片機 AT89C51 AT89C51 管腳圖AT89C51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS8位單片機，片內(nèi)含4K bytes的可反復擦寫的只讀程序存儲器（EPROM）和128bytes的隨機存取數(shù)據(jù)序存器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度/非易失性存儲技術生產(chǎn)，兼容標準MCS51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器（CPU）和FLASH存儲單元，AT89C51單片機為許多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活行高且價廉的方案。 4K字節(jié)可編程FLASH存儲器(壽命：1000寫/擦循環(huán)) 三級程序存儲器保密鎖定 32條可編程I/O線 可編程串行通道 片內(nèi)振蕩器和時鐘電路2)管教說明：VCC：供電電壓。P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。當P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。 P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：管腳 備選功能: RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷0） /INT1（外部中斷1） T0（記時器0外部輸入） T1（記時器1外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。另外，該引腳被略微拉高。 在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。/EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。如采用外部時鐘源驅動器件，XTAL2應不接。4） 芯片擦除整個PEROM陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來完成。 此外，AT89C51設有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。但RAM，定時器，計數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。管腳圖如圖所示：AT24C02是美國Atmel公司的低功耗CMOS型E178。而且他是采用了I178。AT24C02中帶有的片內(nèi)地址寄存器。所有字節(jié)均以單一操作方式讀取。I2C總線是一種用于IC器件之間連接的二線制總線。 AT24C02正是運用了I178。主機產(chǎn)生串行時鐘信號(通過SCL引腳)并發(fā)出控制字，控制總線的傳送方向，并產(chǎn)生開始和停止的條件。AT24C02的控制字由8位二進制數(shù)構成，在開始信號發(fā)出以后，主機便會發(fā)出控制字，以選擇從機并控制總線傳送的方向。SDL 為串行數(shù)據(jù)/地址： 雙向串行數(shù)據(jù)/地址管腳用于器件所有數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收SDL，是一個開漏輸出管腳可與其它開漏輸出或集電極開路輸出進行線或。WP為寫保護：如果WP 管腳連接到Vcc 所有的內(nèi)容都被寫保護只能讀當WP, 管腳連接到Vss 或懸空,允許器件進行正常的讀/寫操作[12]。I2C總線產(chǎn)生于在80年代，最初為音頻和視頻設備開發(fā)，如今主要在服務器管理中使用，其中包括單個組件狀態(tài)的通信。I2C總線的硬件結構：I2C串行總線一般有兩根信號線，一根是雙向的數(shù)據(jù)線SDA，另一根是時鐘線SCL。為了避免總線信號的混亂，要求各設備連接到總線的輸出端時必須是開漏輸出或集電極開路輸出。而串行時鐘線也應是雙向的，作為控制總線數(shù)據(jù)傳送的主機。所謂主機是指啟動數(shù)據(jù)的傳送（發(fā)出啟動信號）、發(fā)出時鐘信號以及傳送結束時發(fā)出停止信號的設備，通常主機都是微處理器。為了進行通訊，每個接到I2C總線的設備都有一個唯一的地址，以便于主機尋訪。凡是發(fā)送數(shù)據(jù)到總線的設備稱為發(fā)送器，從總線上接收數(shù)據(jù)的設備被稱為接受器。在CPU與被控IC之間、IC與IC之間進行雙向傳送，最高傳送速率100kbps。I2C總線在傳送數(shù)據(jù)過程中共有三種類型信號， 它們分別是：開始信號、結束信號和應答信號。結束信號：SCL為高電平時，SDA由低電平向高電平跳變，結束傳送數(shù)據(jù)。CPU向受控單元發(fā)出一個信號后，等待受控單元發(fā)出一個應答信號，CPU接收到應答信號后，根據(jù)實際情況作出是否繼續(xù)傳遞信號的判斷。目前有很多半導體集成電路上都集成了I2C接口。很多外圍器件如存儲器、監(jiān)控芯片等也提供I2C接口。器件發(fā)送數(shù)據(jù)到總線上，則定義為發(fā)送器，器件接收數(shù)據(jù)則定義為接收器。 總線必須由主器件（通常為微控制器）控制，主器件產(chǎn)生串行時鐘（SCL）控制總線的傳輸方向，并產(chǎn)生起始和停止條件。1） 控制字節(jié)：在起始條件之后，必須是器件的控制字節(jié)，其中高四位為器件類型識別符（不同的芯片類型有不同的定義，EEPROM一般應為1010），接著三位為片選，最后一位為讀寫位，當為1時為讀操作，為0時為寫操作。3） 讀操作：讀操作有三種基本操作：當前地址讀、隨機讀和順序讀。應當注意的是：最后一個讀操作的第9個時鐘周期不是“不關心”。 LCD1602 液晶顯示LCD1602 可顯示兩行英文字符，并且內(nèi)帶 ASCII 字符庫。 引腳符號功能說明1VSS 一般接地2VDD接電源（+5V） 3V0液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高（對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，可以通過一個