【正文】 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(shè)計(jì) 7 整系統(tǒng)框圖 7 8 有關(guān)芯片的簡(jiǎn)介 9 單片機(jī) AT89C51 9 11 I2C總線介紹 12 LCD1602 液晶顯示 15 18 19 復(fù)位電路 19 振蕩電路 20 繼電器驅(qū)動(dòng)電路 20 24C02 21 LCD 1602 214 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 22 KEIL 軟件的簡(jiǎn)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(bào)警電路 27 顯示電路 27 開鎖電路 28致謝 29參考文獻(xiàn) 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(dāng)今社會(huì)，安全防盜已成為社會(huì)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(jī)械鎖，然而，眼下假冒偽劣的機(jī)械鎖互開率非常之高，此外，即使是一把質(zhì)量過關(guān)的機(jī)械鎖，通過急開鎖，甚至可以在不損壞鎖的前提下將鎖打開。The Design of Infrared Remote Control Combination Lock Xiao peng (Grade 09,Class 3,Major electronics and information engineering ，the school of physics and telemunications engineering，Shaanxi University of Technology，Hanzhong 723003，Shaanxi)Tutor:Zhu Yali[abstract]：In daily life and work, with department of housing security, unit documents, financial statements and some personal information using lock to save. This design is based on 51 singlechip with infrared remote control bination lock, with unlock the machine remote control lock, alarm and working status of liquid crystal display function. Combination lock with high safety, low cost, low power consumption, easy operation, etc.[Key words]:Infrared electronic bination lock；The alarm。密碼鎖具有安全性高、成本低、功耗低、易操作等優(yōu)點(diǎn)。 WORD資料可編輯 基于單片機(jī)的紅外遙控電子密碼鎖設(shè)計(jì) [摘要]：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(cái)務(wù)報(bào)表以及一些個(gè)人資料的保存多以加鎖的辦法來解決。本設(shè)計(jì)是基于51單片機(jī)設(shè)計(jì)的六位紅外遙控密碼鎖，具有本機(jī)開鎖遙控開鎖，報(bào)警，工作狀態(tài)液晶顯示功能。 [關(guān)鍵詞]：紅外電子密碼鎖；報(bào)警；液晶顯示。 Liquid crystal display (LCD)。機(jī)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(shè)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(shè)計(jì)中，紅外遙控密碼鎖和 PC 機(jī)、數(shù)據(jù)庫相結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)適時(shí)的、強(qiáng)大的管理，使得整個(gè)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(cuò)誤有提示，為了提高安全性，當(dāng)密碼輸入錯(cuò)誤將報(bào)警，期間輸入密碼無效，以防竊賊多次試探密碼。其特點(diǎn)如下：1) 保密性好，編碼量多，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于彈子鎖。2) 密碼可變，用戶可以隨時(shí)更改密碼，防止密碼被盜，同時(shí)也可以避免因人員的更替而使鎖的密級(jí)下降。 紅外電子密碼鎖的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 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(cái)務(wù)報(bào)表以及一些個(gè)人資料的保存多以加鎖的辦法來解決。在安全技術(shù)防范領(lǐng)域，隨著單片機(jī)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(yīng)用也比較廣泛，主要在家庭裝較貴重地方，銀行，保險(xiǎn)柜等應(yīng)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(jìn)都有，在重要地方應(yīng)用也較多，由于價(jià)錢比普通彈子鎖較貴，早幾年應(yīng)用較少，現(xiàn)在越來越普及到平?；磥淼陌l(fā)展也會(huì)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(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。而設(shè)計(jì)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(yīng)市場(chǎng)需要。該系統(tǒng)具有較強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值,所涉及的技術(shù)包括:紅外載波數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、單片機(jī)控制技術(shù)、紅外遙控系統(tǒng)編碼及譯碼技術(shù)、電路設(shè)計(jì)與演示板制作技術(shù)等。第二步，使用PROTEL99完成原理圖，并設(shè)計(jì)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(jìn)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(gè)組成部分。紅外接收完成對(duì)紅外信號(hào)的接收、放大、檢波、整形，并解調(diào)出遙控編碼脈沖。單片機(jī) HX1838紅外發(fā)射電路 單片機(jī) 圖2 原理方框圖（編碼與解碼是一對(duì)逆過程，不僅在原理上是一對(duì)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(hào)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(qiáng)，信息傳輸可靠，功耗低，成本低，易于實(shí)現(xiàn)等顯著優(yōu)點(diǎn)。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(hào)，它同時(shí)對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，檢波，整形，得到TTL電平的編碼信號(hào)，再送給單片機(jī)，經(jīng)單片機(jī)解碼并進(jìn)行相關(guān)操作。039。139。前導(dǎo)碼：是一個(gè)遙控碼的起始部分，由一個(gè)9ms的高電平 ( 起始碼 ) 和一個(gè)4. 5ms的低電平 ( 結(jié)果碼 )組成，作為接受數(shù)據(jù)的準(zhǔn)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(jìn)制碼經(jīng)38kHz的載頻進(jìn)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(duì)數(shù)據(jù)是否接收準(zhǔn)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(jìn)行接收解碼，當(dāng)HX1838接收到38kHz紅外信號(hào)時(shí)，輸出端輸出低電平，否則為高電平。 紅外接收完成對(duì)紅外信號(hào)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(shè)計(jì) 整系統(tǒng)框圖 AT89C51 發(fā)射電路4*4鍵盤 復(fù)位電路 遙控器整體框圖 警報(bào)電路 接收電路 AT89C51 開鎖電路 復(fù)位電路 1602顯示電路 4*4鍵盤 24c02存儲(chǔ)電路 該系統(tǒng)由發(fā)射模塊和接收模塊兩部分構(gòu)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(bào)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(guān)芯片的簡(jiǎn)介 單片機(jī) 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(jī)，片內(nèi)含4K bytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器（EPROM）和128bytes的隨機(jī)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(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器（CPU）和FLASH存儲(chǔ)單元，AT89C51單片機(jī)為許多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活行高且價(jià)廉的方案。 4K字節(jié)可編程FLASH存儲(chǔ)器(壽命：1000寫/擦循環(huán)) 三級(jí)程序存儲(chǔ)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(shí)鐘電路2)管教說明：VCC：供電電壓。P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)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(chǔ)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(gè)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(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。當(dāng)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(shí)器0外部輸入） T1（記時(shí)器1外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)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(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)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(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)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(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。4） 芯片擦除整個(gè)PEROM陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號(hào)組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來完成。 此外，AT89C51設(shè)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(shí)器，計(jì)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(yùn)用了I178。主機(jī)產(chǎn)生串行時(shí)鐘信號(hào)(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(jìn)制數(shù)構(gòu)成，在開始信號(hào)發(fā)出以后，主機(jī)便會(huì)發(fā)出控制字，以選擇從機(jī)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(gè)開漏輸出管腳可與其它開漏輸出或集電極開路輸出進(jìn)行線或。WP為寫保護(hù)：如果WP 管腳連接到Vcc 所有的內(nèi)容都被寫保護(hù)只能讀當(dāng)WP, 管腳連接到Vss 或懸空,允許器件進(jìn)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(shè)備開發(fā)，如今主要在服務(wù)器管理中使用，其中包括單個(gè)組件狀態(tài)的通信。I2C總線的硬件結(jié)構(gòu)：I2C串行總線一般有兩根信號(hào)線，一根是雙向的數(shù)據(jù)線SDA，另一根是時(shí)鐘線SCL。為了避免總線信號(hào)的混亂，要求各設(shè)備連接到總線的輸出端時(shí)必須是開漏輸出或集電極開路輸出。而串行時(shí)鐘線也應(yīng)是雙向的，作為控制總線數(shù)據(jù)傳送的主機(jī)。所謂主機(jī)是指啟動(dòng)數(shù)據(jù)的傳送（發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)）、發(fā)出時(shí)鐘信號(hào)以及傳送結(jié)束時(shí)發(fā)出停止信號(hào)的設(shè)備，通常主機(jī)都是微處理器。為了進(jìn)行通訊，每個(gè)接到I2C總線的設(shè)備都有一個(gè)唯一的地址，以便于主機(jī)尋訪。凡是發(fā)送數(shù)據(jù)到總線的設(shè)備稱為發(fā)送器，從總線上接收數(shù)據(jù)的設(shè)備被稱為接受器。在CPU與被控IC之間、IC與IC之間進(jìn)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(hào)， 它們分別是：開始信號(hào)、結(jié)束信號(hào)和應(yīng)答信號(hào)。結(jié)束信號(hào)：SCL為高電平時(shí)，SDA由低電平向高電平跳變，結(jié)束傳送數(shù)據(jù)。CPU向受控單元發(fā)出一個(gè)信號(hào)后，等待受控單元發(fā)出一個(gè)