【正文】 .................................................................................... 35 7 硬件焊接與調(diào)試 .......................................................................................................... 36 概述 ........................................................................................................................ 36 硬件調(diào)試 ................................................................................................................ 38 電容和晶振 ................................................................................................ 38 焊接與調(diào)試 ................................................................................................ 38 8 結(jié)論 .............................................................................................................................. 40 謝辭 .................................................................................................................................. 41 參考文獻(xiàn) .......................................................................................................................... 41 附錄一 程序清單 1 ......................................................................................................... 42 附錄二 程序清單 2 ......................................................................................................... 63 附錄三 器件清單 ............................................................................................................ 74 附錄四 硬件電路圖 ........................................................................................................ 75 外文資料 .......................................................................................................................... 77 1 引言 鎖是置于可啟閉的器物上，用于關(guān)住某個(gè)確定的空間范圍或者某種器具的，必須用鑰匙或者暗碼才能打開(kāi)的扣件。人們對(duì)于這種鎖的結(jié)構(gòu)和原理已近研究的非常透徹了。由于人們的思想道德觀念、價(jià)值觀念 、文 化修養(yǎng)等等的差距，造成了人們水平參差不齊。 隨著生活水平的提高，人們對(duì)于貴重物品的安全看的越來(lái)越重要 ，如何防止這些貴重物品被盜這一問(wèn)題也變得非常突出。 但是 目前大部分的鎖采用的 還都是傳統(tǒng)的機(jī)械鎖 ， 由于它的構(gòu)造非常簡(jiǎn)單， 利用簡(jiǎn)單工具就能很容易地把鎖打開(kāi) 。因此，在現(xiàn)實(shí)生活中發(fā)生機(jī)械鎖被撬的事件屢見(jiàn)不鮮。 出于安全、方便等方面的需要，許多電子密碼鎖相繼問(wèn)世?？ㄆ?IC 卡還有易丟失易磨損等缺點(diǎn)。 相比之下，紅外遙控密碼鎖系統(tǒng)的成本與前者相當(dāng)，而且可以進(jìn)行近距 離遙控，使用十分方便。再加上紅外線傳感器制作容易，成本低，人們 逐漸 把目光轉(zhuǎn)向了紅外遙控電子密碼鎖?？稍谝馔庑姑艿那闆r下及時(shí)修改密碼，具有保密強(qiáng)，靈活性高，使用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。所以紅外遙控 密碼鎖 是目前使 前景 最廣泛的一種 人們用來(lái)保護(hù)貴重物品的密碼鎖 。 采用 AT89S52單片機(jī)作為核心部件。 本設(shè)計(jì)使用的紅外發(fā)射器 以及紅外一體化接收頭用 來(lái)紅外之間的發(fā)射與接收。 這樣就實(shí)現(xiàn)紅外之間的密碼傳輸。通過(guò)編寫(xiě)程序來(lái)實(shí)現(xiàn) 本機(jī)開(kāi)鎖和 遙控開(kāi)鎖的功能。 使用兩片單片機(jī)，一片用來(lái)控制 接收 紅外發(fā)射開(kāi)鎖密碼 信號(hào)以及實(shí)現(xiàn)本機(jī)按鍵開(kāi)鎖功能 ， 即本機(jī)鎖部分； 另一片控制 發(fā)射以紅外線為載體的密碼信號(hào)，即從機(jī)鑰匙部分。為了確認(rèn) 按鍵 有按下，在電路中設(shè)置模 擬了顯示電路，有按鍵按下時(shí)， 液晶顯示器會(huì)先顯示按鍵信息，隨后 就會(huì)顯示 “ *” ， 用來(lái)增加密碼的保密特性。當(dāng)密碼輸入錯(cuò)誤時(shí)， 報(bào)警系統(tǒng) 就會(huì) 提示錯(cuò)誤 ， 連續(xù)輸入 3 次錯(cuò)誤，蜂鳴器就會(huì) 發(fā)出報(bào)警聲。當(dāng) 本機(jī)開(kāi)鎖 電路的紅外 一體化 接收頭接收到開(kāi)鎖信號(hào)后， 會(huì)送到單片機(jī)內(nèi)部進(jìn)行調(diào)制，然后將解調(diào)出來(lái)的密碼信息與 AT24C02 當(dāng)中的密碼信息進(jìn)行比對(duì)， 確認(rèn)是否 是 正確的開(kāi)鎖密碼 。 芯片的選擇 單片機(jī)的選擇 由于單片機(jī)的型號(hào)種類(lèi)非常多，每一種型號(hào)都有其特定的應(yīng)用環(huán)境，因此，在選擇單片機(jī)的時(shí)候要多做比較，合理選擇，要最大程度的獲得最佳的性價(jià)比。 基于以上因素，本次設(shè)計(jì)選用單片機(jī) AT89S52 作為本設(shè)計(jì)的核心元件。實(shí)現(xiàn)基本的密碼鎖功能。 顯示器的選擇 本次設(shè)計(jì)由于要顯示的密碼輸入信息比較多，普通的 LED 管不能完成全部信息的顯示。其顯 示的容量可以分為 1 行 16 個(gè)字、 2 行 6 個(gè)字、 2 行 20 個(gè)字等等。 鍵盤(pán)的選擇 考慮到成本的問(wèn)題，本次設(shè)計(jì)并沒(méi)有選擇采用 4? 4 的鍵盤(pán)來(lái)作為密碼輸入鍵盤(pán)，而且考慮到本次設(shè)計(jì) 單片機(jī)的 I/O 剩余數(shù)量較多。這種方式僅僅需要幾個(gè)普通的按鍵通過(guò)幾個(gè)上拉電阻接在單片機(jī)的端口上就能完成鍵盤(pán)的操作。 其他器件的選擇 紅外發(fā)射電路采用的是常見(jiàn)的紅外發(fā)光二極管來(lái)發(fā)射紅外信號(hào)，接收部分選用的是紅外一體化接收頭；報(bào)警電路我選擇了常見(jiàn)的蜂鳴器作為報(bào)警器件，由于單片機(jī)的控制電流不夠支撐蜂鳴器發(fā)出設(shè)計(jì)所需要的鳴響，所以我用了達(dá)林頓管來(lái)放大單片機(jī)的控制電流。 3 器件介紹 單片機(jī)簡(jiǎn)介 單片機(jī)，即 單片微型計(jì)算機(jī) ， 簡(jiǎn)稱單片微機(jī)或單片機(jī)，又稱微控制器。由于集成電路技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)功能逐漸增強(qiáng)，由單片機(jī)構(gòu)成的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的功能也日益增強(qiáng)，進(jìn)一步深化了單片機(jī)在工業(yè)控制、自動(dòng)檢測(cè)、智能儀器儀表、家用電器等領(lǐng)域突出地 位 ]5[ 。因工藝的限制，單片機(jī)采用雙片形式且功能比較簡(jiǎn)單。 第 二 階段 （ 19761978 年） ： 是低性能單片機(jī)階段。 MCS – 48 的推出是在工控領(lǐng)域的控索 ，這就是 SCM 的誕生年代， “ 單機(jī)片 ” 一詞即由此而來(lái)。 1978年 Ziploc 公司推出的 Z8 單片機(jī)， 1980 年 Intel 公司在 MCS – 48 基礎(chǔ)上推出了完善的、典型的單片機(jī)系列 MCS –51。它在以下幾個(gè)方面奠定了典型的通用總線型單片機(jī)體系結(jié)構(gòu)。 MCS51 設(shè)置了經(jīng)典的 8 位單片機(jī)的總線結(jié)構(gòu)，包括 8 位數(shù)據(jù)總線、 16 位地址總線、控制總線及具有很多機(jī)通信功能的串行通信接口。 。 第 四 階段（ 19821990 年 ）： 8 位單片機(jī)的鞏固發(fā)展及 16 位單片機(jī)的推出階段，也是單片機(jī)向微控制器發(fā)展的階段。隨著 MCS – 51 系列的廣應(yīng)用，許多電氣廠商競(jìng)相使用80C51 為內(nèi)核，將許多測(cè)控系統(tǒng)中使用的電路技術(shù)、接口 技術(shù)、多通道 A/D 轉(zhuǎn)換部件、可靠性技術(shù)等應(yīng)用到單片機(jī)中，增強(qiáng)了外圍電路路功能，強(qiáng)化了智能控制的特征。隨著單片機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域全面深入地發(fā)展和應(yīng)用，出現(xiàn)了高速、大尋址范圍、強(qiáng)運(yùn)算能力的 8 位 /16 位 /32 位通用型單片機(jī)，以及小型廉價(jià)的專(zhuān)用型單片機(jī) ]6[ 。 AT89S52 單片機(jī) AT89S52 是一種低功耗、高性能的 CMOS8 位微控制器，工作電壓為 ~，具有 8K 可編程的 Flash 存儲(chǔ)器?？臻e狀態(tài)下， CPU 停止工作，允許 RAM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。 AT89S52 單片機(jī)引腳封裝如圖 31 所示 。 GND （ 20 引腳）：接 +5V 電源的接地端。在單片機(jī)內(nèi)部，它是反相 放大器的輸入端，這個(gè)放大器構(gòu)成了片內(nèi) 振蕩 器。 2XTAL （ 18 引腳）：接外部石英晶體的另外一端。 (1) 0P 口（ ～ ）（引腳 39～ 32） 0P 口具有 漏極開(kāi)路 結(jié)構(gòu)，作為輸出端使用時(shí)，需要外接上拉電阻，若 作為輸入端使用時(shí)，需要先將 “ 1” 寫(xiě)入端口。 (2) 1P 口（ ～ ）（引腳 1～ 8） 1P 口內(nèi)部有上拉電阻，可以作為準(zhǔn)雙向 OI/ 口使用，作為輸入端使用時(shí)，需要先將 “ 1” 寫(xiě)入端口。 在 接有片外存儲(chǔ)器時(shí)， P2 口作為高八位地址總線。 3P 口的每個(gè)引腳還具有第 2 功能： 為串行輸入口（ RXD ）， 1. 3P 為串行輸出口（ TXD ）， 為外部中斷 0（ 0INT ）， 3. 3P 為外部中斷 1（ 1INT ）， 為定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0 的外部輸入口（ 0T ）， 5. 3P 為定時(shí) /計(jì)數(shù)器 1 的外部輸入口（ 1T ）， 為外部數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器 寫(xiě)選通（ WR ）， 為外部數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器 讀選通（ RD ）。當(dāng)單片機(jī)電源電壓達(dá)到單片機(jī)工作電壓、同時(shí)單片機(jī)振蕩器正常工作后，該引腳上必須持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平，才可能實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作，使單片機(jī)回到初始狀態(tài) ]9[ 。太陽(yáng)光譜上紅外線的波長(zhǎng)大于可見(jiàn)光線，波長(zhǎng)為750nm~1mm。 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(jì)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(jì)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。它一般由紅外發(fā)射和接收系統(tǒng)兩部分組成。 紅外線是波長(zhǎng)在 750nm 至 1mm 之間的電磁波，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。紅外數(shù)據(jù)協(xié)會(huì)（ 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(zhǎng)的范圍限定在 850nm~900nm 之間。接收端將接收到的光脈沖轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再經(jīng)過(guò)放大、濾波等處理后送給解調(diào)電路解調(diào)，還原為二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)后輸出。 脈沖調(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。 圖 32 PPM調(diào)制波形圖 載波信號(hào)的頻率 f=38KHz，載波周期 T=，本設(shè)計(jì)使用單片機(jī)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。每幀傳送 1 個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，幀與幀間隔大于 2ms。 紅外遙控發(fā)射系統(tǒng) 紅外遙控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)紅外遙控系統(tǒng)主要分為調(diào)制、發(fā)射 、 接收 和解調(diào)四 部分，如圖 34 所示。調(diào)制載波頻率一般在 30kHz到 60kHz 之間，大多數(shù)使用的是 38kHz，占空比 1/3 的方波 。在發(fā)射端要對(duì)晶振進(jìn)行整數(shù)分頻，分頻系數(shù)一般取 12，所以 455kHz247。 圖 35 載波波形 發(fā)射系統(tǒng)目前有很多種芯片可以實(shí)現(xiàn)紅外發(fā)射，可以根據(jù)選擇發(fā)出不同種類(lèi)的編碼。紅外線通過(guò)紅外發(fā)光二極管 (LED)發(fā)射出去，紅外發(fā)光二極管內(nèi)部材料和普通發(fā)光二極管不同，在其兩端施加一定電壓時(shí)，它發(fā)出的是紅外線而不是可見(jiàn)光 ]11[ 。電路有一點(diǎn)缺陷，當(dāng)電池電壓下降時(shí)，流過(guò) LED的電流會(huì)降低，發(fā)射波形強(qiáng)度降低，遙控距離就會(huì)變小。 +5V R1 R2 單片機(jī)端口 圖 37 射極輸出電路 一體化紅外接收頭紅外信號(hào)收發(fā)系統(tǒng)的典型電路如圖 34 所示，紅外接收電路通常被廠家集成在一個(gè)元件中，成為一體化紅外接收頭。紅外監(jiān)測(cè)二極管監(jiān)測(cè)到 紅外信號(hào)，然后把信號(hào)送到放大器和限幅器，限幅器把脈沖幅度控制在一定的水平，而不論紅外發(fā)射器和接收器的距離遠(yuǎn)近。注意輸出的高低電平和發(fā)射端是反相的，這樣的目的是為了提高接收的靈敏度。 圖 38 紅外接收一體化 接收頭 引腳圖 TL1838 一體化接收頭的簡(jiǎn)介： TL183