1、電子與信息工程學(xué)院本 科 畢 業(yè) 論 文論文題目 紅外遙控密碼鎖 學(xué)生姓名 學(xué) 號 專 業(yè) 電子信息科學(xué)與技術(shù) 班 級 指導(dǎo)教師 2011年3月摘 要現(xiàn)代社會中，很多行業(yè)的許多地方都需要密碼鎖，密碼鎖的應(yīng)用就顯得尤為重要。科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是單片機技術(shù)和集成電路技術(shù)的日益成熟，為防盜遙控技術(shù)提供了功能齊全、操作方便、工作可靠、成本低廉的系統(tǒng)電路。該設(shè)計的紅外遙控密碼鎖是將紅外遙控技術(shù)和單片機技術(shù)應(yīng)用相結(jié)合的一種方案，它主要應(yīng)用在家庭防盜門系統(tǒng)中。此系統(tǒng)的功能為：用戶先給密碼鎖設(shè)定一個密碼，當外面的人要進門時，就在紅外遙控器鍵入代碼，該密碼與用戶設(shè)定的密碼比較，如果密碼正確，則驅(qū)動電磁執(zhí)行器開

2、鎖，人可以進門；如果密碼不正確，則允許操作人員重新輸入密碼，最多可輸入三次，若三次都不正確，則單片機通過蜂鳴器給予警告。通過如此嚴密的檢查程序，可以極大地排除陌生人進門的可能性，從而保證了住戶安全。關(guān)鍵詞：密碼鎖，紅外遙控，單片機，智能控制abstactin the modern society, a lot of places of trade need password lock, the application of password locks seems particularly important. the development of science and technology

3、, especially the situation that the technology of the micro-control unit and integrated circuit technology are ripe day by day, has offered the theft-proof remote control technology with a systematic circuit with such virtues as cheap cost, multiple function, easy operation, etc. it is a kind of sch

4、eme of combining technical application of the micro-control unit with infrared remote control technology that the infrared remote control password originally designed is locked, it is mainly applied to the system of burglary-resisting door of the family. the function of the system is: the homer lock

5、s and establishes a password for the password lock first. when the person outside wants to enter the door, he or she must type the code in the micro-control unit, and this password will be compared with the password that the homer has established in the eeprom. if the password is correct, the system

6、 will urge the electromagnetic carrying out device to be turned on and locked, it is all right for people to enter the door; if the password is incorrect, the result is that the person is refused.through these procedures, the possibility of strangers coming into the house doesnt establish, and so do

7、es the safety of the house.keywords：coded-lock, infrared remote control, micro-control unit, the intelligent control目 錄摘 要iiabstactiii1 緒 言11.1 課題背景11.2 課題研究的目的和意義21.3 國內(nèi)外概況21.4 課題的主要研究工作32 系統(tǒng)設(shè)計方案的研究42.1系統(tǒng)實現(xiàn)的原理42.2系統(tǒng)實現(xiàn)方案分析52.3.1 紅外遙控發(fā)射電路52.3.2 遙控發(fā)射器及其編碼52.3.3 接收器及解碼63 紅外遙控密碼鎖的設(shè)計73.1 元件的選用73.1.1 中央控制

8、器at89c5273.1.2 紅外遙控發(fā)射器模塊103.1.3 紅外遙控接收電路模塊123.1.4 eeprom存貯器at24c02電路143.1.5 顯示電路153.1.6 繼電器開鎖電路和報警電路193.1.7 串口max232電路193.2 系統(tǒng)的設(shè)計204 系統(tǒng)的實現(xiàn)214.1 軟件子系統(tǒng)215 總結(jié)與展望22致謝23參考文獻24附 錄261 緒 言隨著科技的發(fā)展，人們生活水平的不斷提高,智能控制家用電器是人們越來越追求的，而現(xiàn)代科技所產(chǎn)生的一些高科技的芯片，如單片機，它的應(yīng)用給人們的生活帶來了不可否定的便捷，其中紅外遙控密碼鎖就是一個典型的例子。本章闡述了紅外遙控智能密碼鎖的研究背景

9、、現(xiàn)狀以及發(fā)展方向，明確指出了在家庭防盜門系統(tǒng)中所面臨的問題。1.1 課題背景智能密碼鎖是新型現(xiàn)代化安全管理系統(tǒng)，它集微機自動識別技術(shù)和現(xiàn)代安全管理措施為一體，它涉及電子，機械，光學(xué)，計算機技術(shù)，通訊技術(shù)，生物技術(shù)等諸多新技術(shù)。它是解決重要部門出入口實現(xiàn)安全防范管理的有效措施，適用各種場合，如銀行、賓館、機房、軍械庫、機要室、辦公間、智能化小區(qū)、工廠、家庭等。 而紅外技術(shù)在遙控技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，遙控技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷大致了從有線到無線的超聲波揚聲器，從振動子到紅外線，再到使用總線接口的微機紅外線遙控這樣幾個發(fā)展階段1。遙控電路通常由遙控發(fā)射、遙控接收、微處理器等幾塊集成電路及其外圍元件組成

10、。所以把這兩種技術(shù)融合起來所得的密碼鎖的性能將會更好。在數(shù)字技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，智能密碼鎖技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展。智能密碼鎖系統(tǒng)早已超越了單純的門道及鑰匙管理，它已經(jīng)逐漸發(fā)展成為一套完整的出入管理系統(tǒng)。它在工作環(huán)境安全、人事考勤管理等行政管理工作中發(fā)揮著巨大的作用2。 在該系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加相應(yīng)的輔助設(shè)備可以進行電梯控制、車輛進出控制，物業(yè)消防監(jiān)控、保安巡檢管理、餐飲收費管理等，真正實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)一卡智能管理。智能密碼鎖是在傳統(tǒng)的門鎖基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。傳統(tǒng)的機械門鎖僅僅是單純的機械裝置，無論結(jié)構(gòu)設(shè)計多么合理，材料多么堅固，人們總能用通過各種手段把它打開。在出入人很多的通道鑰匙的管理很麻煩，鑰匙

11、丟失或人員更換都要把鎖和鑰匙一起更換。為了解決這些問題，就出現(xiàn)了電子磁卡鎖，電子密碼鎖，這兩種鎖的出現(xiàn)從一定程度上提高了人們對出入口通道的管理程度，使通道管理進入了電子時代，但隨著這兩種電子鎖的不斷應(yīng)用，它們本身的缺陷就逐漸暴露，磁卡鎖的問題是信息容易復(fù)制，卡片與讀卡機具之間磨損大，故障率高，安全系數(shù)低。密碼鎖的問題是密碼容易泄露，又無從查起，安全系數(shù)很低3。同時這個時期的產(chǎn)品由于大多采用讀卡部分（密碼輸入）與控制部分合在一起安裝在門外，很容易被人在室外打開鎖。這個時期的門禁系統(tǒng)還停留在早期不成熟階段，因此當時的門禁系統(tǒng)通常被人稱為電子鎖，應(yīng)用也不廣泛。1.2 課題研究的目的和意義由于紅外遙控

12、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(yīng)速度快、傳輸效率高、工作穩(wěn)定可靠等。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。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。 在本設(shè)計中，紅外遙控密碼鎖和 pc 機、數(shù)據(jù)庫相結(jié)合，能夠?qū)崿F(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。紅外遙控技術(shù)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，通信技術(shù)

13、，家用電器等多種領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，特別是在門禁系統(tǒng)中的應(yīng)用，更加受到了人們的矚目5。本設(shè)計的紅外線遙控智能密碼鎖就是將紅外遙控技術(shù)和單片機應(yīng)用相結(jié)合的一種方案。它的特點是：抗干擾能力強，工作可靠，使用方便，具有較強的隱蔽性、保密性，而且可以智能修改密碼。 它與傳統(tǒng)鎖具的不同之處在于：它與微電腦相結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)適時、智能控制管理功能。紅外遙控智能密碼鎖作為一種高科技產(chǎn)品，在酒店門鎖領(lǐng)域已成為主導(dǎo)產(chǎn)品，現(xiàn)在它正以飛快的速度進入尋常百姓家。密碼鎖具無需鑰匙，開啟方便，用途廣泛。傳統(tǒng)的機械密碼鎖組碼位數(shù)低、重碼率高、安全性差、開啟操作不便。電子式密碼鎖具以其高位數(shù)組碼、按鈕式操作、安全可靠等優(yōu)點

14、，逐步取代機械密碼鎖。該設(shè)計使用密碼控制技術(shù)，克服了傳統(tǒng)機械式密碼鎖具的缺陷，具有電子式密碼鎖具的特點，組碼位數(shù)最高可達到10位。按鈕式開鎖，無需光照和電源，機件牢固，安全可靠，造價低廉，集機械式、電子式密碼鎖具優(yōu)點為一體，具有較好的市場發(fā)展前景和技術(shù)應(yīng)用價值6。1.3國內(nèi)外概況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。隨著我國對外開放的不斷深入，高檔建筑發(fā)展很快，高檔鎖具市場的前景樂觀。我國鎖具行業(yè)對鎖具高新技術(shù)的投入正逐年增大，高檔鎖的市場需求也逐年增加。在安防工程中，門禁系統(tǒng)的鎖具產(chǎn)品是關(guān)系到整個系統(tǒng)安全性的重要設(shè)備，所以鎖具產(chǎn)品的優(yōu)劣也關(guān)系了整個

15、安防工程的質(zhì)量和驗收。在電子控制方面，tcl智能門鎖的控制電路主板采用自動貼片技術(shù)（smt）、高溫老化、在線測試、振動老化、侵漆防潮等生產(chǎn)工藝，從而徹底杜絕了因室內(nèi)外的溫差引起門鎖內(nèi)部水氣凝結(jié)而對電路主板元器件的損壞，提高了電路的性能。而且，tcl智能門鎖還采用智能編碼技術(shù)，抗強光干擾，使門鎖的功耗很低，降低更換門鎖電池的頻率。在智能卡鑰匙的加密方面，智能門鎖的各種智能卡鑰匙均應(yīng)采用具備物理密碼驗證功能、安全性好、可靠性高的電子鑰匙，可保存數(shù)據(jù)在10年以上，而所有的電子鑰匙為了提高保密性能在編碼上都采用加密算法，除了采用具有獨立知識產(chǎn)權(quán)開發(fā)的軟件系統(tǒng)制作電子鑰匙外，電子鑰匙是根本不可能復(fù)制的，

16、克服了機械鑰匙很強的可復(fù)制性，使門鎖整體的安全性能降低的缺點，提高了門鎖的安全性能。在國外，美國、日本、德國的智能密碼鎖保密性較好，并結(jié)合感應(yīng)卡技術(shù)，生物識別技術(shù)，使智能密碼鎖系統(tǒng)得到了飛躍式的發(fā)展。這幾個國家的密碼鎖識別的密碼更復(fù)雜，并且綜合性比較好，已經(jīng)進入了成熟期，出現(xiàn)了感應(yīng)卡式門禁系統(tǒng)，指紋門禁系統(tǒng)，虹膜門禁系統(tǒng)，面部識別門禁系統(tǒng)，亂序鍵盤門禁系統(tǒng)等各種技術(shù)的系統(tǒng)，它們在安全性，方便性，易管理性等方面都各有特長，新型的密碼鎖系統(tǒng)的應(yīng)用也越來越廣8。1.4課題的主要研究工作課題主要解決系統(tǒng)在硬件和軟件兩方面的問題。硬件方面要解決單片機與外圍電路的接口問題，還要解決紅外遙控系統(tǒng)的編碼解碼。

17、本設(shè)計的紅外遙控發(fā)射器直接采用市售的成品彩色電視機遙控器，型號為saa3010t。采用這個芯片的彩電非常普遍，很容易買到，且價格也便宜，所以只需要了解紅外遙控發(fā)射器的編碼。當然，電子產(chǎn)品的兼容性也是不容忽視的。 在軟件方面，主要工作是怎樣防止人為的多次試探密碼和增加破解密碼的難度。除此之外，程序還要完成基本的密碼修改和開鎖功能，并通過蜂鳴器長時間鳴叫報警通知用戶。2 系統(tǒng)設(shè)計方案的研究2.1系統(tǒng)實現(xiàn)的原理智能密碼鎖在今天能得以廣泛的應(yīng)用。而智能密碼鎖是與紅外線遙控和單片機密不可分的。 當按下遙控發(fā)射器上的按鍵時，發(fā)射器內(nèi)的編碼器輸出一組對應(yīng)的二進制代碼（這便是編碼過程），再將此二進制代碼按一定

18、格式調(diào)制到高頻載波上、加至紅外發(fā)光二極管上變成光信號發(fā)射出去。該信號被紅外接收二極管所接收變成電信號，再經(jīng)放大，限幅檢波及波形等處理后送入微處理器。微處理器是遙控電路的核心，同時又是各種合成電壓信號及開關(guān)控制信號的產(chǎn)生源即我們所說的cpu10。它包括只讀存儲器（rom）、隨機存取（讀/寫）存儲器（ram）及專用數(shù)/模（d/a）轉(zhuǎn)換器等單元電路。微處理器對遙控送來的功能信號進行譯碼、識別出控制種類和內(nèi)容，據(jù)此控制門的開或關(guān)11。接口電路介于cpu與被控制電路之間。它的主要任務(wù)是cpu輸出的各種脈沖信號變?yōu)槟M電壓去控制相應(yīng)的電路，因此它的功能是完成數(shù)模轉(zhuǎn)換和電平轉(zhuǎn)換。存儲器用來記憶或存儲各種控制

19、參數(shù)，一般采用earom（電可改寫只讀存儲器），它所存儲的信息可長時間地保存下來，即使關(guān)閉電源，存儲的信息也不會丟失。電子鎖具的組成框圖如圖2.1所示，它也是以52系列單片機（8052）為核心，配以相應(yīng)硬件電路，完成密碼的設(shè)置、存貯、識別和顯示、驅(qū)動電磁執(zhí)行器并檢測其驅(qū)動電流值、接收傳感器送來的報警信號、發(fā)送數(shù)據(jù)等功能。52列單片機lcd1602顯示電 源eeprom紅外接收部件繼電器部件蜂鳴器部件圖2.1 電子鎖具的組成框圖單片機接收鍵入的代碼，并與存貯在eeprom中的密碼進行比較。若密碼正確，則門打開；否則，門不開。2.2系統(tǒng)實現(xiàn)方案分析2.2.1 方案一本設(shè)計基于stc8952單片機系

20、列，運用兩塊單片機芯片，一片實現(xiàn)紅外解碼，一塊用來按鍵控制，數(shù)碼管顯示以及數(shù)據(jù)存儲，通過查找資料確定各個模塊的功能及實現(xiàn)方法，先在軟件上進行調(diào)試，再根據(jù)硬件修改調(diào)試軟件，最后將各個模塊合理組合在一起，達到預(yù)計的功能與目標。2.2.2 方案二與方案一不同的是，按鍵控制部分采用市售的成品電視機遙控器，型號為saa3010t。紅外解碼部分澤與方案一一樣，只需要了解紅外遙控發(fā)射器的編碼，即可實現(xiàn)與方案一相同的功能。從以上兩種方案，很容易看出，采用方案二，由于采用了遙控器，簡化了硬件部分，軟件編程部分亦沒有增加難度，故采用了方案二。2.3.1紅外遙控發(fā)射電路 本電路使用的紅外線遙控編碼芯片為saa301

21、0t，該芯片常常用在彩電遙控器中，我們可以直接采用市售成品彩電遙控器。通用紅外遙控系統(tǒng)由發(fā)射和接收兩大部分組成，應(yīng)用編/解碼專用集成電路芯片來進行控制操作12，如圖2.2所示。鍵盤光/電放大led編碼調(diào)制解調(diào)解碼圖2.2 編碼、解碼過程 發(fā)射部分包括鍵盤矩陣、編碼調(diào)制、led紅外發(fā)送器；接收部分包括光、電轉(zhuǎn)換放大器，解調(diào)、解碼電路。2.3.2 遙控發(fā)射器及其編碼：紅外遙控發(fā)射器專用芯片很多，根據(jù)編碼格式可以分成脈沖寬度調(diào)制和脈沖相位調(diào)制兩大類，這里我們以運用比較廣泛，解碼比較容易的脈沖寬度調(diào)制來加以說明，現(xiàn)以saa3010組成發(fā)射電路為例說明編碼原理13。當發(fā)射器按鍵按下后，即有遙控碼發(fā)出，所

22、按的鍵不同遙控編碼也不同。這種遙控碼具有以下特征：采用脈寬調(diào)制的串行碼，以脈寬為0.565ms、間隔0.56ms、周期為1.125ms的組合表示二進制的“0”；以脈寬為0.565ms、間隔1.685ms、周期為2.25ms的組合表示二進制的“1”。上述“0”和“1”組成的42位二進制碼經(jīng)38khz的載頻進行二次調(diào)制以提高發(fā)射效率，達到降低電源功耗的目的。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，saa3010產(chǎn)生的遙控編碼是連續(xù)的42位二進制碼組，其中前26位為用戶識別碼，能區(qū)別不同的紅外遙控設(shè)備，防止不同機種遙控碼互相干擾。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。

23、當遙控器上任意一個按鍵按下超過36ms時，saa3010芯片的振蕩器使芯片激活，將發(fā)射一個特定的同步碼頭，對于接收端而言就是一個9ms的低電平,和一個4.5ms的高電平，這個同步碼頭可以使程序知道從這個同步碼頭以后可以開始接收數(shù)據(jù)。解碼的關(guān)鍵是如何識別“0”和“1”，從位的定義我們可以發(fā)現(xiàn)“0”、“1”均以0.56ms的低電平開始，不同的是高電平的寬度不同，“0”為0.56ms,“1”為1.68ms,所以必須根據(jù)高電平的寬度區(qū)別“0”和“1”。如果從0.56ms低電平過后，開始延時，0.56ms以后，若讀到的電平為低，說明該位為“0”，反之則為“1”，為了可靠起見，延時必須比0.56ms長些，

24、但又不能超過1.12ms,否則如果該位為“0”，讀到的已是下一位的高電平，因此取（1.12ms+0.56ms）/2=0.84ms最為可靠，一般取0.84ms左右即可。 根據(jù)紅外編碼的格式，程序應(yīng)該等待9ms的起始碼和4.5ms的結(jié)果碼完成后才能讀碼。2.3.3 接收器及解碼sm0038是塑封一體化紅外線接收器，它是一種集紅外線接收、放大、整形于一體的集成電路，不需要任何外接元件，就能完成從紅外線接收到輸出與ttl電平信號兼容的所有工作，沒有紅外遙控信號時為高電平，收到紅外信號時為低電平，而體積和普通的塑封三極管大小一樣，它適合于各種紅外線遙控和紅外線數(shù)據(jù)傳輸14。3 紅外遙控密碼鎖的設(shè)計3.1

25、 元件的選用為使基于單片機控制的紅外線遙控密碼鎖在實際使用過程中方便快捷，并且具有較高的性能/價格比，所以對該系統(tǒng)的元器件作了精心挑選。按在實際工作中的作用，可分為以下幾個部分。其中，stc89c52單片機是整個電路的核心，它控制其他模塊來完成各種復(fù)雜的操作；紅外線一體化接收頭負責(zé)接受命令；繼電器是開鎖執(zhí)行部件；發(fā)光二極管和蜂鳴器用來提示和報警。3.1.1 中央控制器stc89c5289c51是由atmel公司推出的一種小型單片機，95年出現(xiàn)在中國市場。其主要特點為采用flash存貯器技術(shù)，降低了制造成本，其軟件、硬件與mcs-51完全兼容，且采用atmel高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，將多

26、功能8位cpu和閃爍存儲器組合在單個芯片中，可以很快被中國廣大用戶接受。其程序的電可泦寫特性，使得開發(fā)與試驗比較容易，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案15。89c51有很寬的工作電源電壓，可為2.76v,當工作在3v時，電流相當于6v工作時的1/4。89c51工作于12hz時，動態(tài)電流為5.5ma，空閑態(tài)為1ma,掉電態(tài)僅為20na。這樣小的功耗很適合于電池供電的小型控制系統(tǒng)。（1）at89c51的特點 at89c51具有以下幾個特點16：at89c51與mcs-51系列的單片機在指令系統(tǒng)和引腳上完全兼容；片內(nèi)有4k字節(jié)在線可重復(fù)編程快擦寫程序存儲器；全靜態(tài)工作,工作范圍:0

27、hz24mhz；1288位內(nèi)部ram；32位雙向輸入輸出線；兩個十六位定時器/計數(shù)器；五個中斷源,兩級中斷優(yōu)先級；一個全雙工的異步串行口；間歇和掉電兩種工作方式。（2） at89c51的功能描述at89c51是一種低損耗、高性能、cmos八位微處理器，片內(nèi)有4k字節(jié)的在線可重復(fù)編程、快速擦除快速寫入程序的存儲器，能重復(fù)寫入/擦除1000次，數(shù)據(jù)保存時間為十年。它與mca-51系列單片機在指令系統(tǒng)和引腳上完全兼容，不僅可完全代替mcs-51系列單片機，而且能使系統(tǒng)具有許多mcs-51系列產(chǎn)品沒有的功能。at89c51可構(gòu)成真正的單片機最小應(yīng)用系統(tǒng)，縮小系統(tǒng)體積，增加系統(tǒng)的可靠性，降低系統(tǒng)的成本。

28、只要程序長度小于4k，四個i/o口全部提供給用戶。可用5v電壓編程,而且擦寫時間僅需10毫秒，僅為8751/87c51的擦除時間的百分之一,與8751/87c51的12v電壓擦寫相比，不易損壞器件，沒有兩種電源的要求，改寫時不拔下芯片，適合許多嵌入式控制領(lǐng)域。工作電壓范圍寬（2.7v6v），全靜態(tài)工作，工作頻率寬在0hz24mhz之間，比8751/87c51等51系列的6mhz12mhz更具有靈活性,系統(tǒng)能快能慢。at89c51芯片提供三級程序存儲器加密，提供了方便靈活而可靠的硬加密手段，能完全保證程序或系統(tǒng)不被仿制。p0口是三態(tài)雙向口,通稱數(shù)據(jù)總線口,因為只有該口能直接用于對外部存儲器的讀/

29、寫操作17。（3） at89c51引腳功能 at89c51單片機為40引腳芯片，如上圖3.1。地址總線和數(shù)據(jù)總線：p0、p1、p2、p3共四個八位口： p0口是三態(tài)雙向口，通稱數(shù)據(jù)總線口，因為只有該口能直接用于對外部存儲器的讀/寫操作。p0口也用以輸出外部存儲器的低8位地圖1址。由于是分時輸出，故應(yīng)在外部加鎖存器將此地址數(shù)據(jù)鎖存，地址鎖存信號用ale。 p1口是專門供用戶使用的i/o口，是準雙向口。 p2口是從系統(tǒng)擴展時作高8位地址線用。不擴展外部存儲器時，p2口也可以作為用戶i/o口線使用，p2口也是準雙向口。 p3口是雙功能口，該口的每一位均可獨立地定義為第一i/o功能或第二i/o功能。作

30、為第一功能使用時操作同p1口。p3口的第二功能如下表3.1所示18。表3.1 p3口的第二功能控制口線reset(復(fù)位控制)、psen(片外選取控制)、ale/prog(地址鎖存控制)、psen（選通信號）、ea/vpp(片外存儲器選擇)、xtal1 /xtal2（晶震）；rst：當振蕩器復(fù)位器件時，要保持rst腳兩個機器周期的高電平時間。ale/prog：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在flash編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖；在平時，ale端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注

31、意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ale脈沖。如想禁止ale的輸出可在sfr8eh地址上置0。此時， ale只有在執(zhí)行movx，movc指令是ale才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ale禁止，置位無效。psen：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/psen有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/psen信號將不出現(xiàn)。ea/vpp：當/ea保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000h-ffffh），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/ea將內(nèi)部鎖定為reset；當/ea端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲

32、器。在flash編程期間，此引腳也用于施加12v編程電源（vpp）。xtal1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。xtal2：來自反向振蕩器的輸出。 電源及時鐘：vcc、vss、xtal1、xtal2見操作方法。（4） 操作方法 程序存儲器加密。at89c51芯片程序存儲器有三級硬件加密,能夠有效地保證系統(tǒng)不被仿制和軟件不被復(fù)制，實現(xiàn)加密等級設(shè)置19。 工作模式。at89c51有間歇和掉電兩種工作模式。間歇模式是由軟件來設(shè)置的,當外圍器件仍然處于工作狀態(tài)時，cpu可根據(jù)工作情況適時地進入睡眠狀態(tài)，內(nèi)部ram和所有特殊的寄存器值將保持不變。這種狀態(tài)可被任何一個中斷所終止或通過硬件復(fù)位

33、。掉電模式是vcc電壓低于電源下限，振蕩器停止振動，cpu停止執(zhí)行指令。該芯片內(nèi)ram和特殊功能寄存器值保持不變，直到掉電模式被終止。只有vcc電壓恢復(fù)到正常工作范圍而且在振蕩器穩(wěn)定振蕩后，通過硬件復(fù)位掉電模式可被終止。3.1.2紅外遙控發(fā)射器模塊本設(shè)計的紅外遙控發(fā)射器直接采用市售的成品電視機遙控器內(nèi)部芯片型號為saa301020。采用這個芯片的遙控器非常普遍，很容易買到，且價格也便宜。該芯片的引腳組成如下圖3.2所示。圖3.2 遙控器的基本組成電路圖saa3010引腳說明：x7（ipu）：識別來自矩陣鍵盤的輸入。ssm（i）：系統(tǒng)方式選擇輸入。z0-z3（ipu）：識別來自矩陣鍵盤的輸入。m

34、data（op3）：產(chǎn)生調(diào)制輸出數(shù)據(jù)和在25%占空比的1/12振蕩頻率。data（op3）：產(chǎn)生輸出信號。dr7-dr3（odn）：掃描驅(qū)動。vss：地。dr2-dr0：掃描驅(qū)動。osc（i）：精準輸入。tp2（i）：測試點2。tp1（i）：測試點1。x0-x6 （ipu）：識別來自矩陣鍵盤的輸入。vdd（i）： 電壓供應(yīng)。saa3010數(shù)據(jù)格式：saa3010是使用rc-5編碼，有2位起始位、1位控制位、系統(tǒng)碼占5位、指令位占6位，一幀數(shù)據(jù)攻占14位。在第一次按下遙控按鍵后芯片要經(jīng)過16位的防抖動時間和2位掃描時間才會發(fā)送第一幀數(shù)據(jù)。如下圖3.3所示：圖3.3 saa3010數(shù)據(jù)格式saa3

35、010位定義： saa3010的為傳送方式是采用雙相位，位1和位0的相位正好是相反的。在解碼時可以用定時采樣的方式進行解碼，一個為采樣二次，分別在為波形的三分子一和三分子二處進行采樣，如位1用這種方法采樣的值就是0和1，如下圖3.4所示。圖3.4 脈寬調(diào)制的串行碼示意圖按鍵輸出波形：每次按鍵都輸出完整的一幀數(shù)據(jù)，按鍵一直被按下時則不斷輸出同樣的一幀數(shù)據(jù)。如圖3.5所示： 圖3.5輸出波形3.1.3紅外遙控接收電路模塊解碼的關(guān)鍵是如何識別“0”和“1”，從位的定義我們可以發(fā)現(xiàn)“0”、“1”均以0.56ms的低電平開始，不同的是高電平的寬度不同，“0”為0.56ms,“1”為1.68ms,所以必須

36、根據(jù)高電平的寬度區(qū)別“0”和“1”。如果從0.56ms低電平過后，開始延時，0.56ms以后，若讀到的電平為低，說明該位為“0”，反之則為“1”，為了可靠起見，延時必須比0.56ms長些，但又不能超過1.12ms，否則如果該位為“0”，讀到的已是下一位的高電平，因此取（1.12ms+0.56ms）/2=0.84ms最為可靠，一般取0.84ms左右均可23。遙控接收電路使用一體化紅外接收器，集紅外接收和放大于一體，不需任何外接元件，就能完成從紅外接收到輸出與 ttl 電平兼容的所有工作，而體積和普通的塑封三極管大小一樣，圖3.5示： 圖3.6 sm0038引腳圖 紅外線接收電路如圖3.7所示：

37、圖3.7紅外線接收電路sm0038芯片介紹 ： sm0038 的管腳分布如圖所示，2 腳、3 腳分別為地電源和地，1腳是解調(diào)信號輸出，其電平與ttl兼容。sm0038系列特性如下： 頻率范圍：32.75khz、36.7 khz、38 khz、40 khz 電源電壓范圍：4.7v5.3v 工作電流：3 ma 最大遙控距離：8 m 作溫度：-10+60 sm0038是黑色環(huán)氧聚光透鏡，濾除了可見光的干擾。內(nèi)含紅外線pin接收管、選頻放大器和解調(diào)器。 當紅外線發(fā)射器發(fā)出的信號經(jīng)空間傳送到 mk0038 時，它內(nèi)部的 pin紅外線接收管將紅外線轉(zhuǎn)換為電信號，該信號經(jīng)選頻放大、解調(diào)后由 1腳輸出與 tt

38、l 電平兼容的電信號，該信號可以直接送入微處理器進行處理。 sm0038的輸出波形如圖所示。當接收到頻帶內(nèi)的紅外信號時，sm0038接收器會輸出低電平，否則數(shù)據(jù)高電平，從而“將時斷時續(xù)”的紅外信號解調(diào)成原來的連續(xù)方波信號。 （a） 已調(diào)制信號 (b)sm0038輸出信號sm0038的優(yōu)點是穩(wěn)定性好，抗干擾能力很強，外圍電路非常簡潔，成本又不高，適用于各種紅外遙控和紅外數(shù)據(jù)傳輸，是替代其它紅外接收放大器的理想元件。唯一的缺點是電源供電需5v左右，無法用就兩節(jié)電池供電。 經(jīng)比較，方案二既可滿足題目要求，電路又非常簡單，硬件成本又很低，通過軟件編程，使得紅外編碼非常靈活，所以采用該方案。3.1.4

39、eeprom存貯器at24c02電路at24c02美國atmel公司的低功耗cmos串行eeprom，它是內(nèi)含2568位，具有工作電壓寬（2.55.5v）、擦寫次數(shù)多（大于1000次）、寫入速度快（小于10ms）等特點24。下圖3.8為at24c02的電路圖。 圖3.8 24c02電路 圖中a0、a1、a2是三條地址線，用于確定芯片的硬件地址。vdd和vss分別為正、負電源。sda為串行數(shù)據(jù)輸入/輸出端，數(shù)據(jù)通過這條雙向pc總線傳送。scl為串行時鐘輸入線。sda和scl需要和正電源間各接一個10k的電阻上拉。第7腳需要接地。i2c通信原理 （1）數(shù)據(jù)傳輸：sda線上的數(shù)據(jù)必須在時鐘的高電平時

40、期保持穩(wěn)定，sda線上的電平狀態(tài)i21 數(shù)據(jù)傳輸：sda 線只有在時鐘的低電平時期才能改變。圖3.9 sda和scl相互關(guān)系（2）開始信號：scl 為高電平時，sda 由高電平向低電平跳變，開始傳送數(shù)據(jù)。 （3）結(jié)束信號：scl為高電平時，sda由低電平向高電平跳變，結(jié)束傳送數(shù)據(jù)。 （4）應(yīng)答信號：接收數(shù)據(jù)的 ic 在接收到 8bit 數(shù)據(jù)后，向發(fā)送數(shù)據(jù)的ic 發(fā)出低電平脈（5）總線基本操作：i2c規(guī)程運用主/從雙向通訊。器件發(fā)送數(shù)據(jù)到總線上，則定義為發(fā)送沖，表示已收到數(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(yīng)答信號，cpu接收到應(yīng)答信號后，根據(jù)實際情況作出是否繼續(xù)傳遞信號的

41、判斷。若未收到應(yīng)答信號，則判斷為受控單元出現(xiàn)故障。器，器件接收數(shù)據(jù)則定義為接收器。主器件和從器件都可以工作于接收和發(fā)送狀態(tài)。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。sda線上的數(shù)據(jù)狀態(tài)僅在scl為低電平的期間才能改變，scl為高電平的期間，sda狀態(tài)的改變被用來表示起始和停止條件。參見圖3.10：圖3.10 scl與sda波形關(guān)系 3.1.5 顯示電路本模塊采用lcd1602液晶顯示屏。lcd1602 可顯示兩行英文字符，并且內(nèi)帶ascii 字符庫。lcd1602 模塊內(nèi)部可以完成顯示掃描，單片機只要向 lcd1602 發(fā)送

42、命令和顯示內(nèi)容的 ascii 碼。顯示電路如圖3.11所示圖3.11 lcd1602液晶顯示電路表3-1-1 引腳功能說明引腳符號功能說明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10k的電位器調(diào)整對比度）。4rsrs為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。5r/wr/w為讀寫信號線，高電平(1)時進行讀操作，低電平(0)時進行寫操作。6ee(或en)端為使能(enable)端，下降沿使能。7db0底4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 0位（最低位）8db1底4位三態(tài)、

43、雙向數(shù)據(jù)總線 1位9db2底4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 2位10db3底4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 3位11db4高4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 4位12db5高4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 5位13db6高4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 6位14db7高4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 7位（最高位）（也是busy flag）15bla背光電源正極16blk背光 電源負極表3-1-2寄存器選擇控制表rsr/w操作說明00寫入指令寄存器（清除屏等）01讀busy flag（db7），以及讀取位址計數(shù)器（db0db6）值10寫入數(shù)據(jù)寄存器（顯示各字型等）11從數(shù)據(jù)寄存器讀取數(shù)據(jù)1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器（cgr

44、om)已經(jīng)存儲了160個不同的點陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯數(shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母“a”的代碼是01000001b（41h），顯示時模塊把地址41h中的點陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“a”。因為1602識別的是ascii碼，試驗可以用ascii碼直接賦值，在單片機編程中還可以用字符型常量或變量賦值，如a。圖3.12是1602的16進制ascii碼值：讀的時候，先讀上面那列，再讀左邊那行，如：感嘆號！的ascii為0x21，字母b的ascii為0x42（前面加0x表示十六進制）。圖3.12 1602的16進制a

45、scii碼值表3-3 顯示地址1234567891011121314151600h01h02h03h04h05h06h07h08h09h0ah0bh0ch0dh0eh0fh40h41h42h43h44h45h46h47h48h49h4ah4bh4ch4dh4eh4fh指令集1602通過d0d7的8位數(shù)據(jù)端傳輸數(shù)據(jù)和指令。顯示模式設(shè)置：(初始化)0011 00000x38設(shè)置162顯示，57點陣，8位數(shù)據(jù)接口；顯示開關(guān)及光標設(shè)置：(初始化)0000 1dcb d顯示(1有效)、c光標顯示(1有效)、b光標閃爍(1有效)0000 01ns n=1(讀或?qū)懸粋€字符后地址指針加1 &光標加1)，n=0

46、(讀或?qū)懸粋€字符后地址指針減1 &光標減1)，s=1 且 n=1 (當寫一個字符后，整屏顯示左移)s=0 當寫一個字符后，整屏顯示不移動數(shù)據(jù)指針設(shè)置：數(shù)據(jù)首地址為80h，所以數(shù)據(jù)地址為80h+地址碼(0-27h，40-67h)其他設(shè)置：01h(顯示清屏，數(shù)據(jù)指針=0，所有顯示=0)；02h(顯示回車，數(shù)據(jù)指針=0)。通常推薦的初始化過程： 延時15ms寫指令38h延時5ms寫指令38h延時5ms寫指令38h延時5ms （以上都不檢測忙信號） （以下都要檢測忙信號） 寫指令38h寫指令08h 關(guān)閉顯示寫指令01h 顯示清屏寫指令06h光標移動設(shè)置寫指令0ch 顯示開及光標設(shè)置3.1.6 繼電器開

47、鎖電路和報警電路本模塊主要實現(xiàn)繼電器控制電子鎖開鎖以及密碼輸錯報警功能，報警電路功能：三次以內(nèi)的錯誤予以短時報警，超過三次錯誤長時報警，此處電子鎖用放光二極管予以代替。蜂鳴器由p10口控制，繼電器由p11控制。電路如圖3.13所示：圖3.13 報警電路和繼電器電路3.1.7 串口max232電路本電路為串口電路，實現(xiàn)對stc89c52單片機燒錄程序。如圖3.14所示： 圖3.14 串口max232電路 3.2 系統(tǒng)總體設(shè)計電路原理圖如下圖3.15： 圖 3.15 系統(tǒng)電路原理圖4 系統(tǒng)的實現(xiàn)4.1軟件子系統(tǒng)有紅外中斷嗎? int0中斷服務(wù)程序 紅外接收解碼接收碼正確否? 核對密碼,密碼對否?

48、是第三次錯誤嗎? 按1還是按2 ?中斷返回 密碼修改程序 短時報警 打開開關(guān) 長時報警 開始 圖4.1 系統(tǒng)程序總體流程圖系統(tǒng)總體程序流程圖如下： 5 總結(jié)與展望本文給出的電路是一種最基本和最簡單的紅外遙控密碼鎖的設(shè)計電路。其目的是給出一種單片機的控制模式。使用者很容易把電路修改得結(jié)構(gòu)更完美，控制更精確。硬件部分較為簡單，但是軟件部分很難，多虧了指導(dǎo)老師、同學(xué)、朋友們的幫助，特別是馬民兄弟給了很大的幫助，在軟件上給予了我很多的支持。最后通過不懈努力終于實現(xiàn)了軟硬件的結(jié)合，完成了預(yù)期的設(shè)想，達到了其功能效果。總的來說這次設(shè)計是成功的。 完成了這次設(shè)計后，感觸很多，大學(xué)四年基本上都是學(xué)的理論知識，

49、只是偶爾應(yīng)用于一些簡單的課程設(shè)計。畢業(yè)設(shè)計中，整個電路都是由自己設(shè)計出來的，對自己是一個不小的挑戰(zhàn)，還好經(jīng)過近一個月的努力后，我的努力得到了回報，感覺很爽。所以只有在實踐中探索，才能是自己不斷成長，練就真本領(lǐng)。 關(guān)于紅外遙控系統(tǒng)的智能控制，在工業(yè)、學(xué)校、生活中都用得很廣，各種成品更是層出不窮，如果把它結(jié)合當今的感應(yīng)卡技術(shù)，生物識別技術(shù)進行擴展，能使智能密碼鎖系統(tǒng)得到了飛躍式的發(fā)展，這項研究將很有意義。希望更多的科研工作者投身于這項事業(yè)，同時也急切地盼望各位老師對這篇論文給予批評和指導(dǎo)！致謝我首先要感謝我的導(dǎo)師李澤平老師。誠摯感謝李老師在我寫論文期間對我的引導(dǎo)和啟發(fā)。在整個論文的選題、開題報告、

50、理論研究、需求分析、總體設(shè)計、詳細設(shè)計的過程中，自始至終得到了導(dǎo)師李老師的悉心指導(dǎo)和深切關(guān)懷。感謝導(dǎo)師李老師對我論文不厭其煩的精心修改，李老師多次耐心地審閱了論文全稿，提出了許多寶貴的意見。李老師虛懷若谷的高尚品德、嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、誨人不倦的精神和對學(xué)科前沿問題的敏銳洞察力，給我留下了深刻的印象，這一切將使我受益終身。沒有導(dǎo)師李老師的及時指導(dǎo)，我是無法完成我的學(xué)士論文的。在我將要完成學(xué)業(yè)之際，我要對恩師致以誠摯的謝意和良好的祝愿！在整個大學(xué)的學(xué)習(xí)階段，我要感謝我們電信學(xué)院的全體老師給我們所授知識，使我們受益匪淺，是你們才給了我們這樣的機會，在此，向您們致以崇高的敬意！在論文的完成過程中，得到了其他許多讓我分享他們寶貴經(jīng)驗和知識的老師以及同學(xué)的