1、|基于单片机的红外遥控电子密码锁设计摘要：在日常的生活和工作中, 住宅与部门的安全防范、单位的文件档案、财务报表以及一些个人资料的保存多以加锁的办法来解决。本设计是基于 51 单片机设计的六位红外遥控密码锁，具有本机开锁遥控开锁，报警，工作状态液晶显示功能。密码锁具有安全性高、成本低、功耗低、易操作等优点。关键词：红外电子密码锁；报警；液晶显示;The Design of Infrared Remote Control Combination Lock Xiao peng(Grade 09,Class 3,Major electronics and information engineerin
2、g ，the school of physics and telecommunications engineering，Shaanxi University of Technology，Hanzhong 723003，Shaanxi)Tutor:Zhu Yaliabstract：In daily life and work, with department of housing security, unit documents, financial statements and some personal information using lock to save. This design
3、is based on 51 single-chip with infrared remote control combination 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 co
4、mbination lock；The alarm; Liquid crystal display (LCD);|目录1 引言 .31.1 电子密码锁的背景与研究意义 .31.2 红外电子密码锁的现状及发展趋势 .41.3 课题研究方法 .52 红外通信原理 .52.1 红外的发射和接收 .52.1.1 编码解码 .62.1.2 调制 .72.1.3 解调接收 .73 硬件电路设计 .73.1 整系统框图 .73.2 设计思想 .83.3 有关芯片的简介 .93.3.1 单片机 AT89C51 .93.3.2 存储芯片 AT24C02 介绍 .113.3.3 I2C 总线介绍 .123.3.4
5、LCD1602 液晶显示 .153.3.5 红外接收头 .183.4 电路图的设计 .193.4.1 复位电路 .193.4.2 振荡电路 .203.4.3 继电器驱动电路 .203.4.4 24C02 .213.4.5 LCD 1602 .214 系统软件设计 .224.1 KEIL 软件的简介 .22|4.2 系统功能子程序 .224.2.1 数据读写模块 .224.2.2 红外发射接收模块 .244.2.5 主流程图 .265 电路仿真及调试 .275.1 报警电路 .275.2 显示电路 .275.3 开锁电路 .28致谢 .29参考文献 .30附录 A 外文资料翻译 .31附录 B
6、源程序 .38附录 C 电路图 .60|1 引言1.1 电子密码锁的背景与研究意义在当今社会，安全防盗已成为社会问题，而锁自古以来就是防盗的重要工具，目前国内大部分人使用的还是传统的机械锁，然而，眼下假冒伪劣的机械锁互开率非常之高，此外，即使是一把质量过关的机械锁，通过急开锁，甚至可以在不损坏锁的前提下将锁打开。机械锁的这些弊端为一种新型的锁电子密码锁，提供了很大的发展空间。由于红外遥控具有许多优点， 例如红外线发射装置采用红外发光二极管遥控发射器易于小型化且价格低廉； 采用数字信号编码和二次调制方式，不仅可以实现多路信息的控制，增加遥控功能，提高信号传输的抗干扰性，减少误动作，而且功率消耗低
7、；红外线不会向室外泄露，不会产生信号串扰；反应速度快、传输效率高、工作稳定可靠等。工业设备中，在高压、辐射、有毒气体、粉尘等环境下，采用红外线遥控不仅完全可靠而且能有效地隔离电气干扰。所以红外线遥控是目前使用最广泛的一种通信和遥控手段。 在本设计中，红外遥控密码锁和 PC 机、数据库相结合，能够实现适时的、强大的管理，使得整个红外遥控系统得到更好的完善。 本文从经济实用的角度出发，设计采用单片机为主控芯片，结合外围电路，组成电子密码控制系统，密码锁共 6 位密码，每位的取值范围为 09，用户可以自行设定和修改密码，每个密码按键都有声、光提示。用户想要打开锁，必先通过提供的键盘输入正确的密码才可
8、以，密码输入错误有提示，为了提高安全性，当密码输入错误将报警，期间输入密码无效，以防窃贼多次试探密码。六位密码同时输入正确，锁才能打开。其特点如下：1) 保密性好，编码量多，远远大于弹子锁。随机开锁成功率几乎为零。2) 密码可变，用户可以随时更改密码，防止密码被盗，同时也可以避免因人员的更替而使锁的密级下降。|3) 误码输入保护，当输入密码多次错误时，报警系统自动启动。1.2 红外电子密码锁的现状及发展趋势在日常的生活和工作中, 住宅与部门的安全防范、单位的文件档案、财务报表以及一些个人资料的保存多以加锁的办法来解决。若使用传统的机械式钥匙开锁，人们常需携带多把钥匙, 使用极不方便, 且钥匙丢
9、失后安全性即大打折扣。在安全技术防范领域，随着单片机的问世，出现了带微处理器的密码锁，它除具有电子密码锁的功能外，还引入了智能化、科技化等功能，从而使密码锁具有很高的安全性、可靠性。当今电子密码锁发展已经到了非常高的境界，由于电子元件特别是单片机应用在这几年得到空前发展，无论功能性，稳定性都比较全面，在保密方面已做到人眼识别，指纹识别，人声识别基本上电影上有的现实也有。在国外发展比较早，所以应用也比较广泛，主要在家庭装较贵重地方，银行，保险柜等应用较多，在国内这方面发展也较快，不管自己开发或是引进都有，在重要地方应用也较多，由于价钱比普通弹子锁较贵，早几年应用较少，现在越来越普及到平常化，未来
10、的发展也会越来越被大众采用，由于它的功能、安全是弹子锁无法相比的5。发展前境也是非常大的。目前大部分的锁采用的都是机械式的，其最大的缺点是利用简单工具就能很容易地把锁打开。针对这种情况，我们设计了一种红外遥控密码锁，而一般设备都采用专用的遥控编码及解码集成电路，其制作简单、容易，但由于特定功能的限制，只适用于专用的电器产品，其应用范围受到限制。而设计的红外遥控密码锁系统能提高门禁系统的可靠性和安全性,适应市场需要。该系统具有普通电子密码锁功能的同时,还增加了遥控功能。该系统具有较强的实际应用价值,所涉及的技术包括:红外载波数据传输技术、单片机控制技术、红外遥控系统编码及译码技术、电路设计与演示
11、板制作技术等。|1.3 课题研究方法主要的设计实施过程：首先，选用 ATMEL 公司的单片机 AT89C51，以及选购其他电子元器件。第二步，使用 PROTEL99 完成原理图，并设计 PCB 图完成人工布线（后因 PCB 板损坏决定采用万能板焊接的方法） 。第三步，使用 Keil uVision3 软件编写单片机的 C 语言程序、仿真、软件调试。第四部，使用 PROTEUS 软件进行模拟软、硬件调试。最后，联合软、硬件调试电路板，完成本次设计。2 红外通信原理红外遥控有发送和接收两个组成部分。发送端采用单片机将待发送的二进制信号编码调制为一系列的脉冲串信号，通过红外发射管发射红外信号。红外接
12、收完成对红外信号的接收、放大、检波、整形，并解调出遥控编码脉冲。为了减少干扰， 采用的是价格便宜性能可靠的一体化红外接收头(HX1838， 它接收红外信号频率为 38kHz，周期约26 s) 接收红外信号，它同时对信号进行放大、检波、整形得到 TTL 电平的编码信号，再送给单片机，经单片机解码并执行去控制相关对象。图 2 原理方框图（编码与解码是一对逆过程，不仅在原理上是一对逆过程，在码的发收过程也是互反的，即以前发射端原始信号是高电平,那接收头输出的就是低电平，反之亦然。 ）2.1 红外的发射和接收红外线波长在 750nm 至 1um 之间的电磁波，它的频率低于可见光，是一种人的眼睛看不到的
13、光线。红外遥控具有抗干扰能力强，信息传输可靠，功耗低，成本低，易于实现等显著优点。红外遥控由发送和接收两部分组成，发送端采用单片机将待发送的二进制信号编码调制为一系列的脉冲信号，通过红外发射管发射红外信号。单片机 红外发射电路 HX1838 单片机|红外接收采用性能可靠的一体化红外接收头接收红外信号，它同时对信号进行放大，检波，整形，得到 TTL 电平的编码信号，再送给单片机，经单片机解码并进行相关操作。发送与接收示意图如下所示：图 2.2 发射与接收示意图2.1.1 编码解码0的编码与解码0.56ms 0.56ms0.56ms0.56ms 1的编码与解码1.685ms0.56ms1.685m
14、s 0.56ms图 2.2 编码与解码遥控编码脉冲由前导码、16 位地址码（8 位地址码、8 位地址码 1的反码）和 16 位操作码（8 位操作码、8 位操作码的反码）组成。前导码：是一个遥控码的起始部分，由一个 9ms 的高电平 ( 起始码 ) 和一个 4. 5ms 的低电平 ( 结果码 )组成，作为接受数据的准备脉冲。16 位地址码：能区别不同的红外遥控设备，防止不同机种遥控码互相干扰。|16 位操作码：用来执行不同的操作。采用脉宽调制的串行码，以脉宽为 0.56ms、间隔 0.56ms、周期 2为 1.12ms 的组合表示二进制的“0” ；以脉宽为 1.68ms、间隔0.56ms、周期为
15、 2.24ms 的组合表示二进制的“1” 。2.1.2 调制上述“0”和“1”组成的 32 位二进制码经 38kHz 的载频进行二次调制，然后再通过红外发射二极管产生红外线向空间发射。一般电视遥控器的遥控编码是连续的 32 位二进制码组，其中前 16 位为用户识别码，能区别不同的红外遥控设备，防止不同机种遥控码互相干扰。后 16 位为 8 位的操作码和 8 位的操作反码，用于核对数据是否接收准确。根据红外编码的格式，发送数据前需要先发送 9ms 的起始码和4.5ms 的结果码。遥控串行数据编码波形如下图所示：图 2.3 编码波形2.1.3 解调接收接收方一般使用 HX1838 一体化红外线接收
16、器进行接收解码，当HX1838 接收到 38kHz 红外信号时，输出端输出低电平，否则为高电平。所以红外遥控器发送红外信号时，参考上面遥控串行数据编码波形图，在低电平处发送 38kHz 红外信号，高电平处则不发送红外信号。红外接收完成对红外信号的接收、放大、检波、整形，并解调出遥控编码脉冲。为了减少干扰，采用的是价格便宜性能可靠的一体化红外接收头(HX1838，它接收红外信号频率为 38kHz，周期约 26us) 接收红外信号，它同时对信号进行放大、检波、整形得到 TTL 电平的编码信号，再送给单片机，经单片机解码并执行去控制相关对象。|3 硬件电路设计3.1 整系统框图图 3.1 遥控器整体
17、框图图 3.2 本机总体框图该系统由发射模块和接收模块两部分构成，遥控器发射模块可以随身携带，只要在接收器附近，即可遥控开锁；接收器则集开锁、修改密码、报警和显示于一体。3.2 设计思想AT89C514*4 键盘复位电路发射电路AT89C51警报电路开锁电路1602 显示电路复位电路接收电路24c02 存储电路4*4 键盘|本系统采用单片机 AT89C2051 和 AT89C52 作为核心的元件，利用红外遥控原理和单片机相关功能设计的一款具有本机开锁，遥控开锁和可修改密码的电子密码锁。发射接收电路图如下：(a) (b) 图 3.3 发射与接收3.3 有关芯片的简介3.3.1 单片机 AT89C51
