基于單片機(jī)密碼鎖的設(shè)計(jì)剖析

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書基于單片機(jī)電子密碼鎖的設(shè)計(jì)學(xué)院：專業(yè)：學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：2014年6月摘要摘要本次設(shè)計(jì)題目為遙控電子密碼鎖的設(shè)計(jì)，與傳統(tǒng)鎖相比，電子密碼鎖具有非常多的優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)單，易于編程等，因而也具有更廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。這次畢設(shè)采用8051做為核心，加上各種外接電路實(shí)現(xiàn)要求的各種功能，例如：矩陣鍵盤電路、紅外接收和發(fā)射電路、LCD屏顯示器等等，密碼鎖的功能包括設(shè)置原始密碼、實(shí)現(xiàn)本機(jī)開鎖、8到10米遙控開鎖、密碼錯(cuò)誤3次報(bào)警報(bào)警、修改密碼的能力。下面的論文比較詳細(xì)說明了遙控密碼鎖的硬軟件電路電路設(shè)計(jì)、總機(jī)電路圖，個(gè)人認(rèn)為設(shè)計(jì)的難點(diǎn)在于紅外線的發(fā)射和接收，如果使用傳統(tǒng)的編碼器、解碼器就

2、會(huì)使是系統(tǒng)變得異常復(fù)雜，故我們應(yīng)該打破傳統(tǒng)思維的限制利用現(xiàn)代化技術(shù)找到一種可以替代的簡(jiǎn)單技術(shù)來(lái)解決問題。這種新技術(shù)是應(yīng)用單片機(jī)來(lái)調(diào)制紅外線信號(hào)，然后用紅外發(fā)射管發(fā)射出去。本機(jī)接收部分用HS0038器件，它是接收周期約為26us,頻率約為38KHz的信號(hào)，它能夠一次性完成模擬電路的分立元件完成的對(duì)信號(hào)的接收、放大等，HS0038輸出白是TTL信號(hào)，可以直接輸入單片機(jī)進(jìn)行處理。這個(gè)原件會(huì)使本機(jī)接受部分電路的設(shè)計(jì)變得簡(jiǎn)單，使用方便，降低了成本。本次設(shè)計(jì)的的電子密碼鎖的實(shí)用性非常強(qiáng)，比如它能夠用在家里和倉(cāng)庫(kù)的門上也可以用在保險(xiǎn)柜或者汽車門上，并且這種所比較傳統(tǒng)的機(jī)械鎖更加安全保障。實(shí)際的生活和生產(chǎn)中，

3、我們可能會(huì)碰到許多對(duì)身體健康有害的環(huán)境：有害氣體、輻射等等，因此采用遙控的方式開鎖既可以最大限度的隔離各種電氣干擾。關(guān)鍵詞：安全、密碼鎖、紅外遙控IAbstractAbstractThisdesigntitledinfraredremoteelectroniclocksdesign,comparedwiththetraditionallocks,remoteelectroniclockshavealotofadvantages:easytooperate,easytoprogram,andthusalsohaveabroadermarketprospects.Theremoteelectron

4、iclocksdesignedintotwomodules:thetransmittermoduleandreceivermodule.TheentiresystemtoAT89C51core,pluskeyboardcircuit,crystaloscillatorcircuit,infraredreceivercircuit,alarmcircuit,infraredtransmittercircuit,displaycircuitandotherperipheralcircuitstoachieve,withthedefaultsixoriginalpassword,themachine

5、lock,remotekeylessentry,passwordinputerroralarm,changepasswordsandotherfunctions.Thefollowingpaperintroducestheoveralldesignoftheinfraredremoteelectroniclocks,hardwarecircuitandsoftwarecircuit,difficultypersonallythinkthatdesignisaninfraredtransmitterandreceiver,ifyouuseatraditionalencoders,decoders

6、willmakethesystembecomeabnormalcomplex,itmustfindanewwaytosolvetheproblem.Partofthelaunchtomodulatethesignalusinglight-emittingdiodestoemitinfraredlight.ReceiversectionusesintegratedreceiverHS0038,itreceivesafrequencyof38KHZ,aperiodof26us,itcanbearemotecontrolsignalreception,amplification,detection,

7、plasticrolledintoone,andtheoutputoftheitcanbeidentifiedTTLsignal,therebygreatlysimplifyingareceivingcircuitdesignandcircuitcomplexity,easeofuse.Thedesignoftheelectroniclockspracticalityisverystrong,suchthatitcanbeusedathomeandwarehousedoorscanalsobeusedinthesafeorcardoor,andthisthemoretraditionalmec

8、hanicallockmoresecurity.Inindustrialproduction,wewillencounteravarietyofenvironments:harmfulgases,radiation,etc.,soawaytounlocktheremotecontroltomaximizeboththeisolationofvariouselectricalinterference.Keywords:security,passwordlock,infraredremotecontrol.n目錄目錄摘要IAbstractIII目錄IV第一章緒論11.1 設(shè)計(jì)的背景及其意義11.2

9、 電子密碼鎖的研究現(xiàn)狀21.3 紅外通信概述31.4 設(shè)計(jì)的要求及其指標(biāo)41.4.1 主要設(shè)計(jì)內(nèi)容41.4.2 主要設(shè)計(jì)指標(biāo)及其參數(shù)4第二章系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)52.1 整體設(shè)計(jì)思路52.2 硬件電路設(shè)計(jì)方案52.2.1 遙控發(fā)射部分設(shè)計(jì)52.2.2 本機(jī)接收部分設(shè)計(jì)63.1 AT89C52單片機(jī)83.1.1 AT89C52簡(jiǎn)介83.1.2 AT89C52的引腳功能83.1.3 晶振電路設(shè)計(jì)103.1.4 復(fù)位電路113.2 電源電路123.3 紅外發(fā)射電路143.3.1 紅外對(duì)管簡(jiǎn)介143.3.2 紅外發(fā)射電路143.4 紅外接收電路設(shè)計(jì)153.4.1 HS0038概述153.4.2 紅外一體化

10、接收頭的特性：163.4.3 紅外接收電路圖173.5 鍵盤電路173.5.1 矩陣鍵盤原理173.5.2 矩陣鍵盤原理圖183.6 顯示電路193.7 報(bào)警電路設(shè)計(jì)203.8 電磁鎖部分電路21第四章軟件設(shè)計(jì)234.1 系統(tǒng)發(fā)射部分的軟件設(shè)計(jì)234.1.1 主程序流程圖234.1.2 延時(shí)10ms子程序244.1.3 鍵盤掃描程序244.1.4 紅外發(fā)射程序264.2 主機(jī)接收部分程序設(shè)計(jì)284.2.1 主程序設(shè)計(jì)28IV目錄4.2.2 紅外接收程序284.2.3 密碼識(shí)別子程序304.2.4 報(bào)警部分程序304.2.5 顯小子程序314.2.7 修改密碼子程序32第五章結(jié)論34參考文獻(xiàn)35

11、致謝錯(cuò)誤！未定義書簽。附錄I:總機(jī)電路圖36附錄H:主要源程序代碼38IV第一章緒論第一章緒論1.1 設(shè)計(jì)的背景及其意義我們都知道，鎖具自古以來(lái)就在人類的生活中扮演者重要的角色，密碼鎖是鎖中的一類，開鎖的時(shí)候用是一長(zhǎng)串的數(shù)字或者英文字母。密碼鎖的密碼往往是數(shù)字或者字母的組合，有些密碼鎖只有一個(gè)機(jī)械式的轉(zhuǎn)盤，它能夠轉(zhuǎn)動(dòng)鎖內(nèi)的凸輪或者鎖內(nèi)的其它裝置。還有些密碼鎖直接轉(zhuǎn)動(dòng)幾個(gè)帶有數(shù)字的輪盤，可以拉動(dòng)鎖內(nèi)部的裝置。而隨著社會(huì)的進(jìn)步，高新科技的發(fā)展，各種高度機(jī)密文件越來(lái)越多，偷盜事件越來(lái)越頻繁，而偷盜的技術(shù)也越來(lái)越高明，但人們的安全意識(shí)也在不斷加強(qiáng)，人們也在尋找各種方式來(lái)加強(qiáng)安全性。傳統(tǒng)的機(jī)械鎖的缺點(diǎn)是

12、顯而易見的，比如：安全不好、投資成本高等等。近些年來(lái)在防盜產(chǎn)業(yè)中出現(xiàn)了一種新型的電子密碼鎖，它們?cè)诟鞣N場(chǎng)合逐步替代了已成為非主流的機(jī)械鎖，尤其是伴隨著微電子和集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是單片機(jī)的廣泛應(yīng)用，人們可以更簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)密碼鎖，這種密碼鎖和之前流行鎖具相比具有相當(dāng)多的優(yōu)勢(shì)，如：易于控制、功耗和成本低等。我們這里要設(shè)計(jì)的紅外遙控電子密碼鎖具有遠(yuǎn)距離遙控的功能，它面向更廣闊的市場(chǎng)，而且它的安全性和可靠性使得它有潛力成為電子防盜產(chǎn)品的主流。智能的密碼鎖是新一代的的電子鎖，它的設(shè)計(jì)結(jié)合了許多領(lǐng)域的多種技術(shù)如電子、集成電路、傳感器、通訊等等，非常具有現(xiàn)代化氣息，它結(jié)合了計(jì)算機(jī)智能識(shí)別技術(shù)與現(xiàn)代化工

13、程系統(tǒng)于一身，是保障重要場(chǎng)合門口和物品鎖柜的重要一環(huán)，適用于多種場(chǎng)合，例如保險(xiǎn)柜、車庫(kù)、公司檔案室、小區(qū)、公司門禁、軍事基地等。而且近代來(lái)紅外線技術(shù)逐步發(fā)展，它可以進(jìn)行中遠(yuǎn)距離信息傳輸，因此在具有遙控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中將扮演著很重要的角色，遙控系統(tǒng)最開始是用有線的然后才發(fā)展到無(wú)線電波，到近些年來(lái)開始使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的I/O接口進(jìn)行紅外線遙控。其遙控電路的設(shè)計(jì)往往是由單片機(jī)系統(tǒng)、顯示電路等集成電路及其外圍器件構(gòu)成。因此將這兩類技術(shù)融合起來(lái)得到的密碼鎖性能會(huì)更好。當(dāng)前，在市場(chǎng)上很多種類的鎖，它們事實(shí)上沒有真正防盜的功能。而大部分鎖的制造原理又過于簡(jiǎn)單，因此，新的時(shí)代我們提出了制鎖工業(yè)必須進(jìn)行革命性的改造。

14、此次設(shè)計(jì)一就是其中的一種。此次設(shè)計(jì)利用紅外線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，因此可以進(jìn)行中遠(yuǎn)距離開鎖，而不必像傳統(tǒng)機(jī)械鎖那樣需要將鑰匙插進(jìn)鎖孔里才能開鎖，其整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)用單片機(jī)控制紅外遙控開鎖，LED顯示，密碼的修改，密碼輸入三次錯(cuò)誤報(bào)警等功能，還可以在密碼泄露的狀況下及時(shí)修改原始密碼。此設(shè)計(jì)具有許多操作和使用方面其他鎖具不具有的優(yōu)點(diǎn)。無(wú)線電遙控能夠透過實(shí)物去遙控對(duì)象，但是紅外遙控卻不具有這樣的能力，因此，當(dāng)我們?cè)O(shè)計(jì)紅外遙控器時(shí)，沒有必要像設(shè)計(jì)無(wú)線電類遙控器一樣，為了避免隔墻控制鄰家或自家其它電器，每一個(gè)遙控器都要擁有不一樣編碼或頻率，因此屬于一類的紅外遙控器，允許有相同的遙控頻率或者遙控編碼，而大部分情況下并

15、不會(huì)沒有各種信號(hào)之間反串的狀況。這樣就為可以大量生產(chǎn)紅外線遙控器應(yīng)用于電器控制及其他的系統(tǒng)中提供了可靠依據(jù)。紅外線地波長(zhǎng)要無(wú)線電波波長(zhǎng)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于紅外線地波長(zhǎng)，故紅外線的傳輸并不會(huì)影響鄰近的電器，另外紅外線對(duì)環(huán)境的影響也比較小?？茖W(xué)技術(shù)的日新月異使得人們對(duì)于物質(zhì)水平和精神水平的要求越來(lái)越高。1.2 電子密碼鎖的研究現(xiàn)狀市場(chǎng)上最普遍的的遙控性的電子密碼鎖一般有無(wú)線電控和光控這兩種。光遙控的電子密碼鎖既可以用紅外線遙控也可以用可見光。無(wú)線電遙控的特點(diǎn)是其傳播的信息量可以很大、速度也可以很快、肉眼無(wú)法識(shí)別，不過它發(fā)射的光信號(hào)分散的分布在空間里面，所以很容易就可以用相關(guān)儀器捕捉住，因而一般采用“可以變化

16、的密碼”這樣以來(lái)即使捉住了即時(shí)的密碼也沒有辦法使用、其復(fù)制的價(jià)值也就大打折扣了。另外紅外遙控傳輸密碼的介質(zhì)是小角度的光，它的基本特點(diǎn)和無(wú)線電遙控的密碼鎖相同，所不同的是它的電信號(hào)不是分散的存在，也沒有辦法法在它的傳播路徑上用儀器捕捉信號(hào)，因而其保密性比較高。如果使用遙控式電子密碼鎖，要注意保存遙控終端。從目前的技術(shù)水平和生產(chǎn)水平來(lái)看，最普遍使用的是鍵盤式的密碼鎖，此種密碼鎖主要用于重要物品保險(xiǎn)柜、倉(cāng)庫(kù)門、辦公問和其它機(jī)密的裝置。鍵盤式密碼非常可靠，它需要在認(rèn)為地輸入數(shù)字或字母密碼，其最好的一點(diǎn)是原始密碼是人們靠記憶記住的，是一個(gè)虛擬的東西而不像鑰匙那樣實(shí)在，因而非?？煽?，一般不會(huì)丟失。不過電子

17、密碼鎖的密碼最好不要設(shè)置的太簡(jiǎn)單（比如用123456這樣連續(xù)的數(shù)字，最好是無(wú)規(guī)律的），若是太簡(jiǎn)單的話別人就很容易破解，或者有可能被他人無(wú)意間聽到，這樣便使得鎖的安全性大打折扣。當(dāng)然，有一些人設(shè)置密碼時(shí)為了增加安全性弄得太復(fù)雜，到最后反而自己也忘記了，從而給自己以及他人帶來(lái)了很大的麻煩。因此，根據(jù)密碼鎖這種明顯的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，鍵盤式電子密碼也在不斷發(fā)展中，例如“任意設(shè)定密碼”技術(shù)的開發(fā)使我們可以根據(jù)自己的情況和喜歡程度來(lái)設(shè)定密碼，可以根據(jù)具體情況隨時(shí)改動(dòng)密碼；而“鍵盤亂序顯示”技術(shù)的應(yīng)用使鍵盤上的鍵位在我們每一次按下時(shí)都顯示出不同的字母或者數(shù)字，而且顯示的方式只能由我們?cè)诿鎸?duì)鍵盤正面才可以看到，所

18、以即便是旁邊人人看見我們操作也很難猜測(cè)出出密碼的具體順序；獨(dú)具一格的“自動(dòng)更改密碼”方法使這次鍵入的密碼可以由系統(tǒng)更改成下一次應(yīng)輸入的密碼，更改的規(guī)律是隨機(jī)的因此別人無(wú)法得知，所以不需要怕別人可以猜測(cè)得到；“多重密碼設(shè)定”技術(shù)使單一的一組密碼是無(wú)效的，這種方法比較適合二個(gè)或者多個(gè)人分共同使用，電子密碼鎖需要輸入兩組或者兩組以上的密碼才可以打開鎖，這樣以來(lái)就大幅度提高了密碼鎖的保密性，再者若限制輸入數(shù)字的先后順序的話則保密性還可以提高很多。為了提高電子密碼鎖的安全性，往往是如果輸入密碼錯(cuò)誤超過三次那么密碼鎖就會(huì)自動(dòng)上鎖具結(jié)果是在一段時(shí)間內(nèi)無(wú)法輸入密碼開鎖。簡(jiǎn)言之，盡管新型的電子密碼鎖更新周期越來(lái)

19、越短，但鍵盤式電子密碼防盜鎖仍然是最普遍的產(chǎn)品，它不僅僅在市場(chǎng)上處于主導(dǎo)地位，并且，它還常常做為其他類電子密碼鎖的輔助手段。1.3 紅外通信概述紅外遙控器的設(shè)計(jì)依據(jù)就是紅外通信的基本原理。紅外線是人肉眼看不見的光，它所指的波長(zhǎng)在750nm至ImmjH,紅外線的頻率比可見光稍低但卻比微波頻率要高。而紅外通信波的波長(zhǎng)是在0.75至25um問，屬于近紅外波，其他波段的紅外光是不會(huì)使用的。至管理紅外通信的協(xié)會(huì)成立后，協(xié)會(huì)把紅外通訊所使用波區(qū)域定在850nm至900nm之間，這樣就可以使得不同的廠商生產(chǎn)的各種紅外通信產(chǎn)品的通訊效果能夠達(dá)到最好。紅外傳輸是一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳輸方式，無(wú)線，不能離的太遠(yuǎn)，要對(duì)準(zhǔn)方

20、向，且中間不能有障礙，由于紅外線的直射特性，紅外通訊技術(shù)不太適合傳輸障礙比較多的地方。因此，紅外通訊技術(shù)多數(shù)情況下傳輸距離短、傳輸速率不高。紅外傳輸?shù)拿浇槭墙t外波的紅外線。發(fā)送端的系統(tǒng)把基帶信號(hào)調(diào)制為脈沖用，脈沖用將攜帶所要發(fā)送的信息，紅外發(fā)射管是發(fā)射紅外線信號(hào)最普遍的器件，因此經(jīng)過放大后的信號(hào)經(jīng)發(fā)射管發(fā)射出去。接收部分把接收裝置得到的紅外光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，經(jīng)過一系列的處理后發(fā)送給解調(diào)器，解調(diào)器把光信號(hào)還原成原來(lái)的數(shù)字信號(hào)后送至后續(xù)處理電路，而后實(shí)現(xiàn)遙控功能。脈寬調(diào)制（簡(jiǎn)稱PWM是信號(hào)調(diào)制的方法之一，它是通過脈沖的寬度來(lái)完成信號(hào)的調(diào)制，另外一種方法是脈時(shí)調(diào)制（簡(jiǎn)稱PPM,它是利用時(shí)間問隔來(lái)

21、進(jìn)行信號(hào)調(diào)制。本系統(tǒng)采用的調(diào)制方式是脈寬調(diào)制。1.4 設(shè)計(jì)的要求及其指標(biāo)1.4.1 主要設(shè)計(jì)內(nèi)容根據(jù)導(dǎo)師所給出的任務(wù)書，然后經(jīng)過查閱各種資料，現(xiàn)把設(shè)計(jì)內(nèi)容一一列出:電路總體框圖的設(shè)計(jì)單元電路的設(shè)計(jì)與計(jì)算：設(shè)計(jì)單元電路并確定電路的參數(shù)，并分析電路的工作原理?？傮w電路的設(shè)計(jì)：按要求設(shè)計(jì)總體電路，并分析其工作原理。按規(guī)定的格式編寫論文。1.4.2 主要設(shè)計(jì)指標(biāo)及其參數(shù)使用單片機(jī)設(shè)計(jì)通過鍵盤預(yù)設(shè)初始密碼紅外遙控開鎖或者本機(jī)開鎖顯示器顯示是否接收到信號(hào)3次打不開報(bào)警(6)設(shè)計(jì)所需的直流穩(wěn)壓電源遙控距離8-10米4第二章系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)第二章系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)2.1 整體設(shè)計(jì)思路此次設(shè)計(jì)的是以單片機(jī)為技術(shù)核

22、心的紅遙控電子密碼鎖，具有成本較低、可靠性較強(qiáng)等多種特點(diǎn)。傳統(tǒng)上紅外遙控通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)都是使用配套的的編碼解碼電路，在本設(shè)計(jì)中我將采用一種新的技術(shù)，用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的編碼和解碼，這就大大地節(jié)省了硬件資源的使用，應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)方法也增加了系統(tǒng)地靈活性。具硬件電路主要單片機(jī)最小系統(tǒng)、有4*4和3*4矩陣鍵盤、單片機(jī)最小系統(tǒng)、紅外發(fā)射電路、紅外接收電路、LCD顯示電路、電磁鎖電路、報(bào)警電路。另外還要有兩個(gè)部分的軟件設(shè)計(jì)：發(fā)射遙控部分和本機(jī)接收部分。軟件設(shè)計(jì)是密碼鎖系統(tǒng)中非常重要的一部分，軟件設(shè)計(jì)的好壞直接決定系統(tǒng)的性能的優(yōu)良與否，本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要包括主程序、紅外編碼程序、鍵盤掃描程序、紅外發(fā)射程

23、序、紅外解碼程序、LCD顯示程序，修改密碼程序、報(bào)警程序。整體設(shè)計(jì)思路為：開始時(shí)系統(tǒng)處于休眠狀態(tài)，當(dāng)遙控器有按鍵按下時(shí)，單片機(jī)響應(yīng)中斷，利用單片機(jī)的定時(shí)作用產(chǎn)生38KHz的矩形脈沖（載波信號(hào)），單片機(jī)根據(jù)掃描到的不同鍵值而產(chǎn)生不同的編碼信號(hào)（基帶信號(hào)），信號(hào)經(jīng)調(diào)制后發(fā)射出去，紅外接收頭接收到紅外信號(hào)，經(jīng)過解調(diào)后得到原來(lái)的脈沖信號(hào)，然后輸入單片機(jī)進(jìn)行解碼還原遙控器輸入的密碼，次密碼與存儲(chǔ)在單片機(jī)EPROMN勺原始密碼進(jìn)行比較，相同則開鎖，如果密碼連續(xù)輸錯(cuò)三次就啟動(dòng)報(bào)警電路，并發(fā)出10S鐘的報(bào)警信號(hào)。2.2 硬件電路設(shè)計(jì)方案2.2.1 遙控發(fā)射部分設(shè)計(jì)單片機(jī)不工作時(shí)一直處于低功耗狀態(tài)，只有當(dāng)有鍵按

24、下時(shí)才開始工作，系統(tǒng)通過單片機(jī)的矩陣鍵盤獲取用戶的遙控信息，經(jīng)按鍵掃描確認(rèn)后，單片機(jī)發(fā)出與此按鍵相對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制編碼信號(hào)信號(hào)，并由P1.1輸出，同時(shí)系統(tǒng)利用單片機(jī)的定時(shí)中斷功能，由定時(shí)器T0產(chǎn)生頻率為38KHz的矩形脈沖，其周期為26US,并由單片機(jī)P1.0口輸出，產(chǎn)生的方法即是每隔13US對(duì)P1.0口取反一次，矩形脈沖如圖2-1所示。P1.0和P1.1兩個(gè)引腳輸出的信號(hào)經(jīng)與門完成對(duì)基帶信號(hào)的調(diào)制，經(jīng)NPNE極管放大后驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)光二極管發(fā)出調(diào)制紅外光，紅外發(fā)光二極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和普通的二極管不同，當(dāng)它的兩端加上電壓時(shí)，發(fā)出的是紅外光。遙控發(fā)射部分以AT89C5勸核心，并輔以鍵盤電路、晶振電路、復(fù)位

25、電路、紅外發(fā)射電路組成一個(gè)較為完整的系統(tǒng)，紅外發(fā)射部分的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖2-2所示。圖2-138KHz載波信號(hào)圖2-2紅外遙控部分結(jié)構(gòu)圖2.2.2 本機(jī)接收部分設(shè)計(jì)紅外接收端普遍使用紅外一體化接收頭HS0038它不需要任何外圍電路就可以接受信號(hào)并且放大信號(hào)，能夠順利完成信號(hào)的處理工作，它輸出的信號(hào)可以很好的與TTL兼容因此可以直接輸入單片機(jī)，從形體上看，它與普通三極管差不多，但功能卻差異巨大，適合于各種紅外遙控電路。當(dāng)紅外接收頭沒有信號(hào)輸入時(shí)，它的輸出就是高電平，反之就輸出低電平。接收頭中的光電二極管把接到的紅外信號(hào)轉(zhuǎn)為電信號(hào)，然后經(jīng)過一系列的處理后得到原始的二進(jìn)制編碼，二進(jìn)制編碼經(jīng)單片機(jī)解碼

26、后得到用戶的控制信息，并轉(zhuǎn)至單片機(jī)輸入輸出口執(zhí)行，同時(shí)顯示器LCD1602M示當(dāng)前的狀態(tài)。顯示狀態(tài)為：在沒有操作的狀態(tài)下，液晶背光燈不亮，液晶上顯示的是“EnterPassword”,按下開鎖鍵后，然后進(jìn)入了輸入密碼界面，用戶通過鍵盤輸入與原始密碼相同的密碼就可開鎖。開鎖狀態(tài)下，按下修改密碼按鍵就可以進(jìn)入修改密碼的界面“EnterPassword”，輸完后，進(jìn)入到另一個(gè)確認(rèn)密碼的界面“EnterPassword”,用來(lái)防止錯(cuò)誤操作。如果輸入錯(cuò)誤，可以按消除鍵來(lái)清除已輸入信息。如果連續(xù)輸入三次錯(cuò)誤的密碼，就會(huì)觸發(fā)報(bào)警器。密碼鎖主機(jī)接受部分包括單片機(jī)AT89C52晶振電路、復(fù)位電路、電磁鎖電路、報(bào)

27、警電路、顯示電路、鍵盤電路、紅外接收電路，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2-3所示。圖2-3主機(jī)接收部分結(jié)構(gòu)圖7第三章遙控電子密碼鎖的硬件電路設(shè)計(jì)第三章遙控電子密碼鎖的硬件電路設(shè)計(jì)3.1 AT89C52單片機(jī)3.1.1 AT89C52簡(jiǎn)介AT89C52是8位的微處理器，具有8KB的在線可編程Flash,性能比較高、功耗比較低。AT89C52的制造用的是愛特梅爾公司的存儲(chǔ)器技術(shù)，可以與生產(chǎn)中其他的單片機(jī)產(chǎn)品的指令完全兼容。單片機(jī)Flash存儲(chǔ)器的ROMS統(tǒng)編程可以在線進(jìn)行，也可以應(yīng)用于普通編程器。就單個(gè)單片機(jī)芯片來(lái)說，AT89C52勺在線可編程系統(tǒng)的靈活行非常強(qiáng)，這使AT89C52r泛應(yīng)用于大部分嵌入式控制系統(tǒng)

28、中,并給用戶帶來(lái)許多技術(shù)上的方便性。AT89S52的主要性能：?可以與MCS-51單片機(jī)產(chǎn)品完全兼容?8KB的在系統(tǒng)可編程ROM?具有1000次擦寫次數(shù)?全靜態(tài)的操作：0Hz-33MHz?三級(jí)加密的ROM程序存儲(chǔ)器）?32個(gè)可編程的I/O口?三個(gè)16位計(jì)數(shù)器/定時(shí)器?8個(gè)中斷源?全雙工用行口?低功耗的掉電和空閑模式?掉電后中斷可以喚醒3.1.2 AT89C52的引腳功能熟知單片機(jī)的引腳功能是學(xué)習(xí)和使用單片機(jī)的重要內(nèi)容。因?yàn)閱纹瑱C(jī)引腳能夠表現(xiàn)出此種單片機(jī)的硬件特性，關(guān)于硬件，用戶只能夠正確使用引腳而不能改變引腳功能，我們把外圍芯片或電路連接到單片機(jī)引腳上構(gòu)成系統(tǒng)。加上必要的軟件就可以實(shí)現(xiàn)特定的功

29、能AT89C52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)的片內(nèi)ROM256字節(jié)RAM看門狗電路，32位I/O接口，三個(gè)16位計(jì)數(shù)器/定時(shí)器，2個(gè)數(shù)據(jù)指針DPTR5個(gè)中斷源2級(jí)中斷優(yōu)先級(jí)，2個(gè)全雙工用行口。AT89C5珊有可選擇的省電模式可以利用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。在掉電保護(hù)的方式下，系統(tǒng)保存數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的內(nèi)容，單片機(jī)機(jī)內(nèi)的振蕩器停止工作，其他的工作也會(huì)停止，系統(tǒng)處于等待階段，當(dāng)下一個(gè)中斷來(lái)臨時(shí)單片機(jī)繼續(xù)工作。工作于空閑模式下時(shí)，系統(tǒng)允許數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、用口等繼續(xù)工作，但此時(shí)CPU不工作的。AT89C52單片機(jī)使用DIP封裝形式。一共有40個(gè)引腳，如圖3-1所示，另外CMO單片機(jī)還可能用到方形封裝形式。因?yàn)槭芤龜?shù)目限制，因

30、此有些引腳要擁有第二功能。在單片機(jī)的引腳中，有2個(gè)引腳為電源的專用引腳，有2個(gè)引腳用來(lái)外接晶振，還有4條引腳是其他電源和控制的復(fù)用引腳，其他的32條引腳是普通輸入和輸出弓|腳。下面具體介紹各個(gè)引腳功能：U1二 一”-二二一P1B0T2VCCP1B1T2EXP0B0AD0P1B2P0B1AD1P1B3P0B2AD2P1B4P0B3AD3P1B5MOSIP0B4AD4P1B6MISOP0B5AD5P1B7SCKP0B6AD6RSTP0B7AD7P3B0RXDEAVPPP3B1TXDALEPROGP3B2INT0PSENP3B3INT1P2B7A15P3B4TOP2B6A14P3B5T1P2BSA1

31、3P3B6WRP2B4A12P3B7RDP2B3A11XTAL2P2B2A10XTAL1P2B1A9GNDP2B0A822212R2724mm a/78051圖3-1AT89C52的弓I腳圖輸入輸出引腳：P0口：P0口受內(nèi)部控制信號(hào)的控制，它是一個(gè)雙向的三態(tài)I/O接口，共八位，在不擴(kuò)展存儲(chǔ)器或外部接口的狀態(tài)下，P0口為普通的輸入/輸出接口，其中每一位有能力驅(qū)動(dòng)8個(gè)邏輯電平。當(dāng)接有片外存儲(chǔ)器或外部接口時(shí)，P0口是地址總線的低八位低8位，也可分時(shí)復(fù)用為數(shù)據(jù)總線。這種工作方式下，P0口不需要上拉電阻，但在做程序校驗(yàn)時(shí)卻需要。P1口：P1口也是8位準(zhǔn)雙向I/O口，其中每一位即可作為輸出使用，也可作為輸

32、入使用，具有內(nèi)部上拉電阻，故即使輸入時(shí)集電極開路也無(wú)需外接上拉電阻，它能夠驅(qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL負(fù)載。另外，P1.0和P1.1還具有第二功能：P1.0可以分別作計(jì)數(shù)器/定時(shí)器2的脈沖輸入端，P1.1作為和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部控制。P2口：P2也是8位的準(zhǔn)雙向I/O口，它和P1口具有一樣的接負(fù)載能力。當(dāng)P2口寫“1”時(shí)，可作為普通輸入/輸出口直接使用。當(dāng)單片機(jī)有外接存儲(chǔ)器，且需要尋址超過256B范圍時(shí)，P2口作為高8位地址總線。當(dāng)用間接尋址方式（如MOVXgDPRA）訪問外部RAM寸，P2口鎖存器的內(nèi)容就會(huì)被輸出或者輸入。另外P2口線也某些控制信號(hào)和高位地址總線。P3口：P3口也是一個(gè)擁有上拉電阻

33、的8位的準(zhǔn)雙向輸入輸出口線，P3口和P0口與P2口一樣擁有相同的帶負(fù)載能力，另外P3口也可以作為AT89C52的第二功能使用，它的每一口都可以作為第二功能使用，接口的第二功能具體定義如表3-1所小。引腳第二功能P3.0用行輸入口RXDP3.1用行輸出口TXDP3.2外部中斷0,低電平有效INT0P3.3外部中斷1,低電平有效INT1P3.4計(jì)數(shù)器/定時(shí)器0脈沖輸入端T0P3.5計(jì)數(shù)器/定時(shí)器1脈沖輸入端T1P3.6I/O接口寫選通輸出端WRP3.7I/O接口讀選通輸出RD表3-1P3口第二功能3.1.3 晶振電路設(shè)計(jì)晶振電路是單片機(jī)的心臟，它用于產(chǎn)生單片機(jī)工作時(shí)所需要的時(shí)鐘信號(hào)，可以說單片機(jī)就

34、是一個(gè)復(fù)雜的同步時(shí)序信號(hào)，為了保證同步工作的實(shí)現(xiàn)，電路應(yīng)在統(tǒng)一的時(shí)鐘信號(hào)控制下進(jìn)行工作。單片機(jī)產(chǎn)生適中的方法有內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式。AT89C52單片機(jī)內(nèi)有一個(gè)用來(lái)構(gòu)成振蕩器的高增益反向的放大器，引腳XTAL2與XTAL1分別是放大器的輸出端和輸入端。在XTAL2與XTAL1的兩端跨接一個(gè)片外石英晶體就可以構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩。這種方式稱之為內(nèi)部時(shí)鐘方式。而外部時(shí)鐘方式使用的是外部振蕩器，由它產(chǎn)生的外部時(shí)鐘脈沖信號(hào)接至XTAL洲直接送至內(nèi)部時(shí)鐘電路，而XTAL1端接地，這種方式適用于多塊芯片同時(shí)工作，便于同步。內(nèi)部時(shí)鐘振蕩方式得到的時(shí)鐘信號(hào)比較穩(wěn)定，因此本次設(shè)計(jì)中采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，振蕩電路

35、如圖3-2所示，51單片機(jī)允許的晶體振蕩可在1.2到24MH左間選擇，電容C1和C2的作用是穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振，它們的取值對(duì)振蕩輸出的穩(wěn)定性、大小及其振蕩電路的起振速度有一定的影響，外接石英晶體時(shí)電容C2和電容C1的值通常選擇30pf左右，外接陶瓷諧振器時(shí)，C2和C1的值均為47PF,本次選擇兩個(gè)兩個(gè)20pF的電容和一個(gè)石英晶體組成。振蕩頻率由石英晶體的諧振頻率確定，為了減少寄生電容，更好地保證振蕩器穩(wěn)定可靠的工作，石英晶體或陶瓷晶體和電容應(yīng)該盡可能安裝的與單片機(jī)芯片靠近。C1-IF20pFC2T卜20pF圖3-2晶振電路3.1.4 復(fù)位電路計(jì)算機(jī)在啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)都需要復(fù)位,使得CPUS系統(tǒng)中

36、的其它部件都處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作。只要在單片機(jī)的RST®輸入24個(gè)振蕩周期以上的電平，單片機(jī)便進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。單片機(jī)復(fù)位時(shí)，輸出信號(hào)ALEPSEN為高電平，復(fù)位以后不影響片內(nèi)RAM復(fù)位后，P0到P3口輸出高電平，且使準(zhǔn)雙向口都處于輸入狀態(tài)，并且將07H寫入堆棧指針SR同時(shí)，PC指向0000H使單片機(jī)從起始地址0000H開始重新執(zhí)行程序。所以，如果單片機(jī)運(yùn)行出錯(cuò)或進(jìn)入死循環(huán)，則可以通過復(fù)位使得CPU新啟動(dòng)。復(fù)位分為上電復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位，所謂上電復(fù)位是指單片機(jī)只要一上電，便自動(dòng)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。在通電瞬間，+5V電壓加到RST喘，然后，電源通過電阻R對(duì)電容充電，RS礎(chǔ)出現(xiàn)

37、正脈沖，用以復(fù)位。所謂手動(dòng)復(fù)位，是指通過接通一個(gè)按鈕開關(guān)，使得單片機(jī)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。體統(tǒng)上電運(yùn)行后，如果需要復(fù)位，一般都是通過手動(dòng)復(fù)位來(lái)實(shí)現(xiàn)。如圖3-3為單片機(jī)上電自動(dòng)復(fù)位電路，電路由電阻、電容、和按鍵組成。5VVCC圖3-3單片機(jī)復(fù)位電路3.2 電源電路電子電路中通常要使用穩(wěn)壓電源來(lái)供電，因此穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)的好壞將直接影響電路系統(tǒng)的穩(wěn)定性。隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，電子系統(tǒng)的使用領(lǐng)域也來(lái)越廣，各種電子設(shè)備層出不窮，以此對(duì)穩(wěn)壓電源的要求也就越來(lái)越高，電子設(shè)備向小型化發(fā)展，所以電源也向小、薄、輕的方向發(fā)展。電源電路的設(shè)計(jì)上也從傳統(tǒng)上的晶體管用聯(lián)穩(wěn)壓向體積小、重量輕、高效率的開關(guān)型穩(wěn)壓電源方向發(fā)展。工程

38、應(yīng)用中，通常把穩(wěn)壓電源分為交流穩(wěn)壓和直流穩(wěn)壓兩種，其中交流穩(wěn)壓電源可以提供一個(gè)穩(wěn)定的頻率和電壓的交流電，最常見的交流穩(wěn)壓電源有：大功率補(bǔ)償型、自偶調(diào)整型、參數(shù)調(diào)整型、開關(guān)型穩(wěn)壓電源等。直流穩(wěn)壓電源的的種類可分為化學(xué)電源型穩(wěn)壓電源、線性穩(wěn)壓電源、開關(guān)直流型穩(wěn)壓電源等等。本設(shè)計(jì)需要給單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)+5V穩(wěn)壓電壓，一般穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)方案如圖3-4所示，它是由4個(gè)主要部分組成，下面分別介紹每一部分的功能：電源變壓器將電網(wǎng)供給的220V的交流電壓轉(zhuǎn)化符合整流、濾波、穩(wěn)壓需要的交流電壓。整流電路通過單向?qū)щ娖骷ㄈ缍O管）將變壓器兩次正負(fù)交替的正弦交流電壓變換為單一方向的脈動(dòng)電壓，其中包含著較大的脈動(dòng)成分

39、，距離理想的直流電壓還差得遠(yuǎn)。濾波電路可以利用儲(chǔ)能元件（電容或電感）能夠把單一方向脈動(dòng)的直流電壓中的脈動(dòng)成分過濾掉，使輸出電壓成為比較平滑的直流電壓。穩(wěn)壓電路的作用是使輸出的直流電壓在電網(wǎng)波動(dòng)和負(fù)載電流變化時(shí)保持穩(wěn)定，因?yàn)闉V波電路輸出電壓的幅值隨著電網(wǎng)的波動(dòng)、負(fù)載電流的變化而變化。交流 電源f電路負(fù)載圖3-4穩(wěn)壓電源組成框圖23本設(shè)計(jì)采用含有7805集成元件的穩(wěn)壓電源電路，如圖3-5所示，7805是三端固定式輸出集成穩(wěn)壓器，只有輸入、輸出和公共引出端三個(gè)管腳，安裝和使用都非常方便，使用時(shí)只需要在其輸入端和輸出端之間個(gè)并聯(lián)一個(gè)電容即可，如圖所示電路中左邊電容的作用是減少紋波電壓和消除輸入連線較長(zhǎng)

40、時(shí)其電感效應(yīng)引起的自激振蕩，一般選用0.33UF,右邊電容的作用是消除輸出電壓的高頻噪聲，一般選用0.1UF,根據(jù)要求，電源電路由二極管組成的全波整流電路、電容式濾波電路、7805穩(wěn)壓電路組成，由于其中其內(nèi)部擁有過壓過流保護(hù)，使得整機(jī)的電壓和電流更加穩(wěn)定，性能更加可靠。卜7805圖3-5穩(wěn)壓電源電路3.3 紅外發(fā)射電路3.3.1 紅外對(duì)管簡(jiǎn)介在紅外遙控場(chǎng)合，通常需要用到紅外發(fā)光二極管來(lái)發(fā)射紅外線信號(hào)來(lái)傳遞信息。紅外線對(duì)管可以分為紅外線接受管與紅外線發(fā)射管，它們也是常見的紅外發(fā)光二極管（例如PH303,其外形與普通的發(fā)光二極管無(wú)異，只不過它們發(fā)出的是紅外光。紅外線對(duì)管的管壓降大概為1.4V，它工

41、作時(shí)電流一般小于20mA但是為了適應(yīng)不同工作的電壓，電路中常常用聯(lián)限流電阻。紅外對(duì)管的基本原理：當(dāng)發(fā)射電路發(fā)射紅外線控制受控的裝置時(shí)，控制距離跟發(fā)射功率是成正比的。另外為增加紅外線控制距離，紅外發(fā)射對(duì)管應(yīng)該工作在脈沖工作狀態(tài)，因?yàn)檎{(diào)制光的有效發(fā)送距離跟脈沖的峰值電流是成正比的，只需要努力提高峰值，就可以增加紅外線的發(fā)射距離。提高峰值的方法為減小脈沖的占空比，即縮小脈沖的寬度t。常見紅外二極管的功率可分為小功率、中功率和大功率三大類。紅外線對(duì)管既是紅外線的接受亦是發(fā)射，它的接受與發(fā)射的方式有兩種，一是直射式的，其二是反射式的，直射式對(duì)管指的是接收管和發(fā)射管安放在受控與發(fā)射物的兩端，中間相隔一定的

42、距離。反射式二極管指的是接收管和發(fā)光管并列在一起，平時(shí)接收管是沒有無(wú)光照的，只在發(fā)光二極管發(fā)出的紅外光線遇到反射物的時(shí)候，接收管收到了反射來(lái)的紅外線才可以工作。主要應(yīng)用在各種安防設(shè)備、投幣機(jī)、電子儀表、遙控器、游戲機(jī)、紅外線攝像頭、水表，電表等方面。3.3.2 紅外發(fā)射電路通常情況下，紅外遙控器將遙控信號(hào)（二進(jìn)制脈沖碼）調(diào)制在38KHz的載波信號(hào)上，然后經(jīng)過放大驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)光二極管發(fā)射紅外信號(hào)，單片機(jī)通過軟件編程從P1.0輸出頻率為38KHz的載波信號(hào)，當(dāng)按鍵按下時(shí)，單片機(jī)根據(jù)按鍵的值從P1.1輸出一系列的脈沖信號(hào)，兩路輸出信號(hào)經(jīng)一個(gè)與門后由雙極性三極管放大驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管。紅外發(fā)射電路圖如圖3-

43、6所示，其中LED1為紅外線發(fā)射管，Q1為一個(gè)三極管，R1和R2為兩個(gè)電阻，分別是1千歐和22歐，R2的左邊接的是51單片機(jī)的接口，單片機(jī)上電時(shí)，通過軟件的運(yùn)行，紅外發(fā)射管將編碼成功的紅外信號(hào)發(fā)射出去，然后由接收管HS0038接收，再進(jìn)行一系列的工作。P1.1R1Wv1kQP1.0 38KHZVCCLED1圖3-6紅外發(fā)射電路3.4 紅外接收電路設(shè)計(jì)紅外接收電路的作用是是把遙控發(fā)射模塊發(fā)射的38KHz頻率的紅外線光信號(hào)解調(diào)、接收、放大、檢波、整形后轉(zhuǎn)化成電信號(hào)后輸入到單片機(jī)的外部中斷（INTO）即P3.2口解碼，由單片機(jī)對(duì)二進(jìn)制電平信號(hào)的高電平和低電平進(jìn)行測(cè)量，遙控信號(hào)的還原是通過P3.2輸入

44、二進(jìn)制脈沖碼的高電平與低電平的維持時(shí)間這里我使用紅外線接收頭HS003版收紅外信號(hào)，它負(fù)責(zé)把接收到的紅外線信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。將調(diào)制在40HZ上的紅外信號(hào)解調(diào)后再輸往AT89S52的INT0弓|腳，由單片機(jī)對(duì)高低電平進(jìn)行測(cè)量。原紅外信號(hào)的還原是通過測(cè)量INT0輸入的二進(jìn)制信號(hào)的高低電平持續(xù)時(shí)間，當(dāng)接收頭接受到紅外信號(hào)時(shí)，單片機(jī)產(chǎn)生中斷，并在P3.2口對(duì)電平進(jìn)行識(shí)別，因此還原為發(fā)送數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)流通過單片機(jī)處理后進(jìn)入后面的控制模塊處理，這些會(huì)在后面的軟件設(shè)計(jì)中也會(huì)提及。3.4.1 HS0038概述HS0038的外觀及其測(cè)試電路連接如圖3-7和3-8所示：圖3-7紅外管外觀圖3-8紅外管引測(cè)試電路HS003

45、8是一體化紅外線信號(hào)接收的裝置，它集成了紅外信號(hào)的接收、放大、檢波、整形于一身，而且輸出的信號(hào)單片機(jī)能夠識(shí)別，這樣就可以大大簡(jiǎn)化接收電路的電路設(shè)計(jì)工作和復(fù)雜程度，方便用戶使用。在本系統(tǒng)中我們使用的是紅外一體化的接收頭HS0038其外觀如圖所示。HS0038的封裝類型是黑色環(huán)氧樹脂，不受熒光燈、日光等光源的干擾，內(nèi)附磁屏蔽，靈敏度高且功耗低。當(dāng)用小功率的發(fā)射管發(fā)射紅外信號(hào)的情況下，它的接收距離可達(dá)到35ml它與CMOSTTL等電路可以兼容。HS0038是直立側(cè)面收光類型。它接收的紅外信號(hào)頻率是38kHz,周期約為26s,同時(shí)還可以對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行放大，檢波和整形，從而得到TTL電平編碼信號(hào)。H

46、S0038的三個(gè)管腳分別為+5V電源、地、解調(diào)信號(hào)的輸出端。一體化接收頭HS0038的可禾I用圖3-8所示的電路圖進(jìn)行測(cè)試，在HS0038的信號(hào)輸出端和電源端間接上一只發(fā)光二極管和一個(gè)二極管，然后配上規(guī)定工作電源（約為+5V）,當(dāng)使用者手拿紅外遙控器對(duì)著紅外接收頭按下任意鍵時(shí)，其中的發(fā)光二極管閃爍，說明遙控器和紅外接收頭的工作正常，但是如果發(fā)光二極管不發(fā)光閃爍，就說明遙控器和紅外接收頭至少有一個(gè)是損壞的。只需要確保遙控器工作是正常的，就很容易判斷紅外接收頭的好壞。3.4.2 紅外一體化接收頭的特性：?前置放大器和光電檢測(cè)裝置集成在同一封裝上?內(nèi)部帶有PCM®率的濾波器。?對(duì)自然光有比

47、較強(qiáng)的抗干擾能力。?改進(jìn)了對(duì)電磁場(chǎng)干擾的防護(hù)性能。?電源電壓為5V,功耗低。?輸出電平可以兼容CMOSTTL。3.4.3 紅外接收電路圖紅外接收電路如圖3-9所示，它由HS0038元器件，電阻和電容組成，其中電阻的作用是限流作用，電容的作用是濾波，原因是紅外接收頭內(nèi)部的增益很大，很容易引起干擾，因此必須要在供電腳上接入一個(gè)濾波電容。電路將發(fā)射部分發(fā)出來(lái)的紅外信號(hào)接收、放大、整形后轉(zhuǎn)換成單片機(jī)能夠處理的電信號(hào)輸入到單片機(jī)的模塊，再進(jìn)行一系列工作，電紅外接收路如圖3-9所示。VCCR12kQ100nFP3.2HS0038圖3-9紅外接收電路圖3.5 鍵盤電路3.5.1 矩陣鍵盤原理矩陣鍵盤是MCS

48、-51單片機(jī)外部接口中應(yīng)用的與矩陣相似的鍵盤組，當(dāng)鍵盤中的按鍵數(shù)量比較多的時(shí)候，為了減少51單片機(jī)I/O口的占用，常常把按鍵排列為矩陣的形式，如圖所示，矩陣式鍵盤中，每條垂直線和水平線在交叉的地方不會(huì)直接相連，而是經(jīng)過一個(gè)普通按鍵來(lái)連接。這樣的話，一個(gè)端口（例如P2口）則就可以構(gòu)成4*4個(gè)鍵，這樣比直接把I/O端口線用在鍵盤多了一倍多，而且線數(shù)越多的話則區(qū)別就越明顯，例如如果多加一條口線就能構(gòu)成20個(gè)鍵的鍵盤，但是如果直接用端口線的話則就只能夠多一個(gè)鍵（9鍵）。所以，當(dāng)需要的鍵數(shù)較多時(shí)，應(yīng)用矩陣法做鍵盤是比較可靠的。矩陣鍵盤的識(shí)別方法：識(shí)別矩陣鍵盤的方法較為復(fù)雜，如圖所示，行線接的單片機(jī)I/O

49、做為輸出端口，并將列線經(jīng)過電阻接電源正極，但列線所接的I/O就會(huì)作為輸入來(lái)使用。這樣的話，當(dāng)沒有按下鍵盤時(shí)，所有I/O輸入端都顯示高電平，代表沒有鍵按下。行線輸出的則是低電平，當(dāng)有鍵按下時(shí)，輸入線則就會(huì)被拉低，系統(tǒng)通過讀入輸入線的各種狀態(tài)就可以知道是不是有鍵按下了。為了判斷鍵盤上的閉合鍵常常采用行反轉(zhuǎn)法和行掃描法兩種方法，本設(shè)計(jì)則用行掃描法。按如圖示的鍵盤的結(jié)構(gòu)來(lái)介紹行掃描法：先讓第0行的輸出為低電平，其余的行輸出為高電平，并把行首鍵號(hào)“0”儲(chǔ)存在某一個(gè)寄存器中，然后讀列值，觀察是不是有哪條列線的輸入為低電平，如果有的話，就表示第0行這個(gè)列鍵被按下，假設(shè)是低三列，那么鍵值為行首鍵號(hào)加上列號(hào)，即

50、鍵值是3,如果沒有，就說明低0行上無(wú)鍵被按下，就掃描下一行，并同時(shí)儲(chǔ)存行首鍵號(hào)。照此推，系統(tǒng)循環(huán)進(jìn)行一直到找到閉合鍵結(jié)束。3.5.2 矩陣鍵盤原理圖根據(jù)本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，一共需要2個(gè)鍵盤電路，分別用于遙控發(fā)射模塊和本機(jī)模塊，其中遙控發(fā)射模塊為3*4矩陣鍵盤，其框圖如圖3-10所示，其中0至9為數(shù)字鍵，可以產(chǎn)生所需要的密碼，還可以按確認(rèn)鍵來(lái)確定密碼和按清除鍵來(lái)取消所按密碼。32107654確認(rèn)清除98圖3-10發(fā)射部分鍵盤設(shè)計(jì)框圖本機(jī)部分為4*4矩陣鍵盤，其框圖如圖3-11所示，其中0至9仍然是數(shù)字鍵，可以完成本機(jī)開鎖所需要的密碼，確認(rèn)鍵和清除鍵與發(fā)射部分的功能相同，按下復(fù)位鍵使單片機(jī)初始化，按

51、下修改鍵則可以修改密碼鎖密碼，開機(jī)關(guān)機(jī)鍵則控制密碼鎖的開啟和關(guān)閉。復(fù)位修改拓展拓展確認(rèn)清除圖3-11本機(jī)部分鍵盤框圖設(shè)計(jì)由于兩部分的鍵盤差不多，那么我選擇本機(jī)部分的鍵盤電路為代表如圖3-12所示。VCC3-12鍵盤電路圖3.6 顯示電路系統(tǒng)的顯示部分的設(shè)計(jì)有兩個(gè)方案可供選擇，方案一是用LCD液晶顯示，方案二使用6個(gè)LED數(shù)碼管顯示。在這里我采用LCD的液晶顯示，因?yàn)長(zhǎng)CD與單片機(jī)的接口更加簡(jiǎn)單，占用的I/O接口也相對(duì)LED要少，操作也更加方便，此外因?yàn)長(zhǎng)CD的功率消耗主要在其內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)IC及其電極上，故它的功耗相比LED要小的多。使用LCD時(shí)，只需把線連接到單片機(jī)上就可以顯示其內(nèi)容，不需要其他

52、外圍電路。本系統(tǒng)我采用的液晶顯示器為L(zhǎng)CD16021602液晶也叫1602字符型液晶，它是一種專門用來(lái)顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊。它由若干個(gè)5X7或者5X11等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符，每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因?yàn)槿绱怂运荒芎芎玫仫@示圖形。1602LCD®指顯示白內(nèi)容為16X2，即可以顯示兩行，每行16個(gè)字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。電路如圖3-11所示：圖3-11顯示電路3.7 報(bào)警電路設(shè)計(jì)報(bào)警電路由報(bào)警指示燈和蜂鳴器組成，每當(dāng)單片機(jī)發(fā)報(bào)警信號(hào)的時(shí)候，報(bào)警信號(hào)經(jīng)過一個(gè)雙極性三極管放大后在驅(qū)

53、動(dòng)蜂鳴器，然后整個(gè)系統(tǒng)就會(huì)報(bào)警，報(bào)警指示燈也會(huì)亮。報(bào)警電路如圖3-14所示5V8051BUZZER 200 Hz圖3-14報(bào)警電路3.8 電磁鎖部分電路電磁繼電器屬于電子控制類器件，它具有輸入回路（又稱控制系統(tǒng)）和輸出回路（又稱被控制系統(tǒng)），通常情況下應(yīng)用在自動(dòng)控制類電路中，它的工作原理實(shí)際上用比較小的電流或比較低的電壓控制較高的電壓、較大電流的一種“開關(guān)”。因此在電路中起轉(zhuǎn)換電路、自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)等作用。大部分電磁繼電器由銜鐵、觸點(diǎn)、電磁鐵、彈簧片等組成，它的工作電路由高壓工作電路和低壓控制電路這兩部分構(gòu)成。電磁繼電器亦可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制和中遠(yuǎn)距離控制。使用者只需在線圈的兩端加上一定電壓，

54、線圈中會(huì)產(chǎn)生一定電流，因而會(huì)發(fā)生電磁效應(yīng)，銜鐵會(huì)在電磁力的吸引下克服返回彈簧的拉力從而吸向鐵芯，而后帶動(dòng)銜鐵的靜觸點(diǎn)和動(dòng)觸點(diǎn)吸合。線圈斷電之后，電磁的吸力也消失，進(jìn)而銜鐵會(huì)因?yàn)閺椈傻姆醋饔昧Χ祷卦恢茫钩ｉ]觸點(diǎn)（靜觸點(diǎn)）與動(dòng)觸點(diǎn)釋放。這樣釋放、吸合，從而到達(dá)在電路中的切斷、導(dǎo)通的目的。對(duì)繼電器的“常閉、常開”觸點(diǎn)，可以用這樣區(qū)分：繼電器的線圈沒有通電時(shí)處在斷開狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱“常開觸點(diǎn)”；處在接通狀態(tài)地靜觸點(diǎn)稱“常閉觸點(diǎn)”。電路如圖3-14如下：Dlexf7LEV與磁LO電c«<圖3-14電磁鎖電路第四章軟件設(shè)計(jì)第四章軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)是密碼鎖系統(tǒng)中非常重要的一部分，軟件設(shè)計(jì)

55、的好壞直接決定系統(tǒng)的性能的優(yōu)良與否。本系統(tǒng)的軟件可以分為兩大部分：紅外發(fā)射模塊和軟件設(shè)計(jì)和本機(jī)部分軟件設(shè)計(jì)。其中發(fā)射模塊的程序包括主程序、鍵盤掃描程序、紅外發(fā)射程序。本機(jī)模塊的軟件程序包括主程序、紅外解碼程序、鍵盤掃描程序、功能鍵識(shí)別程序、LCD顯示程序、修改密碼程序、報(bào)警程序、密碼識(shí)別程序。4.1 系統(tǒng)發(fā)射部分的軟件設(shè)計(jì)4.1.1 主程序流程圖開始時(shí)單片機(jī)處于低功耗的“休眠”狀態(tài)，當(dāng)鍵盤有鍵按下時(shí)，單片機(jī)響應(yīng)中斷，而后系統(tǒng)檢測(cè)是否真的有鍵按下，若真有鍵按下時(shí)則判別鍵值，并調(diào)用存在單片機(jī)內(nèi)存的每個(gè)按鍵所對(duì)應(yīng)的脈沖編碼信號(hào)，編碼信號(hào)經(jīng)過與38KHz的載波信號(hào)經(jīng)過調(diào)制電路調(diào)制后經(jīng)紅外發(fā)射二極管發(fā)射

56、出去，其中38KHz的載波信號(hào)是由單片機(jī)的定時(shí)中斷T0產(chǎn)生，主程序流程圖如圖4-1所示。圖4-1發(fā)射部分主程序流程圖4.1.2 延時(shí)10ms子程序延時(shí)10ms子程序是單片機(jī)系統(tǒng)中最常見的子程序，在大多數(shù)程序中都會(huì)使用到，其程序的設(shè)計(jì)業(yè)比較簡(jiǎn)單，因此程序也比較簡(jiǎn)單，其原理就是多次利用循環(huán)程序來(lái)達(dá)到延時(shí)10ms，程序流程圖如圖4-2所示。圖4-2延時(shí)10ms子程序4.1.3 鍵盤掃描程序發(fā)射部分和接收部分都有鍵盤掃描程序，其中發(fā)射部分為3*4矩陣鍵盤，接收部分為4*4矩陣鍵盤，接收部分還要有功能鍵轉(zhuǎn)移程序，此處我們以4*4矩陣鍵盤來(lái)說明鍵盤掃描程序的設(shè)計(jì)方法，矩陣鍵盤的掃描程序流程就不再贅述。鍵盤掃描一般采取行掃描法，任務(wù)如下：(1) 首先判斷鍵盤有沒有鍵按下去。所采取的方法就是讓鍵盤所有行輸出為低電平，再?gòu)腎/O口讀入列值，如若沒有鍵按下去，讀入的值就是FFH,有鍵按下則就不是這個(gè)值。(2) 去抖動(dòng)。如果有鍵按下，系統(tǒng)延時(shí)5到10ms,再重新判斷有沒有鍵按下，如果此時(shí)系統(tǒng)仍然認(rèn)為有鍵按下的話，那么就認(rèn)為這個(gè)鍵處于穩(wěn)定閉合狀態(tài)。(3) 如果有鍵閉合，求出鍵值。求鍵值的方法為對(duì)鍵盤逐行掃描，首先使PC0=