红外线遥控密码锁的设计.docx

1、西南科技大学本科生毕业论文 I 红外线遥控密码锁的设计 摘 要 ： 本设计利用红外线遥控原理，基于 AT89S52 单片机设计了一种具有本机和遥控开锁功能的电子密码锁。针对传统机械锁的各种缺点和重要部门安全性的要求，提出一种基于红外遥控的密码锁设计方案，通过此方案设计的密码锁电路可以满足安全性要求，也能适应特殊环境的使用需求。设计具有按键指示，控制开锁，控制报警，遥控开锁等功能。红外遥控密码锁的应用研究主要应用了红外线编码及解码技术，并通过单片机实现密码的设置、修改及识别功能。设计电路主要有红外线编码电路、红外线解码电路和键盘及显示电路组成。具有保密性强，灵活性高，适用范围广等优点。 关键词

2、： AT89S52；红外遥控； 密码锁 西南科技大学本科生毕业论文 II Design of infrared remote control lock Abstract ： This paper designed an electronic password lock which can be unlocked natively or by remote control, employing the principle of infrared remote control and based on SCM AT89S52. Each kind of shortcoming which and

3、Integral part security request locks in view of the traditional machinery ,proposed that one kind based on infrared remote controls combination lock design proposal, may satisfy the secure request through this project designs combination lock electric circuit, can also adapt the special environment

4、use demand。 This article has the pressed key to instruct, control unblanking, control warning, functions and so on remote control unblanking, the infrared remote control combination locks applied research has mainly applied the infrared code and the decoding technology, and realizes the password est

5、ablishment, the revision and the recognition function through the monolithic integrated circuit. The designa circuit mainly by the infrared encode circuit, the infrared decoding unblanking electric circuit and the keyboard and demonstration electricity the road is composed. Has secret, the flexibili

6、ty is high , the applicable scope is broad and so on. Key words: AT89S52, infrared remote control, password lock 西南科技大学本科生毕业论文 III 目 录 摘 要 . I Abstract . II 第 1 章 绪论 . 1 1.1 概述 . 1 1.2 电子锁的发展趋势 . 1 1.3 红外遥控技术 . 2 1.4 课题主要章节安排 . 2 本章小结 . 3 第 2 章 总体方案的确定 . 4 2.1 红外线遥控电子密码锁的设计要求 . 4 2.2 红外遥控密 码锁的方案选择和论

7、证 . 4 2.2.1 单片机的选择和论证 . 4 2.2.2 显示模块的选择和论证 . 4 2.2.3 键盘模块的选择和论 证 . 5 本章小结 . 6 第 3 章 硬件设计 . 7 3.1 单片机 AT89S52 的介绍 . 7 3.2 LCD1602 的介绍 . 9 3.3 最小系统的设计 . 12 3.3.1 复位电路的设计 . 13 3.3.2 晶振电路的 设计 . 13 3.4 4*4 矩阵键盘 . 14 3.5 I2C 总线技术 . 15 3.5.1 I2C 总线的特点 . 15 3.5.2 I2C 总线的传输 . 16 3.6 存储恢复电路 . 17 3.7 蜂鸣器模块 . 1

8、7 3.8 红外接收头 1838T . 18 3.8.1 红外遥控系统结构 . 18 西南科技大学本科生毕业论文 IV 本章小结 . 19 第 4 章 软件系统的设计 . 20 4.1 系统开发环境概述 . 20 4.2 KEIL UVISION 软件简介 . 20 4.3 系统主流程图 . 21 4.4 密码修改模块 . 22 4.5 密码输入模块 . 23 4.6 键盘解码 . 24 4.7 红外解码 . 24 4.8 键盘模块 . 24 本章小结 . 25 第 5 章 实物调试与分析 . 26 5.1 实物调试 . 26 5.2 问题与分析 . 29 结 论 . 30 致 谢 . 32

9、参考文献 . 33 附录 1 原理图 . 34 西南科技大学本科生毕业论文 1 第 1 章 绪论 1.1 概述 随着现今科学技术的不断发展和人们生活水平的提高。人们对于自身的生命财产安全意识越来越高。其中，如何进行家庭防盗的问题就越来越突出了。现在大多数家庭还在使用传统的机械锁来进行防盗 ，传统机械锁由于设计理念的不完善和构造简单。防盗性能很低，盗窃高手只需要一些小小的工具就能把这些机械锁打开，所以每年被盗事件频频发生，人们的财产损失非常严重。这就催生了密码锁。 密码锁由于其安全性较高、功耗低、易操作等特点。逐渐 被市场所接受。 电子密码锁是其中的佼佼者，相比较其他的密码锁，比如指纹识别、 I

10、C 卡辨认等。这些密码锁在安全性上还是比较可行的。但是这些产品主要还是适用于类似保险柜（箱、门、柜）。如果用于公共场合的话，容易损坏、丢失等。再加上起成比较高，这样就大大的限制了这类产品的推广。而电子密码锁由于安全性高、操作简单、成本低、适用范围广等特点，成为这类电子防盗产品的主流。 但是传统的密码锁的不足之处是将操作键盘固定在门上，这就使得用户的操作缺少屏蔽性。容易泄露同行指令。而遥控密码锁就克服了这种缺陷，它不仅难以被盗用，而且对其操作具有相当 强 的屏蔽性。 根据有关资料显示。电子密码锁的研究在 20 世纪 30 年代就已经开始了。但是我国的电子密码锁的生产直到 20 世纪末才开始，与国

11、际水平相差比较大，并且主要的技术还是引进国外先进技术，而国内自主研发的电子密码锁，市场占有率低，应用还不广泛。国内几家电子密码锁生产厂商，如爱迪尔 ADEL、科裕华能 HUNE 等公司。是我国自主研发的代表。 1.2 电子锁的发展趋势 锁在我们生活中扮演着很重要的角色，我们家里的门要有锁，保险柜要有锁，财务报表、文件档案以及一些个人的资料的保存也需要锁。可以说锁我们生活中必不可少的一部分，所以，锁的性能就越来越重要了。 传统机械锁结构简单、使用方便、价格便宜。但是在使用中也暴露了很多缺点。一是机械锁是靠金属制成的钥匙上的不同齿形与锁芯的配合来工作的据统计，每 4000 把锁中就有两把锁的钥匙齿

12、牙相同或类似，故安全性低，根据国西南科技大学本科生毕业论文 2 外的统计资料，装有电子防盗装置的商业区或居民区盗窃犯罪率平均下降 30%左右，二是钥匙一旦丢失，无论谁捡 到都可以将锁打开，三是机械锁的材料大多为黄铜，质地较软，容易损坏，四是机械锁钥匙易于复制，不适于诸如宾馆等公共场合使用，出于安全，方便等方面的需要。许多的智能电子锁相继问世。 早期的电子锁由于电子元件的限制。其种类不多，保密性差，主要是靠模拟电子开关来实现功能的。其制作虽然简单，但是安全性比较低。后来由于电子元件的进一步发展，带动了电子密码锁的发展革命。其后产生了许多不同种类的电子锁。在安全性和实用性方面得到了极大的提升。再随

13、着电子元件的发展以及人们对财产安全性和保密性的需求，许许多多的电子密码锁相继问世了 。 1.3 红外遥控技术 自从 1800 年英国天文学家 FW赫歇尔发现红外辐射至今，红外技术的发展经历了将近两个世纪。从那时开始红外辐射和红外元件、部件的科学研究逐步发展，但发展比较缓慢，直到 1940 年前后才真正出现现代的红外技术。当时，德国研制成硫化铅和几种红外透射材料，利用这些元、部件制成一些军用红外系统，如高射炮用导向仪、海岸用船舶侦察仪、船舶探测和跟踪系统，机载轰炸机探测仪和火控系统等等。其中有些达到实验室试验阶段，有些已小批量生产，但都未来得及实际使用。此后，美国、英国、前苏联等国竞相发展。特别

14、是 美国，大力研究红外技术在军事方面的应用。目前，美国将红外技术应用于单兵装备、装甲车辆、航空和航天的侦察监视、预警、跟踪以及武器制导等各个领域。 将红外技术与电子锁相结合的设计 ,可以大大提高电子锁的安全性能和可操作性 .区别于一般的电子锁的键盘式输入 ,利用红外线遥控开锁 ,电子锁的安全性将是一个质的提高 . 1.4 课题主要章节安排 论文全文总共分为五大章节，每章设计到的内容和结构如下所示： 第一章，绪论部分。主要阐述了基于单片机的红外线遥控电子密码锁的选题意义、选题背景、电子锁和红外技术的发展状况。 第二章，设计的方案确定，这一章主要介绍了设计的要求，通过对比方案，选出最符合设计要求的

15、设计方案。 西南科技大学本科生毕业论文 3 第三章，这一章是对设计的硬件部分的选择和介绍。通过对设计方案的研究，以及市面上部分硬件的对比和选择，从而选出最适合本设计的硬件。 第四章，这一章是系统软件部分的介绍，主要介绍了密码锁的主流程图、密码输入、密码修改、红外模块等。 第五章，本章介绍了系统的实物调试部分。 这部分主要内容包含实物的调试，在电路板上分析各个 功能是否能够实现，以及调试过程中出现的问题分析与解决办法。 本章小结 本章主要介绍了红外线和电子锁 技术的国内外发展历史和现状 .以及该技术在现实生活中的应用 .探讨与确定研究本课题的方法与方案 . 西南科技大学本科生毕业论文 4 第 2

16、 章 总体方案的确定 2.1 红外线遥控电子密码锁的设计要求 (1)为提高电子密码锁的安全性和防盗性 ,电子显示屏上以“ *”显示密码。 (2)电子密码锁的密码为 8 位阿拉伯数字。 (3)当密码正确时，绿灯亮。错误时会以声光报警，输入密码界面显示为“ Current Password”，密码错误时显示“ Warning Password error”. (4) 实现输入密码错误超过限定的三次电子密码锁定。 (5) 红外遥控键盘其中包括 0-9 的数字键和 4 个功能键 (6) 本产品具备报警功能，当输入密码错误 3 次时蜂鸣器响。 (7) 密码可以由用户自己修改设定，修改密码之前必须再次输入

17、密码，在输入新密码时候需要二次确认，以防止误操作 。 2.2 红外遥控密码锁的方案选择和论证 2.2.1 单片机的选择和论证 方案一：核心器件选择 89C51 单片机，此单片机是一种可编程可反复擦除1000 次且内部只具有 4KB 字节存储空间的只读存储器 ,电压工作范围 4.0 5.5V,但能够适应于 3V 的超低压状态下工作 ,而且与 MCS-51 产品指令系统完全兼容。由于在实际电路设计中与仿真情况有很大的差异，需要对电路进行多次调试，在此过程中由于 89C51 不具备 ISP 在线编程功能 , 无法体现单片机程序修改无需从工作环境中剥离的优势，导致每次使用都需要插拔芯片，容易对芯片造成

18、损坏，同时对电路板造成损坏，所以不选用 89C51 单片机。 方案二 :核心器件采用 AT89S52 单片机 ,此单片机兼容 89C51 的指令集和管脚，具有 8K 在线系统可编程 FLASH ROM，片上 FLASH 支持在线编程和传统方式编程，优 点 是 当在对电路多次进行调试时，由于程序问题或者需要在原有电路基础上新增功能时候，芯片无需多次对进行插拔，可以直接通过相关软件进行下载，所以可以更好的保存数据，避免芯片损坏，所以选择采用 AT89S52作为主控制系统核心器件 。 2.2.2 显示模块的选择和论证 方案一： LED 数码管是七个发光二极管组合在一起，经过专门的封装，组成的元器件。

19、发光二极管的压降为 1.8V 左右，组成数码管后分为共阴极和共阳西南科技大学本科生毕业论文 5 极两类数码管。数码管常用来显示十六进制数的各个数字和字符 ， 内部封存有专门的电路引线，控制 LED 数码管的各段和公共电极。 在数码管选定的段由外部控制驱动电路加上电压时，加压后的段发光二极管被点亮，由各个段之间互相配合形成我们想要的字样。驱动电路的设计方式灵活多变，一般使用静态和动态两类。静态驱动过程中每一段都需要占用一个单片机 I/O 端口，优势在于驱动程序简单易懂，显示亮度高，不足之处在于占用太多单片机端口，影响其他电路功能，解决方法使用外部译码器进行驱动，但增加了硬件成本。动态驱动相对静态

20、驱动而言，占用单片机的 I/O 较少，功耗低，但是想要得到稳定无闪烁的效果，对于数码管的扫描速度有了更高的要求，同时显示功能单一等条件限制了本次 多功能电子钟不采用 LED 数码管进行显示。 方案二： LED 液晶显示器同样是使用发光二极管芯片构成，不同之处在于它是一种独特的光学结构。光学结构含有不同的发光段和发光点，这些发光段和发光点能够通过驱动显示字符形成 LED 液晶显示器。又因为发光强度由各段正向电流决定，电流不同，发光强度不同。不仅能够在低压环境下工作，功耗低显示屏可以续航较长时间，而且显示功能多样，例如笔记本电脑显示屏可以显示文字，图形等内容。不足之处在于用在多功能电子钟上性价比不

21、高，不利于节约成本，所以本次不采用 LED 显示屏。 方案三： LCD1602 液晶显示屏的内部自带存储器，储存英语字母、数字、符号等 160 个不同的字符图形，由固定的二进制代码表示每一个字符，需要使用时可以直接调用或者自编字符。 LCD1602 只能识别 ASCII 码，使用时需要将其他数制转化为 ASCII 码。同时 LCD1602 液晶显示屏具有强大的显示功能，可以通过驱动电路方便的显示多样内容。在性价比方面比 LED 液晶显示屏高，价格低廉而且显示清晰，更加符合本次设计的需求，故选择 LCD1602 液晶显示屏当作显示电路模块的显示器 2.2.3 键盘模块的选择和论证 方案一：采用编码键盘， 通过硬件电路产生被按按键的键码和选通信号脉冲，通过脉冲产生中断请求信号发向单片机，单片机执行相关键盘功能，使用方便，软件程序简单，硬件电路较为复杂，单片机使用很少，所以不采用本方案。 方案二：采用非编码键盘中的矩阵式键盘，键盘电路连接复杂，单片机 I/O利用率高，可以采用扫描法和线反转法对键盘进行控制，按键多，每个按键单西南科技大学本科生毕业论文 6 独控制一个电路，可以重复使用按键，适合本设计的设计要求。故选择矩阵键盘为本设计的设计键盘。 本章小结 本章主要介绍了本设计的设计要求以及各个硬件的方案选择。通过对比各个方案的优缺点。选出 最适合本设计的方案。