1、摘 要I本科毕业论文（20 届）基于单片机的红外遥控智能密码锁设计所在学院 专业班级 自动化 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 摘 要II摘 要红外遥控具有许多优点，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。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。本设计由 AT89C2051 编程实现的发射电路和 AT
2、89C52 控制的接收部分构成。采用单片机进行遥控系统的应用设计，具有编程灵活多样，电路结构清晰。整个设计具有遥控开锁，遥控的节能设计，本机控制开锁，密码修改，密码显示，工作状态显示，按键提示，密码错误报警等功能，可在密码外泄的情况下及时修改密码，具有保密性好、安全可靠、成本低廉、连接方便，简单易用，适用范围广等特点，而且特别适合家庭，宾馆，仓库，私家车库等场所。本文的第一章介绍了红外遥控智能密码锁的一些基本现状及前景，第二章介绍了红外遥控智能密码锁基于的红外技术及其整体设计方案，第三章是具体的单元电路，第四、五章分别是软件部分和抗干扰分析。另外本次设计，可以进一步的改善系统的方案，改变部分电
3、路可以实现该密码锁不同场所的应用。关键词：单片机，红外技术，遥控，报警，密码锁AbstractInfrared remote control has lots of advantages, Integrating Infrared intelligent combination with lock, computer and dates we can realize some functions which are powerful and timing .And as a system it has many other function that only a code AbstractI
4、IIlock do not have. The project is designed by using microcontroller of AT89 sets as the core of system. The system has two microcontrollers , one is in infrared remote control system ,the other in system of receive and manage .Whats more if we add some chips with wanted function, of course matched
5、circuits are necessary we can design the infrared remote control combination lock. In the system one SCM transmits digital signals in code, the other SCM receive the signals ,decode it, and managed by designed .By this the system can realize remote control , revise password , alarm and so on.Chapter
6、 one introduces some update information about the infrared remote control combination lock and predict its future. Chapter two introduces infrared transmission and the major design. Chapter three is the most important chapter, it introduces all the part circuit in detail, both the transmitter and th
7、e receiver. Chapter four talk about the procedure of system working on the whole. The last chapter is taking about interferon and how to make that to the least.Make some changes we can use the system in many scenes.Key words: SCM, remote control, infrared technology, password, lock目 录摘 要 . .I ABSTRA
8、CT. II目 录 .III第一章 引 言1.1 本课题背景及意义 .11.2 目前国内外研究现状 .21.3 课题研究方法 .2目 录IV1.4 任务及其完成方法.3第二章 基本原理及方案的论证.52.1 红外通讯原理 . .52.2 红外通信标准 .62.3 整体方案设计 .7第三章 硬件电路设计 .83.1 遥控器部分 .83.1.1 AT89C2051 单片机 .73.1.2 遥控器键盘电路 .103.1.3 红外发射部分 .113.2 主机部分电路 .133.2.1 接收单元 .133.2.2 AT89C52 芯片介绍 .143.2.3 RS232 通信电路 .163.2.4 存储电
9、路 .193.2.5 键盘及显示电路 .223.2.6 报警电路.253.2.7 锁体电路 . .263.2.8 电源部分电路图 . .26第四章 软件设计.28总 结 .32参考文献.33致 谢 .34附录一 原理图 .35附录二 程序 .36第一章 引 言- 1 -第一章 引 言1.1 本课题背景及意义电子技术近来飞速发展，产生了一大批比如声控锁、磁控锁、密码锁、遥控锁，指纹锁等先进的锁具。 目前国内外密码锁系统的主要方向的发展是：接触式密码锁系统，非接触式密码锁系统，智能识别密码锁系统，但是他们都相应的存在着不同的缺点。例如：接触式密码锁系统成本较低，体积小，卡片本身无须电源，但使用不太
10、第一章 引 言- 2 -方便，而且有接触磨损。相比之下，红外遥控密码锁系统的成本与接触式密码锁系统相当，而且可以进行近距离遥控，使用十分方便。而且它已经与 PC 机的数据库相结合，可以组成一套非常实用的门禁管理系统。 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；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
11、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。 电子密码锁是一种通过密码输入来控制电路或是芯片工作，从而控制机械开关的闭合，完成开锁、闭锁任务的电子产品。它的种类很多，有简易的电路产品，也有基于芯片的性价比较高的产品。传统的电子密码锁采用组合逻辑电路，但电路较复杂，可靠性差。现在应用较广的电子密码锁是以芯片为核心，通过单片机编程来实现的。其性能和安全性已大大超过了机械锁。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
12、) 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。（4) 无活动零件，不会磨损，寿命长。（5) 使用灵活性好，不像机械锁必须佩带钥匙才能开锁。（6) 电子密码锁结构简洁，故障率低，密码输入操作简单易行。（7) 通用性强，可根据需要安装在不同的设备上。第一章 引 言- 3 -（8) 硬件成本低廉，软件简洁可靠，易于批量生产。1.2 国内外研究现状目前遥控密码锁的技术已经成熟，有很多的产品问世。一般市场上设计的红外遥控密码锁大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
13、能的限制，只适用于专用的电器产品，其应用范围受到限制。而本次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，还增加了遥控功能密码修改等功能。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、电路设计与演示板制作技术等。1.3 课题研究方法本设计基于 AT89C52 单片机系列，运用了两块单片机芯片，一片实现红外解码，一块用来按键控制，数码管显示以及数据存储，通过查找资料确定各个模块的功能及实现方法，先在软件上进行调试，再根据硬件修改调试软件，最后将各个模块合理组合在一起，达
14、到预计的功能与目标。1.4 红外遥控锁任务分析与实现本设计的任务是：以 AT89C52 单片机为处理核心，用红外接收管接收来自遥控器的红外波形，经过接收管解调后转化成的脉冲送入单片机进行处理。红外波的解码是通过 AT89C52 单片机对红外接收头产生的信号的脉宽进行检测，从而判断接收到多少个 0 和 1，最后合成为 4 个字节的 8 位代码。通过软件编码，给该遥控器编写相应的初始化密码（启动系统是可以修改成任意的四位密码） ，然后通过解码来识别密码，以进行进一步的操作。本系统总体思路如下：根据遥控器的按键编码值对遥控锁进行编程，从而设置开锁的初始化密码。当系统启动时，系统进入设正常工作状态，此
15、时，如果用户更改了初始密码，用户输入新的密码，步进电机正转 90 度开锁。为了使用方便，专门设置了一个按键关锁（电机反转） 。采用初始密码的操作同上。第一章 引 言- 4 -如果连续五次输入的密码均为错误，蜂鸣器会长鸣 30 秒报警（报警时间可以通过软件设定） 。要求达到的各项指标及实现方法如下：利用红外接收头接收来自红外遥控器的编码波形，经红外接收头解调放大后的脉冲送入单片机进行处理。对脉冲信号的高低电平的时间长短进行存储和计数。实现：通过软件编程，用单片机的定时和计数器对脉冲的高低电平进行计时和计数。对数据进行处理，根据红外的编码方式以脉宽为 0.565ms、间隔 0.56ms、周期为 1
16、.125ms 的组合表示二制的 “0”；以脉宽为 0.565ms、间隔 1.685ms、周期为 2.25ms 的组合表示二进制的“1”。解码出的 32 位二进制码前 16 为位用户识别码，能识别不同的电器设备，后 16 位为 8 位操作码（功能码）及其反码。实现：利用软件编程对数据进行处理得到相应按键对应的编码值。最终实现目标：对遥控器的按键值进行识别、存储和计数，然后和设定的密码组进行比较以识别密码和控制步进电机开关锁。第二章 基本原理及方案的论证- 5 -第二章 基本原理及方案的论证2.1 红外通讯原理红外遥控是单工的红外通信方式，本设计的红外遥控采用以通信方式为基础的红外遥控，而且本设计
17、也使用了红外通信技术，故着重分析红外通信的基本原理。红外通信是利用红外技术实现两点间的近距离保密通信和信息转发。它一般由红外发射和接收系统两部分组成。发射系统对一个红外辐射源进行调制后发射红外信号，而接收系统用光学装置和红外探测器进行接收，就构成红外通信系统。红外线是波长在 750nm 至 1mm 之间的电磁波，它的频率高于微波而低于可见光，是一种人的眼睛看不到的光线。红外通信一般采用红外波段内的近红外线，波长在 0.75um 至 25um 之间。红外数据协会(IrDA)成立后，为了保证不同厂商的红外产品能够获得最佳的通信效果，红外通信协议将红外数据通信所采用的光波波长的范围限定在 850nm
18、 至 900nm 之内。红外通信的基本原理是发送端将基带二进制信号调制为一系列的脉冲串信第二章 基本原理及方案的论证- 6 -号(载波信号 )，通过红外发射管发射红外信号。常用的有通过脉冲宽度来实现信号调制的脉宽调制(PWM)和通过脉冲串之间的时间间隔来实现信号调制的脉时调制(PPM) 两种方法。脉时调制 (PPM)是红外数据协会 (IrDA)和国际电子电工委员会(IEEE) 都推荐的调制方式，本设计采用脉时调制方法，即用两个脉冲串之间的时间间隔来表示二进制信息，数据比特的传送仿照不带奇偶校验的RS232 通信,首先产生一个同步头，然后接着 8 位数据比特。如图 2-1 所示。普通的红外遥控采
19、用面向指令的帧结构，数据帧由同步码，地址码和指令码组成，指令码长度多为 816 个比特，传送多字节遥控协议时效率偏低，而增加指令码的长度不利于接收器同步,为此本设计选用一种面向字节的帧结构，采用类似于异步串行通信的帧结构，每帧由一个起始位(二进制数 0)、8 个数据位和 2 个停止位( 二进制数 1)构成，如图 2-2 所示。每帧传送 1 个字节的数据，帧与帧间隔大于 2ms，帧结构不含地址信息，寻址问题由高层协议解决。由于红外光存在反射，在全双工的方式下发送的信号也可能会被本身接收，因此，红外通信应采用异步半双工方式，即通信的某一方发送和接收是交替进行的。二进制数 0二进制数 1t3t1t1t2帧间隔数据位(8)位)停止位起始位数据帧停止位图 2-1 PPM 调制波形图
