一種簡易紅外遙控密碼鎖設(shè)計與實現(xiàn)_圖文

1、一種簡易紅外遙控密碼鎖設(shè)計與實現(xiàn)馬冬梅 , 屈 霞(江蘇工業(yè)學(xué)院 , 江蘇 常州 213016摘 要 :研究并設(shè)計一種基于單片機 的紅外遙控電子 密碼鎖 , 介紹 了系統(tǒng) 軟硬件 的實現(xiàn) 原理及 實現(xiàn)方 法 。 系統(tǒng)在 不擴 展任何外圍芯片的情況下 , 能夠?qū)崿F(xiàn)密碼 修改 、 按鍵提示 、 密碼錯誤報警 、 超次 提示 、 本機開鎖 、 遙控 開鎖等功能 , 而且 當按鍵 間隔超時時 , 有自動復(fù)位的特點 。 系統(tǒng)成本低 、 可靠性高 、 使 用方便 , 值得廣泛應(yīng)用 。關(guān)鍵詞 :電子密碼鎖 ; 紅外遙控 ; 單片機 ; 自動復(fù)位中圖分類號 :T P274 文獻標識碼 :A 文章編號 :100

2、4-373X(2010 13-0159-03Design and Implementation of Infrared Remote Control Code LockM A Dong -mei, Q U Xia(Jiang su Poly technic University, Cha ng zhou 213016, ChinaAbstract :A kind of infr ared remot e electronic code lo ck based o n sing le -chip micro computer is r esear ched and designed, whose

3、 theor y and method of the softw ar e and hardw are ar e intro duced. T he sy stem co nt ains co de modificatio n, button cue, wr ong co de alarm, lo cal unlock and r emo te contro l w ithout ex panding any per ipher al chips. T he sy stem has characterist ic of auto matic reset w hen there s no but

4、ton pressed after anot her in t hr ee seco nds. T he system is safe and reliable, easy to use, wo rthy o f w idely use, and has lo w cost.Keywords :electr onic co de lock; infr ared remote contr ol; single -chip microcom puter; auto matic reset 收稿日期 :2010-02-020 引 言隨著科學(xué)技術(shù)的進步和社會經(jīng)濟的發(fā)展 , 電子密碼 鎖取代傳統(tǒng)的機械鎖

5、已成為一種必然的趨勢 1。以往 基于單片機的密碼鎖系統(tǒng) , 直接將編好的密碼程序存儲 在片內(nèi) EPROM 中 , 但不易實現(xiàn)密碼的修改 ; 如要完成 修改密碼功能 , 多采用片外串行 E 2PROM 實現(xiàn) 2。本 文研究并設(shè)計的一種基于單片機的紅外遙控電子密碼 鎖 , 不但具有普通密碼鎖智能控制上鎖、 開鎖、 報警等特 點 , 而且在不擴展 E 2PROM 的情況下 , 可以實現(xiàn) 8位密 碼任意修改的功能 , 節(jié)省了硬件資源 , 減小了系統(tǒng)體積 , 這是本設(shè)計的一個創(chuàng)新點。另外還增加了遙控開鎖的 特點。所以該系統(tǒng)不但成本低、 保密性強 , 更適用于那 些正常人體不宜接近的特殊場合 , 比如高輻

6、射區(qū)、 高傳 染區(qū)等。1 系統(tǒng)硬件設(shè)計方案1. 1 系統(tǒng)總體設(shè)計系統(tǒng)主要由紅外發(fā)射模塊和本機處理接收模塊兩 部分構(gòu)成 , 系統(tǒng)總體設(shè)計框圖如圖 1所示。發(fā)射模塊和本機處 理 接收 模 塊 的 核心 分 別 采 用 A T89C2051和 AT89S52單片機。紅外 信號的 收發(fā) 通過串 口進行 通 信 , 兩 部 分 的 串 口 工 作 方 式 及 通 信 波 特 率 的 設(shè) 置 相同 3。AT89C20514單片機 是 AT89C51的 一種精簡 版本 , 只有 20個引腳 , 體積小 ; 具有 2. 76V 的寬電壓工 作范圍 ; 具備低功耗空閑和掉電模式。該單片機滿足本 系統(tǒng)低電壓供電、

7、 低功耗、 方便隨身攜帶的要求。 在本機處理接收模塊中 , 采用了 AT 89S525單片 機 , 該單片機有 3個定時器。設(shè)置密碼和按鍵開鎖時 , 均設(shè)計了按鍵間隔超過 3s 自動復(fù)位的功能 , 分別采用 定時器 T 0和 T 1定時實現(xiàn) ; 定時器 T 2設(shè)置串口通信波特率。圖 1 紅外遙控電子密碼鎖系統(tǒng)框圖1591. 2 紅外發(fā)射模塊的設(shè)計紅 外 發(fā) 射 模 塊 僅 僅 是 一 手 持 遙 控 器 , 由 AT89C2051單片機及鍵盤電路、 按鍵 K 及紅外發(fā)光二 極管組成。發(fā)射電路原理圖如圖 2所示 6。發(fā)射模塊設(shè)置的密碼必須與本機接收模塊相同 (設(shè) 置密碼方法見 2. 2. 1節(jié)

8、, 所設(shè)密碼保存在 RAM 存儲 器的 31H 38H 單元。在待機 狀態(tài)下 , 系統(tǒng)工作在空 閑方式 , 當按鍵 K 按下時 , 系統(tǒng)上電工作 , 依次發(fā)送密 碼信號。這樣做的優(yōu)點是 , 密碼不但能跟隨主機任意改 動 , 而且遙控開鎖時 , 僅按一鍵就可完成開 鎖 , 方便了 用戶。圖 2 發(fā)射模塊電 路原理圖1. 3 本機處理接收電路的設(shè)計本機處理接收 電路的控制 核心是 AT 89S52單片 機。外接鍵盤電路、 紅外接收電路、 開鎖電路、 報警電路 和按鍵指示電路等 , 電路原理圖如圖 3 所示。圖 3 本機處 理接收模塊電路原理圖1. 3. 1 紅外接收電路的設(shè)計紅外 接 收 電 路

9、中 使 用 一 體 化 紅 外 接 收 頭 TL18387接收紅外信號。 T L1838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 TT L 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。 TL1838的輸 出波 形如圖 4所示。 當接收到頻帶 內(nèi)的 紅外信 號時 , TL1838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。圖 4 T L 1838的輸出波形1. 3. 2 報警電路的設(shè)計報警電路采用了蜂鳴器發(fā)聲模擬報警 , 蜂鳴器接在 CPU 的引腳 P2. 1上 , 通過 N PN

10、型三極管做電流放大 , 通過單片機控制蜂鳴器的頻率及蜂鳴時間。當輸入錯 誤的密 碼 進 行 開 鎖時 , 由 P2 1口 輸 出 高 電 平 使 得 NPN 型三極管 9014導(dǎo)通 , 蜂鳴器兩端加電 , 由蜂鳴器 發(fā)出 3s 的報警聲 , 當連續(xù)三次出現(xiàn)密碼錯誤時 , 系統(tǒng)將 長時間報警 , 有效起到了防盜作用。 1. 3. 3 電源電路的設(shè)計電源部分使用 LM 7805芯片進行穩(wěn)壓后提供單片 機 5V 的電壓 8, 其電路如圖 5所示。主要采用家用交流電 , 同時采用 9V 電池作為備用電源。這樣做的優(yōu)點 是 , 即使斷電也不至于無法開鎖。圖 5 電源部分電路原理圖1. 3. 4 其他外圍

11、電路的設(shè)計由于 AT89S52單片機有 4個并行輸入輸出口 , 硬 件資源比較充足 , 鍵盤電路采用了相對簡單的獨立式按 鍵 ; 電路中用一繼電器控制一綠色發(fā)光二極管代替具體 的鎖 , 當密碼正確時 , 開鎖 5s, 然后自動上鎖 ; P2. 0口 接一紅色發(fā)光二極管 , 用其亮與滅來提醒用戶按鍵是否 按下。這樣既巧妙地提醒了用戶又有效地保護了密碼。 2 系統(tǒng)軟件設(shè)計及實現(xiàn)軟件部分的設(shè)計基于匯編語言 9, 采用模塊化設(shè)計 思想 , 以主程序為核心設(shè)置了多個功能模塊子程序。主數(shù) 控 技 術(shù) 馬冬梅等 :一種簡易紅外遙控密碼鎖設(shè)計與實現(xiàn)程序主要起到一個導(dǎo)向和決策功能 , 決定什么時候系統(tǒng) 該做什么

12、 , 系統(tǒng)的各種功能主要是通過調(diào)用具體的子程 序來實現(xiàn)。2. 1 紅外發(fā)射模塊程序的設(shè)計發(fā)射模塊的編碼與調(diào)制工作是由軟件編程實現(xiàn)的。 當按 鍵 K 按 下時 , 密 碼 信 號 依 次 送 往 數(shù) 據(jù) 緩 沖 器 SBUF, 然后利用 0 電平調(diào)制、 1 電平不調(diào)制的方法 , 將二進制信號調(diào)制成頻率為 38. 5kH z 的間斷脈沖串 信號 , 通過 P3. 0口輸出 , 驅(qū)動紅外發(fā)光二極管 , 最后以 波長 940nm 的紅外光發(fā)出 紅外遙控信號。紅外發(fā)射 模塊程序流程圖如圖 6所示。 圖 6 紅外 發(fā)射模塊程序流程圖38. 5kH z 已調(diào)波的實現(xiàn)是依據(jù)匯編語言具有嚴格 的指令周期來實現(xiàn)的

13、 , 低電平與高電平均持續(xù) 13個機 器周期 , 這里采用的時鐘晶振是 12M H z, 所以產(chǎn)生的 調(diào)制波的精確頻率為 38. 46kH z 。2. 2 本機接收處理模塊程序的設(shè)計本機處理部分可以實現(xiàn)密碼設(shè)置和修改、 本機按鍵 開鎖、 按鍵提示、 密碼錯誤報警、 超次提示、 遙控開鎖和 按鍵之間超過 3s 自動復(fù)位等所有的功能。本機處理 的主程序流程圖如圖 7所示。2. 2. 1 密碼設(shè)置子程序的設(shè)計系統(tǒng)只有內(nèi)部上電復(fù)位的時候才能設(shè)置或者修改 密碼。當系統(tǒng)復(fù)位時 , 即進入了等待用戶按鍵設(shè)置新密 碼狀態(tài) , 用戶輸入的 8位密碼依次保存在 RAM 存儲單 元的 41H 48H 單元。當 8位

14、 密碼設(shè)置完成后 , 蜂鳴 器鳴響 1s 提示密碼已成功設(shè)置。當按鍵開鎖時 , 輸入 的密碼依次和 RA M 存儲器中 41H 48H 單元的數(shù)相 比較 , 只要有 1位不相同 , 門鎖不但不能打開 , 而且還發(fā) 出報警信號。2. 2. 2 按鍵間隔超時的判斷及復(fù)位前文提到了當按鍵間隔超過 3s 有自動復(fù)位的功 能 , 設(shè)置密碼和按鍵開鎖時分別 采用定時器 T 0和 T 1來實現(xiàn)。兩定時器均設(shè)為 50ms 定時中斷 , 連續(xù)產(chǎn)生 60次中斷的時間是 3s 。當確實有鍵按下并彈起時 , 打開相應(yīng)定時器中斷并允許其計數(shù)。假如在下一按鍵按 下時 , 發(fā)生定時中斷還不到 60次 , 則定時器停止計數(shù)并

15、 重設(shè)計數(shù)初值及定時中斷次數(shù) ; 如果在下一按鍵按下之 前 , 定時器已發(fā)生 60次中斷 , 表示 3s 已到 , 則系統(tǒng)自 動進行軟件復(fù)位。設(shè)置密碼時按鍵間隔超時的復(fù)位程 序代碼如下 :IN T T 0:M O V T H 0, #4CH ; 設(shè)置定時器初值M O V T L 0, #00H PO P A CC PO P A CC CLR A ; ACC 中內(nèi)容清零 PU SH A CC ; 把 0000H 壓入棧頂PU SH A CC RET I以上 程序當 執(zhí)行 完 RET I 指令 后 , PC 指 針指 向 0000H , 程序從地址 0000H 處開始執(zhí)行 , 即實現(xiàn)了軟件復(fù)位。圖

16、 7 本機處理接收模塊主程序流程圖當鍵盤開鎖時 , 如果按鍵間隔超過 3s, 這時的程序 復(fù)位 并不是從地址 0000H 處執(zhí)行 , 而是回到 密碼設(shè) 置結(jié)束提示音 后的那一條指令處開始執(zhí)行 , 利用單步 執(zhí)行指令的方法得到了此條指令的地址 :0FC00H 。 3 結(jié) 語該設(shè)計的亮點在于沒有擴展任何 E 2PROM 的情況 下 , 實現(xiàn)了任意修改密碼的功能 , 且采用軟件復(fù)位的方 法取消無效按鍵。通過對本系統(tǒng)設(shè)置密碼、 鍵盤開鎖、 紅外遙控開鎖等各方面的情況進行試驗測試 , 驗證了系 統(tǒng)的精確性和安全性。實驗證明該系統(tǒng)成本低、 可靠性 高 , 值得推廣與應(yīng)用。(下轉(zhuǎn)第 170頁 161代碼緊湊

17、的 Linux 。雖然體積小 , 但仍然保留了 Linux 的大多數(shù)優(yōu)點 , 非常適合嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用。在 Clinux 內(nèi)核基礎(chǔ)上 , 編寫了 RS 232串口驅(qū)動 程序、 LCD 驅(qū)動程序和網(wǎng)絡(luò)接口驅(qū)動程序。設(shè)備驅(qū)動 程序屏蔽了是硬件細節(jié) , 這樣操作系統(tǒng)可以像操作普通 文件一樣對其進行讀寫操作。為了長期保存數(shù)據(jù) , 系統(tǒng)在 Clinux 編譯時添加了 JFFS2文件系統(tǒng)。操作系統(tǒng)通過 JFFS2文件系統(tǒng)管理 FLASH 空間 , 不僅可以保存系 統(tǒng)設(shè)置的各種參數(shù) , 還 可以將采集到的數(shù)據(jù)以文件形式保存在 FLASH 中 , 即 使掉電也不會丟失。本地軟件在 Linux 下用 C 語言編

18、寫 , 并通過交叉 編譯得到適合在 Clinux 運行的程序。本應(yīng)用采用多 線程編程 , 將系統(tǒng)工作劃分為 射線強度檢測線程、 串 口通信線程、 數(shù)據(jù)處理線程、 LCD 顯示線程、 網(wǎng)絡(luò)傳輸 線程。各線程是相對獨立 的工作子模塊 , 可以同時工 作 , 有利于提高實時性 9。射線強度檢測線程負責(zé)采集脈沖信號 ; 串口通信 線程負責(zé)采集煤與矸石混合燃料的質(zhì)量信號 ; 數(shù)據(jù)處理 線程負責(zé)對采集到的兩路數(shù)據(jù)進行處理 , 分別得到煤、 矸石的混合比例 ; LCD 顯示線程顯示煤、 矸石的混合比 例 ; 網(wǎng)絡(luò)傳輸線程將處理得到的數(shù)據(jù)傳送到遠程 PC 。4 結(jié) 語基于 S3C44B0X 微處理器的工業(yè)用煤

19、成分定量分 析系統(tǒng) , 其電路設(shè)計簡單、 易于操作、 可靠性強 , 具有良 好的人機界面?？膳鋫溆跓犭姀S及監(jiān)測部門的化驗室 , 對混合燃料的成分進行快速定量分析。由于矸石本身含有一定量的煤 , 減小了矸石與煤的 區(qū)分度 , 造成測量誤差 10。因此 , 如何合理選擇混合燃 料質(zhì)量吸收系數(shù)測量時的修正值 , 就成為精確測量的關(guān) 鍵 , 可以通過大量實驗確定。參 考 文 獻1陳天虎 , 慶承松 . 煤矸石的特性及 其選擇 性破碎 分選 J.礦 產(chǎn)保護與利用 , 1994(4 :39-41.2陳國 杰 , 趙維義 , 朱星 . 基 于單片 機雙能 射線 透射煤 矸石 在線識 別 儀 J .核 電 子

20、 學(xué) 與 探 測 技 術(shù) , 2004, 24(2 : 140-142.3邢偉 . 基于 射 線探測 技術(shù) 的煤 矸石分 選系 統(tǒng)的設(shè) 計 J. 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報 , 2007, 41(4 :455-457.4張樸 , 孔 力 , 黃 心漢 . 基于 雙能 射線的 煤矸在 線識別 模型 研究 J. 工業(yè)儀表與自動化裝置 , 2000(2 :53-55.5張志康 , 馬凌驥 . 雙能量 射線透 射法煤炭灰 分在線測 量的 實現(xiàn) J.核電子學(xué)與探測技術(shù) , 1991, 11(3 :132-138.6周立功 . A RM 嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)教程 M . 北京 :北京航 空航 天大學(xué)出版社 , 2005.

21、7馬忠梅 , 祝烈煌 , 李善平 , 等 . A RM &Linux 嵌 入式系統(tǒng) 教程 M . 北京 :北京航空航天大學(xué)出版社 , 2004.8謝一岡 , 陳昌 , 王曼 , 等 . 粒子探 測器與 數(shù)據(jù)獲 取 M .北 京 :科學(xué)出版社 , 2004.9孫瓊 . 嵌入式 L inux 應(yīng)用程序開發(fā)詳解 M . 北 京 :人民郵電 出版社 , 2006.10趙維義 , 鄒畹珍 , 李慶園 . 煤矸石在 線自動分 選技術(shù)及 其計 數(shù)修正問題 分析 J.核 電子 學(xué)與 探測 技術(shù) , 1997, 17(2 : 144-149.作者簡介 :徐 航 男 , 1984年出生 , 河南南陽 人 , 碩士研究生 。 主要從事嵌入式系統(tǒng)研究 。張 斌 男 , 1967年出生 , 河南鄭州 人 , 高級實驗師 。 主要從事計算機信息處理及核醫(yī)學(xué)成像研究 。 牛靈欣 男 , 1984年出生 , 河南南陽 人 , 碩士研究生 。 主要從事核電子學(xué)及核醫(yī)學(xué)成像研究 。羅 闖 男 , 1983年出生 , 河南南陽 人 , 碩士研究生 。 主要從事智能儀器儀表研究 。趙書俊 男 , 1961年出生 , 河南鄭州 人 , 博士生導(dǎo)師 。 主要從事核電子學(xué)及核醫(yī)學(xué)成像研究 。(上接第 161頁 參 考 文 獻1郭海英 . 基于 單片 機的電 子安 全密碼 鎖的 設(shè)計 J. 現(xiàn)代 電 子技術(shù) , 2