課題_基于單片機(jī)的紅外遙控密碼鎖仿真圖

1、本 科 生 畢 業(yè) 論 文 學(xué) 生 姓 名 *所 在 學(xué) 院 *專 業(yè) 及 班 級(jí) *指 導(dǎo) 教 師 *完 成 日 期 2015年 5月任 務(wù) 書 摘 要本設(shè)計(jì)以 51系列單片機(jī)作為主控單元,結(jié)合鍵盤、數(shù)碼管顯示單元、 AT24C02 存儲(chǔ)、遙控等外圍電路,使密碼鎖能夠在接受用戶設(shè)定的正確密碼時(shí)開鎖。用戶 可隨時(shí)更改開鎖密碼以提高安全性,而且當(dāng)按鍵間隔超時(shí)時(shí) , 有自動(dòng)復(fù)位的特點(diǎn)。 系統(tǒng)成本低、可靠性高、使用方便 , 可擴(kuò)展性強(qiáng)。本文主要介紹了基于 AT89S52單片機(jī)的紅外遙控密碼鎖的硬件及程序?qū)崿F(xiàn)流 程的具體設(shè)計(jì)。本文中給出了紅外發(fā)送器與紅外接收器的設(shè)計(jì)電路,通過一體化 紅外接收頭 HT6

2、221(頻率為 38khz 接收紅外信號(hào) , 使用 AT24C02存儲(chǔ)數(shù)據(jù),通過 數(shù)碼管顯示,軟件代碼使用 KEIL 編譯器進(jìn)行編寫。附有相應(yīng)的硬件電路圖、具體 程序等。關(guān)鍵詞:AT89S52; 密碼鎖 ; 紅外遙控 ;AbstractThe design of 51 series single-chip microcomputer as main control unit,in combination with the keyboard, digital tube display unit, AT24C02 storage, remote control and other peripher

3、al circuits,and The cipher lock can be accepted in the user set the correct password to unlock.The user can change the password in order to improve the safety lock,and when the button intervals over time, with automatic reset characteristic.The system is low cost, high reliability, convenient use, s

4、trong expansibility. This article mainly introduced based on the AT89S52single-chip infrared remote control locks hardware and program flow of the concrete design.This paper presented in the infrared transmitter and the infrared receiver circuit design,through the integration of infrared receiving h

5、ead HT6221( frequency 38kHz receives the infrared signal,using the AT24C02 data storage,through the digital tube display. Use KEIL software code compiler to write. With the corresponding hardware circuit diagram, the concrete procedure.Key words: AT89S52; password lock; infrared remote control;目 錄1.

6、 緒論1.1 課題的研究背景 . . 1.2 課題的研究意義 . .1.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要功能 . .4. 設(shè)計(jì)總結(jié) .5.致謝 . .6.參考文獻(xiàn) . .1.緒論1.1課題的研究背景隨著科技的進(jìn)步和社會(huì)的發(fā)展,人們的安全意識(shí)也在不斷的提高。雖然在日 常生活中,傳統(tǒng)的機(jī)械鎖仍在使用,但是其最大的缺點(diǎn)就是用一些簡(jiǎn)易的工具就 能打開, 對(duì)于某些對(duì)安全性能要求較高的場(chǎng)合, 機(jī)械鎖已經(jīng)無法滿足人們的需求。 在這種情況下,紅外遙控密碼鎖因其使用方便、功能齊全、安全可靠等優(yōu)點(diǎn),而 受到人們的喜愛。1.2課題的研究意義由于紅外遙控具有許多優(yōu)點(diǎn),例如紅外線發(fā)射裝置采用紅外發(fā)光二極管,遙控發(fā) 射器易于小型化且價(jià)

7、格低廉等,所以紅外遙控密碼鎖取代傳統(tǒng)機(jī)械鎖已經(jīng)成為一種趨 勢(shì)。比較與傳統(tǒng)的機(jī)械鎖,紅外遙控密碼鎖具有更高的安全性,而且使用方便靈活, 能擴(kuò)展與各種情況,從而克服了機(jī)械鎖的各種缺點(diǎn),能滿足當(dāng)今社會(huì)的需求,具有較 廣的使用前景。1.3系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要功能系統(tǒng)以 AT89S52單片機(jī)為核心,設(shè)計(jì)與其配套的外圍電路,從而構(gòu)成紅 外遙控密碼鎖電路。再以 C 語(yǔ)言進(jìn)行程序編寫,從而實(shí)現(xiàn)以下的功能:1、 開鎖:連續(xù)輸入 6位密碼后按確認(rèn)鍵(EN ,若密碼正確蜂鳴 一聲、顯示“ OPEN ” 、綠色 LED 指示并驅(qū)動(dòng)電子鎖頭開門, 5秒后返 回待機(jī)狀態(tài)并復(fù)位鎖頭; 若密碼錯(cuò)誤蜂鳴一聲、 顯示 “ Err ”

8、并紅色 LED 指示密碼錯(cuò)誤。若連續(xù)輸入 3次錯(cuò)誤密碼系統(tǒng)將蜂鳴及鎖定 10秒內(nèi)不 可操作。2、 修改密碼:按設(shè)置鍵(S 進(jìn)入當(dāng)前密碼校驗(yàn)狀態(tài),此時(shí)顯示 “ Set ” ,連續(xù)輸入 6位舊密碼再按確認(rèn)鍵(EN ,A :舊密碼正確將顯示“ PASS ”并蜂鳴一聲提示,然后輸入新的 6位密碼按確認(rèn)鍵(EN 確認(rèn)即可, 5秒后返回待機(jī)狀態(tài)。B :舊密碼錯(cuò)誤將顯示“ Err ” 、蜂鳴一聲提示并紅色 LED 指示錯(cuò)誤 信息,無操作 5秒后返回待機(jī)狀態(tài), 連續(xù) 3次輸入錯(cuò)誤密碼系統(tǒng)將鎖定 10秒內(nèi)不可操作。3、 輸密碼時(shí)按取消鍵(ES 可返回待機(jī)狀態(tài)。4、 輸密碼時(shí)輸入數(shù)字的間隔時(shí)間不可超過 5秒, 否

9、則返回待機(jī)狀 態(tài)后需要重新輸入密碼。5、 復(fù)位 6位密碼為“ 000000” :按設(shè)置鍵(S 進(jìn)入設(shè)置狀態(tài),此 時(shí)顯示 “ Set “ , 連續(xù)輸入 6個(gè) “ 8” 后再按一次設(shè)置鍵 (S , 顯示 “ PASS ” 并鎖定 5秒后返回待機(jī)狀態(tài),復(fù)位成功。2.系統(tǒng)硬件構(gòu)成2.1系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)電路的核心控制器件為可編程器件 51系列單片機(jī) AT89S52,然后設(shè)計(jì) 的配套外圍電路有:蜂鳴器報(bào)警電路,復(fù)位電路,振蕩電路,存儲(chǔ)電路,數(shù)碼管 顯示電路,開鎖電路,紅外接收電路等,從而構(gòu)成紅外遙控密碼鎖的接收模塊。 其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)總圖如圖 1.1所示:圖 1.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)總圖2.2系統(tǒng)硬件構(gòu)成 整個(gè)電路

10、的主要的元器件有 AT89S52單片機(jī)、 EEPROM 存儲(chǔ)芯片 AT24C08、 LED 數(shù)碼管、紅外發(fā)射裝置 HT6221等。1.AT89S52單片機(jī)AT89S52是是一種低功耗、高性能 CMOS8位微控制器,具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造,與工業(yè) 80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上 Flash 允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程,亦適于常 規(guī)編程器。 在單芯片上, 擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash , 使得 AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能

11、: 8k字節(jié) Flash , 256字節(jié) RAM , 32 位 I/O 口線,看門狗定時(shí)器, 2 個(gè)數(shù)據(jù)指針,三個(gè) 16 位 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器,一個(gè) 6向量 2級(jí)中斷結(jié)構(gòu), 全雙工串行口, 片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。 另外, AT89S52 可 降至 0Hz 靜態(tài)邏 輯操作,支持 2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下, CPU 停止工作,允許 RAM 、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工 作。掉電保護(hù)方 式下, RAM 內(nèi)容被保存,振蕩器被凍結(jié),單片機(jī)一切工作停止,直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。 2.HT6221紅外發(fā)射芯片實(shí)際制作中只用到它的 K1-K16的 16個(gè)按鍵3. 鐵電存儲(chǔ)器 AT24C0

12、2在電子儀器設(shè)備上我們常見到的數(shù)據(jù)設(shè)置與數(shù)據(jù)采集,這些數(shù)據(jù)可以直接用 液晶屏或 LED 數(shù)碼管顯示出來,便于用戶了解儀器設(shè)備的工作狀態(tài),但用戶需要 在下一次開機(jī)時(shí)得到上一次運(yùn)行的數(shù)據(jù)狀態(tài),或者需要存儲(chǔ)一系列的編碼以及密 碼,那么這里面就涉及到數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)功能了。本設(shè)計(jì)采用了最常見的低成本串行 接口鐵電存儲(chǔ)器 24C02, 可以通過串行控制信號(hào)把數(shù)據(jù)寫入指定的存儲(chǔ)地址,在下 一次開機(jī)時(shí)再將指定地址的數(shù)據(jù)讀出賦值給軟件的一些變量,后面的函數(shù)體將說 明對(duì)存儲(chǔ)器的控制步驟。AT24C02 是美國(guó) Atmel 公司的低功耗 CMOS 型 EEPROM ,內(nèi)含 256 × 8 位存儲(chǔ) 空間。 芯片

13、采用 I2C 總線式進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫的串行器件, 占用很少的資源和 I /O 線, 并且支持在線編程,進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)存取十分方便。串行時(shí)鐘由單片機(jī) P3. 6引腳提 供,通過 P3. 7引腳對(duì) AT24C02 進(jìn)行在線讀寫。由于該芯片數(shù)據(jù)掉電不丟失,故用 于存放開鎖密碼。當(dāng)需要開鎖和設(shè)置新密碼時(shí),均需讀取 AT24C02 中的密碼 ; 設(shè) 置新密碼后,在線寫 AT24C02,覆蓋原密碼。LED 數(shù)碼顯示廣泛應(yīng)用于日常生活中的許多電子產(chǎn)品上, 它能給用戶提供一些 直觀的數(shù)字信息,它在比較惡劣的環(huán)境中使用不易損壞、易維護(hù)。本設(shè)計(jì)中使用 2個(gè) 3位數(shù)碼管并裝組成 6位數(shù)字的顯示,掃描原理為:先送 第一位的

14、段碼數(shù)據(jù), 再開啟該位的位驅(qū)動(dòng)開關(guān), 延時(shí)后再關(guān)閉該位的位驅(qū)動(dòng)開關(guān), 送第二位的段碼數(shù)據(jù),一直循環(huán)顯示 6位數(shù)碼管的數(shù)據(jù)即可。此時(shí)如果數(shù)碼管顯 示閃爍,只要修改延時(shí)關(guān)閉驅(qū)動(dòng)開關(guān)的延時(shí)時(shí)間直到不再出現(xiàn)閃爍。 紅外線是波長(zhǎng)在 750nm 至 1mm 之間的電磁波,它的頻率高于微波而低于可見 光, 是一種人的眼睛看不到的光線。 紅外通信一般采用的紅外波長(zhǎng)在 0.75um 至 25um 之間。紅外通信是利用紅外技術(shù)實(shí)現(xiàn)兩點(diǎn)間的近距離無線通信,它一般由紅外發(fā)射 和接收系統(tǒng)兩部分組成。發(fā)射系統(tǒng)對(duì)一個(gè)紅外發(fā)射源進(jìn)行調(diào)制后發(fā)射紅外信號(hào), 而接收系統(tǒng)由一個(gè)光學(xué)裝置和紅外探測(cè)器進(jìn)行接收,從而構(gòu)成紅外通信系統(tǒng)。紅

15、外數(shù)據(jù)的傳輸原理是:發(fā)送端將二進(jìn)制數(shù)據(jù)調(diào)制成一系列的脈沖串信號(hào)(載波信 號(hào) ,通過紅外發(fā)射管發(fā)射紅外信號(hào) . 接收端接收到脈沖信號(hào)串后進(jìn)行解析并還原 成二進(jìn)制數(shù)據(jù) ISP (in-system programming 在線系統(tǒng)編程是一種無需將存儲(chǔ)芯片 (如 EPROM 從嵌入式設(shè)備上取出就能對(duì)其進(jìn)行編程的過程, 縮略為 ISP 。 系統(tǒng)編程需要在目標(biāo) 板上有額外的電路完成編程任務(wù)。ISP 的工作原理:ISP 的實(shí)現(xiàn)相對(duì)要簡(jiǎn)單一些,一般通用做法是內(nèi)部的存儲(chǔ)器 可以由上位機(jī)的軟件通過串口來進(jìn)行改寫。對(duì)于單片機(jī)來講可以通過 SPI 或其它 的串行接口接收上位機(jī)傳來的數(shù)據(jù)并寫入存儲(chǔ)器中。所以即使我們將

16、芯片焊接在 電路板上,只要留出和上位機(jī)接口的這個(gè)串口,就可以實(shí)現(xiàn)芯片內(nèi)部存儲(chǔ)器的改 寫,而無須再取下芯片。ISP 技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是不需要編程器就可以進(jìn)行單片機(jī)的實(shí)驗(yàn)和開發(fā), 即單片機(jī)芯 片直接焊接到電路板上,也可對(duì)其重新進(jìn)行編程。在線系統(tǒng)可編程是 Flash 存儲(chǔ) 器的固有特性, Flash 幾乎都采用這種方式編程。調(diào)試結(jié)束即成成品,免去了調(diào)試 時(shí)由于頻繁地插入取出芯片對(duì)芯片和電路板帶來的不便。 3. 系統(tǒng)軟件的實(shí)現(xiàn)3.1 keil C簡(jiǎn)介Keil C51是美國(guó) Keil Software 公司出品的 51系列兼容單片機(jī) C 語(yǔ)言軟件開 發(fā)系統(tǒng),與匯編相比, C 語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維

17、護(hù)性上有明顯的優(yōu) 勢(shì),因而易學(xué)易用。 Keil 提供了包括 C 編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè) 功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案, 通過一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境 (uVision 將這些部分組合在一起。運(yùn)行 Keil 軟件需要 WIN98、 NT 、 WIN2000、 WINXP 等操作 系統(tǒng)。如果你使用 C 語(yǔ)言編程,那么 Keil 幾乎就是你的不二之選,即使不使用 C 語(yǔ)言而僅用匯編語(yǔ)言編程,其方便易用的集成環(huán)境、強(qiáng)大的軟件仿真調(diào)試工具也 會(huì)令你事半功倍。Keil C51軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具,全 Windows 界面。另外重要的一點(diǎn),只要看一下編譯后生成的

18、匯編代碼,就能 體會(huì)到 Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高,多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼很 緊湊,容易理解。在開發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。下面詳細(xì)介 紹 Keil C51開發(fā)系統(tǒng)各部分功能和使用。C51工具包的整體結(jié)構(gòu), uVision 與 Ishell 分別是 C51 for Windows和 for Dos的集成開發(fā)環(huán)境 (IDE,可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等 整個(gè)開發(fā)流程。開發(fā)人員可用 IDE 本身或其它編輯器編輯 C 或匯編源文件。 然后分別由 C51及 C51編譯器編譯生成目標(biāo)文件 (.OBJ。 目標(biāo)文件可由 LIB51創(chuàng)建生成庫(kù)文件,也可以與庫(kù)文件一起經(jīng) L5

19、1連接定位生成絕對(duì)目標(biāo)文件 (.ABS。 ABS 文件由 OH51轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的 Hex 文件,以供調(diào)試器 dScope51或 tScope51使用進(jìn)行源代碼級(jí)調(diào)試, 也可由仿真器使用直接對(duì)目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試, 也可以直接寫入程序存貯器如 EPROM 中。3.2 軟件設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)程序采用了模塊化設(shè)計(jì),首先將主程序調(diào)用到的內(nèi)容定義在一個(gè)特定 的文件里,然后在主程序運(yùn)行之前聲明這部分定義的內(nèi)容,那么程序就能遵循從 上到下的順序去執(zhí)行用戶賦予的命令。 連接主控板的 12V 供電電源,開啟遙控器上的電源開關(guān),手持遙控器離主控板 8米距離之內(nèi)按下按鍵, 觀察主板板上的反應(yīng)信息是否為用戶要操作的功能, 持續(xù) 按

20、壓相應(yīng)功能鍵,使主控板呈現(xiàn)相關(guān)功能結(jié)果直到操作完成,重復(fù)一次以上操作 并記錄各功能鍵的實(shí)現(xiàn)情況。 4.設(shè)計(jì)總結(jié) 在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的這段時(shí)間，我從查找資料、設(shè)計(jì)方案開始，再逐步經(jīng)過實(shí)驗(yàn)、 各模塊的設(shè)計(jì)調(diào)試、手工制作電路板等多個(gè)階段，所設(shè)計(jì)出的紅外遙控密碼鎖基 本達(dá)到了設(shè)計(jì)初所期望的要求。 從個(gè)人角度而言，通過這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我發(fā)現(xiàn)自己在知識(shí)以及動(dòng)手能力方 面有所欠缺。但是這次的設(shè)計(jì)大大鞏固了我所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，并且實(shí)際動(dòng)手能力 也得到很大的提高，也拓展了我的知識(shí)面，獲得更多的軟件調(diào)試以及手工制作 PCB 的經(jīng)驗(yàn)。 由于實(shí)踐及理論方面都存在不足，制作及實(shí)驗(yàn)條件有限，此設(shè)計(jì)仍存在一些 設(shè)計(jì)問題，制作技能日后有待提高，實(shí)踐與理論知識(shí)還要繼續(xù)鞏固加強(qiáng).本設(shè)計(jì)中 的供電電路未能達(dá)到節(jié)能效果，用戶密碼管理保密度不夠強(qiáng),可以改為液晶模塊顯 示界面。 21 5.致謝詞 在這次課程設(shè)計(jì)的撰寫過程中，我得到了許多人的幫助，在此，我想所有幫 助過我的人表示最真摯的謝意 首先我要感謝陳老師在課程設(shè)計(jì)上給予我的指導(dǎo)、提供給我的支持和幫助， 為我指明了設(shè)計(jì)的方向，并在電路的設(shè)計(jì)上給我細(xì)心糾錯(cuò)，才使得我后來的