智能紅外遙控防盜電子密碼鎖系統(tǒng)設計標紅6880

1、本科畢業(yè)設計(論文)題目：智能紅外遙控防盜電子密碼鎖系統(tǒng)設計院 （系）： 光電工程學院 專 業(yè)： 測控技術與儀器 班 級： 14010101 學 生： 馮浩軍 學 號： 指導教師： 褚淵博 2018年 6月西安工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文）任務書院（系） 光電工程 專業(yè) 測控技術與儀器 班 14010101 姓名 馮浩軍 學號 1.畢業(yè)設計（論文）題目： 智能紅外遙控防盜電子密碼鎖系統(tǒng)設計 2.題目背景和意義： 當前人們?nèi)找嫣岣呱钯|(zhì)量的需求，使得安全有效的防盜技術備受關注。而傳統(tǒng)的機械鎖由于安全性能太差，被撬的事件屢見不鮮。通過設計電子鎖系統(tǒng)以滿足保密性強，使用靈活性好，安全系數(shù)高的實際使用要求。

2、國內(nèi)不少企業(yè)已經(jīng)積極學習和了解了先進的技術，發(fā)展前景非?？捎^。希望通過不斷地努力，使電子密碼鎖在我國也能得到廣泛應用。 3.設計(論文)的主要內(nèi)容（理工科含技術指標）： 主要內(nèi)容：（1）控制電路、遙控電路、蜂鳴器報警電路等設計實現(xiàn)； （2）密碼鎖原理分析及整體功能實現(xiàn)； (3) 可靠性大于百分之九十五。 技術指標：（1）可實現(xiàn)密碼顯示、密碼修改、紅外遙控開鎖、本機按鍵開鎖、密碼錯誤報警等功能； （2）遙控開鎖，遙控距離810米，且具有較強的抗干擾能力。 4.設計的基本要求及進度安排（含起始時間、設計地點）： 設計工作從3月5日開始。 整個設計再校內(nèi)完成。具體工作進度如下： 第1-3周：查找并整

3、理有關電子密碼鎖的相關文獻；整理思路確定使用方案；完成開題報告； 第4-11周：熟悉單片機開發(fā)軟件的使用；掌握基于單片機C語言的編程，研究的具體方案并且做出實物； 第12-13周：開始在開發(fā)軟件上編寫程序，完成主要模塊調(diào)試； 第14-15周：結合硬件進行調(diào)試，修改及優(yōu)化； 第16-17周：整理資料，撰寫畢業(yè)論文； 第18周：畢業(yè)答辯。 畢業(yè)設計（論文）的工作量要求 設計電路板布局，完成元器件的焊接、調(diào)試、優(yōu)化， 最終做出實物。論文不少于8000字。 實驗（時數(shù)）*或?qū)嵙暎ㄌ鞌?shù)）： 實驗時數(shù)不少于60小時 圖紙（幅面和張數(shù)）*： 主程序流程圖、整機電路原理圖；部分源程序，不少于5張。 其他要求：

4、 熟悉測控系統(tǒng)硬軟件設計。 指導教師簽名： 年 月 日 學生簽名： 年 月 日 系（教研室）主任審批： 年 月 日說明：1本表一式二份，一份由學生裝訂入附件冊，一份教師自留。畢I-22 帶*項可根據(jù)學科特點選填。智能紅外遙控防盜電子密碼鎖系統(tǒng)設計摘 要本論文設計了一種基于單片機的紅外遙控電子密碼鎖,系統(tǒng)由STC89C52單片機控制,由44矩陣鍵盤、LCD1602液晶顯示、紅外遙控模塊和繼電器報警模塊等模塊組成,具有修改、設置六位數(shù)用戶密碼、密碼掉電保存、密碼輸入超過三次報警、密碼錯誤報警等功能。該系統(tǒng)不僅可以按下機器上的按鈕，而且可以使用遙控按鈕來完成操作，紅外遙控電子密碼鎖主要是應用紅外線的

5、編碼及解碼技術，除此之外，也通過鍵盤按鍵控制單片機來實現(xiàn)密碼設定，修改及識別的功能。測試結果顯示,該系統(tǒng)能夠準確的使用密碼完成開關鎖功能。其中電路的設計主要都有鍵盤電路，顯示電路，紅外編解碼電路等組成。本次系統(tǒng)設計的優(yōu)點有靈活性高，保密性強，價格低廉，適用范圍廣且具有較高的市場推廣價值。關鍵詞：電子密碼鎖；報警 ；蜂鳴器；STC89C52； 目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc453680932 1 緒論 PAGEREF _Toc453680932 h 1 HYPERLINK l _Toc453680933 1.1 課題背景1 HYPERLINK l _To

6、c453680934 1.2 課題的目的和意義 PAGEREF _Toc453680934 h 1 HYPERLINK l _Toc453680935 1.3 電子密碼鎖發(fā)展趨勢2 HYPERLINK l _Toc453680936 1.4 本設計完成的工作 PAGEREF _Toc453680936 h 2 HYPERLINK l _Toc453680937 2 總體方案設計 PAGEREF _Toc453680937 h 3 HYPERLINK l _Toc453680941 3 硬件實現(xiàn)及單元電路設計3 HYPERLINK l _Toc453680942 3.1 主控制模塊4 HYPER

7、LINK l _Toc453680943 3.2 單片機的最小系統(tǒng)電路設計4 HYPERLINK l _Toc453680944 3.3 單片機簡介及管腳說明5 HYPERLINK l _Toc453680945 3.4 鍵盤電路設計6 HYPERLINK l _Toc453680946 3.5 液晶顯示電路設計7 HYPERLINK l _Toc453680947 3.6 存儲芯片電路設計8 HYPERLINK l _Toc453680948 3.7 報警電路設計8 HYPERLINK l _Toc453680949 3.8 密碼鎖電路設計9 HYPERLINK l _Toc45368095

8、0 4 紅外遙控電路設計10 HYPERLINK l _Toc453680951 4.1 紅外通信基本原理10 HYPERLINK l _Toc453680952 4.2 紅外線遙控原理11 HYPERLINK l _Toc453680953 主要模塊設計11 HYPERLINK l _Toc453680954 5 系統(tǒng)軟硬件設計與實現(xiàn)12 HYPERLINK l _Toc453680955 主程序流程圖12 HYPERLINK l _Toc453680956 5.2 開鎖軟件設計14 HYPERLINK l _Toc453680957 5.3 修改密碼軟件設計14 HYPERLINK l _

9、Toc453680958 6 系統(tǒng)的安裝與調(diào)試15 HYPERLINK l _Toc453680959 結論 HYPERLINK l _Toc453680960 致謝 HYPERLINK l _Toc453680961 參考文獻 1緒論課題背景在人們的日常生活中，隨著電子密碼鎖的出現(xiàn)，機械鎖的廣泛使用一直是財產(chǎn)和人身安全問題始終關注的問題，所以鎖與人們的生活密不可分，無論在哪里，我們都能看到鎖的圖形。然而，隨著社會的發(fā)展和人們生活水平的提高，傳統(tǒng)的機械鎖由于其結構簡單、窺探事故等原因，不能滿足人們生活的需要，傳統(tǒng)的機械鎖。傳統(tǒng)的機械鎖由于技術原因和其結構簡單，被偷被撬事件并不少見。防盜性能很低

10、，盜竊高手只需要幾個小工具就可以打開這些機械鎖，所以盜竊事件每年頻繁發(fā)生，人們的財產(chǎn)損失非常嚴重。鎖具已經(jīng)發(fā)展了幾年，人們對鎖的結構和機理進行了深入的研究，因此，有許多方法和工具可以在沒有鑰匙的情況下打開，為了應對這種情況，電子密碼鎖也就被發(fā)明出來了，與傳統(tǒng)機械鎖相比，電子密碼鎖具有更高的安全性。電子密碼鎖主要優(yōu)點有：(1) 安全系數(shù)遠遠高于機械鎖。密碼編碼量多，隨機開鎖概率幾乎沒有。(2為了提高鎖的安全性，密碼可以無限制次數(shù)更改。(3)存在報警系統(tǒng)，錯誤次數(shù)達到設定值會觸發(fā)。(4) 價格便宜，實用性強，使用壽命長。(5) 操作靈活方便，發(fā)生故障幾率很低。隨著現(xiàn)代科學技術的快速發(fā)展，計算機技術

11、的突飛猛進，單片機的應用越來越廣泛，技術也逐步得到了完善，其性能不斷發(fā)展，性價比和穩(wěn)定性得到了提高。單片機相比起其他的控制器來說，其特點有體積小、質(zhì)量輕、功耗低，更主要的是它控制功能較強、運行速度快，價格便宜，便于操作。因此，在我國的家用電器、醫(yī)療器械、航天航空、互聯(lián)網(wǎng)軟件、教學辦公等領域得到了廣泛的應用。與指紋識別、IC卡識別等其他密碼鎖相比，這些組合鎖在安全性方面仍然是可行的。但是這些產(chǎn)品主要還是比較適用于類似密碼箱，保險柜等一些高端產(chǎn)品。如果說用于大眾公共場合的話，比較容易受到損壞、丟失等。此外，這些密碼鎖價格相對較高，極大地限制了此類產(chǎn)品的推廣。而紅外遙控電子密碼鎖具有其控制方式多，安

12、全系數(shù)較高、便于操作的特點，而且其價格低、適用范圍廣。從而，在電子防盜產(chǎn)品中，具有很大的發(fā)展空間，并且逐步成為電子密碼鎖產(chǎn)品的主流。傳統(tǒng)的鎖具由于技術落后的原因，人們常常保護自己財產(chǎn)和東西的方法是用機械鎖，以這些類似的方法來保證它們的安全性。但是機械鎖由于有很多的缺點，從而常常會給人們帶來許多的煩惱，例如：操作的隱蔽性差，開鎖的鑰匙不小心丟了或者鎖具比較容易損壞。而且，每天人們攜帶一大串鑰匙也會帶來很多麻煩。而遙控密碼鎖就克服了這些缺陷，人們可以設定自己比較容易記住的密碼并可以隨時修改，密碼錯誤次數(shù)超過設置次數(shù)會觸發(fā)報警系統(tǒng)來提醒人們。它不僅操作時的隱蔽性好，更主要的是難以被盜用，從安全的角度

13、來看，因為密碼鎖高實用性和報警功能，取代人們常用傳統(tǒng)的機械鎖是大勢所趨，這種電子密碼鎖更加安全可靠，而且具有很高的安全保障和科學性。1.3 電子密碼鎖發(fā)展趨勢以前的電子鎖由于科技的落后且受到自身電子元件限制，導致種類少，保密差。它主要是靠模擬來實現(xiàn)電子開關的功能。正因如此，電子開關的發(fā)展也就帶動了電子鎖的發(fā)展后來生產(chǎn)的產(chǎn)品在各個方面的性能得到了提升。比如：安全性，實用性，可維修性，可替代性等各個方面性能提升也使電子鎖的發(fā)展更加具有前景。 由于電子鎖的開鎖信息是越來越多樣化，從以前的數(shù)字、圖形到現(xiàn)在的藍牙、指紋、人臉識別等多種信息都可以進行開鎖。并且如果把這些信息組合起來，更是大大的提高了電子密

14、碼鎖的防盜保密性。電子密碼鎖以后的多樣性也離不開這些開鎖信息的組合，這樣會提升它的應用范圍，加快電子密碼鎖的發(fā)展，從而覆蓋我們生活的各個領域，這也就使得電子鎖的發(fā)展更加不受禁錮，可以完全的發(fā)揮它的所有優(yōu)勢，也使得它代替機械鎖成為必然。它也會讓更多人相信它并使用它。其實我覺得電子密碼鎖市場被限制的主要因素是兩個方面：一，它自身電子元件的限制使得它的體積，它的形狀，它的外形就不被接受，二，它的適用范圍導致的，以前由于自身原因，經(jīng)濟性不高，一般的的東西用不到，安全性高的達不到要求，使得它處于一個不高不低的尷尬地位，也就使得它的市場不景氣。隨著各種技術的不斷發(fā)展，電子密碼鎖的發(fā)展不再受各種各樣的限制，

15、這樣電子密碼鎖前景也會變得非?？捎^。通過對以上各種實現(xiàn)電子密碼鎖的方法的學習、研究和比較，下面來談一談各種方法的優(yōu)缺點，對于采用矩陣鍵盤來進行輸入的這種方法生產(chǎn)成本低、操作方便，在如今也是很受歡迎的，但是他壽命不長；而用7段數(shù)碼顯示比較落后，顯示不出科技的進步；對于采用遙控方式，優(yōu)點是輸入電路換成了紅外遙控控制輸入，這樣來操作密碼更加方便，缺點是成本比較高，外接EEPROM增加了硬件成本和操作強度。對于采用STC單片機，這種設計方法很合理，充分利用了單片機內(nèi)部集成的EEPROM,只需通過編寫控制它的程序就能實現(xiàn)數(shù)據(jù)保護功能，而不需外接儲存器所以就降低了生產(chǎn)成本，不僅如此，這樣設計的系統(tǒng)可行性好

16、。而目前，密碼鎖設計和實現(xiàn)的新方法是現(xiàn)在流行的高科技手段來對密碼鎖進行更進一步的智能化，技術含量高。由此可見密碼鎖的發(fā)展的方向是不斷的滿足人們生活中的要求，功能更加齊全，更加人性，更加智能，更加方便的方向發(fā)展。1.4 本設計完成的工作本設計主控制芯片采用的是STC89C52單片機，通過硬件電路設計和軟件程序設計相結合組成紅外遙控電子密碼鎖，能夠?qū)崿F(xiàn)：(1) 密碼錯誤次數(shù)達到設定值時蜂鳴器報警。(2) 密碼位數(shù)6位，并可隨意更改。(3) 采用矩陣按鍵輸入。(4) 通過紅外遙控控制開鎖。(5) 通過LCD1602液晶顯示。(6) 有開鎖指示燈和電磁鎖。(7) 查閱資料，自行構建單片機的最小系統(tǒng)，完

17、成相關硬件電路的設計實現(xiàn)2 總體方案設計STC89C52鍵盤輸入復位電路密碼存儲電路晶振電路電源輸入顯示電路報警電路開鎖電路紅外遙控發(fā)射器紅外接收電路如圖所示，本次的設計包括了紅外發(fā)射功能模塊、紅外接收功能模塊、單片機模塊、報警器功能模塊、1602液晶顯示模塊、按鍵功能模塊、開鎖功能模塊等。紅外遙控器的發(fā)射信號部分是用紅外發(fā)光二極管發(fā)出經(jīng)過調(diào)制的紅外光波；然后經(jīng)過板子上的紅外接收電路對其紅外光波處理轉(zhuǎn)化為對應的電信號，在將其發(fā)送給后面的放大電路。在單片機中的最小系統(tǒng)中，晶振電路的主要作用是提供基準頻率，通過讓其電路生成震蕩電流,從而發(fā)出時鐘信號。該復位電路的功能是當單片機的CPU和電路中的所有

18、功能器件都處于相同的初始狀態(tài)時，從標準初始狀態(tài)開始工作。報警電路是當密碼輸入次數(shù)達到設定值或密碼輸入錯誤時，蜂鳴器發(fā)出聲響報警。鍵盤接口電路的每個按鍵對應的定義來實現(xiàn)輸入密碼操作。密碼鎖電路是當每次輸入的密碼正確時，單片機對繼電器產(chǎn)生開鎖信號，進而控制繼電器驅(qū)動電路，來使電磁鎖打開。3 硬件實現(xiàn)及單元電路設計3.1 主控制模塊 方案1：CPLD是一種可編程邏輯器件，作為控制器其優(yōu)點很多，例如;有豐富IO接口,并且它的穩(wěn)定性能很高,很多非常復雜的邏輯功能，它都可以實現(xiàn)。如果有設計需要還可以對其功能的來進行擴展，并行輸入和輸出方法可以用來大大提高系統(tǒng)的處理速度。所以作為比較大的規(guī)模系統(tǒng)的控制器很適

19、合，但此次電子密碼鎖設計對數(shù)據(jù)處理快慢要求不是很高，而且邏輯功能也并不算太復雜，因此，從使用及經(jīng)濟的角度考慮我們放棄了此方案。方案2：采用STC89C52單片機作為核心元件的控制方案。用其控制密碼鎖控制，以實現(xiàn)其既定的性能指標。充分分析我們的系統(tǒng)，其關鍵在于密碼鎖的控制，而在這一點上，單片機就顯現(xiàn)出來它的優(yōu)勢控制簡單、方便、快捷。這樣一來，單片機就可以充分發(fā)揮其資源豐富、有較為強大的控制功能及可位尋址操作功能、價格低廉等優(yōu)點。STC89C52單片機具有功能強大的位操作指令，I/O口均可按位尋址，程序空間多達8K，對于本設計也綽綽有余，更可貴的是STC89C52單片機價格非常低廉。因此，這種方案

20、是一種較為理想的方案。從方便使用的角度考慮，我們選擇了方案2。3.2 單片機的最小系統(tǒng)電路設計 本次單片機最小系統(tǒng)采用的是內(nèi)部方式的時鐘電路和按鍵復位的復位電路，時鐘電路用作產(chǎn)生MCS-51單片機工作所必要的時鐘控制信號，內(nèi)部電路嚴格按照其控制下的順序指令進行操作。振蕩器的構成是單片機內(nèi)部有一個具有高增益的反向放大器。要組成一個穩(wěn)定的自激振蕩電路，必須將高增益反向放大器的輸入輸出端中間連接晶振，還要在兩端接上微調(diào)電容，最后將兩端同時接地。自激振蕩電路的作用是提供時鐘信號。單片機中的微調(diào)電容一般都選擇30pF左右，振蕩器頻率的高低是受微調(diào)電容大小的影響。不僅如此，電容還影響著振蕩器的起振快慢和其

21、穩(wěn)定性。晶體的振蕩器選擇頻率為12MHz的晶振。復位電路具有按鍵復位和上電復位，并且在該系統(tǒng)中使用最簡單的外部按鍵復位來實現(xiàn)微控制器的復位操作。內(nèi)部時鐘電路 復位電路3.3 單片機簡介及管腳說明STC89C52單片機是一種高速、低功耗、超強抗干擾的單片機，工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和其引腳完全兼容。傳統(tǒng)的8051系列單片機只有128-256個字節(jié)RAM可使用，對于工程量較大的程序設計時往往會不夠用。而STC89C52RC系列單片機擴展了256個字節(jié)RAM，拓展的容量，在應用中漸漸取代傳統(tǒng)單片機被廣泛應用。它還擁有8K字節(jié)在線可編程的Flash存儲器、支持在線SPI編程、32個雙向數(shù)據(jù)I/O口線、兩

22、個16位定時器/計數(shù)器和全雙工UART串行通道。它的主要特性：與MCS-51兼容。壽命：1000次擦/寫。數(shù)據(jù)保留時間：10年。全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz。512M內(nèi)部RAM。32雙向數(shù)據(jù)I/O線。兩個16位定時器/計數(shù)器5個中斷源?？删幊檀型ǖ?。芯片內(nèi)自帶振蕩器和時鐘電路。單片機管腳說明：VCC：電源電壓，其工作電壓為5V。 GND：接地。 P0口：P0口是一個8位雙向I/O口，內(nèi)部不含上拉電阻。連接電路時需要外接上拉電阻。P0口緩沖器能接收輸出8TTL門電流。當P0口的管腳第一次寫入“1”時，被定義為高阻輸入。P0能夠作為外部程序數(shù)據(jù)存儲器，暫時存儲外部輸入數(shù)據(jù)而不需反復輸入。 P1口

23、：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。由于內(nèi)部上拉的緣故，P1口管腳寫入“1”后，其管腳電平被上拉電阻拉高，此時管腳用作輸入。P1口被上拉電阻下拉為低電平時，此時管腳將輸出電流。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個內(nèi)部含有上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器能接收輸出4個TTL門電流。由于內(nèi)部上拉的緣故，當P2口被寫“1”時，其管腳電平被上拉電阻拉高，且作為輸入。P2口被上拉電阻下拉為低電平時，此時管腳作為將輸出電流端口用。在FLASH編程和校驗時，P2口用來接收高八位地址和控制信號。P3口：P3口是一

24、個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P3口緩沖器能接收輸出4個TTL門電流。由于內(nèi)部上拉的緣故，當P3口被寫“1”時，其管腳電平被上拉電阻拉高，此時可以作為輸入口使用。P3口也作為STC89C52的第二功能使用。具體功能如表3.1所示：P3口功能表端口引腳第二功能RXD（串行輸入口）TXD（串行輸出口）INT0（外部中斷0）INT1（外部中斷1）T0（計時器0）T1（計時器1）WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） RST：復位輸入，當為高電平時有效。當需對器件進行復位時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。 ALE/PROG：ALE是地址鎖存允許信號端口，低電平有效。

25、在FLASH編程期間，此引腳可用作輸入編程脈沖。PORG為編程脈沖的輸入端。當ALE/PROG接上低電平的時候，單片機對外部存儲器進行數(shù)據(jù)讀取時，用來鎖住地址線的低位地址。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。當外部的程序存儲器取指令期間，每個機器周期有兩次有效的PSEN信號。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次PSEN信號將不出現(xiàn)。 /EA/VPP：當EA維持低電平時，在此期間數(shù)據(jù)輸入都存入外部程序存儲器，不管內(nèi)部程序存儲器是否有空間存儲數(shù)據(jù)。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入與內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：反向振蕩放大器的輸出。3.4 鍵盤電路設計鍵盤是微控制器的一個十分關鍵的輸入設備，

26、一般都會設置鍵盤的，他是可以執(zhí)行人機對話的一個橋梁。鍵盤是按照需要來一組有規(guī)則的排列的，可以說一個按鈕就是一個控制元件，即鍵盤就是一組有規(guī)則順序的開關。鍵盤的設計主要為了控制單片機更好的運行狀態(tài)，使得一些指令或數(shù)據(jù)更好的傳輸，進而完成對密碼鎖的控制功能。有時候控制對象功能簡單可采用獨立式按鍵。但過多的獨立式按鍵會大大占用單片機的I/O端口。因此，如果控制對象需要執(zhí)行功能繁雜，輸入輸出數(shù)據(jù)較多，需要考慮采用矩陣式鍵盤來方便控制。本系統(tǒng)采用4*4矩陣式鍵盤，具體連接方式如圖所示矩陣鍵盤的工作原理一般來說，當設計中需要的按鍵較多時，都會將每個鍵分布呈矩陣型，目的是為了合理的布局和減少I/O口的占用。

27、在矩陣鍵盤中，每個按鍵的水平和豎直的交匯處都不相連，然后在由另外一個按鍵將它們相連。因此，4*4=16的矩陣鍵盤就形成了，比獨立式按鍵在單片機的端口線的數(shù)量超出一倍，而且隨著線數(shù)的增多，效果更加明顯，比如在給4*4的鍵盤多加一條線，就能形成20鍵的鍵盤。所以，當需要很多按鍵時，就可以考慮設計矩陣鍵盤電阻接正電源。初始狀態(tài)下，當鍵盤中的按鍵沒有被按時，輸出端的接口都通的高電平，說明沒有鍵被按下。水平線是低電平，鍵盤中如果有鍵按下時，那么輸入線就會被拉成低電平，因此想要得知鍵盤中的按鍵是否被按下時，可以通過輸入輸出線的狀態(tài)來判斷。步驟如下：判斷是否有鍵按下我們先給每一水平線同低電平，若檢測到了豎直

28、一列有低電平，那么就表示鍵盤中的按鍵有被按下，并且可以判斷是低電平的豎直一列中按鍵的其中一個。如果豎直方向的線沒有出現(xiàn)低電平，可以判斷沒有鍵被按下。（2）判斷具體閉合按鍵我們先確定了有按鍵被按下，再根據(jù)一下具體的方法來確定具體哪個按鍵是閉合的。首先把水平的線逐一通入低電平，但其他三條保持高電平，然后看哪個豎直的線變成低電平，兩條同為低電平的行列線的交點就是按鍵按下了。采用鍵盤輸入信息的流程：（1）CPU先判斷是否有鍵是按下；（2）再確定按的具體哪個鍵；（3）把這個鍵代表的信息傳給單片機進行處理。3.5 液晶顯示電路設計電子密碼鎖中要進行輸入密碼，修改密碼等操作，況且密碼鎖需要顯示的信息也比較多

29、，為了使其顯示效果和結果更加明顯，直觀。相較于普通的數(shù)碼管，本設計顯示電路采用LCD1602液晶屏。在日常生活中，我們對有關液晶顯示器并不陌生，在很多電子產(chǎn)品和家用電器中都可以見到它的身影，液晶顯示模塊已作為很多電子產(chǎn)品的部分顯示器件，如：萬用表、手表等等。它不僅能顯示數(shù)字，圖像，還可以顯示一些設定的特殊圖形。在和單片機有關的電子產(chǎn)品中，一般都有以下輸出方式：發(fā)光管、LED數(shù)碼管、液晶顯示器。LCD1602和數(shù)碼管的工作電壓都很低，功耗也比較小，但1602的顯示信息量和界面的質(zhì)量較高其還具有以下幾個優(yōu)點高質(zhì)量的顯示，液晶顯示屏幕在收到單片機的數(shù)據(jù)后，會以高質(zhì)量的色彩對比度和亮度發(fā)光顯示，且不閃

30、爍。（2）采用數(shù)字式接口，大大簡化了液晶顯示器與微控制器之間的連接電路，更容易方便操作；（3）功耗小，工作電壓2-3V，工業(yè)字符型液晶，價格稍微略高，但高質(zhì)量的顯示效果和穩(wěn)定的色彩對比，是小型液晶屏幕的主流產(chǎn)品。所以采用LCD作為顯示器來完成電子密碼鎖顯示的功能。1602引腳及其具體功能如表1所示。表1 1602引腳及功能編號符號引腳說明編號符號引腳說明1VSS電源地9D2Data I/O2VDD電源正極10D3Data I/O3VL液晶顯示偏壓信號11D4Data I/O4RS數(shù)據(jù)/命令選擇端（H/L）12D5Data I/O5R/W讀/寫選擇端(H/L)13D6Data I/O6E使能信號

31、14D7Data I/O7D0Data I/O15BLA背光源正極8D1Data I/O16BLK背光源負極 3.6 存儲芯片電路設計 ），靜態(tài)電流10Ua(5.5V)，擦寫的次數(shù)多達10000次，寫入速度非?？?，小于10ms，它的優(yōu)點還有抗干擾能力強，保存的數(shù)據(jù)不會丟失，占用很少的空間和I/O端口，存取便于操作。如果在斷電情況下，芯片內(nèi)所儲存的數(shù)據(jù)和資料可以保存幾十年以上，封裝采用的是8管腳的DIP，使用方便。 圖中AT24C02的1、2、3腳是三條地址線，用于確定芯片的硬件地址。芯片的第8引腳接的是正電源，第4引腳接地。SDA是第5引腳，正常的連接到單片機的端口，主要的作用是串行數(shù)據(jù)輸入/

32、輸出，儲存芯片內(nèi)的數(shù)據(jù)通過第5引腳的I2C總線串行來進行輸送，第6腳SCL也和單片機的引腳相連，是串行時鐘輸入線， 第5引腳和第6引腳都需要跟正電源接一個上拉電阻，大小為10K。第7引腳接地。3.7 報警電路設計 如圖所示為蜂鳴器報警電路設計，當按鍵輸入操作或者密碼錯誤需要發(fā)出警報聲。由于單片機的端口驅(qū)動能力較小，所以我們要加一個三極管來進行電流的放大，這樣就可以讓蜂鳴器發(fā)出警報聲?？梢哉f，三級管在次電路中相當于一個開關，當三極管的基極通入低電平時，可以使三極管成為導通狀態(tài)，集電極的電流就會通過蜂鳴器，使其發(fā)出聲音；而三極管的基極通入高電平時使得三極管截止，無電流經(jīng)過，所以蜂鳴器就不會發(fā)出聲音

33、。 3.8 密碼鎖電路設計密碼鎖的電路的設計主要有繼電器加負載組成。密碼鎖電路控制的作用是當用戶輸入的密碼是正確的，就會通過繼電器將電磁鎖打開。繼電器的構成一般包括銜鐵片，線圈，觸點簧片等。如果給線圈的兩端通入一定的電壓，就會使得線圈中產(chǎn)生電流經(jīng)過，然后生成電磁效應，由于存在著電磁力，彈簧的拉力不足以吸引到銜鐵，銜鐵就會和鐵芯吸合，進而使得繼電器中的靜觸點和銜鐵的動觸點就會發(fā)生吸合。當線圈沒有施加電壓，就不會產(chǎn)生電磁力，彈簧的彈力作用就會使銜鐵回到初始的位置，這樣，動觸點和靜觸點就會分離開來。因此，通過電壓可以去控制繼電器的吸合和釋放，在密碼鎖的電路中也就達到了導通和斷開的目的。電路中繼電器與

34、的單片機相連接的中間加一個三極管驅(qū)動，如果超過設定值時，單片機會由高電平變成低電平，三極管驅(qū)動繼電器產(chǎn)生電磁效應進行吸合，繼電器在密碼鎖電路中起到開關作用，可以驅(qū)動負載的電磁鎖。 4 紅外遙控電路設計4.1 紅外通信基本原理紅外遙控是單工的紅外通信方式，本設計的紅外遙控采用以通信方式為基礎的紅外遙控，而且本設計也使用了紅外通信技術，因此著重分析紅外通信的基本原理。紅外通信是通過運用紅外技術來實現(xiàn)近距離兩點之間的信息轉(zhuǎn)發(fā)和秘密通信。它是由紅外的發(fā)射與接收系統(tǒng)兩個部分組成。發(fā)射系統(tǒng)將一個光脈調(diào)制后發(fā)出紅外信號。然后接收系統(tǒng)將其接受，這就構成了紅外通信系統(tǒng)。紅外線是波長在750nm至1mm之間的電磁

35、波，它是一種肉眼不可見的光線，其頻率在微波和可見光之間。紅外通信通常使用的是紅外波段里的近紅外線，其波長在0.75um之25um間。在紅外數(shù)據(jù)協(xié)會（IRDA）成立以后，為了使各廠商生產(chǎn)的紅外產(chǎn)品可以得到最佳的通信效果，紅外通信協(xié)議把紅外數(shù)據(jù)通信所使用的光波波長的范圍限定在850至900nm之內(nèi)。紅外通信的基本原理是發(fā)送端采用單片機將等待發(fā)送的二進制信號調(diào)制成某個頻率的脈沖串信號（載波信號），并驅(qū)動紅外發(fā)射管發(fā)射出紅外信號。它常用的調(diào)制方式有兩種，分別為通過脈沖的寬度對信號進行調(diào)制的脈寬調(diào)制（PWM）和運用脈沖串間的時間間隔對信號進行調(diào)制的脈時調(diào)制（PPM）。本次設計將使用脈時調(diào)制的方法，即把二

36、進制信息用脈沖串間的時間間隔來表示，數(shù)據(jù)比特的圖 PPM調(diào)制波形圖t1t1t2t3二進制0二進制1傳送方式可以對比沒有奇偶校驗的RS232通信，先產(chǎn)生一個同步頭，再是8位的數(shù)據(jù)比特。如圖4.1所示。載波信號的頻率為=38kHz，載波周期T=26.32us，本設計使用單片機軟件產(chǎn)生載波，取T=26us，脈沖寬度t1=10T=260us，二進制數(shù)0的脈沖串周期t2=500us，二進制數(shù)1的脈沖串周期t3=1000us。由于紅外光存在反射,在全雙工的方式下所發(fā)送的信號也有可能會被本身接收，因此，紅外通信應該采用異步半雙工的方式，也就是說通信的某一方發(fā)送與接收是交替進行的。4.2 紅外線遙控原理紅處發(fā)

37、射與接收電路都是使用8051單片機來實現(xiàn)的，它體積小、電路構成簡單、輸出控制的方式也可以選擇，實用性很強。具體遙控過程如下：發(fā)射時：首先，把從串行發(fā)射口送出的信號反饋給P1.1端口對其進行內(nèi)部調(diào)制,然后再從P1.2口將其送出,最后通過紅外發(fā)射二極管發(fā)射出去,發(fā)射距離大約為10m。，再經(jīng)過系統(tǒng)進行判定確認接收數(shù)據(jù)是否與存儲的數(shù)據(jù)是否一致，一致就開鎖，不一致就放棄開鎖.收發(fā)系統(tǒng)主要是由發(fā)射模塊與接收模塊兩個模塊構成。其中發(fā)射模塊主要是由MCS-51單片機、調(diào)制放大電路以及載波發(fā)生器和紅外發(fā)射電路構成；而接收模塊則是由紅外接收電路、MCS-51單片機以及繼電器電路和電磁鎖組成。如圖4.2所示。單片機

38、單 片 機調(diào)制發(fā)射紅外接收紅外發(fā)射繼電器電磁鎖載波紅外遙控密碼鎖的組成框圖其實際發(fā)射部分主要是由單片機對其完成編碼，然后通過用振蕩器產(chǎn)生的1MHz的振蕩電路對其所得到編碼進行調(diào)制，最后也是經(jīng)過紅外發(fā)射頭將編碼信號放大發(fā)射出去。這是發(fā)射端所使用的是12MHz晶振所決定的因素。并且是要在發(fā)射端對晶振進行的整數(shù)分頻，分頻系數(shù)一般是取12，所以也就得出12MHz/12=1MHz。紅外遙控的接收部分主要是由光電轉(zhuǎn)換、放大、解調(diào)、解碼等幾部分組成。其中光電轉(zhuǎn)換、放大、解調(diào)是由紅外一體化接收頭來完成實現(xiàn)的。接收部分的單片機主要功能是完成其解碼功能。本次設計是采用了一體化紅外接收頭。1838T紅外接收頭為接收

39、部分 ：一體化紅外接收頭 紅外信號收發(fā)系統(tǒng)的典型電路如圖3-11所示，紅外接收電路通常被廠家集成在一個元件中，成為一體化紅外接收頭。 內(nèi)部電路包括紅外監(jiān)測二極管，放大器，限副器，帶通濾波器，積分電路，比較器等。紅外監(jiān)測二極管監(jiān)測到紅外信號， 然后把信號送到放大器和限幅器，限幅器把脈沖幅度控制在一定的水平，而不論紅外發(fā)射器和接收器的距離遠近。交流信號進入帶通濾波器，帶通濾波器可以通過30khz到60khz的負載波，通過解調(diào)電路和積分電路進入比較器，比較器輸出高低電平，還原出發(fā)射端的信號波形。注意輸出的高低電平和發(fā)射端是反相的，這樣的目的是為了提高接收的靈敏度。 一體化紅外接收頭，如圖3-12所示

40、：，圖3-12 紅外接收頭紅外接收頭的種類很多，引腳定義也不相同，一般都有三個引腳，包括供電腳，接地和信號輸出腳。根據(jù)發(fā)射端調(diào)制載波的不同應選用相應解調(diào)頻率的接收頭。 紅外接收頭內(nèi)部放大器的增益很大，很容易引起干擾，因此在接收頭的供電腳上須加上濾波電容，一般在22uf以上。 有的廠家建議在供電腳和電源之間接入330歐電阻，進一步降低電源干5 系統(tǒng)軟硬件設計與實現(xiàn)它的系統(tǒng)硬件是以STC89C52單片機為核心，配以相應硬件電路，完成密碼的設置、存儲、識別、驅(qū)動電磁鎖電路并接收蜂鳴器送來的報警信號、發(fā)送數(shù)據(jù)等功能。單片機接收鍵入的密碼代碼，并與存貯在EEPROM中的六位密碼進行比較，六位密碼的可以有

41、非常多的密碼供人隨意改變，保密性能極高，可選密碼組是連續(xù)排列的，如果密碼正確，則驅(qū)動繼電器開鎖；如果密碼輸入不正確，則單片機通過通信線路向智能報警器發(fā)出報警信號。密碼鎖主要由矩陣鍵盤、單片機、外部硬件電路等部分組成。其中矩陣鍵盤用于輸入數(shù)字密碼和進行各種功能的鍵入。實際使用時只需將單片機的負載用電子密碼鎖的電磁鐵把繼電器替換來吸合線圈就可以了，當然也可用繼電器的常開觸點來控制電磁鐵去吸合線圈，單片機把每次的開鎖動作和此時電磁執(zhí)行器的驅(qū)動電流值當作狀態(tài)信息發(fā)送給單片機的芯片進行處理，同時把接收來的報警信息發(fā)送給報警電路，從而使整個密碼鎖正常運行。 問題與分析進行實物測試時，雖然系統(tǒng)仿真能夠成功，

42、但是在實物中卻依然存在很多問題等待解決。按照Protues仿真電路焊接電路的過程中，呈現(xiàn)不少問題。比如在實際硬件電路的電源怎么放置、怎么安排電路走線進行公用電源、焊接貼片電阻時，由于不小心使得貼片電阻兩端直接導通了，導致電路短路而燒毀LED。在焊接的時候，由于沒有按照焊接規(guī)則，先把高的元器件焊接上去了，導致后面焊接難度的加大等。焊接調(diào)試24C02的過程是一個艱辛的過程。因為不熟悉這些元件，導致在調(diào)試過程中出現(xiàn)一些問題，比如在密碼修改后，斷電后重啟系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)密碼又恢復初始密碼。24C02并沒有起到斷電保護的作用。通過開發(fā)板原有的24C02的測試，發(fā)覺依然沒有成功，推測不是器件的問題。通過對24C

43、02數(shù)據(jù)手冊的查找和源代碼的測試。發(fā)現(xiàn)在定義變量的字節(jié)的時候使用的字節(jié)類型應該與發(fā)送和接收函數(shù)后面的字節(jié)數(shù)應該匹配。最后成功的通過24C02的調(diào)試。成功的解決歷史數(shù)據(jù)的恢復問題。在本次設計中，因為本身水平和時間的關系，并沒有完全實現(xiàn)課題所要求的項目。如要求倒計時5分鐘、三次輸入錯誤報警。密碼修改確認等功能，不過我會努力下去。不斷要求自己做到最好。6 系統(tǒng)的安裝與焊接1.檢查元件的好壞按電路圖買好元件后首先檢查買回元件的好壞，按各元件的檢測方法分別進行檢測，一定要仔細認真。而且要認真核對原理圖是否一致，在檢查好后才可上件、焊件，防止出現(xiàn)錯誤焊件后不便改正。2.放置、焊接各元件按原理圖的位置放置各

44、元件，在放置過程中要先放置、焊接較低的元件，后焊較高的和要求較高的元件。特別是容易損壞的元件要后焊，在焊集成芯片時連續(xù)焊接時間不要超過10s，注意芯片的安裝方向。結論在沒有做畢業(yè)設計前，我覺得畢業(yè)設計只是對所學知識的單純總結，但是通過這次做畢業(yè)設計發(fā)現(xiàn)自己的看法有點太片面。畢業(yè)設計不僅是對前面所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次畢業(yè)設計使我明白了自己原來知識還比較欠缺。自己要學習的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點眼高手低。通過這次課程設計，我才明白學習是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應該不斷的學習，努力提高自己知識和綜合素質(zhì)。在這次畢業(yè)設計中也使我們的同學關系更進一步了，同學之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不