基于單片機(jī)的紅外遙控電子密碼鎖

基于單片機(jī)的紅外遙控電子密碼鎖引言隨著生活質(zhì)量的不斷提升，人們對于安全的關(guān)注也不斷加強(qiáng)，尤其是有關(guān)財(cái)產(chǎn)安全和人生安全的事項(xiàng)。鎖一向都是給我們把守護(hù)們的鐵門神，人們對它有著很高的標(biāo)準(zhǔn)，在防盜的功能上要安全，使用操作上也要簡單，這也成為鎖具生產(chǎn)人員長期以來研發(fā)的重心?，F(xiàn)如今人們已經(jīng)從電氣時(shí)代走向信息時(shí)代了，電子信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)正在蓬勃地發(fā)展中，電子產(chǎn)品層出不窮，總類繁多，電子密碼鎖就隨著潮流應(yīng)運(yùn)而生。由于單片機(jī)具有體積小、重量輕、價(jià)格便宜、耗能低、控制功能強(qiáng)及處理速度快等特點(diǎn)，因而廣泛地應(yīng)用于各種電子密碼鎖。本設(shè)計(jì)主要利用單片機(jī)以及其他不同的電子元器件通過數(shù)據(jù)采集和控制算法，設(shè)計(jì)了一個(gè)基于單片機(jī)的紅外遙控電子密碼鎖，該設(shè)計(jì)不但擁有一般電子按鍵式密碼鎖的功能，并且還增加了遠(yuǎn)程紅外遙控功能，有著相當(dāng)不錯(cuò)的應(yīng)用價(jià)值，所包含的技術(shù)主要有：單片機(jī)控制技術(shù)、紅外遠(yuǎn)程遙控技術(shù)、編碼及譯碼技術(shù)、電路分析和設(shè)計(jì)、電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)、電路板焊接等。據(jù)相關(guān)的資料說明，關(guān)于電子密碼鎖的研究已經(jīng)有快一百年的歷史了，早期的人們將電子密碼鎖應(yīng)用于一些特別的場所，這種類型的鎖和現(xiàn)在的一些密碼鎖類似，是通過鍵盤輸入一組作為密碼的數(shù)字而完成開鎖的。密碼鎖發(fā)展創(chuàng)新的過程，有著很長的一段路程，但可以預(yù)見的是，隨著人們對財(cái)產(chǎn)安全的關(guān)注度越來越高，更加安全方便的鎖會(huì)成為人們的需求?，F(xiàn)在鎖的種類繁復(fù)多樣，應(yīng)用范圍最廣的還是普通的機(jī)械鎖，但電子鎖也已經(jīng)在多種多樣的場合使用了，比如賓館酒店，大型倉庫，地下車庫等。由于電子鎖有著極大的密碼量，簡單的六位密碼就有一百萬種組合方式。將電子密碼鎖與傳統(tǒng)的金屬機(jī)械鎖配合使用，能夠防止因?yàn)殍€匙被仿造而留下許多安全的隱患。電子密碼鎖以其安全可靠的優(yōu)點(diǎn)，被用于各種各樣的場所，譬如，家庭住宅、銀行金庫，酒店賓館，地下車庫等等。隨著財(cái)富的積累，人們生活水平逐漸提高，財(cái)產(chǎn)安全的保障也越來越重要，紅外遙控電子密碼鎖恰好能夠滿足人們對生活財(cái)產(chǎn)安全的保護(hù)的需求，必定會(huì)有越來越多的人接受和喜愛，其前景非常樂觀。

第1章概論1.1單片機(jī)概述單片機(jī)（Microcontrollers）是一種集成了各種微型硬件在一塊硅片上的小型電路芯片，它的本質(zhì)結(jié)構(gòu)就是一個(gè)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其中包含了能夠處理各類數(shù)據(jù)的中央處理器CPU，可隨時(shí)讀取和寫入信息的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM，只能讀取而不能寫入和修改信息的只讀存儲(chǔ)器ROM等。單片機(jī)不僅在工業(yè)控制方面有著極大的應(yīng)用[1]，在我們的日常生活中也隨處可見。小至電子玩具，大至航空航天，單片機(jī)在其中都有著至關(guān)重要的作用。單片機(jī)產(chǎn)生于上世紀(jì)80年代，由于技術(shù)水平較低，早期SCM階段的單片機(jī)都是4位或者8位的，當(dāng)時(shí)最受關(guān)注的是Intel公司生產(chǎn)的8051單片機(jī)，而后在8051的基礎(chǔ)上發(fā)展創(chuàng)新，就產(chǎn)生了MCS51系列的MCU系統(tǒng)，得到了相當(dāng)不錯(cuò)的評價(jià)。由于工業(yè)的發(fā)展，控制領(lǐng)域的要求也越來越高，16位的單片機(jī)開始產(chǎn)生，但其性價(jià)比相對較低并沒有得到大規(guī)模的應(yīng)用。到了90年代，人們的消費(fèi)觀念和模式的改變，多種電子產(chǎn)品得到不同程度的發(fā)展，單片機(jī)的技術(shù)也長足的進(jìn)步。由于Inteli960系列的普及，尤其是隨后ARM類型的大力推廣，32位單片機(jī)以迅猛的姿態(tài)占領(lǐng)市場，逐漸取代16位單片機(jī)，并且開始被廣泛地應(yīng)用于各類領(lǐng)域[2]。1.2紅外通信基本原理公元1666年，艾薩克·牛頓通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了太陽光中包含著多種顏色，太陽光是多種顏色光的混合，并發(fā)現(xiàn)光顏色的不相同是因?yàn)楣獾牟ㄩL不相同，揭示出了光的色學(xué)性質(zhì)。1800年，威廉·赫歇爾通過簡單的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了太陽光除了可見光的光譜之外還包含著一種看不見的光譜，并且這種光有著熱效應(yīng)性質(zhì)。他用溫度計(jì)測量通過棱鏡色散后光的不同顏色點(diǎn)的溫度，從紫色到紅色，溫度在漸漸地升高。然而把溫度計(jì)放置于紅光之外的部份，溫度并沒有下降而是在逐漸地上升，說明有肉眼看不見的光照射在溫度計(jì)上，因此表明有紅外光的存在。紅外線（InfraredRadiation），即紅外光，是一種電磁波，不能被肉眼識(shí)別，它的波長處于微波和可見光之間，在光譜中處于可見光的紅色光外側(cè)，在770納米到1毫米的范圍內(nèi)，由于紅外線有著很強(qiáng)的熱效應(yīng)，一般被用來作為熱源。紅外通信是一種特殊的通信方式，它利用紅外線來進(jìn)行傳輸文字、數(shù)據(jù)、聲音、圖像等信息，是無線通信方式中的一種。紅外通信是通過紅外線作為媒介來傳輸信息。紅外通信通過將二進(jìn)制信號(hào)轉(zhuǎn)換成為一連串的紅外脈沖信號(hào)，然后在發(fā)射端通過紅外發(fā)射管將該脈沖信號(hào)發(fā)送至接收端[3]。接收端在接收到紅外脈沖信號(hào)后將其轉(zhuǎn)換成為電信號(hào)，然后再將電信號(hào)進(jìn)行放大、濾波等一些處理之后在調(diào)制解調(diào)電路中進(jìn)行還原，轉(zhuǎn)換成為原來的二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)輸出，完成整個(gè)紅外通信的過程。簡單來說，紅外通信原理的實(shí)質(zhì)就是通過調(diào)制解調(diào)電路來將二進(jìn)制的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成為電信號(hào)再轉(zhuǎn)換回二進(jìn)制的數(shù)字信號(hào)的過程。紅外通信有性價(jià)比高，操作簡單，抗干擾能力強(qiáng)等諸多特點(diǎn)，在家庭，商業(yè)，軍事等領(lǐng)域都有著十分廣泛的應(yīng)用。如普通的遙控器，紅外測速器、紅外夜視儀等。紅外通信隨處可見，并且讓我們的生活更加美好。本次紅外遙控電子密碼鎖的設(shè)計(jì)中的紅外遙控部分利用的就是簡單的紅外通信技術(shù)，通過一個(gè)小小的HS0038紅外接收探頭來實(shí)現(xiàn)，通過接收遙控器發(fā)送的密碼來進(jìn)行控制電子鎖的開啟關(guān)閉，簡單方便，安全性也高，十分適合本設(shè)計(jì)。1.3電子密碼鎖的特點(diǎn)與發(fā)展趨勢電子密碼鎖是智能鎖中的一種，所謂智能鎖，就是將各類的電子元器件通過電子技術(shù)、集成電路技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、識(shí)別技術(shù)等多種創(chuàng)新的技術(shù)綜合在一起所研發(fā)出來一種產(chǎn)品類型。上世紀(jì)90年代，電子信息技術(shù)的快速發(fā)展和微機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，使得電子密碼鎖有了技術(shù)上的支持，漸漸地促使電子密碼鎖逐漸應(yīng)用于實(shí)際。到了21世紀(jì)初，西方國家的電子密碼鎖技術(shù)相比于國內(nèi)較為領(lǐng)先，多種電子密碼鎖已經(jīng)成為安全可靠的守門神，在智能門禁系統(tǒng)中被普遍地應(yīng)用。而我國對密碼鎖的研發(fā)不僅吸取了國外的經(jīng)驗(yàn)技術(shù)，還有自己的創(chuàng)新發(fā)展。雖然起步較晚，但是到目前為止，跟隨著電子技術(shù)發(fā)展的腳步，我國的電子密碼鎖的技術(shù)領(lǐng)域已發(fā)展的十分成熟了。從目前電子密碼鎖的生產(chǎn)水平和用戶需求程度看，鍵盤式的電子密碼鎖是相對比較受到用戶喜愛的，鍵盤式的密碼鎖主要應(yīng)用于一些商住樓或者小區(qū)的門禁系統(tǒng)，還有一些應(yīng)用于銀行，如保險(xiǎn)柜、金庫、運(yùn)鈔車等。而其他類型的密碼鎖如遙控式電子密碼鎖，以及卡片式密碼鎖等也應(yīng)用于其他不同的領(lǐng)域?？ㄆ降拿艽a鎖最常見于酒店賓館，而遙控式密碼鎖則在汽車行業(yè)較為流行。由于這種隨身攜帶的“鑰匙”相較于普通的金屬鑰匙有著安全保密性更高的特點(diǎn)，并且使用也方便，受到人們的普遍歡迎?？ㄆ矫艽a鎖這類接觸式電子鎖不僅能夠作為鑰匙，還可將個(gè)人信息等載入保存在卡片中，能夠發(fā)揮多種用途，在未來的可以發(fā)展中有著極大的用武之地。而遙控密碼鎖這種非接觸式電子鎖使用更為安全方便，大有后來居上之勢。如今，生物特征技術(shù)也在迅速地發(fā)展中，如指紋識(shí)別，面部掃描、DNA技術(shù)等。但是由于研發(fā)成本高以及市場應(yīng)用程度低等一些原因?qū)ν茝V有一定程度的限制之外，生物特征電子密碼鎖在以金融業(yè)為首的一些保密性需求高的領(lǐng)域被人們普遍看好，有著相當(dāng)不錯(cuò)的發(fā)展前景。由于字符數(shù)字、圖形聲音、人體的生物特征甚至于DNA等因素有著極大的信息量，將這些信息組合轉(zhuǎn)換成為電子密碼使用，可以使電子鎖有著極高的保密性能，也能夠使電子密碼鎖的產(chǎn)品類型多樣化。因此，電子密碼鎖取代普通的金屬機(jī)械鎖是一個(gè)必然的趨勢。電子密碼鎖將以其技術(shù)優(yōu)勢，能夠滿足人們對財(cái)產(chǎn)安全甚至人生安全的需求，會(huì)使我們的未來有著更高的安全保障。

第2章總體設(shè)計(jì)方案2.1紅外遙控電子密碼鎖設(shè)計(jì)的總體要求1.電子鎖的開鎖密碼位為六位數(shù)字密碼。2.輸入密碼的時(shí)候LCD液晶顯示屏顯示“*”號(hào)，能夠防止密碼被竊取。3.如果輸入密碼正確時(shí)在LCD液晶顯示屏顯示“OPEN”，反之則顯示“ERROR”，輸入密碼時(shí)顯示“INPUTPASSWORD”。4.若輸入密碼錯(cuò)誤超過限制的三次，蜂鳴器會(huì)報(bào)警并且系統(tǒng)鎖定。5.密碼可自己修改設(shè)定，只有在開鎖狀態(tài)才能夠修改密碼，在修改密碼前要先進(jìn)行舊密碼確認(rèn)，設(shè)定新密碼時(shí)要進(jìn)行兩次的新密碼輸入，從而預(yù)防一些誤操作。2.2設(shè)計(jì)原理本設(shè)計(jì)選用單片機(jī)STC89C51作為核心元件，STC單片機(jī)有加密性強(qiáng)、高抗靜電、不怕電源抖動(dòng)等特點(diǎn)，穩(wěn)定性良好，適合單片機(jī)的一些簡易學(xué)習(xí)和開發(fā)制作。單片機(jī)的編程設(shè)計(jì)方式非常靈活，多種類的I/O端口，以及優(yōu)秀的控制性，延展性高，能夠較為輕松地完成密碼鎖的功能要求。主要將矩陣鍵盤、LCD1602液晶顯示屏、HS0038紅外接收探頭等接入外圍電路。矩陣鍵盤的主要功能是用于數(shù)字密碼的輸入和更改等。通過與單片機(jī)相連接的矩陣鍵盤將6位密碼輸入，然后將輸入的密碼與系統(tǒng)保存的密碼在單片機(jī)中進(jìn)行比對，若密碼一致，則表明密碼正確，反之則表明密碼錯(cuò)誤，而后將引腳的高低電平信號(hào)傳送至繼電器所在的開鎖電路或者是蜂鳴器所在的報(bào)警電路來控制電磁鎖開啟還是系統(tǒng)報(bào)警自鎖，紅外接收部分的功能和矩陣鍵盤相同。本設(shè)計(jì)的硬件結(jié)構(gòu)示意如圖2.1所示。STC89C51STC89C51單片機(jī)鍵盤輸入紅外接收AT24C02存儲(chǔ)器液晶顯示開鎖電路圖2.1結(jié)構(gòu)示意圖第3章硬件構(gòu)成3.1單片機(jī)的選用STC89C51是宏晶科技公司生產(chǎn)的一種能耗低、性能好的增強(qiáng)型8位單片機(jī)，在單芯片上有著靈活的可編程Flash存儲(chǔ)器以及靈巧的8位CPU，在多種嵌入式系統(tǒng)中能夠提供高靈活的控制[4]。STC89C51有著多樣的標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash存儲(chǔ)器，512字節(jié)RAM，32位I/O口線，2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，看門狗定時(shí)器，EEPROM功能等。并且該STC89C51單片機(jī)可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作。在CPU停止工作時(shí)，能夠容許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷持續(xù)工作。擁有掉電保護(hù)方式，RAM內(nèi)容會(huì)在掉電保護(hù)時(shí)進(jìn)行保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)停止工作，到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位，單片機(jī)重新開始工作。STC89C51的最高運(yùn)作頻率為35Mhz，6T/12T可選。STC89C51單片機(jī)的引腳圖如圖3.1所示。STC89C52引腳介紹1.主電源引腳（2根）VCC(Pin40)：電源輸入，接＋5V電源。VSS(Pin20)：接電源地線。2.外接晶振引腳（2根）XTAL1(Pin19)：片內(nèi)振蕩電路輸入端口。XTAL2(Pin20)：片內(nèi)振蕩電路輸出端。3.控制引腳（4根）RST/VPP(Pin9)：復(fù)位信號(hào)輸入端。ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號(hào)。PSEN(Pin29)：外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)。EA/VPP(Pin31)：程序存儲(chǔ)器的內(nèi)外部方位控制信號(hào)。4.可編程輸入/輸出引腳（32根）STC89C52單片機(jī)有4組8位的可編程I/O口，分別位P0、P1、P2、P3口，每個(gè)口有8位（8根引腳），共32根。P0.0～P0.7（Pin39～Pin32）：雙向I/O口P0。P1.0～P1.7（Pin1～Pin8）：雙向I/O口P1。P2.0～P2.7（Pin21～Pin28）：雙向I/O口P2。P3.0～P3.7（Pin10～Pin17）：雙向I/O口P3。圖3.1STC89C51引腳圖3.2存儲(chǔ)芯片AT24C02AT24C02是美國Atmel公司生產(chǎn)的低功耗CMOS型E2PROM，其內(nèi)部含有256*8位的存儲(chǔ)空間，工作電壓最低可達(dá)2.5V，最高可達(dá)5.5V，大于一萬次的擦寫次數(shù)，小于10毫秒的寫入速度，強(qiáng)大的抵抗干擾能力，存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)不容易丟失，而且體積很小。AT24C02是采用了I2C總線式來處理數(shù)據(jù)讀取和寫入的器件，資源和I/O線的占用率低，而且能夠進(jìn)行在線編程，有著非常方便的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存取功能。AT24C02芯片中有著自帶的片內(nèi)地址寄存器，因此該芯片每次寫入或者是讀取一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)之后，該片內(nèi)地址寄存器都會(huì)自動(dòng)加1，以便進(jìn)行對接下來的一個(gè)存儲(chǔ)單元的讀寫功能。I2C總線是一種二進(jìn)制總線，用于集成電路的器件連接。它通過串行數(shù)據(jù)線(SDA)和串行時(shí)鐘線（SCL）這兩根線在一些連接至總線上的元器件中間進(jìn)行信息的傳遞，并且能夠通過地址識(shí)別不同的器件。正是因?yàn)锳T24C02運(yùn)用了I2C串行總線規(guī)程，使用主機(jī)和從機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)雙向通信，作為主機(jī)的單片機(jī)和作為從機(jī)的AT24C02芯片都能夠作為接收器和發(fā)送器。主機(jī)和從機(jī)，在接收到一個(gè)字節(jié)后都必須發(fā)出一個(gè)ACK確認(rèn)控制信號(hào)，用來選擇從機(jī)并且可以控制總線傳輸?shù)姆较騕5]。AT24C02引腳圖如圖3.2所示。AT24C02芯片的管腳描述。VCC（Pin8）：電源接入。GND（Pin4）：接地引腳。SCL(Pin6)：串行時(shí)鐘信號(hào)引腳。SDA(Pin5)：串行數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳。A0、A1、A2(Pin1～Pin3)：器件地址輸入端。WP(Pin7)：寫保護(hù)引腳。圖3.2AT24C02引腳圖3.3LCD1602液晶顯示LCD1602是一種用于顯示英文字母、阿拉伯?dāng)?shù)字和一些符號(hào)的工業(yè)字符型液晶，能夠同時(shí)顯示32個(gè)字符（16列2行）。液晶顯示器在我們的平常的生活中十分常見，作為多種類型電子產(chǎn)品的應(yīng)用器件，有著重量輕，體積小、成本低等特點(diǎn)，并且功耗極低[6]，在計(jì)算器、萬用表、以及許多電子產(chǎn)品中都能夠見到，主要用來顯示一些簡單的數(shù)字、字母和字符等。將LCD1602晶液顯示器應(yīng)用于單片機(jī)系統(tǒng)中有著以下多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。LCD液晶顯示器本身并不主動(dòng)發(fā)光，只是通過調(diào)節(jié)光的亮度。因此LCD液晶屏上的每個(gè)點(diǎn)在接收到電信號(hào)之后便能夠持續(xù)保持住一種色彩和亮度，穩(wěn)定發(fā)光。而陰極射線管顯示器這種類型的顯示器是通過電子束來激發(fā)屏幕上的熒光點(diǎn)來發(fā)光，需要進(jìn)行不斷地刷新。由此可見，液晶顯示器畫質(zhì)高，并且比較穩(wěn)定。LCD液晶顯示器是一種數(shù)字式的顯示器類型，與單片機(jī)的引腳相連十分簡單，使用方便，且不容易發(fā)生故障。LCD液晶顯示器是通過電極來控制液晶分子狀態(tài)來控制顯示屏的亮暗，其重量相比于傳統(tǒng)的顯示器要輕便得多。LCD液晶顯示器的主要耗能為顯示屏內(nèi)部電路的電極和驅(qū)動(dòng)，耗電量相比于其他的顯示器要少很多，因此使用壽命也相對于其他顯示器要長。顯示器的引腳圖如圖3.3所示。LCD1602的引腳說明。VSS（Pin1）：接電源地。VCC（Pin2）：接+5V正電源。VL（Pin3）：對比度調(diào)整端。RS（Pin4）：寄存器選擇引腳。R/W（Pin5）：讀寫信號(hào)線。EN（Pin6）：EN端為使能端，通過高低電平執(zhí)行命令。D0～B7（Pin7～Pin14）：8位雙向數(shù)據(jù)線引腳。BLA（Pin15）：背光源正極。BLK（Pin16）：背光源負(fù)極。圖3.3LCD1602引腳圖3.4行列式矩陣鍵盤設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)所采用的鍵盤為行列式矩陣鍵盤，采用這種鍵盤能夠減少鍵盤與單片機(jī)接口所連接的I/O口線的數(shù)目，這種方法常用于按鍵相對較多的時(shí)候。在行列式矩陣鍵盤中，用一個(gè)按鈕來連接電路中每一條水平線和垂直線的交點(diǎn)。這樣能夠使一個(gè)端口構(gòu)成4*4=16個(gè)按鍵，而如果每個(gè)按鍵單獨(dú)使用一個(gè)引腳只能構(gòu)成8個(gè)按鍵，相比起來按鍵數(shù)多出了一倍。因此，如果需要較多的按鍵數(shù)時(shí)，采用矩陣行列式鍵盤是一種相當(dāng)合理的方式。4×4矩陣鍵盤電路圖如圖3.4所示，我們可以用簡單的兩個(gè)步驟來描述矩陣式鍵盤的工作原理。第一步，識(shí)別是否有按鍵被按下。首先讓列線P1.0～P1.3處于輸入的狀態(tài)，行線P1.4～P1.7處于輸出的狀態(tài)，所有的列線輸入高電平，當(dāng)某個(gè)鍵被按下時(shí)，則按鍵對應(yīng)的行線和列線短接。如當(dāng)S1按下時(shí)，P1.0和P1.4發(fā)生短接，此時(shí)P1.0的輸入電平變成P1.4的電平，即P1.0變?yōu)楦唠娖?。所以，在檢測是否有按鍵按下時(shí)，使4條行線接入低電平，然后讀取4條列線的狀態(tài)，如果4條列線都為高電平，則表明沒有按鍵被按下。如果其中有一個(gè)按鍵被按下時(shí)，由于列線是弱上拉到VCC，則列線上讀取到的將是一個(gè)非全“1”的值。第二步，找出被按下按鍵的位置。首先將行線上的P1.7設(shè)置為低電平，其余全部設(shè)置為高電平，讀取列線P1.0～P1.3上的值，如果這一行上有按鍵被按下，則P1.0～P1.3上讀回的值就有一個(gè)為低電平。反之，如果沒有按鍵按下，則P1.0～P1.3上讀回的值全部為“1”。接著將P1.6設(shè)置為低電平，其余設(shè)置為高電平。同理，讀取P1.0～P1.3上的值，查看P1.0～P1.3讀回的值是低電平還是高電平，來確定該行的按鍵是否有被按下。同樣的，依次將P1.5和P1.4的設(shè)置為低電平，來準(zhǔn)確定位按鍵按下的位置[7]。圖3.4矩陣鍵盤電路圖3.5繼電器控制模塊電磁繼電器的構(gòu)成主要是電磁鐵、線圈、靜態(tài)觸點(diǎn)、動(dòng)態(tài)觸點(diǎn)、銜鐵等。將固定的電壓附加在線圈的兩側(cè)，線圈內(nèi)會(huì)產(chǎn)生固定的電流流通，進(jìn)而發(fā)生電磁感應(yīng)，產(chǎn)生電磁作用力，電磁作用力大于彈簧的拉力，使銜鐵吸向鐵芯，將銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)和靜觸點(diǎn)相互吸合。而當(dāng)線圈兩側(cè)電壓消失，線圈斷電之后，電磁感應(yīng)所產(chǎn)生的作用力消失，彈簧本身的拉力大于電磁的作用力，將銜鐵拉回到起始的位置，令銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)失去電磁力的作用得到釋放。通過反復(fù)進(jìn)行這樣吸合和釋放的過程，令繼電器在電路中起到了導(dǎo)通和關(guān)閉的作用。繼電器的靜觸點(diǎn)和動(dòng)觸電的區(qū)分方式，主要是看觸點(diǎn)的常開、常閉狀態(tài)。繼電器線圈在沒有通電的狀態(tài)下是斷開的，為靜觸點(diǎn)。相反的，如果繼電器在通電的狀態(tài)下是閉合的，即為動(dòng)觸點(diǎn)[8]。繼電器主要是通過電路中的PNP型三極管來驅(qū)動(dòng)的，當(dāng)數(shù)值超過系統(tǒng)的設(shè)定值時(shí)，單片機(jī)WR引腳將會(huì)從高電平跳變成為低電平，PNP型三極管導(dǎo)通，使得繼電器吸合，繼電器便起到了開關(guān)的作用，能夠驅(qū)動(dòng)負(fù)載。繼電器的控制負(fù)載電路如圖3.5所示。圖3.5繼電器控制負(fù)載電路3.6紅外接收模塊紅外遙控技術(shù)是目前使用十分廣泛的一種技術(shù)，主要是基于紅外通信原來，紅外遙控在我們?nèi)粘Ｉ钪须S處可見，比如家里的電視機(jī)，空調(diào)、還有音響設(shè)備等都是通過紅外遙控器控制。紅外接收模塊的構(gòu)成主要是由接收紅外信息的接收電路，放大信號(hào)的放大電路，信號(hào)轉(zhuǎn)換的調(diào)制解調(diào)電路，以及指令譯碼電路，執(zhí)行電路等組成。接收電路通過接收發(fā)射器發(fā)送出的編碼指令信號(hào)，然后進(jìn)行放大并傳輸至送調(diào)制解調(diào)電路，而調(diào)制解調(diào)電路能夠?qū)⒕幋a指令信號(hào)還原成為編碼信號(hào)[9]。指令譯碼電路的作用是通過指令譯碼器將編碼指令信號(hào)譯碼，最后再通過驅(qū)動(dòng)電路來操作控制執(zhí)行電路中的各種指令。紅外接收電路用的是HS0038一體化紅外接收探頭，是標(biāo)準(zhǔn)IR遙控接收器系列，支持所有主要的傳輸碼，有著很高的性價(jià)比。普通紅外接收頭的構(gòu)成一般是由集成電路外加一些阻容性元件、紅外線接收元件及濾波光片等，電路組成復(fù)雜，并且設(shè)計(jì)相對繁瑣，不適合應(yīng)用于實(shí)際開發(fā)設(shè)計(jì)中。HS0038是一種既能夠進(jìn)行紅外線接收，也能夠放大整形的元器件，不需要其他輔助的外接元件，就能夠接收紅外遙控器的輸入數(shù)據(jù)，完成紅外線接收等一系列工作，其功耗低，抗干擾能力強(qiáng)，并且能夠進(jìn)行連續(xù)的數(shù)據(jù)傳輸，最高可達(dá)到800比特/秒，使用壽命高。連適合用于多種紅外線通信遙控和數(shù)據(jù)傳輸。一體化紅外接收電路如圖3.6所示。圖3.6一體化紅外接收電路3.7聲音提示模塊蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)類型的電子訊響器，其主要的供電方式為直流電壓供電，市場上常見的蜂鳴器體積都很小，直徑只有11毫米，并且價(jià)格便宜，受到各方面人士的喜愛?；旧嫌嘘P(guān)聲音提示的電子設(shè)備都會(huì)應(yīng)用到蜂鳴器，如電腦、傳真機(jī)、電子門鈴、電動(dòng)玩具、計(jì)數(shù)器等多種多樣的電子設(shè)備。蜂鳴器一般分為兩種，一種是壓電式蜂鳴器，另一種是電磁式蜂鳴器。壓電式蜂鳴器主要是通過壓電陶瓷的壓電效應(yīng)，導(dǎo)致機(jī)械變形，進(jìn)而觸發(fā)金屬片的振動(dòng)而發(fā)出聲音。其主要由多諧振蕩器、壓電陶瓷片、阻抗匹配器、共鳴腔等部件構(gòu)成。多諧振蕩器一般是由晶體管或者集成電路構(gòu)成，利用深度正反饋，當(dāng)接通直流電壓電源之后,利用阻容耦合使元器件交叉導(dǎo)通和關(guān)閉，令多諧振蕩器開始發(fā)生振動(dòng)，能夠產(chǎn)生并輸出1.5Hz～2.5kHZ的音頻信號(hào)，通過阻抗匹配器的配合，壓電陶瓷片振動(dòng)發(fā)聲。壓電陶瓷片相對于比較常見的是用鋯、鉛的氧化物配制后燒結(jié)制成的鈦、壓電陶瓷片料。一般將諧振頻率設(shè)計(jì)在人耳比較敏感的3KHz左右。本設(shè)計(jì)應(yīng)用的是電磁式蜂鳴器。電磁式蜂鳴器的主要構(gòu)成是多諧振蕩器、電磁感應(yīng)線圈、小型磁鐵、振動(dòng)膜片等部分。系統(tǒng)通電后，振蕩器振動(dòng)產(chǎn)生信號(hào)，該信號(hào)通過電流流過電磁線圈，能夠在電磁線圈周圍引發(fā)磁場。磁鐵在電磁線圈產(chǎn)生的磁場中引發(fā)振動(dòng)膜片振動(dòng)發(fā)出聲音。典型的蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路通常都是由蜂鳴器、三極管、以及限流電阻組成。蜂鳴器作為發(fā)聲元件，三極管主要用于控制蜂鳴器電流的導(dǎo)通，起到開關(guān)的作用，而限流電阻用于保護(hù)電路。本設(shè)計(jì)采用的是有源蜂鳴器，在蜂鳴器的一端接電源，另一端接三極管，并且在三極管基極接入限流電阻，另一端接地線。當(dāng)作為開關(guān)的三極管的基極接收到單片機(jī)發(fā)出的低電平信號(hào)后導(dǎo)通，蜂鳴器兩端產(chǎn)生電壓差，內(nèi)部的電磁線圈有電流流通，電磁線圈產(chǎn)生的磁場引發(fā)振動(dòng)膜片振動(dòng)從而使蜂鳴器發(fā)聲。而當(dāng)基極接收到高電平信號(hào)時(shí)，三極管截止，蜂鳴器無電流流過，停止發(fā)聲。聲音報(bào)警電路如圖3.7所示。圖3.7聲音報(bào)警電路

第4章程序設(shè)計(jì)4.1主程序模塊在硬件支持的環(huán)境下，通過Keil4軟件編程（詳細(xì)程序見附錄），將編寫好的程序編譯保存并生成芯片可識(shí)別的Hex文件，并且將程序文件導(dǎo)入Proteus仿真軟件來進(jìn)行仿真測試，將仿真出現(xiàn)的一些程序錯(cuò)誤進(jìn)行修正。主程序的流程圖如圖4.1所示，接通電源后開機(jī)，初始化程序，通過主機(jī)鍵盤或是紅外遙控輸入密碼，經(jīng)過開鎖程序完成開鎖操作。密碼輸入正確完成開鎖，如果密碼輸入三次錯(cuò)誤，則報(bào)警自鎖。并且在成功開鎖后可通過密碼設(shè)置程序更改密碼。YYYNN開機(jī)密碼輸入程序初始化開鎖程序報(bào)警自鎖密碼設(shè)置程序返回成功開鎖？更改密碼？圖4.1主程序的流程圖4.2鍵盤掃描子程序鍵盤掃描程序的流程圖如圖4.2所示，輸入密碼時(shí)，通過鍵盤掃描是否有鍵閉合和定位閉合鍵來建立有效標(biāo)志，確定輸入的六位密碼。NNNNYYY鍵盤掃描有鍵閉合？掃描鍵盤延時(shí)去鍵抖動(dòng) 找到閉合鍵？計(jì)算鍵值閉合鍵釋放？建立有效標(biāo)志返回建立無效標(biāo)志圖4.2鍵盤掃描程序流程圖4.3紅外接收子程序紅外接收子程序的流程圖如圖4.3所示，通過遙控器輸入密碼，HS0038紅外接收頭接收，在單片機(jī)中將輸入的密碼與系統(tǒng)中存儲(chǔ)的密碼進(jìn)行比較，如果密碼一致，則成功開鎖，如果密碼錯(cuò)誤超過三次，則系統(tǒng)報(bào)警自鎖。YYYYNN開始遙控輸入密碼紅外接收確認(rèn)程序是否正確？開鎖返回錯(cuò)誤次數(shù)+1錯(cuò)誤三次？報(bào)警程序返回圖4.3紅外接收流程圖4.4系統(tǒng)模塊密碼設(shè)置子程序更改密碼的流程圖如圖4.4所示，當(dāng)系統(tǒng)處于開鎖狀態(tài)時(shí)，再次輸入正確的密碼，確定后按進(jìn)入密碼設(shè)置程序，輸入新密碼并按下設(shè)置鍵，為防止誤操作需再次輸入新密碼，聽到兩聲提示，表明新密碼設(shè)置完成。NNNNYYY設(shè)置程序開鎖狀態(tài)輸入舊密碼確認(rèn)程序是否正確？輸入新密碼再輸入新密碼錯(cuò)誤次數(shù)+1報(bào)警程序兩次密碼是否相同設(shè)置成功錯(cuò)誤三次？返回返回圖4.4設(shè)置密碼子程序4.5開鎖子程序開鎖程序的流程圖如圖4.5所示，開機(jī)后通過主機(jī)鍵盤或者紅外遙控器輸入密碼，將輸入的密碼與保存在系統(tǒng)中的密碼進(jìn)行比對，若密碼一致，則實(shí)現(xiàn)開鎖。若密碼錯(cuò)誤，則重新輸入，密碼錯(cuò)誤三次后，系統(tǒng)報(bào)警并鎖定。NNYNY開始輸入密碼密碼對比錯(cuò)誤次數(shù)+1開鎖是否一致？錯(cuò)誤三次？返回報(bào)警自鎖初始化返回圖4.5開鎖程序流程圖第5章制作與調(diào)試5.1成品制作的焊接注意事項(xiàng)完成軟件設(shè)計(jì)的仿真調(diào)試之后，確認(rèn)程序可以，便可進(jìn)行電路板的焊接制作，焊接操作的主要注意以下幾點(diǎn)。1.焊接上錫時(shí)，錫的用量要注意不能太多，也不能太少。用量太多可能會(huì)使焊點(diǎn)相碰導(dǎo)致短路，用量太少可能焊接不牢靠，導(dǎo)致短路。2.焊接時(shí)最好使焊錫堆疊為錐形，焊點(diǎn)周圍焊錫稍微密集，防止虛焊。3.焊接的溫度通常在200度上下最佳，不能長時(shí)間地將電烙鐵靠在電路板上，不然容易燒壞電路元件和焊盤。最好通過牽引的方法將焊錫添加到焊盤上。4.對于一些引腳較長的電器元件，如電容器、電阻、三極管等，在焊接完成后，要將這些元件的引腳漏出的部分剪斷。5.單片機(jī)芯片與AT24C02芯片及其底座都是有方向的，在焊接底座時(shí)應(yīng)注意缺口的方向，確保插入芯片的時(shí)候方向正確，防止因方向錯(cuò)誤導(dǎo)致芯片燒毀。6.在插入芯片前應(yīng)先將芯片的針腳稍微彎曲,使其比較容易插入底座的插槽中，防止用力過度導(dǎo)致針腳彎曲折斷。5.2調(diào)試接通電源按下開機(jī)按鈕，系統(tǒng)沒用通電，通過萬用表檢查后發(fā)現(xiàn)開關(guān)虛焊，完成修復(fù)后系統(tǒng)正常開機(jī)。進(jìn)行調(diào)試的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)單片機(jī)不工作，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)電源引出線接錯(cuò)。正確接線后，再次調(diào)試單片機(jī)仍然不工作，檢查后發(fā)現(xiàn)復(fù)位開關(guān)出現(xiàn)故障，RST引腳一直處于高電平狀態(tài)，更換復(fù)位開關(guān)后單片機(jī)開始正常工作。開機(jī)后LCD液晶顯示屏無法顯示，檢查后發(fā)現(xiàn)P0口沒有接入上拉電阻，將電阻與P0口連接后LCD正常顯示。蜂鳴器無聲音，無論是按鍵按下還是密碼輸入錯(cuò)誤，蜂鳴器都不工作，仔細(xì)檢查過后發(fā)現(xiàn)蜂鳴器正負(fù)極接反，重新焊接蜂鳴器后正常工作。

結(jié)論本設(shè)計(jì)是一種基于單片機(jī)的紅外遙控電子密碼鎖，將單片機(jī)STC89C51作為主要控制芯片，AT24C02芯片作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器單元，通過外接電路的4*4矩陣鍵盤和紅外遙控電路控制密碼輸入、LCD1602液晶顯示屏單元顯示系統(tǒng)狀態(tài)、聲音提示模塊電路控制系統(tǒng)報(bào)警發(fā)聲、繼電器電路單元控制電磁鎖開啟關(guān)閉等，通過Keil4軟件編程，成功設(shè)計(jì)并制作完成了一個(gè)能夠修改密碼，發(fā)聲報(bào)警電子密碼鎖。單片機(jī)有著成本低廉，開發(fā)簡單，安全可靠等諸多優(yōu)點(diǎn)，能夠通過不同的外接電路和編程設(shè)計(jì)出多種多樣的功能。紅外遙控密碼鎖的成本相對較低，并且操作簡單，體積小。該密碼鎖有兩種開鎖方式，既能夠本機(jī)按鍵解鎖，同時(shí)也能紅外遙控解鎖，只需要用戶記住簡單的六位數(shù)密碼，便可輕松地完成開鎖功能，而且能夠隨時(shí)修改密碼，有著很高的保密性和靈活性，能夠應(yīng)付各種場合的需求，有不錯(cuò)的市場價(jià)值。通過本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，對大學(xué)四年所學(xué)習(xí)的知識(shí)有了更加深刻的認(rèn)識(shí)，能夠?qū)W(xué)習(xí)到的知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際中，是一件很有成就的事情。但是完成一個(gè)簡單的設(shè)計(jì)都需要如此繁復(fù)的準(zhǔn)備工作以及制作周期，可見在走上社會(huì)之后所完成更加困難的工作需要極大的耐心和信心，這對于我接下來的工作學(xué)習(xí)有著極大的幫助。在本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我發(fā)現(xiàn)自己在知識(shí)理解以及動(dòng)手水平方面都有所欠缺，但在指導(dǎo)老師的悉心教導(dǎo)下，設(shè)計(jì)制作過程中遇到的難題都迎刃而解，經(jīng)過幾個(gè)月的設(shè)計(jì)制作，最終完成了該紅外遙控電子密碼鎖的畢業(yè)設(shè)計(jì)。

致謝語經(jīng)過幾個(gè)月來的努力，終于完成了本次紅外遙控電子密碼鎖的畢業(yè)設(shè)計(jì)。首先要感謝就是我的指導(dǎo)老師陽賓老師。在設(shè)計(jì)的選題，資料收集，焊接制作以及論文的撰寫上，陽賓老師都給予了我極大的幫助。在老師的悉心指導(dǎo)下，我對于這四年來所學(xué)習(xí)的知識(shí)有了更加深刻的理解，從老師那學(xué)習(xí)了很多課堂中學(xué)習(xí)不到的小技巧，同時(shí)在電路板的焊接制作中鍛煉了動(dòng)手能力。這對于我畢業(yè)后的工作生活都是非常寶貴的經(jīng)驗(yàn)。其次要感謝學(xué)校，感謝學(xué)校提供了如此多寶貴的資源，藏書量豐富的圖書館，設(shè)備齊全的實(shí)驗(yàn)室，干凈整潔的教學(xué)樓和宿舍，最重要的就是有這么多優(yōu)秀的老師，感謝他們四年來孜孜不倦地向我們傳授知識(shí)。正是老師們兢兢業(yè)業(yè)地工作，讓我們知道如何去做人，如何去做事，如何為社會(huì)出力，為國家出力。感謝老師，感謝學(xué)校。感謝我的舍友以及同學(xué)，這四年來有了他們的陪伴，我才會(huì)有這樣一個(gè)豐富多彩的大學(xué)生活。這四年來我們有過歡笑有過矛盾，在學(xué)業(yè)上互相幫助，在生活上互相關(guān)心，這些都讓我感受到朋友的重要性，明白合作的重要性。彈指一揮間，大學(xué)四年匆匆而去，接來下的便是走向社會(huì)開始工作了，有了這四年大學(xué)生活的學(xué)習(xí)，我積累了很多寶貴的經(jīng)驗(yàn)，我相信在未來的工作生活中，我會(huì)走出更加精彩的人生路！

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附錄仿真圖圖1Proteus仿真圖原理圖圖2密碼鎖原理圖

實(shí)物圖圖3實(shí)物圖正面圖4實(shí)物圖反面圖5紅外遙控器電子密碼鎖程序#include<REG52.h>#include<intrins.h>#defineLCM_DataP0#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint#defineImax14000#defineImin8000#defineInum11450#defineInum2700#defineInum33000sbitlcd1602_rs=P2^7;sbitlcd1602_rw=P2^6;sbitlcd1602_en=P2^6;sbitScl=P2^0; sbitSda=P2^1; sbitALAM=P3^3; sbitKEY=P3^2; sbitopen_led=P2^2; bitoperation=0; bitpass=0; bitReInputEn=0; bits3_keydown=0; bitkey_disable=0; unsignedcharcountt0,second; unsignedcharIm[4]={0x00,0x00,0x00,0x00};ucharf;unsignedlongm,Tc;unsignedcharIrOK;unsignedcharcodea[]={0xFE,0xFD,0xFB,0xF7}; unsignedcharcodestart_line[] ={"password:"};unsignedcharcodename[] ={"===CodedLock==="}; unsignedcharcodeCorrect[] ={"correct"}; unsignedcharcodeError[] ={"error"}; unsignedcharcodecodepass[] ={"pass"};unsignedcharcodeLockOpen[] ={"open"}; unsignedcharcodeSetNew[] ={"SetNewWordEnable"};unsignedcharcodeInput[] ={"input:"}; unsignedcharcodeResetOK[] ={"ResetPasswordOK"};unsignedcharcodeinitword[] ={"Initpassword..."};unsignedcharcodeEr_try[] ={"error,tryagain!"};unsignedcharcodeagain[] ={"inputagain"};unsignedcharInputData[6]; 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