基于單片機(jī)的紅外遙控電子密碼鎖分析研究 通信工程管理專業(yè)

摘要自人們有“住所”的概念以來，鎖就與人們的生活密不可分。最開始出現(xiàn)的機(jī)械鎖簡單方便，能很大程度的滿足人們對鎖的需求，但其弊端在于鑰匙太多，或易丟失，鎖的最基本功能——安全性還有待提高，特別是現(xiàn)代社會中，人們對于私密空間越來越重視，同時對自身財務(wù)，公司集體財物等安全的警惕性也越來越高，此時傳統(tǒng)的機(jī)械鎖顯然已經(jīng)落后于時代。紅外電子密碼鎖則很好的解決了傳統(tǒng)機(jī)械鎖留下的問題，紅外電子密碼鎖密碼的輸入形式多樣化，完美結(jié)合了紅外設(shè)備穩(wěn)定不易受干擾的特點，能滿足現(xiàn)代人對密碼鎖更嚴(yán)苛的要求。本設(shè)計密碼鎖采用STC89C51單片機(jī)做主系統(tǒng)，能實現(xiàn)自定義六位數(shù)密碼、修改密碼、紅外輸入密碼、紅外開鎖、密碼錯誤觸動警報、顯示密碼錯誤與否等功能，全面滿足不同人不同工作對密碼鎖的不同要求。關(guān)鍵詞：STC89C5、紅外密碼鎖AbstractSincepeoplehavetheconceptof"residence",lockhasbeeninseparablefrompeople'slife.Thefirstmechanicallocksweresimpleandconvenient,andcouldsatisfypeople'sneedsforlockstoagreatextent,buttheirdisadvantageswerethatthereweretoomanykeys,ortheywereeasytolose,andthebasicfunctionoflocks--safety--neededtobeimproved,especiallyinModernSocietyPeoplepaymoreandmoreattentiontotheprivatespace,atthesametime,theyaremoreandmorealerttothesafetyoftheirownfinancialandcompany'scollectiveproperty.Theinfraredelectroniccodelocksolvestheproblemleftbythetraditionalmechanicallockverywell.Theinputformoftheinfraredelectroniccodelockisdiversified,whichperfectlycombinesthecharacteristicsoftheinfraredequipmentwhichisstableandnoteasytobeinterferedCanmeetthemodernpeopletothepasswordlockmorestringentrequirements.ThisdesignpasswordlockusestheSTC89C51MonolithicIntegratedCircuitasthemainsystem,canrealizetheself-definitionsix-digitPassword,therevisionpassword,theinfraredinputpassword,theinfraredopensthelock,thepassworderroractuatesthealarm,displaysthepassworderrorornotandsoonfunctions,fullymeetthedifferentworkofdifferentpeopleonthedifferentrequirementsofthepasswordlock.Keywords:STC89C5,InfraredCodeLock目錄第一章緒論 11.1、課題背景和意義 11.2、電子密碼鎖發(fā)展趨勢 2第二章總體設(shè)計方案的確定 32.1電子密碼鎖設(shè)計的具體要求 32.2總體設(shè)計方案選定 3第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計 53.1設(shè)計原理 53.2單片機(jī)STC89C51簡介 63.3AT24C02存儲芯片 93.4LCD顯示模塊 103.5鍵盤設(shè)計 123.6聲音提示模塊 143.7繼電器控制模塊 153.8紅外接收模塊 16第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計 194.1主程序模塊 194.2鍵盤掃描子程序 204.3系統(tǒng)模塊密碼設(shè)置子程序 204.4開鎖子程序 224.4軟件調(diào)試 22第五章系統(tǒng)制作及調(diào)試 265.1焊接注意事項： 265.2、硬件調(diào)試問題及解決方法 27第六章結(jié)論 28參考文獻(xiàn) 29附錄一原理圖 30附錄二仿真圖 31附錄三電子密碼鎖程序源代碼 321.1課題背景和意義隨著數(shù)字信息時代的不斷進(jìn)步，單片機(jī)是人們生產(chǎn)生活中不可分割的一部分，它以重量輕、速度快、價格低廉等特點在機(jī)械制造中占有一席之地。本設(shè)計就是利用單片機(jī)的特性進(jìn)行一些實際應(yīng)用，鍛煉考察我們對專業(yè)知識掌握的程度，把所學(xué)的知識運(yùn)用到生活工作中來，學(xué)習(xí)實際操作設(shè)計電路、組裝元件、焊接電路板等基本手工知識，對日后工作中相關(guān)的設(shè)備操作提前預(yù)演熟悉，為以后為該產(chǎn)品的總體發(fā)展打下基礎(chǔ)。半個世紀(jì)以前，電子鎖初現(xiàn)雛形，集成電路的出現(xiàn)給電子鎖立下了技術(shù)基礎(chǔ)，然而也限于科技原因，當(dāng)時的電子鎖成本高，體積較大，且需要電源持續(xù)供電，更重要的是其安全性也無法很好的保證，所以在當(dāng)時，電子鎖只是富人手里的新鮮玩具。而現(xiàn)在，在大多數(shù)國家電子鎖都以普及，并以自己體積小巧輕便、操作簡單易上手、安全可靠不擔(dān)心遺失等特點被越來越多的人所青睞，被用于各種智能環(huán)境當(dāng)中。隨著時間流逝，人們的思想更迭，對門鎖的安全性能也有了越來越高的要求，20世紀(jì)初人們對電子鎖的需求就體現(xiàn)了這一點。電子鎖需要一組密碼數(shù)據(jù)與自己的機(jī)械鎖相配合，比普通的傳統(tǒng)機(jī)械鎖，一把鑰匙配一把鎖的工作方式要安全可靠得多，不必?fù)?dān)心鑰匙遺失或被盜的情況，且改動密碼也比改變鎖眼的配置更便宜、快捷.科技發(fā)展到今天，人們在希望電子鎖保證其安全性的同時提出了更高的要求，紅外技術(shù)便由此引進(jìn)到電子鎖領(lǐng)域中，進(jìn)一步提升電子鎖的靈活性，同時也可以為其安全性提供二次保險。在技術(shù)方面，紅外線完全無害，并且穩(wěn)定、迅速，對于電子鎖來說優(yōu)點以足夠明顯。1.2電子密碼鎖發(fā)展趨勢電子密碼鎖主要適用對象是金融業(yè)，金融業(yè)最需要密碼鎖實現(xiàn)的功能即為授權(quán)，一是需要對保險箱等設(shè)施所有人有明確限制，二是要對保險箱的打開關(guān)閉有嚴(yán)格限制。在授權(quán)功能之下，首先更基礎(chǔ)的則應(yīng)該是密碼鎖本身的機(jī)械設(shè)計方面，是否穩(wěn)固牢靠，是否能承受住物理暴力破鎖的沖擊力，再考慮鎖眼復(fù)雜部分設(shè)計的靈巧性；其次，報警功能也必不可少，目前大部分銀行均已啟用聯(lián)網(wǎng)報警功能，是密碼鎖安全性能的多層保障。在電子密碼鎖中，可以用做“密碼”的信息多種多樣，如字符排列，聲音、角膜等生物信息，這是密碼的組合更加多樣化，可以根據(jù)用戶需求具體設(shè)置，這也是在提高安全性上做出的努力?？傮w設(shè)計方案的設(shè)定2.1電子密碼鎖設(shè)計的具體要求密碼設(shè)計為六位數(shù)，組合種類多，且長度便于記憶。輸入密碼時屏幕可以隱藏密碼，把數(shù)字字符用*號覆蓋。在顯示器屏幕上顯示輸入正確與否的反饋信息。三次密碼輸入錯誤即鎖定密碼輸入程序可以搭載紅外遙控設(shè)置。實現(xiàn)報警：輸入錯誤密碼觸發(fā)蜂鳴器和報警燈。密碼可重復(fù)自定義。修改密碼前需要輸入當(dāng)前密碼。2.2總體方案選定采用單片機(jī)STC89C51來作為產(chǎn)品設(shè)計的核心元件，利用它鏈接方便、端口豐富的特點，來實現(xiàn)密碼鎖的基本功能；另外，接入4*4矩陣鍵盤用于輸入密碼和簡單功能鍵的控制；設(shè)備顯示器選用LCD1602。原理如下圖2-1所示：系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1設(shè)計原理此次設(shè)計主要包含了四類元件：鍵盤、單片機(jī)、顯示屏、蜂鳴器及報警燈。其工作流程如下：首先打開開關(guān)，用鍵盤去錄入密碼；之后通過鍵盤和單片機(jī)的接口將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)當(dāng)中，后者對其和設(shè)定密碼進(jìn)行比對，結(jié)果為開鎖或報警；比對結(jié)果經(jīng)由單片機(jī)端口的高低電平選擇輸出到開鎖板塊或報警板塊；輸入到開鎖板塊，繼電器失電斷開即為開鎖，輸入到報警板塊，蜂鳴器響、報警燈亮。系統(tǒng)分為硬件、軟件這兩大模塊。前者包含：密碼輸入、顯示屏隱藏密碼、顯示正確或錯誤的信息、單片機(jī)、開關(guān)、控制開鎖的繼電器、蜂鳴器與燈等；軟件部分包括：單片機(jī)的信息接收與處理、單片機(jī)的數(shù)據(jù)選擇輸出、密碼的設(shè)定和比對程序等。原理框圖如3-1所示：3.2單片機(jī)STC89C51簡介單片機(jī)把各種元件集成在單個硅芯片上的微型計算機(jī)。這些組件包括CPU、數(shù)據(jù)存儲器RAM、程序存儲器ROM、定時器/計數(shù)器和各種I/O接口電路。了解單片機(jī)的工作原理和性能，為此了解了其基本結(jié)構(gòu)。圖STC89C52單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)STC89C51單片機(jī)的管腳分布如圖3-3所示。圖STC89C52單片機(jī)的管腳圖STC89C51的I/O端口：P0端口：P0端口是一個雙向I/O端口，8位漏極開路，驅(qū)動8個邏輯電平來進(jìn)行數(shù)據(jù)輸出。該端口的輸入來自于管腳。P0端口需要從外部獲取數(shù)據(jù)再進(jìn)行存儲，這時候就會對8位地址/數(shù)據(jù)實施多路并重復(fù)利用。P0端口根據(jù)不同的工作要求對指令字節(jié)進(jìn)行接收和輸出。這樣的工作模式，端口內(nèi)部會出現(xiàn)上拉的阻力，所以在驗證程序的時候就需要外部的上拉電阻。P1端口：P1端口也可以進(jìn)行輸入和輸出雙向作用，并且位數(shù)是8位的，和P0端口一樣存在上拉電阻。該端口只能夠驅(qū)動4個邏輯電平。該端口作為輸入端口時是通過上拉電阻增加端口數(shù)的。P1端口負(fù)責(zé)輸入時，被外部拉下的針腳會由于內(nèi)部電阻會有輸出。而且，P1端口的0號管腳和2號管腳分別承擔(dān)著定時器/計數(shù)器2（P1.0/T2）的外部計數(shù)輸入和觸發(fā)輸入。根據(jù)不同的的工作要求，該端口負(fù)責(zé)接收字節(jié)的功能。引腳所具有的的另一個功能定時器/計數(shù)器：、P2端口：P2端口也可以進(jìn)行輸入和輸出雙向作用，并且位數(shù)是8位的，和P0端口一樣存在上拉電阻。該端口只能夠驅(qū)動4個邏輯電平。該端口作為輸入端口時是通過上拉電阻升高端口。P2端口負(fù)責(zé)輸入時，被外部拉下的針腳會由于內(nèi)部電阻會有輸出。當(dāng)系統(tǒng)需要P2端口需要從外部獲取數(shù)據(jù)再進(jìn)行存儲，它會發(fā)送高8位地址來獲取16位地址的外部數(shù)據(jù)。P2端口要想發(fā)送“1”需要借助內(nèi)部強(qiáng)大的上拉來完成。在用高8位地址來獲取16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲時，會輸出閂鎖的內(nèi)容。在進(jìn)行其他功能時，該端口也承擔(dān)著接收外部控制信號的責(zé)任。P3端口：P3端口也可以進(jìn)行輸入和輸出雙向作用，并且位數(shù)是8位的，和P0端口一樣存在上拉電阻。該端口只能夠驅(qū)動4個邏輯電平。該端口作為輸入端口時是通過上拉電阻升高端口。P3端口負(fù)責(zé)輸入時，被外部拉下的針腳會由于內(nèi)部電阻會有輸出。P3端口還承擔(dān)這單片機(jī)的其他功能：接收外部的控制信號。引腳所具有的的另一種功能定時器/計數(shù)器：、在進(jìn)行其他功能時，該端口也承擔(dān)著接收外部控制信號的責(zé)任。RST：在工作過程中起到對輸入進(jìn)行重置的作用，利用的是兩個機(jī)器周期內(nèi)的高電平完成的。：當(dāng)系統(tǒng)需要對外部程序器進(jìn)行訪問或者是進(jìn)行訪問數(shù)據(jù)存儲器時，的作用是將地址的低8位脈沖字節(jié)索存。因為通常情況下，的輸出時間是固定的，是時鐘振蕩頻率的1/6，利用這一特性可以用它來實現(xiàn)計時的功能。但是如果要進(jìn)行外部數(shù)據(jù)存儲的訪問時，系統(tǒng)會自動越過脈沖。系統(tǒng)編程產(chǎn)生的閃存時，引腳還起到輸入輸入的作用。在可能的情況下，禁止ALE操作可以通過在SFR區(qū)域的0號位置安裝8EH來實現(xiàn)。因為在0號位置之后只有一個固定的指令才能實現(xiàn)ALE的激活。此外，引腳會稍微升高，不執(zhí)行內(nèi)部程序時，需要讓禁止位無效。：從外部選取的信號來提供給程序存儲器使用。單片機(jī)在外部獲取指令時，只能產(chǎn)生兩次有效的循環(huán)，換言之有兩個脈沖輸出。這時候訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，系統(tǒng)會自動越過兩個信號。：訪問外部的程序內(nèi)存只能夠通過來進(jìn)行。EA此時的狀態(tài)應(yīng)該是處于接地狀態(tài)。特別的是，此時編程已經(jīng)加密了的LB1，則在重置期間，EA狀態(tài)將在內(nèi)部鎖定。最小系統(tǒng)包括時鐘、復(fù)位電源等部分，都是單片機(jī)不可缺少的組成部分，最小系統(tǒng)應(yīng)該作為單片機(jī)的核心系統(tǒng)，維持單片機(jī)的正常運(yùn)行和所需功能的實現(xiàn)，再通過一些其他方面的拓展（A\D擴(kuò)展等）實現(xiàn)更復(fù)雜的功能。所以我們選用STC89C51作為最小系統(tǒng)，將它與時鐘電路和復(fù)位電路相連，實現(xiàn)小型控制單元。連接如圖2-3所示：(1)時鐘電路CPU進(jìn)入工作狀態(tài)時要有一個時鐘脈沖。有兩種產(chǎn)生時鐘脈沖的方式:一是時鐘內(nèi)接法，即由單片機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生時鐘脈沖；二是時鐘外接法，即由外部電路向單片機(jī)產(chǎn)生時鐘脈沖。具體電路圖如下：(2)復(fù)位電路單片機(jī)的復(fù)位工作需要振蕩器來完成，復(fù)位的原理是通過高電平進(jìn)行復(fù)位的，高電平復(fù)位管腳RST管腳完成工作需要至少保持2個機(jī)器周期高電平，RST管腳實際上需要不止2個機(jī)器周期，考慮到復(fù)位的可靠，往往還需要再加兩個周期。在進(jìn)行高電平復(fù)位時，必須保證RST和提供電源的VCC管腳的電平同步上升，否則，比如RST一直處于高位電平，此時單片機(jī)就一直在進(jìn)行反復(fù)復(fù)位工作。通常我們把中央處理器完成一個基本操作的用時定位機(jī)器時間，其中一個機(jī)器時間等于六個時鐘周期的時間，一個時鐘周期的時間等于兩個振蕩周期的時間。復(fù)位方式：MCU的復(fù)位電路可以分成上電以及按鈕手動復(fù)位。此次設(shè)計中采取外部復(fù)位電路實現(xiàn)。具體如下圖所示。在VCC上升時間低于1毫秒(RC=τ),振蕩器啟動時間低于10毫秒。該電路就會重啟微控制器。單片機(jī)在進(jìn)行復(fù)位時候需要在引腳上保持兩個周期以上的高電平，才能實現(xiàn)復(fù)位，直到變?yōu)榈碗娖讲拍芡Ｖ箯?fù)位，當(dāng)復(fù)位按鍵按下之后此時電容為斷路，兩端形成閉合回路，電容放點，電平復(fù)位的實現(xiàn)過程十分簡單，將RST引腳同電源連接時即可實現(xiàn)單片機(jī)的復(fù)位。需說明的是,如復(fù)位電路中R、C的值選擇不當(dāng),使復(fù)位時間過長,單片機(jī)將處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。。STC89C51中斷技術(shù)概述中斷技術(shù)的目的是監(jiān)控處理單片機(jī)收到的信號。它能很好的保證中斷源輸入的中斷信號能傳入單片機(jī)中，并監(jiān)控單片機(jī)處理中斷信號，判定允許中斷信號之后，單片機(jī)需要中斷自己的工作，轉(zhuǎn)移到處理中斷端的問題上來，在解決了中斷端的需求之后，才能再次回到自己主程序的運(yùn)行當(dāng)中。圖為中斷反應(yīng)與處理過程：3.3AT24C02存儲芯片4803AT24C02作為一款CMOS型E2PROM，由Atmel公司研發(fā)并推廣使用，其功耗非常低，且具有較大的存儲量，可以達(dá)到256×8位，另外其另一個技術(shù)參數(shù)工作電壓在2.5～5.5V之間，該芯片具有的優(yōu)點如下：其一是占據(jù)空間小，這給結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了很大方便；其二是寫入速度迅速，這有利于數(shù)據(jù)的快速傳輸；其三是擦寫次數(shù)多，可以超過10000次；其四是不易受外界干擾因素的影響。該款芯片的數(shù)據(jù)讀寫方式利用的是I2C總線程式，這種方式的優(yōu)勢在于其不占據(jù)太多空間以及I／O線，此外還能夠?qū)崿F(xiàn)在線編程，在使用的過程中能夠根據(jù)操作需要及時地進(jìn)行數(shù)據(jù)的選取與存儲，且操作方便。AT24C02中含有片內(nèi)地址寄存器。該寄存器的工作原理為：以一個字節(jié)為單位，進(jìn)行一個單位的讀寫操作后，該寄存器自動加1，此操作的目的是為了讀取或?qū)懭虢酉聛淼拇鎯卧Ｇ覍τ谧止?jié)的讀取方式，該寄存器也做了相應(yīng)的規(guī)定，即單一操作方式。提高寫入速度對于芯片的處理能力非常重要，因此一次操作允許寫入8個字節(jié)的數(shù)據(jù)。I2C總線從本質(zhì)上來說，是一種二線制總線，其作用是連接IC器件。AT24C02采用I2C規(guī)程，在此基礎(chǔ)之上使用主／從機(jī)雙向通信，其中前者和后者都能夠工作于接收器和發(fā)送器狀態(tài)。其中前者發(fā)出的信號是基于SCL引腳發(fā)出的，該信號的類型為時鐘信號，作用是確定總線數(shù)據(jù)向那個方向進(jìn)行傳輸，以及控制系統(tǒng)的始于止。對于二者來說，其相同之處在于對于數(shù)據(jù)接收后作出的反應(yīng)，如果一個字節(jié)大小的數(shù)據(jù)傳入二者，則二者的共同反應(yīng)是產(chǎn)生某個信號，此信號的作用是說明已經(jīng)接受到了數(shù)據(jù)，此信號即為確認(rèn)信號ACK。AT24C02控制字的組成方式為8位二進(jìn)制數(shù)，主機(jī)產(chǎn)生控制字的前提是，必須有開始信號的作用，控制字的作用是確定總線數(shù)據(jù)向那個方向進(jìn)行傳輸。從上圖可以看出，AT24C02存儲芯片共有8個引腳，其中前三個引腳接入的是地址線，所起到的作用是讀取硬件地址；引腳8、4是接入電源的端口，且分別接正負(fù)極；引腳5即SDA為串行數(shù)據(jù)輸入/輸出；引腳6即SCL接串行時鐘，上述兩個端口在進(jìn)行使用時，必須在其與電源之間串聯(lián)一上拉電阻，阻值大小通常為10K。還剩下最后一個引腳，其作用是充當(dāng)?shù)鼐€。3.4LCD顯示模塊LCD1602A是一款字符型液晶顯示器，其在實際工程中得到了廣泛使用，該顯示器能夠顯示的字符數(shù)為16*2=32個。該液晶屏在日常生活中已得到廣泛應(yīng)用，常常用于各種小型器械的數(shù)據(jù)顯示等方面，功能齊全，基礎(chǔ)完善，沒有使用風(fēng)險，且價格低廉，方便小巧，適用于本設(shè)計最合適的顯示器選擇。選擇液晶屏的理由如下：液晶屏輸出信號穩(wěn)定，畫面質(zhì)量較高。重量輕，適合電子鎖等靈巧性較高的器械。操作簡單，可靠性高。耗電量在同類產(chǎn)品中來說最為節(jié)省。（1）引腳說明：LCD1602與單片機(jī)的兩種連接方式：一種是采用8位數(shù)據(jù)總線D0—D7，和RS、R/W、EN三個控制端口；另一種是只用D4-D7作為四位數(shù)據(jù)分兩次傳送。本次設(shè)計使用八位控制完成1602的數(shù)據(jù)顯示功能，該顯示模塊在線路中的連接方式如圖3-13：LCD的設(shè)計流程主要是LCD的控制/驅(qū)動和外界的連接設(shè)計。AT89C51的P3.7與LCD1602的使能端E相連，P3.6與讀寫選擇端R/W相連，P3.5與RS相連，當(dāng)使能端使能時，再通過命令選擇端來控制讀數(shù)據(jù)，寫數(shù)據(jù)，寫命令。控制P2端口與LCD1602A的數(shù)據(jù)端口相連，傳輸數(shù)據(jù)。②LCD1602的性能參數(shù)LCD1602A的管腳排列如圖3-14、，它共有16個腳，各引腳功能如下：VSS：電源地VDD：電源正極相連VL：顯示單元模塊的數(shù)據(jù)顯示調(diào)整端口，主要是對比度的控制顯示，同樣可關(guān)聯(lián)10K電位器。RS:系統(tǒng)寄存器的選取，若該模塊處于高電位情況下，則選取數(shù)據(jù)寄存器單元，其余情況都是指令寄存器。（2）1602LCD的RAM地址映射以及標(biāo)準(zhǔn)字庫表1602液晶模塊所包含的字符可以顯示點陣。而字符不僅涵蓋一些數(shù)字，還包含有字母或者符號等。如，A代表01000001B，該字符被發(fā)送到顯示模塊。顯示模塊收到01000001B字符后，則最終在液晶顯示器上會輸出A。1602顯示單元包含11個控制指令，具體如表2：指令1：對顯示內(nèi)容進(jìn)行清空處理；指令2：顯示光標(biāo)的復(fù)位操作；指令3：液晶顯示調(diào)整為I/D模式；指令4：對線路開關(guān)顯示；指令5：對數(shù)據(jù)移位進(jìn)行讀取操作；指令6：功能指令DL；指令7：運(yùn)存指針設(shè)定；指令8：DDRAM；指令9：完成信號讀取，顯示BF；指令10：采集信號的寫入；指令11：采集信號的讀取；在工作準(zhǔn)備階段應(yīng)當(dāng)保證模塊標(biāo)志處于低狀態(tài)，這意味著空閑，否則指令無效。要顯示它，首先確定顯示字符的序列號，并讓系統(tǒng)知道它需要顯示的位置。對應(yīng)的顯示地址如下圖3-6：3.5鍵盤設(shè)計本設(shè)計采用矩陣鍵盤，這是在所需按鍵較多的情況下最合適的選擇。矩陣鍵盤的行列交叉處線路斷開，由按鍵連接，這樣就可以保證在按鍵按下之后才會開始運(yùn)行該段線路，方便高校快捷，并只運(yùn)行所需按鍵對應(yīng)的程序塊，可靠性高。在矩陣鍵盤中，行列交匯一次可以設(shè)置一個按鍵點，本設(shè)計采用的4*4矩陣鍵盤即可設(shè)置16個按鍵點，所占空間小，可使用的節(jié)點數(shù)量大，非常符合本設(shè)計小巧而多功能的要求。在這種需要的節(jié)點數(shù)較高的情況下，矩陣鍵盤是最理想的選擇。在按鍵后讀取過程中的掃描原理如下：先從上至下掃描，每一行按鍵讀取數(shù)據(jù)依次遞增，再從左至右掃描，按順序編號，即可根據(jù)兩個編號判斷出被按下的鍵的位置，遂可做出對應(yīng)反應(yīng)。由于機(jī)械按鍵的特殊性，每次按下按鍵后按鍵不一定能一次性到位，可能會產(chǎn)生一定的震蕩，而這種震蕩可能會使單片機(jī)判定為多次按鍵，為了解決這個問題，我在按鍵識別程序中加入了延時程序，讓單片機(jī)接收到按鍵信號后延遲動作，以確保按鍵被完全按下并且防止按鍵的誤觸。圖3-8為鍵盤整體模框圖：3.6聲音提示模塊蜂鳴器廣泛應(yīng)用于計算機(jī)，玩具，報警器，家用電器等各種器械當(dāng)中，在生活中無所不在。蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器。蜂鳴器在本次設(shè)計中被用作報警模塊，其本身從本質(zhì)上來說就是一臺揚(yáng)聲器，供電電源為直流電。蜂鳴器在許多電子產(chǎn)品及其衍生品中得到了大量的使用，比如日常生活中常見的產(chǎn)品：報警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備，以及辦公室里常見的電腦、掃描儀、打印機(jī)等。根據(jù)音頻信號的產(chǎn)生原因的不同，可以將蜂鳴器分為兩種，一種是壓電蜂鳴器；另一種是電磁蜂鳴器。壓電蜂鳴器：該類型的蜂鳴器一般是由5部分構(gòu)成，第一部分是多諧振蕩器，用于發(fā)出音頻信號；第二部分是壓電蜂鳴器；第三部分是阻抗匹配器，用于給蜂鳴器產(chǎn)生動力，驅(qū)動其發(fā)生；第四部分是諧振箱；第五部分是殼體。其中市場上有許多壓電蜂鳴器內(nèi)部還含有發(fā)光二極管。電磁蜂鳴器：電磁蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振膜和外殼等組成。本設(shè)計對于蜂鳴器的驅(qū)動，采用的是加裝一個三極管，并利用其驅(qū)動三極管，與操作同時進(jìn)行的還有點亮發(fā)光二極管實現(xiàn)報警，報警電路圖見下。3.7繼電器控制模塊在實際使用過程中，繼電器有多種類型，現(xiàn)對其中的一種電磁繼電器作簡要介紹，其構(gòu)成組件包括鐵芯、線圈、銜鐵、觸點。繼電器通電后，線圈內(nèi)通入電流，產(chǎn)生電磁感應(yīng)，線圈對銜鐵施加吸引力，當(dāng)吸引力大過支持銜鐵的彈簧拉力后，銜鐵被吸向線圈，電路閉合導(dǎo)通，電流通過。斷電之后，情況與上述相反，即結(jié)果是銜鐵受彈簧拉力作用而離開線圈，回到原位，此時線路斷開，電流斷電。繼電器電路主要分成兩個部分，第一是控制電路模塊，由于該模塊所使用電壓很小，一般稱為低壓電路；第二是繼電器工作時的電路，顯然使用的是工作電壓，為高壓電路。具體圖示如下：繼電器的工作原理如下：首先其作用的實現(xiàn)是基于三極管技術(shù)，且形式為PNP型，下面是具體的工作流程，首先要設(shè)定一標(biāo)準(zhǔn)值，如果閥值大于該值，則單片機(jī)的電平狀態(tài)會發(fā)生改變，即由該變低，此時三極管接通，緊接著繼電器閉合，開始工作。3.8紅外接收模塊本模塊由紅外接收二極管、三極管等構(gòu)成，接收到紅外發(fā)射器發(fā)出的紅外線光之后將紅外線光內(nèi)部轉(zhuǎn)化成電子信號，并傳輸?shù)较乱浑娐废到y(tǒng)以作下一部反應(yīng)。由此便可實現(xiàn)紅外控制線路的功能。發(fā)射器一般由按鍵、編碼系統(tǒng)和各級線路組成，其工作過程為：下達(dá)指令后，該指令由編碼系統(tǒng)編譯成為電子信號，再經(jīng)由運(yùn)放電路功率放大，最后發(fā)射端將發(fā)射出經(jīng)過調(diào)制之后的編碼信號。接收器一般由接收電路、解碼系統(tǒng)和各級線路組成，其工作過程為：接收編碼信號之后對其進(jìn)行放大，放大后送往解碼系統(tǒng)進(jìn)行解碼，再交由譯碼器譯碼，譯出的操作指令再發(fā)給各輸出執(zhí)行線路進(jìn)行下一步的操作，實現(xiàn)發(fā)射器發(fā)出的指令內(nèi)容。當(dāng)今社會紅外遙控技術(shù)已經(jīng)深入人們的生活，各種大小家電如空調(diào)、電視，大型自動器械等都已運(yùn)用到紅外遙控技術(shù)，紅外遙控也具有穩(wěn)定不易受外界影響等優(yōu)點，具有較強(qiáng)的實用性。對于紅外遙控發(fā)射芯片，其編碼方式為PPM，其工作時只需要按下按鈕，則該芯片會產(chǎn)生一組108ms的編碼脈沖，該脈沖的構(gòu)成部分是：其一為前導(dǎo)碼，是遙控部件的開始點；其二是8位用戶碼及其反碼；其三是操作碼及其反碼，位數(shù)仍然是8位。其中對于第一個組成部分，其又由以下兩種電平構(gòu)成，第一個是低電平，持續(xù)時間為9ms；第二個是高電平，持續(xù)時間為4.5ms。這個部分的作用是準(zhǔn)備脈沖。本設(shè)計中選用一體化紅外線接收器。系統(tǒng)軟件設(shè)計主程序模塊設(shè)計流程圖如下圖：4.2鍵盤掃描子程序系統(tǒng)模塊密碼設(shè)置子程序由于本系統(tǒng)程序總量較大，所以分出幾個子程序來進(jìn)行編寫，子程序可以減輕大程序的編寫壓力，也使程序整體更加靈活精巧，可以分部來進(jìn)行某一功能的實現(xiàn)，在出現(xiàn)程序錯誤時也可以最大限度的保證正確程序不受影響，單獨修改出錯部分，是程序結(jié)構(gòu)思路更加一目了然，減輕程序編寫的工作量。對我本系統(tǒng)程序我分出了顯示子程序、密碼子程序、警示程序等若干子程序。下圖為密碼修改子程序流程圖：開鎖子程序軟件調(diào)試本設(shè)計中采用proteus設(shè)計的電路，用keil編好程序編譯為s51文件，將文件導(dǎo)入芯片內(nèi)，進(jìn)行仿真測試，反復(fù)調(diào)試仿真結(jié)果，力求達(dá)到設(shè)計要求。下圖為調(diào)試過程圖：系統(tǒng)制作及調(diào)試5.1焊接注意事項LCD的注意事項1.

采用焊接方法將金屬基PIN安裝于LCD時，從玻璃末端到PCB的焊接位置的長度至少5mm，焊接溫度必須在260℃以下，且焊接時間必須在10秒以內(nèi)，以免焊接過程中對裝置的損壞，確保焊接性能。在230℃，30秒條件下，90%的焊料須緊密附著于PIN上。2.

對LCD基板或基PIN焊接位置的調(diào)整必須在安裝前完成。嚴(yán)禁猛烈移動基PIN，否則會機(jī)械地破壞LCD屏與基PIN之間的連接點。焊接時平放LCD，盡量不讓LCD受力。3.

焊接LCD基板時，將其小心、平衡地插入PCB插槽，以避免損壞基PIN或LCD基板。4.

焊接時，LCD基板不應(yīng)長時間置于焊錫蒸汽中，清洗PCB時，必須避免污染LCD基板，否則可能損壞顯示器表面的偏光片及封口膠。5.

顯示器表面的保護(hù)膜直到焊接完成才可揭掉，禁止手指及其它硬物接觸偏光片，禁止水和其他化學(xué)物質(zhì)沾污裝置，因為這些物質(zhì)會污染顯示器表面。單片機(jī)焊接注意事項：焊接前的準(zhǔn)備：為了提高焊接質(zhì)量和速度并避免焊接的缺點，焊接表面必須在組裝前焊接-鍍錫。實際上，鍍錫是液體焊料，其潤濕待焊接金屬的表面，從而形成不同于待焊接金屬的粘合劑層，并且與焊料不同。粘合劑層將焊料的兩種性質(zhì)牢固地粘附在待焊接的金屬上，其中，錫板具有以下工藝要求：①待鍍表面應(yīng)該清潔。②溫度要足夠高，被焊金屬表面的溫度，應(yīng)該接近焊錫熔化時的溫度，才能與焊錫形成良好的結(jié)合層。在這里我們用烙鐵接近元器件引腳對其進(jìn)行回?zé)?。③添加必要的助焊劑，在該行業(yè)中一般都是使用酒精或者是松香。要求對線路板沒有損害，并且可以保證焊接的美觀性，提高電子產(chǎn)品的整體質(zhì)量。（6）焊接操作完成焊接原料的準(zhǔn)備后，進(jìn)入電路板的焊接流程，本次焊接采用的是35W圓形斜面電烙鐵，在實際操作過程中，應(yīng)當(dāng)合理的調(diào)整焊接時長以及溫度值，保證焊接過程中的位置準(zhǔn)確性，基本的操作流程為：左手穩(wěn)定電線，右手拿住電烙鐵，要求烙鐵頭清潔，表面沒有焊渣和焊錫層等氧化物。加熱焊縫，將鐵尖放在兩個焊縫的接頭上，以加熱整個焊縫。對于印刷電路板，必須注意尖端同時接觸零件的導(dǎo)線和導(dǎo)線。供給焊絲時，需要等待焊接端的溫度上升至可以融化焊絲的溫度，尤其需要說明的是不能把焊絲直接放置于電烙鐵上并與其相接觸。當(dāng)焊絲少于一定長度時，需要把電線左傾。取下烙鐵，焊接焊接表面和焊料的焊接部分，取下烙鐵在45度的右上方向焊接終止它們。5.2、硬件調(diào)