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基于单片机的红外遥控电子密码锁设计毕业设计
目录
1 引言 3
1.1 电子密码锁的背景与研究意义 3
1.2 红外电子密码锁的现状与发展趋势 ..........................................4
1.3 课题研究方法...........................................................................5
2 红外通信原理 ...................................................................................5
2.1 红外的发射和接收....................................................................5
2.1.1 编码解码..........................................................................6
2.1.2 调制.................................................................................7
2.1.3 解调接收..........................................................................7
3 硬件电路设计 ...................................................................................7
3.1 整系统框图 ..............................................................................7
3.2 设计思想...................................................................................8
3.3 有关芯片的简介 .......................................................................9
3.3.1 单片机 AT89C51.........................................................9
3.3.2 存储芯片 AT24C02 介绍 ................................................11
3.3.3 I2C 总线介绍..................................................................12
3.3.4 LCD1602 液晶显示 .......................................................15
3.3.5 红外接收头 18
3.4 电路图的设计..........................................................................19
3.4.1 复位电路........................................................................19
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3.4.2 振荡电路........................................................................20
3.4.3 继电器驱动电路.............................................................20
3.4.4 24C02..........................................................................21
3.4.5 LCD 1602.......................................................................21
4 系统软件设计 .................................................................................22
4.1 KEIL 软件的简介.................................................................22
4.2 系统功能子程序 .....................................................................22
4.2.1 数据读写模块 ................................................................22
4.2.2 红外发射接收模块 .........................................................24
4.2.5 主流程图........................................................................26
5 电路仿真与调试 27
5.1 报警电路................................................................................27
5.2 显示电路................................................................................27
5.3 开锁电路................................................................................28
致谢 ...................................................................................................29
参考文献 30
附录 A 外文资料翻译 31
附录 B 源程序 38
附录 C 电路图 60
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1 引言
1.1 电子密码锁的背景与研究意义
在当今社会,安全防盗已成为社会问题,而锁自古以来就是防盗的
重要工具,目前国大部分人使用的还是传统的机械锁,然而,眼下假冒
伪劣的机械锁互开率非常之高,此外,即使是一把质量过关的机械锁,
通过急开锁,甚至可以在不损坏锁的前提下将锁打开。机械锁的这些弊
端为一种新型的锁——电子密码锁,提供了很大的发展空间。
由于红外遥控具有许多优点, 例如红外线发射装置采用红外发光
二极管遥控发射器易于小型化且价格低廉; 采用数字信号编码和二次
调制方式,不仅可以实现多路信息的控制,增加遥控功能,提高信号传
输的抗干扰性,减少误动作,而且功率消耗低;红外线不会向室外泄露,
不会产生信号串扰;反应速度快、传输效率高、工作稳定可靠等。工业
设备中,在高压、辐射、有毒气体、粉尘等环境下,采用红外线遥控不
仅完全可靠而且能有效地隔离电气干扰。所以红外线遥控是目前使用最
广泛的一种通信和遥控手段。 在本设计中,红外遥控密码锁和 PC 机、
数据库相结合,能够实现适时的、强大的管理,使得整个红外遥控系统
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得到更好的完善。
本文从经济实用的角度出发,设计采用单片机为主控芯片,结
合外围电路,组成电子密码控制系统,密码锁共 6 位密码,每位的取值
围为 0~9,用户可以自行设定和修改密码,每个密码按键都有声、光
提示。用户想要打开锁,必先通过提供的键盘输入正确的密码才可以,
密码输入错误有提示,为了提高安全性,当密码输入错误将报警,期间
输入密码无效,以防窃贼多次试探密码。六位密码同时输入正确,锁才
能打开。其特点如下:
1) 性好,编码量多,远远大于弹子锁。随机开锁成功率几乎为零。
2) 密码可变,用户可以随时更改密码,防止密码被盗,同时也可
以避免因人员的更替而使锁的密级下降。
3) 误码输入保护,当输入密码多次错误时,报警系统自动启动。
1.2 红外电子密码锁的现状与发展趋势
在日常的生活和工作中, 住宅与部门的安全防、单位的文件档案、
财务报表以与一些个人资料的保存多以加锁的方法来解决。若使用传统
的机械式钥匙开锁,人们常需携带多把钥匙, 使用极不方便, 且钥匙丢
失后安全性即大打折扣。在安全技术防领域,随着单片机的问世,出现
了带微处理器的密码锁,它除具有电子密码锁的功能外,还引入了智能
化、科技化等功能,从而使密码锁具有很高的安全性、可靠性。
当今电子密码锁发展已经到了非常高的境界,由于电子元件特
别是单片机应用在这几年得到空前发展,无论功能性,稳定性都比较全
面,在方面已做到人眼识别,指纹识别,人声识别基本上电影上有的现
实也有。在国外发展比较早,所以应用也比较广泛,主要在家庭装较贵
重地方,银行,保险柜等应用较多,在国这方面发展也较快,不管自己
开发或是引进都有,在重要地方应用也较多,由于价钱比普通弹子锁较
贵,早几年应用较少,现在越来越普与到平常化,未来的发展也会越来
越被大众采用,由于它的功能、安全是弹子锁无法相比的[5]。发展前境
也是非常大的。
目前大部分的锁采用的都是机械式的,其最大的缺点是利用简单工
具就能很容易地把锁打开。针对这种情况,我们设计了一种红外遥控密
码锁,而一般设备都采用专用的遥控编码与解码集成电路,其制作简单、
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容易,但由于特定功能的限制,只适用于专用的电器产品,其应用围受
到限制。而设计的红外遥控密码锁系统能提高门禁系统的可靠性和安全
性,适应市场需要。该系统具有普通电子密码锁功能的同时,还增加了遥
控功能。该系统具有较强的实际应用价值,所涉与的技术包括:红外载波
数据传输技术、单片机控制技术、红外遥控系统编码与译码技术、电路
设计与演示板制作技术等。
1.3 课题研究方法
主 要 的 设 计 实 施 过 程 : 首 先 , 选 用 ATMEL 公 司 的 单 片 机
AT89C51,以与选购其他电子元器件。第二步,使用 PROTEL99 完成
原理图,并设计 PCB 图完成人工布线(后因 PCB 板损坏决定采用万能
板焊接的方法)。第三步,使用 Keil uVision3 软件编写单片机的 C 语言
程序、仿真、软件调试。第四部,使用 PROTEUS 软件进行模拟软、硬
件调试。最后,联合软、硬件调试电路板,完成本次设计。
2 红外通信原理
红外遥控有发送和接收两个组成部分。发送端采用单片机将待发送
的二进制信号编码调制为一系列的脉冲串信号,通过红外发射管发射红
外信号。红外接收完成对红外信号的接收、放大、检波、整形,并解调
出遥控编码脉冲。为了减少干扰, 采用的是价格便宜性能可靠的一体
化红外接收头(HX1838, 它接收红外信号频率为 38kHz,周期约 26μ
s) 接收红外信号,它同时对信号进行放大、检波、整形得到 TTL 电
平的编码信号,再送给单片机,经单片机解码并执行去控制相关对象。
图 2 原理方框图
(编码与解码是一对逆过程,不仅在原理上是一对逆过程,在码的
发收过程也是互反的,即以前发射端原始信号是高电平,那接收头输出的
就是低电平,反之亦然。)
2.1 红外的发射和接收
红外线波长在 750nm 至 1um 之间的电磁波,它的频率低于可见光,
单片机
红外发射电路
HX1838
单片机
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