红外遥控电子密码锁设计方案

系统框图本文所设计的红外遥控密码锁系统由AT89S52单片机及其最小系统、红外接收头、红外发射器、蜂鸣器、电磁锁、LCD1602液晶显示等部分组成。其硬件原理图如图2.1所示。控器件AT89S52红外接收头ISP下载接口复位电路晶振电路LCD1602主蜂鸣器继电器红外发射器电磁锁图2.1红外遥控密码锁系统框图2.2最小系统本设计的单片机采用AT89S52系列单片机。AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、有效的解决方案。AT89S52具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。其中最小系统包括ISP下载电路、复位电路、晶振电路。复位电路:此设计采用手动按键复位方式实现系统的复位操作.手动复位要求在电源接通的条件下,在单片机运行期间,用按钮开关操作使单片机复位.其结构如图2.3中R1,C4和K1.手动按键复位是通过按键将RST与VCC接通来实现.AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、有效的解决方案。AT89S52具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。其中最小系统包括ISP下载电路、复位电路、晶振电路。复位电路:此设计采用手动按键复位方式实现系统的复位操作.手动复位要求在电源接通的条件下,在单片机运行期间,用按钮开关操作使单片机复位.其结构如图2.3中R1,C4和K1.手动按键复位是通过按键将RST与VCC接通来实现.97531108642P15RSTP17P16VCCUSB12CN2ISPVCC10ufC4R110K+BT0BUTTON1234RST图2.2ISP电路接线图图2.3复位电路接线图12MHZ30pFXTAL2XTAL1C6C5CRY130pF图2.4晶振电路接线图VCC4039383736353433323130292827262524232221P20P21P22P23P24P25P26P27R310K10K*8P07P06P05P04P03P02P01P00123456789RM1P10P11P12P13P14P15P16P17P30P31P32P33P34P35P36P371234567891011121314151617181920RSTXTAL1XTAL2P10P11P12P13P14P15P16P17RSTP30/RXDP31/TXDP32/INT0P33/INT1P34/T0P35/T1P36/WRP37/RDXTAL1XTAL2GNDP20P21P22P23P24P25P26P27EAALEPSENVCCP00P01P02P03P04P05P06P07AT89S52C5C630pf30pfCRY112MHZR110KVCC10uf+C4BUTTONVCCK3K2K1图2.5最小系统结构电路图2.3.3密码存储电路由于51单片机掉电后会丢失数据存储器里的数据，因此必须外加掉电存储电路。并由AT24C02芯片来实现。AT24C02芯片的管脚图如图2.4所示。2.3.4开锁电路电磁锁的原理图如图2.5所示，电磁锁由电路驱动和开锁两级组成。图2.5电磁锁电路2.3.5报警电路2.4遥控2.3.7串口通信电路发射器及其编码红外遥控发射器专业芯片很多，根据编码格式可以分成脉冲宽度调制和脉冲相位调制两大类，这里我们以运用比较广泛，解码比较容易的脉冲宽度调制来加以说明，现以LC7461组成发射电路为例说明编码原理。当发射器按键按下后，既有遥控码发出，所按的键不同遥控码也不同。这些遥控码具有以下特征：采用脉宽调制的串行码，以脉宽0.56ms，周期为1.125ms的组合表示二进制的“0”；以脉宽为0.56ms、周期为2.25ms.其波形图如图2.7所示。bit“0”bit“1”1.125ms0.56ms2.25ms0.56ms图2.7红外遥控码波形图LC7461产生的遥控编码是连续的42位二进制码组，其中前26位为用户识别码，能区别不同的电器设备，防止不同机种遥控码互相干扰。后16位为8位操作码（功能码）及其反码用于核对数据是否接受正确。当发射端一个键按下超过36ms，LC7461芯片的振荡器使芯片激活，将发射一个特定的同步码头，对于接收端而言就是一个9ms的低电平，和一个4.5ma的高电平。这个同步码头可以是使程序知道从这个码头以后开始接收数据。解码在于如何识别“0”和“1”，从位的定义我们可以发现“0”、“1”均以0.56ms的低电平开始，不同的是高电平的宽度不同，“0”为0.56ms,“1”为1.68ms,所以必须根据高电平的宽度区别“0”和“1”。如果从0.56ms低电平过后，开始延时，0.56ms以后，若读到的电平为低，说明该位为“0”，反之则为“1”，为了可靠起见，延时必须比0.56ms长些，但又不能超过1.12ms,否则如果该位为“0”，读到的已是下一位的高电平，因此取（1.12ms+0.56ms）/2=0.84ms最为可靠，一般取0.84ms左右即可。根据红外编码的格式，程序应该等待9ms的起始码和4.5ms的结果码完成后才能读码。2.5遥控接收器及其解码LT0038是塑封一体化红外接收器，它是一种集红外线接收、放大、整形于一体的集成电路，不需要任何外接元件，就能完成从红外线收到输出与TTL电平信号兼容的所有工作，没有红外遥控信号是为高电平，收到红外信号是为低电平，而体积和普通的塑料三极管大小一样，它适合于各种红外线遥控和红外线数据传输。接收器对外只有3个引脚：Out、GND、Vcc与单片机接口非常方便，如图2.8所示123图2.8红外遥控接收器图注：1、脉冲信号输出接单片机的P33口;2、GND接系统的地线（0V）；3、Vcc接系统的电源正极（+5V）2.6LCD1602显示的应用LCD1602显示器具有体积小、功耗低、显示内容丰富、超薄轻巧等优点，因此，在袖珍式仪表和低功能应用系统中得到越来越广泛的应用。LCD1602液晶显示是2行*16个字符的字符型显示器，它由32个字符点阵块组成，每个字符点阵块由5*7或5*10个点阵组成，可以显示ASCII码表中的所有可视的字符，采用+5V电源供电，外围电路配置简单，价格便宜，具有很高的性价比。如图2.9所示LCD1602及其接口设计图。VCC12VCC12345678910111213141516P07P06P05P04P03P02P01P001602E1602RW1602RSBLKBLAD1D2D3D4D5D6D7D0ER/WRSVLVDDLCD1602VSSVR010KCN3图2.9LCD1602及引脚连接图（1）LCD1602显示器模块引脚名称和功能表表2.1LCD1602显示器模块引脚名称和功能引脚序号名称功能1Vss电源地2VDD电路电源5V±10%3Vo液晶驱动电压4RS寄存器选择1:数据寄存器0:指令寄存器5R/W读/写信号1:读0:写6EN/E显示器模块使能信号输入端，高电平有效7~14DB0-DB78位双向数据总线15BL1LED背光板电源正端（+5V）16BL2LED背光板电源负端（2）DDRAM地址与LCD显示屏上的显示位置的对应关系DDRAM存储器显示字符的字符码，其容量的大小决定模块最多的字符数目。表2.2DDRAM地址与LCD显示屏上的显示位置的对应关系02030405060708090A0B0C0D0E4142434445464748494A4B4C4D4E0F4F1050400001…...2767LCD16字*2行即第一行的地址为00H~0FH，第二行的地址为40H~4FH。2.8红外遥控密码锁总接线设计根据单片机最小系统结构电路图、LCD1602、继电器、红外接收头与单片机接线图，最后进行总接线设计，总接线图如下：VCC12345678910111213141516P07P06P05P04P03P02P01P001602E1602RW1602RSBLKBLAD1D2D3D4D5D6D7D0ER/WRSVLVDDLCD1602VSSVR010KP07P06P05P04P03P02P01P00P25P26P27AT89S52VCCP33123P17继电器电路解锁机构RELAY图2.11红外遥控密码锁总接线图程序流程图初始化键盘扫描输入密码确认程序开锁成功开始输入次数加1次数3?报警程序返回NYNY密码正确?