红外遥控密码锁设计方案

红外遥控密码锁1.绪论1.1本系统设计意义以及目的随着新技术的不断开发与应用，近年来单片机发展十分迅速，一个以微机应用为主的新技术革命浪潮正在蓬勃兴起，单片机的应用已经渗透到冶金、电力、建材、化工、机械、石油、食品等各个行业。单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人们带来的方便也是不可否认的其中单片机控制就是一个典型的例子。MCS-52系列单片机应用广泛，是学习单片机技术较好的系统平台，同时也是单片机微型计算机应用系统开发的一个重要系列。目前，单片机原理与应用教材大都采用汇编语言讲解和设计程序实例，但汇编语言学习困难。在实际应用系统开发调试中，特别是开发比较复杂的应用系统时，为了提高开发效率和使程序便于移植，现在多用C语言。在信息产业飞速发展的今天，我们生活中必不可需的设备都向着小型化、便携化、智能化、自动化的方向发展。所以电子密码锁随着快节奏的生活应运而生。在我国六七十年代还是传统的一把钥匙配一把锁，不管是单位还是个人每天都要认真检查是否锁上了门，而且钥匙还不能随便乱放，一旦不小心忘记放在哪里很可能就打不开门了。传统的锁也相当的不安全，会有一些不法分子想尽办法打开你的房锁去偷盗东西。电子密码锁的产生使得这些问题都不再是问题，我们只需简单的记住六位密码即可。人们从前使用的锁不但不方便，而且安全系数也比较低。随着社会的进步和人们生活水平的提高，老式的锁已经跟不上人们的要求，况且人们对防盗的要求越来越高，特别是对使用的便捷性也有了更高的需求。因此近几年一种新型的电子密码锁应运而生，受到了人们的青睐。有报警功能的密码锁这时正为人们解决了不少问题。但是市场上的密码锁大部分都是用于一些大公司财政机构、价格高昂，一般人们难以接受。如果再设计和生产一种价格低廉、性能灵敏可靠的密码锁，必将在防盗和保证财政安全方面发挥更加有效的作用。密码锁是现代生活中经常用到的工具之一，广泛应用于保险柜、房门、宾馆、车库等。电子密码锁克服了机械式密码锁量少、安全性能差的缺点，特别是使用单片机控制的智能电子密码锁，不但功能全，而且具有更高的安全性和可靠性。并且电子密码锁只需记住一组密码，无需携带钥匙，免除了人们携带钥匙的烦恼，被越来越多的人所喜欢。随着我国第三产业的飞速发展，电子密码锁会在不久的将来得到广泛的应用，方便社会和个人。1.2红外密码锁的发展趋势20世纪80年代后，随着电子锁专用集成电路的出现，电子锁的体积缩小，同时可靠性提高，成本也相对提高，所以只适合使用在安全性要求较高的场合，且需要有电源提供能量，使用还局限在一定围，难以普及，所以对密码锁的研究一直没有明显进展。到了90年代，美国、意大利、德国、日本、加拿大、国以及我国的、等地的微电子技术的进步和通信技术的发展为密码锁提供了技术上的支持，从而推动密码锁走向实际应用的阶段。目前，在西方国家，电子密码锁技术相对先进，种类齐全，电子密码锁已被广泛应用于智能门禁系统中，使之更加安全更加可靠实现大门的管理。我国于90年代初期开始对密码锁进行初步的探索。到目前为止，随着电子技术和信息技术的发展，电子密码锁的技术领域已发展的十分成熟。从目前的技术水平和市场认可程度看，使用最为广泛的是键盘式电子密码锁，该产品主要应用于保险箱、保险柜和金库，还有一部分应用于保管箱和运钞车。在其他技术领域还有遥控式电子密码锁以及卡片式密码锁等。2.设计方案简述2.1本系统基本结构本系统采用以单片机为核心元件的控制方案。由于单片机种类繁多，各种型号都有其一定的应用环境，因此在选用时要多加比较，合理选择，以获得最佳的性价比。一般来说在选取单片机时从下面几个方面考虑：性能、存储器、运行速度、I/O口、定时/计数器、串行接口、模拟电路功能、工作电压、功耗、封装形式、抗干扰性、性，除了以上的一些方面外，还有一些最基本的条件，比如：中断源的数量和优先级、工作温度围、有没有低电压检测功能、单片机有无时钟振荡器、有无上电复位功能等。在开发过程中还要考虑开发工具、编程器、开发成本、开发人员的适应性、技术支持和服务等因素。基于以上因素本设计选用单片机AT89C52作为本设计的核心元件，利用单片机灵活的编程设计和丰富的I/O端口，及其控制的准确性，实现基本的密码锁功能。在单片机的外围电路外接LCD1602显示器用于显示作用。其原理如下图1所示。AT89S51图1单片机控制方案单片机AT89C52显示电路红外遥控复位电路2.2本系统方案和器件选型方案论证2.2.1本系统方案论证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及解码集成电路，其制作简单、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,所涉及的技术包括:红外载波数据传输技术、单片机控制技术、红外遥控系统编码及译码技术、电路设计与演示板制作技术等。2.2.2本系统器件选型方案论证主要的设计实施过程：首先，选用ATMEL公司的单片机AT89C52，以及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KeiluVision3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。3.详细设计3.1本系统硬件电路概述本系统硬件电路设计包括单片机最小系统的设计，以及红外遥控的设计，液晶显示部分的设计，还有电源部分的设计，以下是系统的整体框图：3.2系统硬件各模块设计简介3.2.1主控芯片AT89S51在本设计中选用ATMEL公司的AT89C52单片机作为主控芯片。它是一款低功耗，AT89C52就是一款广泛应用的，高性能CMOS8位单片机，由于系统控制方案简单，数据量也不大，考虑到电路的简单和成本等因素，因此在本设计中选用ATMEL公司的AT89S51单片机作为主控芯片。主控模块采用单片机最小系统是由于AT89C52芯片含有8B的E2PROM，无需外扩存储器，电路简单可靠，其时钟频率为0～24MHz，并且价格低廉，批量价在10元以。AT89C52是一款功能强大的微型计算机，它可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比。单片机的最小系统是由复位电路、时钟电路和电源组成。复位操作有上电自动复位、按键复位和外部脉冲复位3种方法。本文采用的是上电复位它是通过系统外部的复位电路来实现的。根据电路原理可知电容两极板间的电压不能突变当单片机电源接通电源的瞬间单片机的9管脚会产生一个阶跃信号，所以RTS端维持高电平由于这个充电时间远远大于1ms，一般就可以实现对单片机的上电自动复位，即接通电源就完成了系统的初始化。初始化是为了让单片机从地址0000H开始执行,除此之外单片机要想正常工作还必须有时钟电路，时钟电路是产生时序的基础，单片机每执行一条指令都是建立在时序电路上的，为了能保证单片机执行指令的同步，电路就要在唯一的时钟信号控制下按时序的先后进行工作。它分为部时钟电路和外部时钟电路。本文采用的是部时钟电路，在MCS—51单片机的部有一个高增益的反向放大器，其输入端为引脚XTAL1，输出端为XTAL2，只要在外部接上两个电容和一个晶振，就能够成一个稳定的自激振荡器。这里主要看一下电容和晶振的选择，晶振的大小与单片机的振荡频率有关，电容的大小影响着振荡器振荡的稳定性和起振的快速性，通常选择10~30pF的瓷片电容。本系统电容选择为33pF，晶振为12MHz之所以选择这一频率的晶振是为了在进行单片机与电脑进行串口通信时容易产生和电脑时钟同步的波特率，另外在设计电路时，晶振和电容应尽可能的靠近芯片，这样可以提高系统的抗干扰能力，电源部分，电源与地之间可以接一个0.1uF的电容，它用来滤除电源的纹波，使单片机稳定工作，单片机最小系统如图3-1所示。单片机引脚说明：VCC：电源电压输入端。GND：电源地。P0口：P0口是一个8位漏极开路双向I/O端口，每个引脚可以吸收8TTL门电流。P0口当作数据输出时需要加上拉电阻，当P0口的I/O口被写“1”后，被定义为高阻抗输入状态。P0可以用于外部程序数据存储器，P0口可以是地址的低八位以及数据输出口。P1口：P1口是一个8位双向的I/O端口单片机部加上了上拉电阻的端口，P1口缓冲器可接收的4TTL栅极电流输出。P1口的I/O口被写“1”后，部上拉的是高的，可以作为输入，P1口外部下拉低时输出电流，这是因为有部上拉的缘故。P2口：P2口是一个8位双向的I/O端口单片机部加上了上拉电阻的端口，P2口缓冲器可接收的4TTL栅极电流输出。当P2口的I/O口被写“1”后，部上拉的是高的，可以作为输入，P2口外部下拉低时输出电流，这是因为有部上拉的缘故。当P2口用于外部程序存储器或外部数据存储器时P2口是地址高八位输出。P3口：P3口是一个8位双向的I/O端口单片机部加上了上拉电阻的端口，P3口缓冲器可接收的4TTL栅极电流输出。P3口的I/O口被写“1”后，部上拉的是高的，可以作为输入，P3口外部下拉低时输出电流，这是因为有部上拉的缘故。P3口除了普通I/O口功能，还有其第二功能P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2/INT0（外部中断0）P3.3/INT1（外部中断1）P3.4T0（T0定时器的外部计数输入）P3.5T1（T1定时器的外部计数输入）P3.6/WR（外部数据存储器的写选通）P3.7/RD（外部数据存储器的读选通）RST：复位引脚高电平时MCU复位，复位信号输入端口，当MCU要复位时，给与此引脚高电平，高电平持续时间是不少于两个机器周期的时间。ALE/PROG：地址锁存使能以及编程脉冲信号端口。当单片机访问外部的存储器时，地址锁存使能锁存地址低八位。通常情况下，ALE引脚输出单片机外部振荡器的频率的1/6的频率输出。应该注意到的是：当用于单片机扩展外部的数据存储器时，它会少一个ALE脉冲。如果你想禁止ALE输出可以设置为0在SFR8EH地址。此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令时ALE才起作用。此外，ALE引脚倍稍微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE的禁令，设置无效。PSEN：程序存储器允许输出控制端，在读外部程序存储器时PSEN低电平有效，以实现外部程序存储器单元的读操作。EA/VPP：外部程序存储器访问允许。当/EA接高电平时，单片机读取部程序序存储器，当扩展有外部ROM时，当读完部ROM后自动读取外部ROM，当/EA接低电平时，单片机直接读取外部程序存储器。XTAL1：片振荡器反相放大器和时钟发生器的输入端。XTAL2：片振荡器反相放大器的输出端。3.2.2红外模块HX1838红外数据传输的特点：成本廉价、建设工程期短、适应性好、扩展性好、设备维护上更容易实现。使用红外模块进行传输，丰富了系统的功能，提高了系统的可操作性，因而达到了交互式与智能化。红外数据传输广泛地运用在红外遥控系统和车辆的监控、门禁系统、小区的安全防火系统和传呼系统、身份的识别、非接触RF的智能卡等。工业设备中，在高压，辐射、有毒气体、粉尘等环境下，采用红外遥控不仅完全可靠而且能有效地隔离电气干扰。一体化红外线接收头三个管脚分别是地、+5V电源、解调信号输出端接在单片机P3.3引脚上。利用外部中断进行数据的接收。下图3-5为红外模块硬件结构。图3-5红外模块硬件结构红外线接收器大都将信号的接受、放大、检波等集于一身，而且可以经过编码解码时单片机收到可识别的信号源。这样一来便会减少硬件设计过程中的麻烦，使电路简单化，且应用起来比较方便。下图为红外一体化接受头HX1383，因为其性价比较高，且易于购得，外观图如图所示。图3-6红外接收元器件3.2.3显示模块LCD1602如果想要了解系统的运行与工作状