毕业设计基于单片机的红外遥控系统密码锁控制.doc
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1、摘 要本文设计了一种基于单片机的红外遥控密码锁,并简要介绍了它的工作原理。红外电子密码锁能实现多种控制功能,有较好的市场发展前景和技术应用价值。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。针对传统的机械锁的各种缺点和对安全性要求,设计了一种红外遥控电子密码锁,可以满足安全方面的要求,也能够实现特殊环境下的使用需求。系统能完成开锁、出错报警、修改用户密码等基本的密码锁的功能,并且能实现遥控、掉电存储、声音提示等功能。
2、关键词:电子密码锁;红外遥控;AT89C51单片机AbstractThis paper designed the code lock controlled by infrared ray based on single chip. At the same time, we also give a brief introduction of the principle of the code lock. Infrared electronic coded lock can realize various control functions,have a good market prospects
3、 for development and technical application value。According to all kinds of faults of the traditional mechanical lock and to meet the security requirement, designed a kind of infrared remote electronic coded lock,it can not only meet the safety requirements,but also can realize the use of special cir
4、cumstances demand.This system has the basic function of opening the lock, error alarming and modifying the password of the users as well as the function of remote control, power down storeage, sound hinting function, etc.Key words: Electronic coded lock; Infrared remote control; Microcontroller目 录摘
5、要IAbstractII第1章 绪论11.1 课题背景和意义11.2 电子密码锁的发展趋势11.3 系统设计要求21.3.1 功能21.3.2 技术指标2第2章 系统设计方案32.1 AT89C51芯片的介绍32.2 系统设计方案6本章小结7第3章 红外密码锁硬件部分83.1 74LS164芯片83.2 单片机硬件电路83.2.1 电源电路83.2.2 复位电路93.2.3 晶振电路103.3 发射和接收装置103.3.1 发射装置103.3.2 接收装置113.4 34矩阵键盘123.5 数码管133.6 发光二级管LED143.6.1 LED简介143.6.2 LED特性153.7 电磁继
6、电器153.8 报警器16本章小结19第4章 软件程序设计204.1 遥控发射部分程序设计204.1.1 主程序204.1.2 按键扫描程序214.1.3 遥控编码脉冲发射程序234.2 主机接收部分程序设计254.2.1 主程序254.2.2 解码接收程序27本章小结29第5章 系统调试305.1 调试仪器305.2 整体调试305.3 硬件单元调试315.3.1 红外钥匙(从机)调试315.3.2 红外遥控门锁(主机)调试315.4 软件调试31本章小结31结 论32致 谢33参考文献34附录1 译文35附录2 英文文献39第1章 绪 论1.1 课题背景和意义人们从前使用的锁不但不方便,而
7、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
8、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 电子密码锁的发展趋势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,使用还局限在一定范围,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、韩国以及我国的台湾、香港等地的微电子技术的进步和通信技术的发展为密码锁提
9、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。1.3 系统设计要求1.3.1 功能(1)遥控系统可在高压、辐射、有毒气体、粉尘等环境工作人员不用亲自
10、到达下工作;用户可以自由设定密码、具有报警提示功能、可设置万用密码、具有掉电存储密码功能。(2)遥控操作的不同,遥控发射器通过对红外光发射频率的控制来区别不同的操作;可以实现无线操作,智能控制,操作人员活动范围大,使用方便,操控精准。(3)红外解码电路设计要求:精确接收红外信号,并对所接收信号进行解码、放大、整形、解调等处理,最后输出TTL电平信号;对非红外光及边缘红外光抗干扰能力强。(4)对红外载波、编码电路设计要求:单片机定时器精确产生38KHz红外载波;根据控制系统要求能对红外控制指令信号精确编码并迅速发送。1.3.2 技术指标(1) 遥控距离达到8米以上。(2) 按键响应时间小于0.1
11、s。 第2章 系统设计方案2.1 AT89C51芯片的介绍设计是以AT89C51单片机为核心的。AT89C51单片机是由ATMEL公司推出的AT89系列的单片机。AT89S51是一个低功耗,高性能CMOS 8位单片机,片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造,兼容标准MCS-51,芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元,功能强大的微型计算机的AT89C51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。AT89C51具有如下特点:40
12、个引脚,4k Bytes Flash片内程序存储器,128 bytes的随机存取数据存储器(RAM),32个外部双向输入/输出(I/O)口,5个中断优先级2层中断嵌套中断,2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口,看门狗(WDT)电路,片内时钟振荡器。1.它的性能与主要特点如下(1)与MCS-51微控制器产品系列兼容。(2)片内有4KB可在线重复编程的快闪擦写存储器(Flash Memory)。(3)全静态工作:0Hz-24KHz。(4)三级程序存储器保密锁定。(5)存储器可循环写入/擦除1000次。(6)宽工作电压范围:Vcc可为2.7V-6V。(7)1288位内部RAM。 (8)2
13、条可编程I/O线。(9)两个16位定时器/计数器。(10)中断结构具有5个中断源和2个优先级。(11)可编程全双工串行通道。(12)空闲状态维持低功耗和掉电状态保存存储内容。2.AT89C51引脚介绍主要引脚(图2-1)的具体描述如下。Vcc: 电源。提供掉电、空闲、正常+5V工作电压。Vss(GND): 接地。图2-1 AT89C51引脚排列图P0口: P0口可以作普通的双向I/O口使用,也可以在访问外部存储器时用作低8位地址线和数据总线。P1口: P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口,向P1口管脚写入1后,被内部上拉为高电平可用作输入口,当作为输入脚时,被外部拉低的P1口会因为内
14、部上拉而输出电流。P1口还具备第二功能。P2口: P2口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口,向P2口管脚写入1后,被内部上拉为高电平可用作输入口,当作为输入脚时,被外部拉低的P2口会因为内部上拉而输出电流。在访问外部程序存储器和外部数据存储器时,可作为地址总线的高位字节。P3口:也是一个双向功能口既可以作普通输入输出口使用,也可以按每一位的定义实现第二功能操作。P3口的第二功能,如表2-1所示。表2-1 P3口的第二功能 口 线第二功能信 号 名 称 P3.0 RXD串行输入口 P3.1 TXD串行输出口 P3.2 /INT0 外部中断0 P3.3 /INT1 外部中断1 P3.4 T0
15、 定时器/计数器0 P3.5 T1 顶时器/计数器1 P3.6 /WR外部数据存储器写选通 P3.7 /RD 外部数据存储器读选通RESET/VPD: RESET是复位信号输入端,高电平有效,此端保持两个机器周期以上的高电平时,就可以完成复位操作。RESET引脚的第二功能VPD即备用电源的输入端。ALE/PROG: 地址锁存控制信号。在系统扩展时,ALE用于控制把P0口输出的低8位地址送入锁存器锁存起来,以实现低位地址和数据的分时传送。ALE是以1/6晶振频率的固定频率输出的正脉冲。/PSEN: 程序存储器允许信号输出端。当访问片外程序存储器时,此脚输出负脉冲作为读选通信号,低电平有效。/EA
16、/VPP: 片内程序存储器选通控制端,低电平有效。当/EA端保持低电平时,将只访问片外程序存储器。当EA端保持高电平时,执行访问片内程序存储器,但在PC值超过0FFFH或1FFFH时将自动转向执行片外程序存储器内的程序。VPP加入编程电压端。对EPROM型单片机,在EPROM编程期间,此引脚用于施加21V的编程电压。XTAL1: 片内高增益反相放大器的输入端。接外部石英晶体和电容的一端。若使用外部输入时钟,该引脚必须接地。XTAL2: 片内高增益反相放大器的输出端。接外部石英晶体和电容的一端,若使用外部输入时钟,该引脚作为外部输入时钟的输入端。3.芯片的可擦除性 AT89C51单片机还具有芯片
17、擦除性,整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合,并保持ALE管脚处于低电平10ms 来完成。在芯片擦操作中,代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前,该操作必须被执行。 此外,AT89C51设有稳态逻辑,可以在低到零频率的条件下静态逻辑,支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下,CPU停止工作。但RAM,定时器,计数器,串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下,保存RAM的内容并且冻结振荡器,禁止所用其他芯片功能,直到下一个硬件复位为止。2.2 系统设计方案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
18、多加比较,合理选择,以获得最佳的性价比。显示电路电源电路单片机报警电路键盘输入开锁电路复位电路红外遥控密码储存图2-2 系统设计原理图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、保密性,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、工作温度范围、有没有低电压检测功能、单片机内有无时钟振荡器、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AT89S51作为本设计的核心元件,利用
19、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输入键盘用于密码的输入和一些功能的控制,外接AT24C02芯片用于密码的存储,外接LED1602显示器用于显示作用。其原理如图2-2所示。本章小结本章主要介绍了AT89C51芯片的性能与主要特点,引脚,以及AT89C51芯片的可擦除性,系统设计方案,系统总设计结构图。第3章 红外密码锁硬件部分3.1 74LS164芯片在显示部分,运用LED静态显示,静态显示方式编程简单,但占用单片机I/O口线多适合于显示器位数较少的场合。AT89C51单片机应用系统中,当串行口空闲时,可用来拓展并行I/O口(
20、这里设定串行口工作在移位寄存器方式0状态下),作为LED静态显示接口。在这里运用74LS164来扩展并行I/O口,节约单片机资源。74LS164是一个串行输入并行输出的移位寄存器。并带有清除端。引脚定义图如图3-1所示。图3-1 74LS16引脚定义图引脚说明:74LS164是串行输入、并行输出的移位寄存器,其引脚功能如下:A、B串行输入端。Q0-Q7并行输出端。/MR清除端。CP时钟脉冲输入端。在脉冲上升沿实现移位;当CP=0、/MR=1时,输出保持不变。3.2 单片机硬件电路3.2.1 电源电路电源电路由桥式整流,滤波电容,7805稳压器及电源指示灯组成。交流电经过桥式整流变成直流电,再经
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