紅外遙控智能密碼鎖設(shè)計(jì)

1、第一章 緒 論本章闡述了紅外遙控智能密碼鎖的研究背景、現(xiàn)狀以及發(fā)展方向，明確指出了在家庭防盜門系統(tǒng)中所面臨的問題。第一節(jié) 課題背景智能密碼鎖是新型現(xiàn)代化安全管理系統(tǒng)，它集微機(jī)自動(dòng)識(shí)別技術(shù)和現(xiàn)代安全管理措施為一體，它涉及電子，機(jī)械，光學(xué)，計(jì)算機(jī)技術(shù)，通訊技術(shù)，生物技術(shù)等諸多新技術(shù)。它是解決重要部門出入口實(shí)現(xiàn)安全防范管理的有效措施，適用各種場(chǎng)合，如銀行、賓館、機(jī)房、軍械庫、機(jī)要室、辦公間、智能化小區(qū)、工廠、家庭等。 而紅外技術(shù)在遙控技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，遙控技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷大致了從有線到無線的超聲波揚(yáng)聲器，從振動(dòng)子到紅外線，再到使用總線接口的微機(jī)紅外線遙控這樣幾個(gè)發(fā)展階段。遙控電路通常由遙控發(fā)射

2、、遙控接收、微處理器等幾塊集成電路及其外圍元件組成。所以把這兩種技術(shù)融合起來所得的密碼鎖的性能將會(huì)更好。在數(shù)字技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，智能密碼鎖技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展。智能密碼鎖系統(tǒng)早已超越了單純的門道及鑰匙管理，它已經(jīng)逐漸發(fā)展成為一套完整的出入管理系統(tǒng)。它在工作環(huán)境安全、人事考勤管理等行政管理工作中發(fā)揮著巨大的作用。 在該系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加相應(yīng)的輔助設(shè)備可以進(jìn)行電梯控制、車輛進(jìn)出控制，物業(yè)消防監(jiān)控、保安巡檢管理、餐飲收費(fèi)管理等，真正實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)一卡智能管理。智能密碼鎖是在傳統(tǒng)的門鎖基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。傳統(tǒng)的機(jī)械門鎖僅僅是單純的機(jī)械裝置，無論結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)多么合理，材料多么堅(jiān)固，人們總能用通過各種手段把

3、它打開。在出入人很多的通道（象辦公室，酒店客房）鑰匙的管理很麻煩，鑰匙丟失或人員更換都要把鎖和鑰匙一起更換。為了解決這些問題，就出現(xiàn)了電子磁卡鎖，電子密碼鎖，這兩種鎖的出現(xiàn)從一定程度上提高了人們對(duì)出入口通道的管理程度，使通道管理進(jìn)入了電子時(shí)代，但隨著這兩種電子鎖的不斷應(yīng)用，它們本身的缺陷就逐漸暴露，磁卡鎖的問題是信息容易復(fù)制，卡片與讀卡機(jī)具之間磨損大，故障率高，安全系數(shù)低。密碼鎖的問題是密碼容易泄露，又無從查起，安全系數(shù)很低3。同時(shí)這個(gè)時(shí)期的產(chǎn)品由于大多采用讀卡部分（密碼輸入）與控制部分合在一起安裝在門外，很容易被人在室外打開鎖。這個(gè)時(shí)期的門禁系統(tǒng)還停留在早期不成熟階段，因此當(dāng)時(shí)的門禁系統(tǒng)通常

4、被人稱為電子鎖，應(yīng)用也不廣泛。紅外遙控智能密碼鎖出現(xiàn)克服了這幾個(gè)缺點(diǎn)，因而得到了更加廣泛的應(yīng)用。第二節(jié) 課題研究的目的和意義電子雜志、報(bào)刊經(jīng)常刊登有密碼開關(guān)，密碼鎖這樣電路，大多數(shù)是使用常用的數(shù)字電路，如CD4017，然后通過不同的連接方式實(shí)現(xiàn)密碼控制功能。這種電路的特點(diǎn)就是密碼修改只能通過改變電路的連接來實(shí)現(xiàn)，密碼很容易被破解，電路復(fù)雜，故障率高。本制作是針對(duì)這些電路而設(shè)計(jì)的，而且還增加了紅外遙控功能，移動(dòng)方便。如果使用該紅外密碼開關(guān)安裝在電子鎖上，就成了一個(gè)功能強(qiáng)大，操作方便的電子密碼鎖了。因?yàn)椴挥冒惭b控制鍵盤，所以安裝方便、快捷，還消除了控制鍵盤被人為破壞的可能。   

5、; 紅外遙控技術(shù)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，通信技術(shù)，家用電器等多種領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，特別是在門禁系統(tǒng)中的應(yīng)用，更加受到了人們的矚目。本設(shè)計(jì)的紅外線遙控智能密碼鎖就是將紅外遙控技術(shù)和單片機(jī)應(yīng)用相結(jié)合的一種方案。它的特點(diǎn)是：抗干擾能力強(qiáng)，工作可靠，使用方便，具有較強(qiáng)的隱蔽性、保密性，而且可以智能修改密碼。 它與傳統(tǒng)鎖具的不同之處在于：它與微電腦相結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)適時(shí)、智能控制管理功能。紅外遙控智能密碼鎖作為一種高科技產(chǎn)品，在酒店門鎖領(lǐng)域已成為主導(dǎo)產(chǎn)品，現(xiàn)在它正以飛快的速度進(jìn)入尋常百姓家。密碼鎖具無需鑰匙，開啟方便，用途廣泛。傳統(tǒng)的機(jī)械密碼鎖組碼位數(shù)低(3位數(shù)左右)、重碼率高、安全性差、開啟操作不

6、便。電子式密碼鎖具以其高位數(shù)組碼、按鈕式操作、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，逐步取代機(jī)械密碼鎖。該設(shè)計(jì)使用密碼控制技術(shù)，克服了傳統(tǒng)機(jī)械式密碼鎖具的缺陷，具有電子式密碼鎖具的特點(diǎn)，組碼位數(shù)最高可達(dá)到10位。按鈕式開鎖，無需光照和電源，機(jī)件牢固，安全可靠，造價(jià)低廉，集機(jī)械式、電子式密碼鎖具優(yōu)點(diǎn)為一體，具有較好的市場(chǎng)發(fā)展前景和技術(shù)應(yīng)用價(jià)值。第三節(jié) 國(guó)內(nèi)外概況隨著我國(guó)對(duì)外開放的不斷深入，高檔建筑發(fā)展很快，高檔鎖具市場(chǎng)的前景樂觀。我國(guó)鎖具行業(yè)對(duì)鎖具高新技術(shù)的投入正逐年增大，高檔鎖的市場(chǎng)需求也逐年增加。在安防工程中，門禁系統(tǒng)的鎖具產(chǎn)品是關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)安全性的重要設(shè)備，所以鎖具產(chǎn)品的優(yōu)劣也關(guān)系了整個(gè)安防工程的質(zhì)量和驗(yàn)收。

7、其重要性由如下事例可看出。溫州客商擬投資20億元打造枝江中國(guó)鎖都 3月17日，溫州市五金商會(huì)會(huì)長(zhǎng)、天宇鎖業(yè)有限公司董事長(zhǎng)奚德平透露，該會(huì)擬投資20億元，在枝江市建設(shè)“中國(guó)鎖都”。這是奚德平應(yīng)枝江市政府之邀，率30多位企業(yè)董事長(zhǎng)、總經(jīng)理到枝江考察后作出的決定。據(jù)悉，溫州有“中國(guó)鎖都”之稱，全市鎖具產(chǎn)品占全國(guó)市場(chǎng)份額65%以上。智能門鎖作為一種高科技產(chǎn)品，在酒店門鎖領(lǐng)域已成為主導(dǎo)產(chǎn)品。一般情況下，酒店希望智能門鎖的使用壽命至少在5年以上，所以選擇智能門鎖時(shí)必須考慮多種因素，如產(chǎn)品的品牌、質(zhì)量、價(jià)格、服務(wù)等，以免帶來經(jīng)濟(jì)損失。綜觀硝煙彌漫的智能門鎖市場(chǎng)，浙江的智能門鎖技術(shù)無論在品牌、質(zhì)量、

8、價(jià)格，還是服務(wù)上，都走在國(guó)內(nèi)該行業(yè)的前列的。在電子控制方面，TCL智能門鎖的控制電路主板采用自動(dòng)貼片技術(shù)（SMT）、高溫老化、在線測(cè)試、振動(dòng)老化、侵漆防潮等生產(chǎn)工藝，從而徹底杜絕了因室內(nèi)外的溫差引起門鎖內(nèi)部水氣凝結(jié)而對(duì)電路主板元器件的損壞，提高了電路的性能。而且，TCL智能門鎖還采用智能編碼技術(shù)，抗強(qiáng)光干擾，使門鎖的功耗很低，降低更換門鎖電池的頻率。在智能卡鑰匙的加密方面，智能門鎖的各種智能卡鑰匙均應(yīng)采用具備物理密碼驗(yàn)證功能、安全性好、可靠性高的電子鑰匙，可保存數(shù)據(jù)在10年以上，而所有的電子鑰匙為了提高保密性能在編碼上都采用加密算法，除了采用具有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)開發(fā)的軟件系統(tǒng)制作電子鑰匙外，電子鑰

9、匙是根本不可能復(fù)制的，克服了機(jī)械鑰匙很強(qiáng)的可復(fù)制性，使門鎖整體的安全性能降低的缺點(diǎn)，提高了門鎖的安全性能。  在國(guó)外，美國(guó)、日本、德國(guó)的智能密碼鎖保密性較好，并結(jié)合感應(yīng)卡技術(shù)，生物識(shí)別技術(shù)，使智能密碼鎖系統(tǒng)得到了飛躍式的發(fā)展。這幾個(gè)國(guó)家的密碼鎖識(shí)別的密碼更復(fù)雜，并且綜合性比較好，已經(jīng)進(jìn)入了成熟期，出現(xiàn)了感應(yīng)卡式門禁系統(tǒng)，指紋門禁系統(tǒng)，虹膜門禁系統(tǒng)，面部識(shí)別門禁系統(tǒng)，亂序鍵盤門禁系統(tǒng)等各種技術(shù)的系統(tǒng)，它們?cè)诎踩?，方便性，易管理性等方面都各有特長(zhǎng)，新型的密碼鎖系統(tǒng)的應(yīng)用也越來越廣。第二章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的研究第一節(jié) 系統(tǒng)的控制特點(diǎn)與性能要求為了提高智能密碼鎖的安全性和可靠性，成

10、熟的紅外遙控智能密碼鎖除在器件選擇上采取措施（如采用低工耗、寬溫度范圍的器件）外，在設(shè)計(jì)中還要求采用以下關(guān)鍵技術(shù)：（1）線路復(fù)用技術(shù)智能監(jiān)控器和電子鎖具異地放置，智能監(jiān)控器供給電子鎖具所需的電源。如果采用通信線路和供電線路分開的方式，勢(shì)必要增加電纜芯數(shù)，安全隱患增加，本文采用了線路復(fù)用技術(shù)，僅用一根二芯電纜，實(shí)現(xiàn)了供電和信息的傳輸。 在發(fā)送端，電子鎖具通過脈沖變壓器T將調(diào)制好的數(shù)據(jù)信號(hào)升壓后發(fā)送出去：在接收端，脈沖器T到的數(shù)據(jù)信號(hào)降壓后送解調(diào)器，以減少載波信號(hào)在傳輸過程中的損耗。為了減少通信和供電之間的相互干擾，對(duì)扼流圈L、電容C的選擇也綜合考慮。設(shè)載波頻率f0=400千赫茲,為了保證絕大部分

11、能量傳輸?shù)浇邮斩?，取L=33.7微亨，c1=0.047微法拉。（2）電流監(jiān)視技術(shù)為了防止通信線路的人為破壞和電磁執(zhí)行器因某種原因造成流過電磁線圈的電流過大而燒毀線圈，本文在智能密碼鎖設(shè)計(jì)中采用電流監(jiān)視技術(shù)。電流監(jiān)視器采用MAXIM公司生產(chǎn)的電流/電壓轉(zhuǎn)換芯片AX471，該芯片能將被測(cè)電流I轉(zhuǎn)化成對(duì)地輸出電壓U，且有測(cè)量范圍大、精度高、輸出電壓U和被測(cè)電流I成正比等特點(diǎn)。電流監(jiān)視器輸出電壓送A/D轉(zhuǎn)換器，單片機(jī)通過讀取A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果，獲知線路中電流的變化情況，通過分析及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。（3）數(shù)據(jù)通訊與預(yù)處理技術(shù)智能監(jiān)控器接收鎖具發(fā)來的狀態(tài)信息（其中包括鎖具的開啟、關(guān)閉等）。智能監(jiān)控器在

12、與電子鎖具通信過程中，始終處于接收狀態(tài)。為了提高通信可靠性，本文在通信協(xié)議中采用重復(fù)發(fā)送的方式，電子鎖具對(duì)每一組數(shù)據(jù)重復(fù)發(fā)送10次，智能監(jiān)控器接收到這組數(shù)據(jù)后，采用大數(shù)譯碼定律糾錯(cuò)，保證了數(shù)據(jù)接收的準(zhǔn)確性。第二節(jié) 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的原理智能密碼鎖在今天能得以廣泛的應(yīng)用。而智能密碼鎖是與紅外線遙控和單片機(jī)密不可分的。 當(dāng)按下遙控發(fā)射器上的按鍵時(shí)，發(fā)射器內(nèi)的編碼器輸出一組對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制代碼（這便是編碼過程），再將此二進(jìn)制代碼按一定格式調(diào)制到高頻載波上、加至紅外發(fā)光二極管上變成光信號(hào)發(fā)射出去。該信號(hào)被紅外接收二極管所接收變成電信號(hào)，再經(jīng)放大，限幅檢波及波形等處理后送入微處理器。微處理器是遙控電路的核心，同時(shí)又

13、是各種合成電壓信號(hào)及開關(guān)控制信號(hào)的產(chǎn)生源，人們習(xí)慣稱其為CPU。它包括只讀存儲(chǔ)器（ROM）、隨機(jī)存?。ㄗx/寫）存儲(chǔ)器（RAM）及專用數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換器等單元電路。微處理器對(duì)遙控送來的功能信號(hào)進(jìn)行譯碼、識(shí)別出控制種類和內(nèi)容，據(jù)此控制門的開或關(guān)。接口電路介于CPU與被控制電路之間。它的主要任務(wù)是CPU輸出的各種脈沖信號(hào)變?yōu)槟M電壓去控制相應(yīng)的電路，因此它的功能是完成數(shù)模轉(zhuǎn)換和電平轉(zhuǎn)換。存儲(chǔ)器用來記憶或存儲(chǔ)各種控制參數(shù)，一般采用EAROM（電可改寫只讀存儲(chǔ)器），它所存儲(chǔ)的信息可長(zhǎng)時(shí)間地保存下來，即使關(guān)閉電源，存儲(chǔ)的信息也不會(huì)丟失。電子鎖具的組成框圖如圖2.1所示，它也是以51系列單片機(jī)（8051

14、）為核心，配以相應(yīng)硬件電路，完成密碼的設(shè)置、存貯、識(shí)別和顯示。51單 片 機(jī) 系 列紅外接收部件電 源數(shù)碼管顯示復(fù)位源圖2.1單片機(jī)接收鍵入的代碼，并與事先設(shè)定好的的密碼進(jìn)行比較。若密碼正確，則顯示密碼；否則，顯示ERROR。第三節(jié) 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案的分析大部分紅外遙控智能密碼鎖在硬件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上差別不大，整個(gè)紅外部分電路主要由紅外遙控發(fā)射電路和紅外接收解碼電路組成。電子鎖具的組成框圖是以51系列單片機(jī)(AT89C8051)為核心，配以相應(yīng)硬件電路，完成密碼的設(shè)置、存貯、識(shí)別和顯示。單片機(jī)接收鍵入的代碼，并與預(yù)先設(shè)置好的密碼進(jìn)行比較，如果密碼正確，則數(shù)碼管顯示密碼；如果密碼不正確，則顯示ERROR

15、,允許操作人員重新輸入密碼；（一）紅外遙控發(fā)射電路紅外遙控系統(tǒng)由發(fā)射和接收兩大部分組成，應(yīng)用編/解碼專用集成電路芯片來進(jìn)行控制操作，如圖2.2所示。鍵盤編碼調(diào)制光電放大解調(diào)解碼圖2.2發(fā)射部分包括鍵盤矩陣、編碼調(diào)制、紅外發(fā)送器；接收部分包括光、電轉(zhuǎn)換放大器，解調(diào)、解碼電路。（二）接收器及解碼HS0038是塑封一體化紅外線接收器，它是一種集紅外線接收、放大、整形于一體的集成電路，不需要任何外接元件，就能完成從紅外線接收到輸出與TTL電平信號(hào)兼容的所有工作，沒有紅外遙控信號(hào)時(shí)為高電平，收到紅外信號(hào)時(shí)為低電平，而體積和普通的塑封三極管大小一樣，它適合于各種紅外線遙控和紅外線數(shù)據(jù)傳輸。第三章 紅外遙控

16、密碼鎖的設(shè)計(jì)第一節(jié) 元件的選用為使基于單片機(jī)控制的紅外線遙控密碼鎖在實(shí)際使用過程中方便快捷，并且具有較高的性能/價(jià)格比，所以對(duì)該系統(tǒng)的元器件作了精心挑選。按在實(shí)際工作中的作用，可分為以下幾個(gè)部分。其中，AT89C51單片機(jī)是整個(gè)電路的核心，它控制其他模塊來完成各種復(fù)雜的操作；紅外線一體化接收頭負(fù)責(zé)接受命令；發(fā)光二極管用來提示；數(shù)碼管用來顯示。（一）中央控制器AT89C5189C51是由ATMEL公司推出的一種小型單片機(jī)，95年出現(xiàn)在中國(guó)市場(chǎng)。其主要特點(diǎn)為采用Flash存貯器技術(shù)，降低了制造成本，其軟件、硬件與MCS-51完全兼容，且采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，將多功能8位CP

17、U和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，可以很快被中國(guó)廣大用戶接受。其程序的電可泦寫特性，使得開發(fā)與試驗(yàn)比較容易，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。89C51有很寬的工作電源電壓，可為2.76V,當(dāng)工作在3V時(shí)，電流相當(dāng)于6V工作時(shí)的1/4。89C51工作于12Hz時(shí)，動(dòng)態(tài)電流為5.5mA，空閑態(tài)為1mA,掉電態(tài)僅為20nA。這樣小的功耗很適合于電池供電的小型控制系統(tǒng)。（1）AT89C51的特點(diǎn) AT89C51具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：AT89C51與MCS-51系列的單片機(jī)在指令系統(tǒng)和引腳上完全兼容；片內(nèi)有4k字節(jié)在線可重復(fù)編程快擦寫程序存儲(chǔ)器；全靜態(tài)工作,工作范圍:0Hz24MHz；12

18、8×8位內(nèi)部RAM；32位雙向輸入輸出線；兩個(gè)十六位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；五個(gè)中斷源,兩級(jí)中斷優(yōu)先級(jí)；一個(gè)全雙工的異步串行口；間歇和掉電兩種工作方式。（2） AT89C51的功能描述AT89C51是一種低損耗、高性能、CMOS八位微處理器，片內(nèi)有4k字節(jié)的在線可重復(fù)編程、快速擦除快速寫入程序的存儲(chǔ)器，能重復(fù)寫入/擦除1000次，數(shù)據(jù)保存時(shí)間為十年。它與MCA-51系列單片機(jī)在指令系統(tǒng)和引腳上完全兼容，不僅可完全代替MCS-51系列單片機(jī)，而且能使系統(tǒng)具有許多MCS-51系列產(chǎn)品沒有的功能。AT89C51可構(gòu)成真正的單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)，縮小系統(tǒng)體積，增加系統(tǒng)的可靠性，降低系統(tǒng)的成本。只要程序

19、長(zhǎng)度小于4K，四個(gè)I/O口全部提供給用戶?？捎?V電壓編程,而且擦寫時(shí)間僅需10毫秒，僅為8751/87C51的擦除時(shí)間的百分之一,與8751/87C51的12V電壓擦寫相比，不易損壞器件，沒有兩種電源的要求，改寫時(shí)不拔下芯片，適合許多嵌入式控制領(lǐng)域。工作電壓范圍寬（2.7V6V），全靜態(tài)工作，工作頻率寬在0Hz24MHz之間，比8751/87C51等51系列的6MHz12MHz更具有靈活性,系統(tǒng)能快能慢。AT89C51芯片提供三級(jí)程序存儲(chǔ)器加密，提供了方便靈活而可靠的硬加密手段，能完全保證程序或系統(tǒng)不被仿制。P0口是三態(tài)雙向口,通稱數(shù)據(jù)總線口,因?yàn)橹挥性摽谀苤苯佑糜趯?duì)外部存儲(chǔ)器的讀/寫操作。

20、（二）紅外遙控接收組件（1）紅外線傳感器紅外接收電路一體化的紅外接收裝置將遙控信號(hào)的接收、放大、檢波、整形集于一身，并且輸出可以讓單片機(jī)識(shí)別的TTL 信號(hào)，這樣大大簡(jiǎn)化了接收電路的復(fù)雜程度和電路的設(shè)計(jì)工作，方便使用。在本系統(tǒng)中我們采用紅外一體化接收頭HS0038。HS0038 黑色環(huán)氧樹脂封裝，不受日光、熒光燈等光源干擾，內(nèi)附磁屏蔽，功耗低，靈敏度高。在用小功率發(fā)射管發(fā)射信號(hào)情況下，其接收距離可達(dá)35m。它能與TTL、COMS 電路兼容。HS0038 為直立側(cè)面收光型。它接收紅外信號(hào)頻率為38 kHz,周期約26 s，同時(shí)能對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大、檢波、整形，得到TTL 電平的編碼信號(hào)。三個(gè)管腳分別是

21、地、5 V 電源、解調(diào)信號(hào)輸出端。（2）紅外接收解碼電路 解碼的關(guān)鍵是如何識(shí)別“0”和“1”，從位的定義我們可以發(fā)現(xiàn)“0”、“1”均以0.56ms的低電平開始，不同的是高電平的寬度不同，“0”為0.56ms,“1”為1.68ms,所以必須根據(jù)高電平的寬度區(qū)別“0”和“1”。如果從0.56ms低電平過后，開始延時(shí)，0.56ms以后，若讀到的電平為低，說明該位為“0”，反之則為“1”，為了可靠起見，延時(shí)必須比0.56ms長(zhǎng)些，但又不能超過1.12ms，否則如果該位為“0”，讀到的已是下一位的高電平，因此?。?.12ms+0.56ms）/2=0.84ms最為可靠，一般取0.84ms左右均可23。遙控

22、接收放大器由遙控接收放大器集成電路TDA3047/48及周圍元件組成。 遙控信號(hào)接收電路的作用是將接收到的紅外遙控信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并加以解調(diào)輸出，送給微處理器進(jìn)行譯碼處理，譯出指令并執(zhí)行相應(yīng)的操作程序，再通過執(zhí)行部件實(shí)現(xiàn)對(duì)鍵盤的控制。紅外遙控接收器由紅外檢波二極管D1、放大集成電路IC1和外圍元件組成，。IC1（CX20106A）是紅外線遙控預(yù)放集成電路，它是8腳雙極性器件集成電路，主要由放大器、限幅放大級(jí)、帶通濾波器、信號(hào)檢波器和整形器等組成。CX20106A集成電路具有以下特點(diǎn)：低功率損耗； 低電源電壓（Vcc=5v）；帶通濾波器制造在塊內(nèi)芯片上，它不使用電感，故能防止電磁干擾，同時(shí)內(nèi)裝

23、的濾波器可用外加電阻改變中心頻率；可以直接連接到發(fā)光二極管；集電極開路輸出可以直接接到TTL和CMOS。遙控信號(hào)是調(diào)制在紅外線上的脈沖信號(hào)，當(dāng)遙控器工作時(shí)，紅外檢波二極管D1檢出載有相應(yīng)頻率的脈沖信號(hào)，然后經(jīng)濾波器濾波，再經(jīng)過檢波器檢波后得到指令碼脈沖，該指令碼脈沖在經(jīng)積分電路和磁滯曲線比較器對(duì)脈沖整形，最后輸出指令碼脈沖。該指令碼脈沖在送至單片機(jī)，經(jīng)處理后，發(fā)出命令執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。第二節(jié) 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)電路原理圖如下圖3.1所示：圖3.1 系統(tǒng)電路原理圖程序設(shè)計(jì)內(nèi)容： （1）密碼的設(shè)定在此程序中密碼是預(yù)先設(shè)定好的，假設(shè)預(yù)設(shè)的密碼為“12345”共5位密碼。 （2）密碼的解碼1. 解碼的關(guān)鍵是如何

24、識(shí)別“0”和“1”，從位的定義我們可以發(fā)現(xiàn)“0”、“1”均以0.56ms的低電平開始，不同的是高電平的寬度不同，“0”為0.56ms,“1”為1.68ms,所以必須根據(jù)高電平的寬度區(qū)別“0”和“1”。如果從0.56ms低電平過后，開始延時(shí)，0.56ms以后，若讀到的電平為低，說明該位為“0”，反之則為“1”，為了可靠起見，延時(shí)必須比0.56ms長(zhǎng)些，但又不能超過1.12ms,否則如果該位為“0”，讀到的已是下一位的高電平，因此?。?.12ms+0.56ms）/2=0.84ms最為可靠，一般取0.84ms左右均可。2. 根據(jù)碼的格式，應(yīng)該等待9ms的起始碼和4.5ms的結(jié)果碼完成后才能讀碼。（3

25、）密碼的輸入編譯顯示問題輸入密碼過程是（按鍵）發(fā)射信號(hào)，經(jīng)紅外傳感器接收、解碼傳送到CPU中，然后位碼譯碼器譯碼之后顯示到數(shù)碼管上。本設(shè)計(jì)預(yù)先設(shè)計(jì)的密碼為五位數(shù)，在沒有輸入的狀況下，數(shù)碼管顯示五個(gè)五“55555”，用以表示可直接輸入密碼狀態(tài)。程序設(shè)定可直接從遙控器輸入五位密碼，輸完后自動(dòng)和程序設(shè)定的密碼比較。如果密碼正確，則數(shù)碼管顯示出正確的五位數(shù)密碼；如果密碼不正確，則數(shù)碼管顯示“ERROR”。第四章 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)第一節(jié) 軟件子系統(tǒng)系統(tǒng)總體程序流程圖如下：圖4.1系統(tǒng)程序總體流程圖實(shí)驗(yàn)：根據(jù)設(shè)定好的密碼，當(dāng)密碼輸入正確之后，數(shù)碼管就會(huì)顯示出正確的密碼。如果輸入的密碼不正確，數(shù)碼管顯示ERROR

26、。下圖是實(shí)驗(yàn)仿真程序流程圖：圖4.2實(shí)驗(yàn)仿真程序流程圖該系統(tǒng)程序的編寫可以看成以下兩部分：第一部分：紅外接收程序。這一部分的任務(wù)是完成密碼的接收并校驗(yàn)此密碼的傳輸是否正確；第二部分：密碼核對(duì)程序。這一部分比較簡(jiǎn)單，只要在一一核對(duì)密碼的過程中發(fā)現(xiàn)一個(gè)數(shù)字不對(duì)，就顯示ERROR,然后把標(biāo)志位清0，然后返回中斷重新輸入。由于仿真實(shí)驗(yàn)箱的條件限制，省略了紅外遙控部分，用扳鍵與單片機(jī)直接相連，實(shí)驗(yàn)仿真程序就沒有紅外接收程序，其他部分程序也相應(yīng)有所變化。第二節(jié) 系統(tǒng)構(gòu)成的介紹系統(tǒng)概述：該設(shè)計(jì)是以8051單片機(jī)芯片為核心，以數(shù)碼管為輔助器件的紅外遙控密碼鎖系統(tǒng)。通過紅外遙控發(fā)射、編碼，紅外遙控接收、解碼，單

27、片機(jī)的軟件核對(duì)密碼幾個(gè)步驟實(shí)現(xiàn)輸入密碼的核對(duì)正確與否的控制。（一）元器件參數(shù)表下面是系統(tǒng)組成元器件表：元件名稱數(shù)量AT89C511S80601HS00381SM420362K1晶振1MAX232174HC138174HC5732電阻10K14 1K1 5101 2008電容10µF2 0.1µF7 20PF2DC5V1發(fā)光二極管1晶體管1開關(guān)1SW11圖4.3 元器件表（二）數(shù)碼管顯示數(shù)碼管顯示有動(dòng)態(tài)掃描顯示與靜態(tài)顯示。其中動(dòng)態(tài)掃描顯示是最常用的顯方法。在本次設(shè)計(jì)中，通過動(dòng)態(tài)掃描方式顯示密碼及其狀態(tài)。由于人類的眼睛有視覺余留的特性，對(duì)快速變化的圖象分辨不清，利用這點(diǎn)我們制一

28、數(shù)碼管處于點(diǎn)亮的時(shí)間為 10ms，接著關(guān)閉它，鎖存數(shù)據(jù)的顯示碼，選通這位，控制它點(diǎn)亮 10ms，以此下去直到第六個(gè)數(shù)碼管也點(diǎn)亮 10ms，在從第一位開始重復(fù)上面的步驟。圖4.4 數(shù)碼管顯示流程圖總結(jié)與展望完成了這次設(shè)計(jì)后，感觸很多，大學(xué)三年的理論終于大多都付諸了實(shí)踐，在實(shí)踐中探索，在實(shí)踐中成長(zhǎng)。本設(shè)計(jì)利用89C52單片機(jī)芯片完成了基于紅外遙控密碼鎖的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了紅外遙控輸入控制，顯示部分實(shí)現(xiàn)了數(shù)碼管五位動(dòng)態(tài)顯示狀態(tài)功能。用了一塊單獨(dú)的89C52芯片進(jìn)行紅外解碼，而且解碼部分軟件設(shè)計(jì)用的是匯編語言。關(guān)于紅外遙控系統(tǒng)的智能控制，在工業(yè)、學(xué)校、生活中都用得很廣，各種成品更是層出不窮，如果把它結(jié)合當(dāng)今

29、的感應(yīng)卡技術(shù)，生物識(shí)別技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)展，能使智能密碼鎖系統(tǒng)得到了飛躍式的發(fā)展，這項(xiàng)研究將很有意義。希望更多的科研工作者投身于這項(xiàng)事業(yè)，同時(shí)也急切地盼望各位老師對(duì)這篇論文給予批評(píng)和指導(dǎo)！然而系統(tǒng)還是存在如下一些不足：沒有考慮過多外部因素對(duì)系統(tǒng)的影響，比如密碼丟失，誤操作對(duì)系統(tǒng)的影響。報(bào)警與提示功能做得不夠完善，遙控的有效距離沒有進(jìn)行系統(tǒng)的論證。這些因素有待進(jìn)一步完善。致謝經(jīng)過幾天的努力我的電子密碼鎖課程設(shè)計(jì)終于完成了，不知道如何入手，覺得困難比較多，感覺有點(diǎn)累，不過最后還是做完了，有種如釋重負(fù)的感覺。這個(gè)密碼鎖課程設(shè)計(jì)經(jīng)過多次的修改和整理，但由于自己的水平有限，還有很多不足的地方,但是在劉青正老師熱

30、切的指導(dǎo)下，總算有所改善。在沒有做課程設(shè)計(jì)以前，覺得課程設(shè)計(jì)只是對(duì)知識(shí)的單純總結(jié)，但是通過這次課程設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)自己的看法有點(diǎn)太片面，課程設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)，也是對(duì)自己能力的一種提高，通過這次課程設(shè)計(jì)使自己明白了原來的那點(diǎn)知識(shí)是非常欠缺的，要學(xué)習(xí)的東西還很多，通過這次課程設(shè)計(jì)，明白學(xué)習(xí)是一個(gè)長(zhǎng)期積累的過程，在以后的工作和生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己的知識(shí)和綜合素質(zhì)。 在這次課程設(shè)計(jì)中，同學(xué)之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，發(fā)現(xiàn)我們所學(xué)的知識(shí)實(shí)在是有限，不過我們能夠充分利用網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)去查閱資料。最后，課程設(shè)計(jì)中涉及到的電路圖，本想用圖片制作工具繪制，但還是水平有限，最后

31、只能自己動(dòng)手手工作圖，就是效率太低也太累，以后要好好學(xué)習(xí)相關(guān)的圖片制作。 在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中懂得了許多東西，也培養(yǎng)了獨(dú)立思考和設(shè)計(jì)的能力，樹立了對(duì)知識(shí)應(yīng)用的信心，相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作和生活有非常大的幫助，并且提高了自己的動(dòng)手實(shí)踐操作能力， 使自己充分體會(huì)到了在設(shè)計(jì)過程中的成功喜悅。雖然這個(gè)設(shè)計(jì)做的不怎么好，但是在設(shè)計(jì)過程中所學(xué)到的東西是這次課程設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富，使我終身受益。參考文獻(xiàn)1 閻石. 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ). 清華大學(xué)出版社. 北京：高等教育出版社，1998：1982 高移南. 遙控變號(hào)電子鎖. 電子世界,1994,07：153 Susan A. R. Garrod, Rober J.

32、 Borns . Digital logic; Analysis, Application$Design, Purdue University. Saunders College Publishing. Philadelphia,1991:454 A.T. Alouani,etal. On sensor Track Fusion. Proceedings of America control Conference,Maryland, June 1994:104210445 曹巧媛. 單片機(jī)原理及應(yīng)用.北京:電子工業(yè)出版社,1997：1411476 潘永雄. 新編單片機(jī)原理與應(yīng)用.西安:西安電子

33、科技大學(xué)出版社,2003.2：2532567 王汝文,宋政湘,楊偉等.電器智能化原理及應(yīng)用.北京:電子工業(yè)出版社,2003.4：458 曾澤昭. 紅外遙控電子密碼鎖應(yīng)用研究. 國(guó)外電子元器件,2004,04：259 Atmel corporation. AVR RISC Microcontroller. Data Book,1999:5410 Franz JH.Jain VK. Optical Communication Components and systems. London: Narosa Publishing House,2000:98附 錄附錄1：密碼鎖仿真實(shí)驗(yàn)程序ORG 0000

34、H AJMP MAIN;轉(zhuǎn)入主程序ORG 0013H ;外部中斷P3.3腳INT1入口地址 AJMP INT ;轉(zhuǎn)入外部中斷服務(wù)子程序（紅外遙控解碼程序） ;以下為主程序進(jìn)行CPU中斷方式設(shè)置ORG 030HMAIN: ;密碼初始化 ;DB 3FH, 06H, 5BH, 4FH, 66H, 6DH ; 0,1,2,3,4,5 ;DB 7FH ,79H, 77H, 77H, 3FH, 77H ; 8,E,R,R,0,R MOV 30H,#3FH MOV 31H,#06H MOV 32H,#5BH MOV 33H,#4FH MOV 34H,#66H MOV 35H,#6DH MOV 36H,#7F

35、H MOV 37H,#79H MOV 38H,#77H MOV 39H,#77H MOV 3AH,#3FH MOV 3BH,#77H SETB P2.5 CLR P2.6 SETB P2.7 MOV P0,#00H CLR P2.7 SETB P2.6 MOV P0, 30H MOV R1,#4FH MOV R3,#00H MOV R7,#5 SETB EA SETB EA ;打開CPU總中斷請(qǐng)求 SETB IT1 ;設(shè)定INT1的觸發(fā)方式為脈沖負(fù)邊沿觸發(fā) SETB EX1 ;打開INT1中斷請(qǐng)求START: MOV 50H,31H CLR P2.5 NOP MOV 51H,32H CLR P

36、2.5 NOPMOV 52H,33H CLR P2.5 NOPMOV 53H,34H CLR P2.5 NOPMOV 54H,35H CLR P2.5 NOPMOV 55H,36H CLR P2.5 NOP;以下為進(jìn)入P3.3腳外部中斷子程序，也就是解碼程序INT: CLR EA ;暫時(shí)關(guān)閉CPU的所有中斷請(qǐng)求 INC R1 CLR P2.6 SETB P2.7 MOV P0,R3 CLR P2.7 SETB P2.6 MOV P0,36H ;當(dāng)按下鍵時(shí)通過P0口顯示出一個(gè)"8" INC R3 DJNZ R7,YYY MOV A,R1 CJNE A,35H,SSS DEC

37、R1 MOV A,R1 CJNE A,34H,SSS DEC R1 MOV A,R1 CJNE A,33H,SSS DEC R1 MOV A,R1 CJNE A,32H,SSS DEC R1 MOV A,R1 CJNE A,31H,SSSXXX: MOV R0,#31H MOV R3,#00H MOV R7,#5 LLL: CLR P0.6 SETB P0.7 MOV P0,R3 CLR P0.7 SETB P0.6 MOV P0, R0 INC R3 INC R0 DJNZ R7,LLL AJMP XXX SETB EA ;允許中斷 RETI EXIT: DEC R1 SETB EA ;允許

38、中斷 RETI ; 中斷返回YYY: SETB EA ;允許中斷 RETI ; 中斷返回SSS: MOV R0,#37H MOV R3,#00H MOV R7,#5FFF: CLR P0.6 SETB P0.7 MOV P0,R3 CLR P0.7 SETB P0.6 MOV P0, R0 INC R3 INC R0 DJNZ R7,FFFAJMP SSS MOV R1,#4FH MOV R3,#00H MOV R7,#5 SETB EA ;允許中斷 RETIYS1: MOV R4,#20 ;延時(shí)子程序1，精確延時(shí)882微秒D1: MOV R5,#20 DJNZ R5,$ DJNZ R4,D1

39、 RETYS2: MOV R4,#10 ;延時(shí)子程序2，精確延時(shí)4740微秒D2: MOV R5,#235 DJNZ R5,$ DJNZ R4,D2 RETYS3: MOV R4,#2;延時(shí)程序3，精確延時(shí)1000微秒D3: MOV R5,#248 DJNZ R5,$ DJNZ R4,D3 RETEND附錄2：做實(shí)物的紅外遙控密碼鎖程序源程序ORG 0000H AJMP MAIN;轉(zhuǎn)入主程序 ORG 0013H ;外部中斷P3.3腳INT1入口地址 AJMP INT ;轉(zhuǎn)入外部中斷服務(wù)子程序（紅外遙控解碼程序） ;以下為主程序進(jìn)行CPU中斷方式設(shè)置 ORG 030HMAIN: ;密碼初始化 ;

40、DB 3FH, 06H, 5BH, 4FH, 66H, 6DH ; 0,1,2,3,4,5 ;DB 7FH ,79H, 77H, 77H, 3FH, 77H ; 8,E,R,R,0,R MOV 30H,#0FCH MOV 31H,#60H MOV 32H,#0DAH MOV 33H,#0F2H MOV 34H,#66H MOV 35H,#0B6H MOV 36H,#0FDH MOV 37H,#9EH MOV 38H,#0EEH MOV 39H,#0EEH MOV 3AH,#0FCH MOV 3BH,#0EEH CLR P2.6 SETB P2.7 MOV P0,#00H CLR P2.7 SE

41、TB P2.6 MOV P0, 30H ACALL YS2 ACALL YS2 MOV R0,#40H MOV R1,#4FH MOV R3,#00H MOV R7,#5 SETB EA ;打開CPU總中斷請(qǐng)求 CLR IT1 ;設(shè)定INT1的觸發(fā)方式為脈沖負(fù)邊沿觸發(fā) SETB EX1 ;打開INT1中斷請(qǐng)求START: AJMP START;反復(fù)循環(huán) ;以下為進(jìn)入P3.3腳外部中斷子程序，也就是解碼程序INT: CLR EA ;暫時(shí)關(guān)閉CPU的所有中斷請(qǐng)求 INC R1 MOV R6,#10SB: ACALL YS1;調(diào)用882微秒延時(shí)子程序 JB P3.3,EXIT;延時(shí)882微秒后判斷P

42、3.2腳是否出現(xiàn)高電平如果有就退出解碼程序 DJNZ R6, SB;重復(fù)10次，目的是檢測(cè)在8820微秒內(nèi)如果出現(xiàn)高電平就退出解碼程序 ;以上完成對(duì)遙控信號(hào)的9000微秒的初始低電平信號(hào)的識(shí)別。 JNB P3.3, $ ;等待高電平避開9毫秒低電平引導(dǎo)脈沖 ACALL YS2 ;延時(shí)4.74毫秒避開4.5毫秒的結(jié)果碼 MOV R6,#16;忽略前16位系統(tǒng)識(shí)別碼 JJJJA:JNB P3.3,$;等待地址碼第一位的高電平信號(hào) LCALL YS1;高電平開始后用882微秒的時(shí)間尺去判斷信號(hào)此時(shí)的高低電平狀態(tài) MOV C,P3.3;將P3.3引腳此時(shí)的電平狀態(tài)0或1存入C中 JNC UUUA;如果為0就跳轉(zhuǎn)到UUUA L