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1、精品资料推荐 1 摘 要 随着社会科技和人们的生活水平的提高，如何实现家庭防盗这一问题也变的尤其的 突出，传统的机械锁由于其构造的简单，被撬的事件屡见不鲜，电子锁由于其保密性高， 使用灵活性好，安全系数高，受到了广大用户的亲呢。 红外电子密码锁是一种以高强度密码序列为基础，在单片机上实现的密码开关。它 以红外光作为信息媒体，从而实现了遥控，也可以配备一个结构简单的接触式通讯接口， 坚固并且防损。该锁具有使用方便、操作简单、价格低廉等特点，给人们的生活带来了 极大方便。特别适用于那些正常人体不宜接近的特殊场合，比如高辐射区、高传染区等。 本设计以单片机 AT89S52 作为密码锁监控装置的检测和
2、控制核心，分为主机和从 机，实现钥匙信息在主机上的初步认证注册、密码信息的加密、红外传输、钥匙丢失报 废等功能。根据 51 单片机之间的串行通信原理，利用红外来传输，这便于对密码信息 的随机加密和保护。而且采用红外遥控相对于机械锁和键盘输入的电子密码锁具有较高 的优势。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，减少错误动作，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。所以红外线遥控是目前 使用最广泛的一种通信和遥控
3、手段。软件设计采用自上而下的模块化设计思想，以使系 统朝着分布式、小型化方向发展，增强系统的可扩展性和运行的稳定性。测试结果表明， 本系统各项功能已达到本设计的所有要求。 关键词 红外线 遥控 电子密码锁 单片机 精品资料推荐 2 目 录 1 绪论 1 1.1 引言1 1.2 红外通信基本原理2 1.3 设计要求 3 1.3.1 基本要求 3 1.3.2 说明 3 2 系统设计 3 2.1 通信接口组成及工作原理 4 2.2 红外钥匙（从机）组成及工作原理 4 2.3 红外遥控门锁（主机）组成及工作原理 5 2.2.3 红外钥匙（从机）和红外遥控门锁（主机）之间的通讯协议 5 3 方案选择和论
4、证 6 3.1 红外编码和发射模块 6 3.2 红外解码和接收模块 8 3.3 红外钥匙（从机）子系统设计 10 3.4 数据存储模块设计 11 3.4.1AT24C01 芯片介绍 11 3.4.1.1 管脚介绍 12 3.4.1.2 器件地址的约定 12 3.4.1.3 应答信号 12 3.4.1.4AT24C01 写操作 12 3.4.1.5AT24C01 读操作 13 3.5 红外遥控门锁系统设计 15 3.5.1 数据存储模块设计 16 3.5.2 红外接收模块设计 16 3.5.3 红外发射模块设计16 3.5.4 开锁驱动模块设计 16 3.5.5 工作显示模块设计 16 精品资料
5、推荐 3 3.6 红外遥控电子密码锁总体原理图和 PCB 板图设计16 3.7 电路的仿真 19 3.7.1Proteus ISIS 软件简介19 3.7.2 红外电子密码锁电路的仿真 20 4 系统软件设计 20 4.1KEIL UVISION 2 软件简介 21 4.2 系统功能子程序 21 4.2.1 数据读写模块 21 4.2.2 红外数据发射模块设计 22 4.2.3 红外数据接收模块设计 23 4.2.4 红外钥匙（从机）子系统软件结构设计 25 4.2.5 红外遥控门锁（主机）子系统软件结构设计 26 4.2.6 红外钥匙（从机）主程序框图 26 2.2.7 红外遥控门锁（主机）
6、主程序框图 28 5 系统调试 29 5.1 调试仪器 29 5.2 整体调试 29 5.3 硬件单元调试 29 5.3.1 红外钥匙（从机）调试 29 5.3.2 红外遥控门锁（主机）调试 29 5.4 软件调试 30 6 结论 30 致谢 31 参考文献 32 英文摘要 33 附录 35 毕业论文（设计）成绩评定表 52 精品资料推荐 1 1 绪论 1.1 引言 锁是置于可启闭的器物上,用以关住某个确定的空间范围或某种器具的,必须以钥匙 或暗码打开的扣件。锁具发展到现在已有一百多年的历史了，人们对它的结构、机理也 研究得很透彻，因此，不用钥匙就能打开的方法和工具也层出不穷。现代人类文明社会
7、 里，由于社会中各种矛盾冲突十分剧烈，人们的思想道德观念，价值观念，文化修养水 平等差异，群众中良莠不齐，善良的人们能够自觉规范自已的行为， “非礼不为” ，虽无 钥匙亦不会乱闯。然而，那些毫无道德观念的盗贼却想方设法利用高科技手段撬门开锁， 使广大居民防不胜防。 为什么会出现这种情况呢？因为传统锁具都存在致命的弱点： 第一、 锁芯采用常见的铜、铝、锌等材料，抵抗不了强力破坏； 第二、 锁具制作工艺，技术落后，无法阻止技术手段的开启。 目前，市场上很多国内外的锁具，实际上都不具备真正的防盗功能。在惯偷面前， 两根钢丝或几件简单的工具就可以把这些锁打开，有的惯偷甚至公开扬言：“没有我打 不开的锁
8、。 ”其实，不是他们多高明，而是一般锁具技术原理太过简单。面对这一残酷 的现状，新时代提出了锁具必须革命的迫切的要求。 随着社会科技的进步，锁已发展到了密码锁、磁性锁、电子锁、激光锁、声控锁等 等。在传统钥匙的基础上，加了一组或多组密码，不同声音，不同磁场，不同声波，不 同光束光波，不同图像。 （如指纹、眼底视网膜等）来控制锁的开启。从而大大提高了 锁的安全性，使不法之徒无从下手，人们也就能对自身财产安全有了更多的保障。 本设计就是其中的一种，红外遥控电子密码锁。本设计是利用红外传输为途径，方 便远距离开锁，不用像传统锁那样一定要将钥匙插进锁里才能开启；利用单片机来随机 产生密码并加密，防止了
9、在开锁时被人中途拦截了密码信息而复制出另外的钥匙来，这 是因为密码是随机产生的，每次开锁的具体密码均是不一样的，所以就算窃取了上次开 锁的密码也是不能将锁打开。本设计的最大特点就在于采用了双单片机的双向通讯，密 码是在锁与钥匙两边均有加密的，从而杜绝了开锁信息被盗取的可能性。该设计具有使 用方便、操作简单、价格低廉等特点，特别适用于那些正常人体不宜接近的特殊场合， 比如高辐射区、高传染区等。 精品资料推荐 2 1.2 红外通信基本原理 红外遥控是单工的红外通信方式，本设计的红外遥控采用以通信方式为基础的红外 遥控，而且本设计也使用了红外通信技术，故着重分析红外通信的基本原理。 红外通信是利用红
10、外技术实现两点间的近距离保密通信和信息转发。它一般由红外 发射和接收系统两部分组成。发射系统对一个红外辐射源进行调制后发射红外信号，而 接收系统用光学装置和红外探测器进行接收，就构成红外通信系统。 红外线是波长在750nm至1mm之间的电磁波，它的频率高于微波而低于可见光，是一 种人的眼睛看不到的光线。红外通信一般采用红外波段内的近红外线，波长在0.75um至 25um之间。红外数据协会（IrDA）成立后，为了保证不同厂商的红外产品能够获得最佳 的通信效果，红外通信协议将红外数据通信所采用的光波波长的范围限定在850至900nm 之内。 红外通信的基本原理是发送端将基带二进制信号调制为一系列的
11、脉冲串信号（载波 信号） ，通过红外发射管发射红外信号。常用的有通过脉冲宽度来实现信号调制的脉宽 调制（PWM）和通过脉冲串之间的时间间隔来实现信号调制的脉时调制（PPM）两种方法。 脉时调制（PPM）是红外数据协会(IrDA)和国际电子电工委员会(IEEE)都推荐的调制方 式，本设计采用脉时调制方法，即用两个脉冲串之间的时间间隔来表示二进制信息，数 据比特的传送仿照不带奇偶校验的RS232通信，首先产生一个同步头，然后接着8位数据 比特，如图1-1所示。 图1-1 PPM调制波形图 载波信号的频率 f=38KHz，载波周期T=26.32us，本设计使用单片机软件产生载波， 取T=26us，脉
12、冲宽度t1=10T=260us，二进制数0的脉冲串周期t2=500us，二进制数1的脉 冲串周期t3=1000us。 普通的红外遥控采用面向指令的帧结构，数据帧由同步码，地址码和指令码组成， 指令码长度多为816个比特，传送多字节遥控协议时效率偏低，而增加指令码的长度 精品资料推荐 3 不利于接收器同步，为此本设计选用一种面向字节的帧结构，采用类似于异步串行通信 的帧结构，每帧由一个起始位（二进制数0） 、8个数据位和2个停止位（二进制数1）构 成，如图2-8所示。每帧传送1个字节的数据，帧与帧间隔大于2ms，帧结构不含地址信 息，寻址问题由高层协议解决。 图2-2 数据帧结构示意图 由于红外
13、光存在反射,在全双工的方式下发送的信号也可能会被本身接收，因此， 红外通信应采用异步半双工方式，即通信的某一方发送和接收是交替进行的。 1.3 设计要求 1.3.1 基本要求 通过红外遥控，单片机之间的串口通信来实现近距离遥控开锁。 利用软件来加密和解密，加强密码的安全性。 锁和钥匙要成配套，不同套之间的钥匙和锁不能使用。 要有钥匙丢失之后，可将该钥匙报废的功能。 1.3.2 说明 红外通信元件不限，其安装位置及安装方式自定。 红外传输要有 1M 以上的距离。 单片机类型不限，经济实用，性价比高为上。 单片机内的序列号是产品在出厂时就已经设定，无法更改。 2 系统设计 根据设计任务要求，本设计
14、的系统结构框图如图2-1 精品资料推荐 4 图2-1 系统结构框图 2.1 通信接口组成及工作原理 通信接口电路是连接前台计算机和红外钥匙、红外遥控门锁的的通信桥梁。它通过 一个RS-232串行通信接口将红外钥匙和红外遥控门锁连接到计算机。其结构框图如图2- 2： RS-232-C标准是最简单最常用的串行通信标准，该标准是美国电气工业协会(EIA) 1969制订的。RS-232-C标准传输信号采用RS-232-C 图2-2 通信接口结构框图 逻辑电平，与TTL（05V）、CMOS（015V）逻辑电平完全不同：逻辑0电平规定为 +5V+15V之间，逻辑1电平为-5V-15V之间，因此，一般使用专
15、用芯片把微处理器信 号电平(TTL电平) 转换为RS-232-C电平。该标准的传输速率只能达到20kb/s,最大传输 距离15m。 RS-232-C通信口与计算机连接常用DB25插座和DB9插座，其接口连线分三种：信号 线、握手线与地线。 RS-232-C通信握手方式有两种：硬件握手和软件握手，常用的近距离通信采用软件 握手方式，三根数据线和地线就可以连接起来通信。 2.2 红外钥匙（从机）组成及工作原理 红外钥匙是红外遥控密码锁的遥控器部分，红外钥匙内部存储了本套系统的序列号、 注册及加密方法等信息。其结构框图如图2-3： 计算机 通 信 接 口 红外遥控门锁 （主机） 红外钥匙 （从机）
16、计算机通 信 接 口 RS232 接 口 红外钥匙读写接口 红外遥控门锁读写接口 精品资料推荐 5 图2-3 红外钥匙结构框图 红外钥匙采用软件编码方式，取代传统的专用芯片编码。在待机状态下，整个红外 钥匙系统工作在完全掉电方式，当有键盘按下，系统上电工作，发射一个信息给主机， 然后接收了主机发过来的随机密码信息，再将接收到的休息加密经红外线调制后发射出 去。 2.3 红外遥控门锁（主机）组成及工作原理 红外遥控门锁是整套系统的主控部分，其内部包含了本套系统的序列号及其识别方 法、注册信息、随机密码的产生机制和解密从机密码及郊验等信息。其结构框图如图 24： 图2-4 红外遥控门锁结构框图 待机状态下，红外遥控门锁系统工作在完全掉电状态，整个系统除了实时时钟电路 和红外检测开关外，均不加电。当有检测到有红外线时，打开电控开关，系统上电工作， 开始接收红外线数据。收到信息后就产生一个随机数发送给从机，当接收到经过从机将 发过去的随机数与本套系统序列叫加密后的信息，就解密并检验解密后的序列号是否正 确，否就继续等待，是就通过。 2.4
