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1、,基于单片机的红外遥控电子密码锁设计,导师：赵 力 专业：电子信息工程 班级：05312班 姓名：李侃 20050521,,论文框架,设计方案实现功能硬件电路设计总结体会,1,2,3,4,,电子密码锁简介,电子密码锁是一种通过密码输入来控制电路或是芯片工作，从而控制机械开关的闭合，完成开锁、闭锁任务的电子产品。它的种类很多，有简易的电路产品，也有基于芯片的性价比较高的产品。传统的电子密码锁采用组合逻辑电路，但电路较复杂，可靠性差。现在应用较广的电子密码锁是以芯片为核心，通过单片机编程来实现的。其性能和安全性已大大超过了机械锁。其特点如下： 1) 保密性好，编码量多远远大于弹子锁。随机开锁成功率
2、几乎为零。 2) 密码可变，用户可以随时更改密码，防止密码被盗，同时也可以避免因人员的更替而使锁的密级下降。 3) 误码输入保护，当输入密码多次错误时，报警系统自动启动。 4) 无活动零件，不会磨损，寿命长。 5) 使用灵活性好，不像机械锁必须佩带钥匙才能开锁。 6) 电子密码锁结构简洁，故障率低，密码输入操作简单易行。 7) 通用性强，可根据需要安装在不同的设备上。 8) 硬件成本低廉，软件简洁可靠，易于批量生产。,,电子密码锁的发展趋势,在日常的生活和工作中, 住宅与部门的安全防范、单位的文件档案、财务报表以及一些个人资料的保存多以加锁的办法来解决。目前门锁主要用弹子锁，其钥匙容易丢失；保
3、险箱主要用机械密码锁，其结构较为复杂，制造精度要求高，成本高，且易出现故障，人们常需携带多把钥匙, 使用极不方便, 且钥匙丢失后安全性即大打折扣。随着科学技术的不断发展，人们对日常生活中的安全保险的要求越来越高。为满足人们对锁的使用要求，增加其安全性，用密码代替钥匙的密码锁应运而生。密码锁具有安全性高、成本低、功耗低、易操作等优点。 在安全技术防范领域，具有防盗报警功能的电子密码锁逐渐代替传统的机械式密码锁，克服了机械式密码锁密码量少、安全性能差的缺点，使密码锁无论在技术上还是在性能上都获得了大大的提高。随着大规模集成电路技术的发展，特别是单片机的问世，出现了带微处理器的智能密码锁，它除具有电
4、子密码锁的功能外，还引入了智能化管理、专家分析系统等功能，从而使密码锁具有很高的安全性、可靠性，应用日益广泛。 随着人们对安全的重视和科技的发展，许多电子智能锁（指纹识别、IC卡辨认）已在国内外相继面世。但是这些产品的特点是针对特定有效卡、指纹或声音有效，且不能实现远程控制，只能适用于保密要求高且供个人要求高的箱、柜、门等。而且指纹识识别器若在公共场所使用存在容易机械损坏，IC卡还存在容易丢失、损坏等缺点，再加上其成本较高，一定程度上限制了这类产品的普及和推广。鉴于目前的技术水平与市场的接受程度，电子密码锁是这类电子防盗产品的主流。,,1、两种设计方案简介,一 、由数字电路及芯片构建 用以74
5、LS112双JK触发器构成的数字逻辑电路作为密码锁的核心控制，共设了9个用户输入键，其中只有4个是有效的密码按键，其它的都是干扰按键，若按下干扰键，键盘输入电路自动清零，原先输入的密码无效，需要重新输入；如果用户输入密码的时间超过10秒（一般情况下，用户不会超过10秒，若用户觉得不便，还可以修改）电路将报警20秒，若电路连续报警三次，电路将锁定键盘2分钟，防止他人的非法操作。采用数字电路设计的方案好处就是设计简单但控制的准确性和灵活性差。故不采用。,,二、采用以单片机为核心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，以期获得最佳的性价比。一般来
6、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，除了以上的一些的还有一些最基本的比如：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。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LED显示器用于显示作用。当用户需要开锁时，先按键盘开锁键之后按键盘的数字键09输入密码。密码
7、输完后按下确认键，如果密码输入正确则开锁，不正确显示密码错误重新输入密码，当三次密码错误则发出报警；当用户需要修改密码时，先按下键盘设置键后输入原来的密码，只有当输入的原密码正确后才能设置新密码。新密码输入无误后按确认键使新密码将得到存储，密码修改成功。可以看出方案二控制灵活准确性好且保密性强还具有扩展功能，根据现实生活的需要此次设计采用此方案。,,2、实现功能,1）选择密码将编好的密码程序存储在EPROM中，用户通过密码选择键AT89C51中的P1.5口上的按键进行选择。具体操作过程如下：首先按一下P1.5口上的按键，然后再逐渐输入号码，最后按下确认键“#”即可。 2）密码显示为了帮助用户确
8、认是否有键按下，特在电路中设置了模拟显示电路；而为了防止密码外泄；显示时，并不是显示用户按下的数字符号，而是以一个特定的字母符号提醒用户是否有键按下。有键按下，就会显示出字符“H”，没键按下，则不会显示字符。这样既巧妙地提醒了用户又保护了用户密码，此乃本设计可靠性优点之一。 3）本机键开锁当用户键入正确密码后，再按确认键“#”号，便会自动开锁。但用户键入密码时应注意：数字与数字之间的间隔时间为3秒，例如密码为57618，当键入第一个数字5后应在3秒内键入第二个数字7，否则，就会视为无效。如果键入完密码后不按确认键系统会当做放弃开锁处理 4）密码错误报警当用户键入错误密码时，系统就会报警，由扬声
9、器发出5秒报警声。当连续三次出现密码错误时，则系统会长期报警不止。这时必须按复位方可停止。此乃安全可靠性之一。 5）遥控开锁当此锁用于私家车库或仓库时，用户可以不用上车，只要手执遥控器，键入正确密码，便会自动开锁；如果密码错误，同样也会报警。这是本设计优越性能之三。,,3、硬件电路设计,3.1 遥控发射电路设计及红外遥控原理 遥控发射电路利用了通用的红外发射管 红外线发射（接收）控制电路均采用AT89S51单片机来实现，电路简单，输出控制方式可选择，实用性强。具体工作过程如下：发射时：下图所示为遥控发射电路图。首先，将从串行发射口P3.1送出的数据反馈到P1.1口进行内部调制，再从P1.2口送
10、出，再经过红外发射二极管发射出去，发射距离为10米。接收时：采用与发射配套的红外接收头，将发射出的数据接收后送到串行口P3.0中，再由系统进行确认接收数据是否与发送数据相符，相符则开锁，不相符则放弃。,,遥控发射电路,,3.2 本机键开锁设计及工作原理,AT89S51作为本电路的核心，P0口和P1.0、P1.1、P1.2外接本机键盘，P3.0口外接遥控接收头，P1.3口外接报警信号放大器，用来放大报警信号，驱动扬声器，P1.7口外接开锁电磁驱动电路，P1.5外接密码选择键，EPROM内存有两套密码，P2口接数码管，用来显示按键是否按下，P1.4口外接驱动控制电路用来控制LM386的电源，也就是
11、说只有报警时，LM386才供电源，平常断电，这样大大减小了耗电流。 本机键开锁工作特点： （1）当没有接收到遥控信号时，这时由键盘输入密码，当5位有效密码输入正 确时按“#”号确认，P1.7口输出高电平使电磁锁动作，完成开锁，同时，电路进入延时状态，延时5秒钟后，电路将自动恢复到初始的闭锁状态。 （2）当5位有效密码输入正确，但没有按“#”号键确认时，这时电路将自动放弃，恢复到初始的闭锁状态。 （3）在输入5位有效密码时，必须按照先后顺序输入，如顺序错误或密码不对时，这时若不按“#”号确认，将无法开锁，并同时发出5秒钟的报警信号，用以提醒用户。 （4）若连续3次输入错误，系统会长时间报警，这时
12、必须按复位键恢复初始化状态。 （5）输入密码时，首位密码正确输入后，电路将开始自动计时，每位密码数之间的输入间隔应在3秒内。否则将作为输入超时处理，系统自动放弃，恢复到初始状态。,,本机键开锁电路图,,3.3 遥控开锁的工作原理,当选择遥控开锁时，本机键便会被封锁。这时，用户手执遥控器按下AT89S51上的P1.0口上的按键时，便有数字从AT89S51 P1.2口发出，发送的过程如下：首先将从P3.1口送出5FH，然后将5FH反馈到P1.1口进行内部调制，调制的规则是“0”电平调制，“1”电平不调制，最后将调好的数据从P1.2口通过红外发光二极管以波长为940nm的红外光发出红外遥控信号。然后
13、，在本机控制电路中的AT89S51的P3.0口接有与红外发光二极管配套的接收头，将接收的光信号转换成电信号数据。最后，通过系统与内部原先设置的数据进行比较确认，如果一致便可开锁，如果不一致便放弃开锁。,,总结体会,本系统采用MSC-51系列单片机中的AT89S51芯片为核心器件来设计电子密码锁，结合外围的键盘输入、LED显示、报警系统等电路来完成错误报警，超次锁定、修改用户密码，恢复初始密码和红外遥控开锁等功能。其中电磁锁电路暂时利用发光二极管代替，用发光二极管的亮灭和蜂鸣器的响声来指示电磁锁的开关。在系统调试过程中，还是发现一些问题，系统不稳定情况时有发生，经过反复调试发现下列问题： 按键效
14、果不好，产生较大状况的抖动，使软件消抖不完全；另外一个就是单片机本身有问题，引起系统跑飞或者卡死；还有就是由于电路板制作的原因，线路之间产生干扰，系统发生错误，比如LED显示错误等等。经过反复调试和修改，最后终于达到一个比较满意的水平。在本次毕业设计中，通过动手实践操作进一步学习和掌握了单片机原理的有关知识，特别是程序的编程方面，加深了对单片机原理及应用技术的认识，进一步巩固了对单片机知识的理解，掌握简单的单片机应用系统的设计、制作、调试的方法。在设计时根据课题要求，复习相关的知识，查询相关的资料。根据条件，找到适合的方案，并找到需要的元器件及工具，进行实验，最终完成设计。通过这次毕业设计，使我得到了一次用专业知识、专业技能分析和解决问题全面系统的锻炼。在单片机的基本原理、单片机应用系统开发过程，以及在常用编程设计思路技巧（特别是汇编语言）的掌握方面向前迈了一大步，为日后成为合格的应用型人才打下良好的基础。,感谢各位老师的辛勤指导,Thank You!,
