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1、本科毕业设计基于单片机的遥控密码锁设计摘 要红外遥控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，从而实现了遥遥控。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，特别高辐射区、高传染区等。本次设计的题目是基于单片机的红外遥控密码锁设计。该设计包括红外发射模块、红外接收模块和单片机处理模块。该文详细的阐述了各模块的设计与编程，该遥控密码锁能实现密码输入、密码修改、上锁、开锁以及超次锁定功能。为了防止遥控器失窃，非法人员多次试探尝试打开遥控锁，该系统还增加了错误报警功能，输入密码错误三次以后，蜂鸣器会持续鸣叫进行报警。软件部分用C语
2、言进行编程，采用模块化设计思想。发射模块主要包括矩阵键盘、红外编码与调制部分。其中红外发射使用红外发光二极管，调制部分采用38kHz的脉冲调制，矩阵键盘使用44矩阵。接受部分通过红外接收头接、放大和解调接收到的红外波，该接受头内部电路包括红外检测二极管、放大器、限幅器、带通滤波器、积分电路和比较器等。使用单片机的内部存储器进行密码存储。关键词：单片机 红外线 遥控 密码锁The Device of Infrared Electronic Lock in Code Based on single chip DeviceWu Guanhui(College of Engineering, Sout
3、h China Agricultural University Guangzhou 510640, China)Abstract：Infrared remote control coded lock is a high-intensity password sequence based on single chip microcomputer implementation code switch. The lock is easy to use, simple operation, low cost and so on.It has brought great convenience to p
4、eoples life, especially high radiative zone and high transmission area.The topic of this design is based on single chip microcomputer infrared remote control coded lock design. The design includes infrared emission module, the infrared receiving module and single-chip microcomputer processing module
5、. This paper detailed expounds the module design and programming, the remote control can realize combination lock password, password modification, lock, unlock and super lock function. In order to prevent the remote control theft, illegal personnel many times testing attempts to open the remote cont
6、rol lock, the system also increases the error alarm function, input wrong password 3 times, buzzer will continue to call for the police. Software part in C language programming, using modular design thought. Launch module mainly includes matrix keyboard, the infrared coding and modulation. Which use
7、 infrared light-emitting diodes, infrared launch modulation part on 38 kHz pulse modulation, using a 4x4 matrix keyboard matrix. Acceptance part through the infrared sensor, amplification and demodulating the received infrared wave, the accept header internal circuit including the infrared ray detec
8、tion diode, limiter, band pass filter, amplifier, comparator and integral circuit. It uses SCMs internal storage for password.Key words：single chip infrared ray remote control coded lock 目 录1 前言11.1 课题的研究背景11.2 红外通信基本原理12 系统设计22.1 红外遥控发射系统组成及工作原理22.2 红外遥控接收系统组成及工作原理33 方案选择和论证33.1 红外发射模块33.2 红外接收模块43
9、.3 单片机最小系统模块53.4 报警模块63.5 液晶显示模块63.6 键盘矩阵模块74 硬件设计流程74.1 单片机最小系统电路74.2 报警电路84.3 红外发射电路84.4 红外接收电路84.5 液晶显示器95 软件设计流程95.1 Keil uVision3软件简介95.2 红外发射模块编码105.2.1 红外遥控编码思想105.2.2 软件程序资源分配125.3 程序设计子模块分析125.3.1 键盘扫描模块135.3.2 红外编码模块155.3.3 时间波形设计模块165.3.4 红外发射模块175.3.5 接收解码模块186 硬件的实现与测试206.1 硬件制作206.2 硬件
10、测试206.3 硬件调试结果207 结论23参考文献24附录A 接收模块原理图25附录B 发送模块原理图26附录C 仿真图27附录D 主要代码28致谢35华南农业大学本科生毕业设计成绩评定表II1 前言1.1 课题的研究背景电子技术的飞速发展，给古老的锁具生产带来了巨大的变革，现代的电子技术与机械技术相结合，产生了一大批如声控锁、磁控锁、密码锁、遥控锁，指纹锁等先进的锁具。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。该设计能实现密码输入、密码修改、上锁、开锁以及超次锁定功能。为了防止遥控器失窃，非法人员多次试探尝试打开遥控锁，该系统还增加了错误报警
11、功能，输入密码错误三次以后，蜂鸣器会持续鸣叫进行报警。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所，比如高辐射区、高传染区等。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
12、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
13、，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所示。图1 PPM调制波形图载波信号的频率f=38kHz,载波周期T=26.32s，本设计使用单片机软件产生载波，脉冲宽度t1=10T=260s，二进制数0的脉冲串周期t2=500s，二进制数1的脉冲串周期t3=1000s。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
14、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 数据帧结构示意图由于红外光存在反射,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。2 系统设计2.1 红外遥控发射系统组成及工作原理红外发射系统硬件部分由红外发射电路、键盘矩阵电路、复位电路、晶振电路和指示灯电路组成。其结构框图如图3所示。4*4键盘复位晶振STC89C52电源红外发射指示灯红外发射电路图3 红外遥控
15、发射框图该红外遥控发射系统采用软件编码方式，取代传统的专用芯片编码。键盘输入信息通过I/O口传送到单片机系统，单片机内部按照NEC编码协议，将键值信息进行编码，并经38kHz载波调制，将调制之后的信息由红外发射电路发射出去。2.2 红外遥控接收系统组成及工作原理红外发射系统硬件部分由红外接收电路、复位电路、晶振电路、液晶显示电路、报警电路和指示灯电路组成。其结构框图如图4所示。stc89c52晶振复位红外接收电源LCD显示开锁指示灯报警器图4 红外遥控接收框图通过I/O口接收红外发射系统发送的信息并传送到单片机内部，单片机内部按照NEC编码协议，将接收到的信息进行解码，并通过液晶显示。3 方案选择和论证3.1 红外发射模块方案一：专用芯片解决方案。专用红外编码芯片种类很多，如日本三菱公司的M50426
