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1、五邑大学本科毕业设计摘 要红外遥控电子密码锁是将红外遥控技术和单片机技术应用相结合的一种电子设备。红外电子密码锁能实现多种控制功能，有较好的市场发展潜力。针对传统的机械锁的各种缺点和重要部门安全性需求，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。密码锁电路主要由红外线编码电路、红外线解码开锁电路、掉电保护电路、声光提示报警电路、键盘及显示电路等组成。系统能完成开锁、出错报警、超次锁定、修改用户密码等基本功能，并且能实现遥控、掉电存储等功能。关键词 电子密码锁；红外遥控；单片机；掉电保护AbstractThe electronic password lock is based on i
2、nfrared remote control. It is the design of combining technical application of the micro-control unit with infrared remote control technology. A lot of functions are accomplished and it has good market perspective and the value of technical application. This electronic password lock not only meets s
3、afety requirements, but also be able to adapt to the needs in some special environment. The circuit of password lock consists of infra-red coding circuit, infrared decoder circuit, the protecting circuit of drop electricity, sound and light alarm circuit, the keyboards and display circuit. This syst
4、em has the basic function of opening the lock, alarming the error prompt and modifying the password of the users as well as the function of remote control, protecting drop electricity and saving, the hint of sound and light etc. Key words Electronic password lock Infrared remote control Single chip
5、microcupter Protecting of dropping electricity目 录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1电子密码锁的优点11.2市场潜力1第2章 系统的设计方案22.1本系统设计的任务22.2设计方案的选择22.3系统的控制与性能42.4 系统组成42.5 本章小结5第3章 系统的设计63.1 STC89C52单片机63.2单片机串行通信原理83.2.1串行通信83.2.2串行通信中I/O和数据传送93.3红外通信原理93.4硬件电路设计103.4.1红外发射部分的设计103.4.2本机电路的设计113.5 本章小结14第4章 程序设计154.1模块介绍
6、154.2程序流程图154.3 本章小结16第5章 仿真结果分析175.1仿真软件175.2红外遥控电子密码锁仿真结果175.3红外遥控电子密码锁的实物图185.4本章小结20结论21参考文献22致谢23附录24III五邑大学本科毕业设计第1章 绪论1.1电子密码锁的优点电子密码锁是一种通过输入密码来控制电路或单片机工作，从而控制机械开关的闭合，完成开锁、关锁任务的电子产品。这样使开锁更加方便，更加安全。电子密码锁有以下优点：1保密性好，编码量多。随机开锁成功率几乎为零。2密码可变。 用户可以经常更改密码，防止密码被盗。3密码保护。当输入密码多次错误时，报警系统自动启动。4远程控制，更加方便，
7、更加安全。1.2市场潜力随着人们生活水平的提高，人们的财富不断积累，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，被撬的事情已经屡见不鲜，安全防盗已成为社会问题。而锁自古以来就是把守门户的，人们对它要求甚高，既要安全可靠地防盗，又要使用方便，这也是制锁者长期以来所致力的。目前国内，大部分人使用的还是传统的机械锁。然而，眼下假冒伪劣的机械锁泛滥严重。机械锁的弊端为一种新型的锁电子密码锁，提供了发展的空间。红外线遥控电子密码锁是一种新型的现代化安全管理系统，它涉及电子，机械，光学，计算机技术，通讯技术等新技术。它是解决重要部门出入口实现安全防范管理的有效措施，适用各种场合
8、，如银行、宾馆、机房、军械库、机要室、办公间、智能化小区、工厂、家庭等场所。红外遥控技术在工农业生产，通信技术，家用电器等多种领域中得到了广泛的应用，特别是在门禁系统中的应用，更加受到了人们的瞩目。本设计的红外线遥控电子密码锁就是将红外遥控技术和单片机应用相结合的一种方案。它的特点是：抗干扰能力强，工作可靠，使用方便，具有较强的隐蔽性、保密性。 密码锁无需钥匙，开启方便。传统的机械密码锁的位数低(3位数左右)、重码率高、安全性差、开启操作不便。电子式密码锁具有高位数组码、按钮式操作、安全 ，可靠等优点，逐步取代机械密码锁。红外遥控电子密码锁由于其保密性高，使用灵活性好，可近距离遥控，安全系数高
9、。市场前景看好。第2章 系统的设计方案2.1本系统设计的任务要求设计一个红外遥控电子密码锁控制器1，能实现红外遥控，修改密码，显示提示，开锁声光提示，出错报警，超次锁定等功能。2.2设计方案选择(1)遥控器部分方案一：采用遥控专用芯片专用红外编码芯片种类很多，如日本三菱公司的M50426AP、PT2262、等，此类芯片一般集载波振荡、编码、发射于一体，具有很强的抗干扰能力，外围电路简单，使用很方便，而且价格也低廉。通用的遥控器上大多使用此类专用芯片，节约成本。但是，专用芯片也有致命的弱点：其一是专用芯片的应用灵活性很差，其内部编码已经固定，无法修改内部数据，不适用于经常需要改动传送数据的场合；
10、其二专用芯片几乎都是面向指令型的编码遥控方式，传输效率较低；其三大多数的专用芯片的内部编码及技术数据已经公开，会产生安全漏洞。方案二：采用单片机控制使用单片机的I/O口直接产生 38KHz已调波，驱动红外发光二极管，发射红外数据。38KHz方波由CPU的定时器产生或由软件编程产生。红外编码工作由软件完成，因此，红外编码方案可以任意设计，外部只需配接非常简单的硬件电路，大大降低了了电路的复杂性，有利于降低成本，减小遥控器的体积。由于使用软件编码方案，占用了CPU 的一定的时间，CPU处理速度受到一定的影响，但是，对于遥控器这一类功能比较单一的系统来说，处理任务比较少，根本影响不了 CPU 的处理
11、效率。 显然，方案二既可满足题目要求，电路又非常简单，硬件成本又很低，只是增加了软件的编程负担，使得红外编码非常灵活，所以采用第二个方案。系统方框图2-1所示4*4键盘显示发射部分AT89S52单片机图2-1 红外遥控方框图(2)本机部分方案一：采用数字电路控制2。该方案原理图如图2-2所示。图2-2 数字密码锁电路方案采用数字密码锁电路的好处就是设计简单。用以74LS112双JK触发器构成的数字逻辑电路作为密码锁的核心控制部分，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
12、过40秒，电路将报警80秒，若电路连续报警三次，电路将锁定键盘5分钟，防止他人的非法操作。电路由两大部分组成：密码锁电路、备用电源(UPS)，其中设置UPS电源是为了防止因为停电造成的密码锁电路失效。密码锁电路包含：键盘输入、密码修改、密码检测、开锁电路、执行电路、报警电路、键盘输入次数锁定电路等。AT89S52单片机晶振AT24C08掉电存储红外接收模块LCD显示复位电磁锁电路报警控制电路4*4键盘电路图2-3 单片机控制方案方案二：用单片机控制。利用单片机灵活的编程设计、丰富的IO端口，及其控制的准确性，不但能实现基本的密码锁功能，还能添加掉电存储、声光提示和遥控控制功能。故本设计采用第二
13、种方案2.3 系统的控制与性能为了提高电子密码锁的安全性和可靠性3，红外遥控电子密码锁除了在器件选择上采取措施外，在设计中还要求采用单片机技术、模拟电子技术、数字电子技术以及红外光学等技术。红外遥控技术在工农业生产，通信技术，家用电器等领域中得到了广泛的应用，特别是在门禁系统中的应用，更是受到了世界的瞩目。本设计的红外线遥控电子密码锁就是将红外遥控技术和单片机应用相结合的一种方案。它的优点是：抗干扰能力强，工作可靠，使用方便，具有较强的隐蔽性、保密性。 密码锁无需钥匙，开启方便，用途广泛。传统的机械密码锁的位数低(在3位数左右)、安全性差、开启操作不便。电子式密码锁具有高位数组码、按钮式操作、
14、安全 ，可靠等优点，逐步取代机械密码锁。该设计使用密码控制技术，克服了传统机械式密码锁具的缺陷，具有电子式密码锁具的特点。同时它的机件牢固，安全可靠，造价低廉，集机械式、电子式密码锁具的优点为一体。2.4 系统组成电子密码锁在今天之所以能得以广泛的应用，与红外线遥控技术和单片机技术密不可分的。当按下遥控发射器上的按键时，发射器内的编码器输出一组对应的二进制代码（这是编码过程），再将此二进制代码按一定格式调制到高频载波上、加至红外发光二极管上变成光信号发射出去。该信号被红外接收二极管所接收变成电信号，经放大，限幅检波4等处理后送入微处理器。 微处理器是遥控电路的核心，同时又是各种合成电压信号及开
15、关控制信号的产生源，人们称其为CPU。它包括只读存储器（ROM）、随机存取（读/写）存储器（RAM）及专用数/模（D/A）转换器等单元电路。微处理器对遥控送来的功能信号进行译码、识别出控制种类和内容，据此控制门的开或关。 接口电路介于CPU 与被控制电路之间。它的主要任务是CPU输出的各种脉冲信号变为模拟电压去控制相应的电路，因此它的功能是完成数字模拟转换和电平转换。 存储器用来记忆或存储各种控制参数，一般采用闪存，它所存储的信息可长时间地保存下来，即使关闭电源，存储的信息也不会丢失。 红外遥控电子密码锁具的组成框图如图2-4所示，它也是以单片机为核心，配以相应硬件电路，完成密码的设置、存贮、
16、识别和显示、驱动电磁执行器并检测其驱动电流值、接收传感器送来的报警信号、发送数据等功能。单片机接收键入的代码，并与存贮在闪存中的密码进行比较。若密码正确，则密码锁打开；若密码不正确，密码锁打不开。 AT89S52单片机4*4键盘电路报警控制电路电磁锁电路复位晶振LCD显示红外接收模块AT24C08掉电存储红外遥控器图2-4 红外遥控电子密码锁组成框图2.5 本章小结本章简要讲述了红外遥控电子密码锁的设计任务，提出了两种方案并分别进行了详细的说明比较。通过对两个方案的比较，选择出最佳的设计方案作为最后的方案。最后，对最佳的设计方案进行了分析，介绍了系统的组成，系统的控制特点与性能要求等。第3章
17、密码锁系统的设计3.1 STC89C52单片机(1)主要性能与MCS-51单片机产品兼容；8K字节在系统可编程Flash存储器；1000次擦写周期；全静态操作：0Hz33Hz；三级加密程序存储器；32个可编程I/O口线；三个16位定时器/计数器；八个中断源；全双工UART串行通道；低功耗空闲和掉电模式；掉电后中断可唤醒；看门狗定时器；双数据指针；掉电标识符。(2)功能特性描述STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在
18、系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、有效的解决方案。STC89C52具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM，32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，STC89C52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一
19、个中断或硬件复位为止。(3)STC89C52引脚结构如图3-1所示。图3-1 STC89C52引脚图VCC ：电源GND ：地P0 口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，P0具有内部上拉电阻在flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。P1 口：P1口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P1 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P1 端口写“1”时，内部
20、上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流。此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX）。在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。引脚号和其第二功能如下P1.0 T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出P1.1 T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制）P1.5 MOSI（系统编程用）P1.6 MISO（系统编程用）P1.7 SCK（系统编程用）P2 口：P2 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P
21、2 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P2 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流。在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVX DPTR）时，P2 口送出高八位地址。在这种应用中，P2 口使用很强的内部上拉发送1。在使用8位地址（如MOVX RI）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。P3 口：P3 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。
22、对P3 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。P3口亦作为STC89C52特殊功能（第二功能）使用如下。在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。引脚号 第二功能P3.0 RXD（串行输入）P3.1 TXD（串行输出）P3.2 INT0(外部中断0)P3.3 INT1 (外部中断1)P3.4 T0（定时器0外部输入）P3.5 T1（定时器1外部输入）P3.6 WR(外部数据存储器写选通)P3.7 RD(外部数据存储器写选通)RST：复位输入。晶振工作时，RST脚持续2个机器周期高电平将
23、使单片机复位。看门狗计时完成后，RST 脚输出96 个晶振周期的高电平。特殊寄存器AUXR(地址8EH)上的DISRTO位可以使此功能无效。DISRTO默认状态下，复位高电平有效。ALE/PROG：地址锁存控制信号（ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低8 位地址的输出脉冲。在flash编程时，此引脚（PROG）也用作编程输入脉冲。在一般情况下，ALE 以晶振六分之一的固定频率输出脉冲，可用来作为外部定时器或时钟使用。然而，特别强调，在每次访问外部数据存储器时，ALE脉冲将会跳过。如果需要，通过将地址为8EH的SFR的第0位置 “1”，ALE操作将无效。这一位置 “1”，ALE 仅在执行MOV
24、X 或MOVC指令时有效。否则，ALE 将被微弱拉高。这个ALE 使能标志位（地址为8EH的SFR的第0位）的设置对微控制器处于外部执行模式下无效。PSEN：外部程序存储器选通信号（PSEN）是外部程序存储器选通信号。当STC89C52从外部程序存储器执行外部代码时，PSEN在每个机器周期被激活两次，而在访问外部数据存储器时，PSEN将不被激活。EA/VPP：访问外部程序存储器控制信号。为使能从0000H 到FFFFH的外部程序存储器读取指令，EA必须接GND。为了执行内部程序指令，EA应该接VCC。在flash编程期间，EA也接收12伏VPP电压。XTAL1：振荡器反相放大器和内部时钟发生电
25、路的输入端。XTAL2：振荡器反相放大器的输出端5。3.2 单片机串行通信原理3.2.1 串行通信在实际工作中，CPU与其外部设备之间常常要进行信息的交换，一台计算机与其他的计算机之间有时也要交换信息，所有这些信息交换均可称为“通信”。 通信的基本方式可分为并行通信和串行通信两种5，本设计选取串行通信，如图3-2所示为串行通信的示意图。而按照串行数据的传送方式，串行通信可分为异步传送和同步传送两种，本设计选取异步传送方式。计算机计算机图3-2 串行通信的示意图异步传输方式中的每个字符由4个部分组成：起始位、数据位、奇偶校验位和停止位。一个字符由起始位开始，停止位结束。这4个部分组成异步传输中的
26、一帧，即异步传输以帧为单位进行。（1）起始位：起始位为0信号，占用一位，用来通知接收设备的字符帧开始来到。线路上在不传送字符时，应保持为1。接收端不断检测线路的状态，若连续为1以后又测到一个0，就知道是发出一个新的字符帧，马上应准备接收。字符帧的起始位还被用来同步接收端的时钟以保证以后的接收正确进行。（2）数据位：起始位后面紧接着的就是数据位，它可以是5位、6 位、7位或8 位，由于串行通信的代价是与数据的位数成比例，所以要根据需要来确定数据的位数，本设计取8位数据，即一帧数据传11位数据，其中1位起始位，8位数据位，1位奇偶校验位，1位停止位。发送时，总是最低位先传送。（3）奇偶校验位：位于
27、数据之后，只占有一位。奇偶校验位在信息发送中用处很大，它可以用来检验信息传送过程中是否有错。它的状态常由发送端的奇偶校验电路自动根据发送字符中的“1”的个数来确定。本设计采用奇偶校验，即在传输信息中，若“1”的个数为奇数，则奇偶校验位为0。若“1”的个数为偶数，则奇偶校验位为1。（4）停止位：用来表征一个字符的结束，高电位有效。接收端收到停止位时，就表明这一字符已接收完毕，同时，也为接收下一个字符帧做好准备只要收到0 就是新的字符帧的起始位。3.2.2 串行通信中I/O 和数据传送数据的串行转换通常都是用硬件手段一种称为通用异步接收器/发射器UART来实现的。硬件UART由3部分组成：接收部分
28、、发送部分和控制部分。它既能进行并行到串行和转换，又能进行串行到并行的转换。同时接收和发送都具有双缓冲结构。（1）接收部分接收时，由RXD送来的串行数据先进入接收移位寄存器，变为并行数据后传送给接收数据缓冲器，在控制信号的作用下，并行数据通过数据总线送给CPU。接收的关键问题是如何实现接收字符信息的再同步。在UART处于工作状态时，接收部分始终检测着RXD线，一旦发现线路上出现低电平信号，便开始一个字符数据的同步过程。UART使用外部时钟 CLOCK 来同步接收的字符。（2）发射部分UART的发送过程由发送数据缓冲器接收CPU送来的并行数据，然后并行送至发送移位寄存器，并在发送时钟和发送控制电
29、路控制下通过TXD线一位一位地发送出去。起始位、停止位是由UART在发送时自动添加上去的。UART发送完一帧后产生中断请求，CPU响应后可以把下一个字符送到发送数据缓冲器，重复上述过程。（3）控制部分UART在发送时，电路自动检测发送字符位中“1”的个数，并在奇偶校验位上添加 “1”或“0”， 使得“1”的总数（包括奇偶校验位）为偶数（奇校验位时为奇数）。UART 在接收时，电路对字符和奇偶校验位中“1”的个数加以检测，如“1”的个数为偶数（奇校验位时为奇数），则表明数据传输正确；如“1”的个数为奇数（奇校验位时为偶数）则表明数据在传输过程中出现错误6。3.3 红外通信原理红外遥控是单工的红外
30、通信方式7，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，所以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。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
31、波长的范围限定在850至900nm之内。 红外通信的基本原理4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，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3-3所示。图3-3 PPM 调制波形图载波信号的频率 f=
32、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。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。这样做有两点好处：第一，减少了有效的发射时间，有利于降低平均功耗，这对于采用干电池供电的发射器十分重要；第二，外部干扰信号多为缓变信号，有利于抗干扰。3.4 硬件电路设计3.4.1遥控器部分的设计当用红外遥控开锁时，按下红外遥控器上按键，经过红外
33、编码，通过红外发射头（P1.0）发射红外线，等待本机接收。整个遥控部分包括单片机最小系统电路，键盘电路，数码管显示电路，红外发射电路，总电路图如图3-4所示：图3-4红外遥控器电路图3.4.2 本机电路的设计本机电路原理图如图3-5所示：图3-5 本机电路图各部分设计分析如下。1 开锁原理通过单片机送给开锁执行机构，电路驱动电磁锁吸合，从而达到开锁的目的。其原理如图3-6所示。单片机微控制器开锁驱动电路电磁锁密码正确确？确确？确确？Y返回N图3-6密码锁开锁机构示意图当用户输入的密码正确而且是在规定的时间输入的话，单片机便输出开门信号，送到开锁驱动电路，然后驱动电磁锁，达到开门的目的。其实际电
34、路如电路图3-7所示。电路由驱动和开锁两级组成。由D5、R1、T10组成驱动电路，其中T10可以选择普通的小功率三极管如9014、9018都可以满足要求。D5作为开锁的提示；由D6、C24、T11组成。其中D6、C24是为了消除电磁锁可能产生的反向高电压以及可能产生的电磁干扰。T11可选用中功率的三极管如8050，电磁锁的选用要视情况而定，但是吸合力要足够并且有一定的余量。图3-7密码锁开锁机构电路图在本次设计中，为节省材料，节约成本，使用发光二极管代替电磁锁，发光管亮，表示开锁；灭，表示没有开锁。2 按键电路设计设计使用行列式矩阵键盘8，这样能减少键盘与单片机接口时所占用的I/O线的数目，在
35、按键比较多的时候，通常采用这样方法。原理如图3-8所示。每一条水平（行线）与垂直线（列线）的交叉处不相通，而是通过一个按键来连通，利用这种行列式矩阵结构只需要N条行线和M条列线，即可组成具有NM个按键的键盘。在这种行列式矩阵键盘编码的单片机系统中，键盘处理程序首先执行等待按键并确认有无按键按下的程序段。图3-8 行列式键盘原理电路图当确认有按键按下后，下一步就要识别哪一个按键按下。对键的识别通常有两种方法：一种是常用的逐行扫描查询法；另一种是速度较快的线反转法。对照图3-9所示的4*4键盘，说明线反转法工作原理。首先辨别键盘中有无键按下，由单片机I/O口向键盘发送全扫描字，然后读入行线状态来判
36、断。方法是：向行线输出全扫描字00H，把全部列线置为低电平，然后将列线的电平状态读入累加器A中。如果有按键按下，总会有一根行线电平被拉至低电平从而使行线不全为1。判断键盘中哪一个键被按下是通过将列线逐列置低电平后，检查行输入状态来实现的。方法是：依次给列线送低电平，然后查所有行线状态，如果全为1，则所按下的键不在此列；如果不全为1，则所按下的键必在此列，而且是在与零电平行线相交的交点上的那个键。其中10个数字键用来输入密码，另外6个键可设置功能键。3 显示电路设计（1）液晶显示器LCD1602显示。（如图3-9）第1脚：VSS为地电源 第2脚：VDD接5V正电源 第3脚：V0为液晶显示器对比度
37、调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高，使用时可以通过一个50K的电位器调整对比度第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。第5脚：RW为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和RW共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平RW为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平RW为低电平时可以写入数据。第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。第714脚：D0D7为8位双向数据线。 第1516脚：空脚（2）本设计采用四线（数据线）接法，如图3-9所示.。图3-9 1602液晶显示器接法图3.5 本章小
38、结本章介绍了系统的设计，使用STC89C52单片机作为核心部件。对STC89C52单片机做了详细的介绍包括每个引脚的作用和使用方法。简要介绍了单片机的串行通信原理；红外通信原理，作为硬件设计原理的基础。进一步详细介绍了红外发射部分的设计和本机电路的设计。第4章 程序设计4.1 模块介绍该密码锁的软件设计分为以下5个模块：(1)主程序模块主程序主要完成初始化、设置中断向量、检查有无按键按下、以及调用显示等等。主程序的流程图如4-1所示。(2)红外遥控的编码和解码程序红外遥控的编码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）9。脉时调制（PPM）就是让遥控器的每一个按键发射不同频率
39、的红外线，再通过红外接收头传到主机CPU进行解码。(3)键盘扫描及识别子程序键盘采用查询的方式，放在主程序中，当没有按键按下的时候，单片机循环主程序，一旦有按键按下，便转向相应的子程序处理，处理结束再返回。(4)掉电存储服务程序当比较密码的时候，需要读AT24C08程序，将存储在芯片内的数据读到RAM中，然后和输入的密码相比较。当修改密码的时候，需要把输入的密码保存到AT24C08中。(5)显示子程序由于是分屏显示数据，所以就要用到5个显示子程序，分别是：关闭状态显示子程序、开锁状态显示子程序、密码输入及修改状态显示子程序、密码输入错误后的提示子程序。密码在规定的时间内输入错误次数超过3次后的
40、锁定状态显示子程序10。4.2 程序流程图（1）主程序流程图如图4-1所示。由下图的程序流程图我们可知：系统是在不断地检测是否有接收到红外信号的，当有接收到红外信号，则系统会把接收到得信息和储存在系统中的密码作比较，如果接收的信息和储存在系统中的密码一致，则单片机控制系统开锁，若不一致，则不开锁，并发出警告，错误次数超过三次，蜂鸣器则发出长时间的报警。当没有接收到红外信号时，并且系统检测到本机键盘上的按键被按下，则系统进入中断程序，这时系统会判断按下的按键是否和储存在系统中的密码一致，若一致，则单片机控制系统开锁，若不一致，则不开锁，并发出警告，错误次数超过三次，蜂鸣器则发出长时间的报警。开始
41、中断服务程序红外接收解码开始开始始终始初始化有红外？调用显示启动定时识别按键全部接完？超时？自动清除/短报警3次？锁定/长时报警NNYYYYN比较密码？开锁YN有本机键按下？中断返回N图4-1 主程序流程图4.3 本章小结本章进行了系统软件模块的介绍。分别对主程序模块、红外遥控的编码和解码程序、键盘扫描及识别子程序、掉电存储服务程序、显示子程序进行了简要的说明介绍，最后用流程图的方式介绍了整个程序的流程。第5章 仿真结果分析5.1 仿真软件（1）使用KEILC51编译工具。（2）使用PROTEUS进行仿真调试。5.2 红外遥控密码锁仿真结果（1）遥控器在红外遥控器的键盘上按任何一个键，红外遥控
42、器就会发出红外线，本机就会接收解码，执行相应的任务。如图5-1所示。图5-1 红外遥控器仿真图（2）本机因为1602液晶显示上有英文提示，所以在本机键盘上操作时更加方便。如图5-2所示。开锁过程 先用4*4键盘输入开锁密码（密码初始值是 123456）。结果是： 若密码正确，发光二极管会亮，1602液晶提示如图5-2 c,表示开锁； 若密码错误且错误次数小于 3次，则扬声器鸣叫以报警； 若密码错误且错误次数大于 3次，则扬声器长时间鸣叫报警，直到按复位键方可重新输入密码。图5-2本机仿真图a 图5-2 b本机仿真图 图5-2 c本机仿真图图5-2 d本机仿真图5.3 红外遥控电子密码锁的实物图
43、遥控器实物图如图5-3所示。图5-3 遥控器实物图 本机实物图如图5-4所示。图5-4 本机实物图5.4 本章小结本章主要介绍了使用Protues仿真软件对设计红外遥控电子密码锁的程序进行仿真运行，仿真结果表明，其能较好地实现预定的功能。系统仿真调试过程中遇到了很多困难，每次仿真失败后都仔细检查程序，经过不断修改，最后实现了预期的结果。但是仿真通过不一定在实际的硬件电路上就一定能够实现，在真正的硬件实际运行可能是错误的，在程序编写过程中，由于自身的知识和经验有限，可能有些问题没有考虑到，导致在调试电路板的时候调试不出来。这就需要一定的调试经验和技巧。只有通过不断地思考，不断地请教老师和同学，反
44、复地进行仿真和实际电路板的调试，最后才能实现预期的结果。结 论红外线遥控电子密码锁是一种新型的现代化安全管理系统，它集微机自动识别技术和现代安全管理措施为一体，它涉及电子，机械，光学，计算机技术，通讯技术等诸多新技术。它是解决重要部门出入口实现安全防范管理的有效措施，适用各种场合，如银行、宾馆、机房、军械库、机要室、办公间、智能化小区、工厂、家庭等场合。本设计具有许多优点：其一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；其二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，减少误动作，而且功率消耗低；其三红外线不会向室外泄露
45、，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。通过本次的毕业设计我受益良多，为了完成毕业设计任务，我在图书馆和网上查阅了大量的资料，了解了红外遥控电子密码锁的许多知识，在编程的时候遇到了很多问题，通过查阅资料和请教老师和同学，最后通过自己思考解决了问题。自认为编好的程序没有问题，到仿真的时候却不能实现预期的结果，经过多翻努力仿真通过了，但是到实际电路调试时却不能调出预期的结果，经过分析，原因可能是仿真的时候，参与仿真的元件都是在理想情况下工作的，但在实际的元件工作时并不是这样的。通过这次的毕业设计我学到许多知识，懂得理论必须和实际结合才能实现自己的预期结果。通过这次毕业设计我积累
46、了一些软件和硬件设计的经验。我相信这次经验将是我踏入社会工作之前的一笔宝贵财富。 参考文献1 杨刚,周群等. 电子系统设计于实践.电子工业出版社,2004.2 阎石主编. 数字电子技术基础.高等教育出版社,2005.3 康华光主编. 电子技术基础模拟部分. 高等教育出版社,1999.4 廖惜春,项华珍编著. 模拟电子技术基础.华中科技大学出版社,2008.5 刘焕成.工程背景下的单片机原理及系统设计.清华大学出版社,2008.6 吴飞青,丁晓,李林功编著.单片机原理与应用实践指导.机械工业出版社,2009.7 孙余凯.电子实用电路集锦，电子工业出版社,2008.8 曹汉房主编.数字电路与逻辑设计.华中科技大学出版社,2004.9 DonaldD.Voisinet.Microcom