基于多种通信方式的密码锁系统设计和实现 通信工程专业.docx

基于多种通信方式的密码锁系统设计摘要：针对传统机械锁的各种缺点和重要部门安全性的要求，提出一种基于红外遥控的密码锁设计方案，通过此方案设计的密码锁电路可以满足安全性要求，也能适应特殊环境的使用需求。本文介绍的一种由8052编程实现的控制电路，具有按键指示，控制开锁，控制报警，遥控开锁等功能。红外遥控密码锁的应用研究主要应用了红外线编码及解码技术，并通过单片机实现密码的设置、修改及识别功能。设计电路主要有红外线编码电路、红外线解码电路和键盘及显示电路组成。具有保密性强，灵活性高，适用范围广，特别适合家庭，车库，工厂等场所。关键词：红外线，密码锁，AT89C51单片机AbstractEachkindofshortcomingwhichandIntegralpartsecurityrequestlocksinviewofthetraditionalmachinery,proposedthatonekindbasedoninfraredremotecontrol'scombinationlockdesignproposal,maysatisfythesecurerequestthroughthisprojectdesign,scombinationlockelectriccircuit,canalsoadaptthespecialenvironmentusedemand.Thisarticleintroducedthatonekindthecontrolcircuitwhichrealizesbythe8052programming,hasthepressedkeytoinstruct,controlunblanking,controlwarning,functionsandsoonremotecontrolunblanking,theinfraredremotecontrolcombinationlock,sappliedresearchhasmainlyappliedtheinfraredcodeandthedecodingtechnology,andrealizesthepasswordestablishment,therevisionandtherecognitionfunctionthroughthemonolithicintegratedcircuit.Thedesignacircuitmainlybytheinfraredencodecircuit,theinfrareddecodingunblankingelectriccircuitandthekeyboardanddemonstrationelectricitytheroadiscomposed.Hassecret,theflexibilityishigh,theapplicablescopeisbroad,especiallyqualifyfamily,garage,placesandsoonfactory.Keyword:infraredmonolithic；combinationlock；8052目录1绪论11.1 课题背景11.2 选题背景及研窕的目的与意义21.2.1 选题背景21.2.2 研究的目的与意义31.3 红外遥控密码锁国内外的研窕现状及存在问题31.4 研究方法41.5 红外线的基本知识41.6 密码锁的发展趋势与特点52方案设计62.1 方案选择6方案一通过区分控制电压来实现多路控制6方案二通过不同频率来控制各路开关6方案三由脉冲编码来实现多路控制7图2-3编码控制方框图72.2 方案论证73红外密码锁的总体设计93.1 系统的整体设计93.1.1 1遥控发射9图3-1遥控发射结构框图93.1.2 主机接收93.1.3 红外发射信号的编码103.1.4 接收信号的解码113.2 密码锁的主要功能124红外密码锁硬件部分13表4-1P3口的第二功能144.芯片的可擦除性15图4-2单片机AT89S51最小系统原理图16图4-3电源电路16图4-4复位电路174 .1.2741.S164芯片17图4-6741.S164器件图185 .2红外发射与接收装置184.2.1发射装置18图4-7红外发射电路194.2.2接收装置19图4-8红外接收图194.3各模块器件功能204.3.13X4矩阵键盘204.3.2741.S164芯片214.3.3数码管22表21.ED显示器的字段码（7段码）234. 3.4发光二级管1.ED23(1) .1.ED简介23(2) .1.ED特性23图4-121.ED伏安特性图23发光二极管(1.ED)的主要参数234.3.5电磁继电器24(1) .电磁继电器的工作原理和特性24(2) .电磁式继电器的主要参数24(3) .继电器引脚图如图4-14所示。24(4) 3.6报警器25图2-15报警电路图25(5) 3.7单片机硬件抗干扰255系统的软件设计27图5T红外接收解码软件设计流程图285.1.2按键控制软件设计28(一)思路分析28(二)软件流程图29图5-2红外遥控开关按键软件设计流程图295.2遥控发射部分程序设计29图5-3主程序流程图30图5-4按键扫描程序流程图31图5-5遥控器编码程序流程图325.3主机接收部分程序设计32图5-6主程序流程图33图5-7解码接收程序流程图34图5-8红外接收解码软件设计流程图35结论36致谢37参考文献381绪论1.1 课题背景随着人们生活的不断进步，社会日益科技化，各种电子信息技术进入高速发展阶段，包括信息系统技术微电子、计算机和现代通信技术、传感器技术，这也包括红外线技术。红外线IrDA,简称IR,是一种点对点的无线通讯方式，只能进行短距离的无线数据的传输，且中间不能有障碍物。红外线又称红外光波，在电磁波谱中，光波的波长范围为0.01Um-100Ouni;波长为0.76um100Oum的光波为红外光（线），红外线遥控是利用近红外光传送遥控指令的，波长为0.76um-1.5um;用近红外作为遥控光源，是因为目前红外发射器件与红外接收器件的发光与受光峰值波长一般为0.8um0.94Unb在近红外光波段内，二者的光谱正好重合，能够很好地匹配，可以获得较高的传输效率及较高的可靠性。目前红外线得到了很普片的应用，如红外线鼠标，红外线打印机，红外线键盘等等。本论文设计的是基于8052单片机的红外遥控密码锁。该锁采用6位数作为密码，红外遥控密码锁的应用研究主要应用了单片机的编程进行红外的编码与解码，并通过单片机实现密码的设置、修改及识别功能。红外通讯，顾名思义，就是通过红外线传输数据。在电脑技术发展早期，数据都是通过线缆传输的，线缆传输连线麻烦，需要特制接口，颇为不便。于是后来就有了了红外、蓝牙、等无线数据传输技术。红外通讯技术利用红外线来传递数据，是无线通讯技术的一种。红外线的特征：红外传输是一种点对点的传输方式，无线，不能离的太远，要对准方向，且中间不能有障碍，由于红外线的直射特性，红外通讯技术不太适合传输障碍比较多的地方。因此，红外通讯技术多数情况下传输距离短、传输速率不高。密码锁产生也是经历了一些阶段的，有传统的机械密码锁，电子密码锁，数字密码锁等。随着科学技术的发展，一些以芯片特别是单片机为处理核心的新型密码锁开始不断出现。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、闭锁等任务。本论文就以AT89S51单片机设计了一个红外遥控密码锁。在Proteus软件上进行仿真，时鲜本设计的功能。Proteus软件是一种低投资的电子设计自动化软件，提供可仿真数字和模拟、交流和直流等数千种元器件和多达30多个元件库。提供SChematiCDrawing、SPICE仿真与PCB设计功能，同时可以仿真单片机和周边设备，可以仿真51系列、AVR>PIC等常用的MCU,并提供周边设备的仿真，例如373、led.示波器等。Proteus提供了大量的元件库，有RAM、ROM、键盘、马达、1.ED、1.CD、AD/DA,部分SPI器件、部分IlC器件，编译方面支持Keil和MP1.AB等编译器。一台计算机、一套电子仿真软件，在加上一本虚拟实验教程，就可相当于一个设备先进的实验室。以虚代实、以软代硬，就建立一个完善的虚拟实验室。在计算机上学习电工基础，模拟电路、数字电路、单片机应用系统等课程，并进行电路设计、仿真、调试等。1.2 选题背景及研究的目的与意义1.2.1 选题背景随着科学技术的进步和社会经济的发展，电子密码锁取代传统的机械锁已成为一种必然的趋势。以往基于单片机的密码锁系统，直接将编好的密码程序存储在片内EPRoM中，但不易实现密码的修改；如要完成修改密码功能，多采用片外串行E2PR0M实现。本文研究并设计的一种基于单片机的红外遥控电子密码锁,不但具有普通密码锁智能控制上锁、开锁、报警等特点，而且在不扩展E2PR0M的情况下，可以实现8位密码任意修改的功能，节省了硬件资源，减小了系统体积，这是本设计的一个创新点。另外还增加了遥控开锁的特点。所以该系统不但成本低、保密性强，更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。1.2.2 研究的目的与意义研究目的：本文主要介绍了基于AT89C51RC单片机的红外遥控密码锁的硬件及程序实现流程的具体设计。论文中给出了红外发送器与红外接收器的设计电路以及电子密码锁的典型设计电路部分和具体应用方法，并且通过对红外线信号的发射和接收的详细研究，设计出了一种对遥控信号进行准确译码方法和电路。研究意义：根据用户的要求和需要，主要为了解决当前市场上无遥控密码锁的问题，以提高门禁系统的可靠性和安全性，适应市场需要而设计的该红外红遥控密码锁系统。该系统具有普通电子密码锁功能的同时，还增加了遥控功能。该锁采用6位数作为密码，总密码组有106组，完全满足用户对密码安全性高的要求。该系统具有较强的实际应用价值，所涉及的技术包括：红外载波数据传输技术、单片机控制技术、红外遥控系统编码及译码技术、电路设计与演示板制作技术等。以上技术的成熟程度决定了红外遥控密码锁的可靠性。1.3红外遥控密码锁国内外的研究现状及存在问题我国的红外密码锁从无到有，从小到大；从仿制到自主研发，经过多年的发展，如今我国的红外密码锁行业已初具规模，并在GMP相应领域认证的几年中获得了长足发展。新产品日益增多，技术水平有了很大的改进，但不可否认我国相关行业的总体水平与国外还存在着不少的差距，近60%的产品达不到发达国家上世纪80年代的水平，先进大型的设备主要依赖进口，出口额还不足总产值的5%,进口额却与总产值大抵相当，与发达国家相去甚远。从产品结构看，我国密码锁品种约有1300多种，配套数量少，缺少高精度和大型化产品，不能满足市场需求。产品质量差距表现在产品性能低，稳定性和可靠性差，外观造型不美观，表面处理粗糙，许多元器件质量差，寿命短、可靠性低，影响了整体产品的质量；机械性能落后，大多精度低、速度慢、平稳性差；控制水平低、自动性差、故障率高。1.4研究方法本课题采用查阅文献与实证研究相结合的方法，通过查阅相关的文献了解到相关课题的理论知识，由此构建出了完成此课题所必备的理论基础。在理论知识的基础上，通过一系列的实验，综合采用观察法，比较分析法，数量分析法，并通过相应的市场调查，综合考虑了整个系统的安全性，