基于51单片机的红外电子密码锁设计初稿.docx

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基于51单片机的红外电子密码锁设计初稿

2009级毕业设计初稿

成都理工大学工程技术学院

系科：

电子信息与计算机工程系

专业：

信息工程

学生：

蒙均

学号：

************

指导老师：

陈明明

题目：

红外线遥控电子密码锁

第１节：

概述-------------------------------------------------------3　

1.1、单片机的概述……………………………………………………………………………3　　1.2、电子密码锁的意义…………………………………………………………………………3　

1.3、本设计的运用和实际意义…………………………………………………………………3

1.4、系统设计任务及要求……………………………………………………………………3

１.4.１、设计任务……………………………………………………………………3

　　　１.4.２、设计要求……………………………………………………………………3

　　　１.4.３、所具备功能………………………………………………………………4

第２节：

电子密码锁的硬件设计--------------------------------------------4

１.１、系统的硬件构成及功能…………………………………………………………4

２.１.１、遥控器部分……………………………………………………………4

２.１.２、接收部分…………………………………………………………………5

2.2、AT24C02引脚图及其引脚功能……………………………………………………6

2.2.1、AT24C02简介……………………………………6

2.2.2、本系统AT24C02掉电存储单元的设计……………………………………10

2.3、AT89C51简介………………………………………………………………………11

2.3.1、主要特性…………………………………………………………12

2.3.2、管脚说明…………………………………………………………12

2.3.3、 振荡器特性…………………………………………………………14

2.3.4、 芯片擦除…………………………………………………………14

2.3.5、 复位电路…………………………………………………………14

  2.3.6、 振荡电路…………………………………………………………14

第3节：

系统的软件设计　-------------------------------------------------15

3.1、系统发射部分软件介绍…………………………………………………………15

3.2、红外线接受部分软件介绍…………………………………………………………15

第4节：

程序调试部分（未调试）………………………………………………………17

附录……………………………………………………………………………17

第1节概述

1.1、单片机的发展概述

单片机是在一块集成电路芯片上集中了继电器、存储器、运算器和输入输出端口的微型计算机，它体积小，耗电省，它以高性价比和灵活性，在工业控制仪器仪表和家电领域得到了广泛的应用。

即使是在PC机以286、386、Pentium、PⅢ等高速更新换代的同时，单片机依然保持旺盛的生命力。

MCS-51系列单片机是应用最广泛的单片机，许多新型的单片机，在硬件和软件上都与MSC-51系列单片机兼容。

目前，单片机分为通用型和专用型两种。

MCS-51系列单片机通用型的单片机，通用型的单片机把开发资源全部公开，用户可以根据自己的应用系列进行设计，适用面广，应用灵活。

单片机位数是指单片机一次能够处理的数据的宽度，如4位机的MSM64155A，8位机的8051兼容系列，16位机的MSP430系列等。

目前4位、8位、16位的单片机同时并存，都有自己的市场。

8位和16位机的应用领域最广，目前在国内仍是主流。

存储器包括程序和数据存储器，与的单片机没有程序存储器。

除了容量之外还有类型之分，如ROM、RAM、EPROM、E2PROM、FLASHheOPT型数据存储器。

现在很多单片机的存储器使用FLASHROM、FLASHRAM，可以再线擦写，断电后数据可以保存很长时间。

1.2、电子密码锁的意义

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的指纹和有效卡，只能适用于保密要求的箱、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、损坏等特点。

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收程度，电子密码锁是这类电子防盗产品的主流。

1.3、本设计的运用和实际意义

本设计是基于单片机为控制核心的红外线遥控密码锁，它具有安全可靠、成本低廉、连接方便、简单易用、结构紧凑等特点。

红外线遥控是目前使用最广泛的一种通信和遥控手段，采用红外线作为传输媒介进行数据通信是一种既方便又经济实用的选择，在小型移动设备中得到了广泛的应用。

红外通讯一般采用光波波长范围为850~900nm的红外线。

本文所设计的红外遥控密码锁是以红外线作为载波，将数码指令信号调制到载波上，然后通过红外发射二极管发射出去；接收端接收到调制信号后将经过限幅、滤波、解调等过程还原出原数码指令信号。

该信号通过控制电路可以控制密码锁闭合和开启。

1.4、本系统设计任务及要求

1.4.1、设计任务

设计一款基于AT89C51单片机的红外线电子密码锁

1.4.2、设计要求

（1）遥控器部分：

采用AT89C51为核心、红外发光二极管为发射头

软件控制发射波形

（2）接收部分：

AT89C51为核心采用一体化接收头接收、采用AT89C51为核心解码控制

1.4.3、所具备功能

本系统所设计的电子密码锁主要功能有：

按开锁键输入六位正确密码能开锁，能修改密码，能够在掉电的情况下存储密码，能够在误输入密码后取消所输入数据并开锁。

第2节电子密码锁的硬件设计

本系统的硬件设计主要包括单片机AT89C51、开关电源电路、红外线发射电路、一体化接收头、AT24C02掉电存储单元设、LED/LCD显示以及蜂鸣器报警。

2.1、系统的硬件构成及功能

2.1.1、遥控器部分

单片机AT89C51有丰富的I/O接口，控制灵活，实现键盘的连接和发射电路的发射功能

红外线遥控器的单片机控制方案如下图

（一）所示。

他由以下部分组成：

单片机AT89C51、键盘控制电路、和发射电路等电路组成。

主机结构框图

红外接收框图

（1）、遥控器发射电路设计

遥控发射器的电路原理图如附录中所示，其中P0口和P2口用作键盘扫描端口，制作14个功能操作键，第9脚为单片机的复位脚，采用简单的RC上电复位电路；15脚作为红外线遥控器的输出口，用于输出38KHZ载波编码，18、19脚接12MHZ晶振。

P0口需要接上拉电阻。

（2）、简单的键盘接口

每个键盘独立地与单片机的I/O线直接相连就构成了简单的键盘。

如图所示下图所以示。

键与键之间的工作状态互不影响。

简单按键可以根据需要的灵活地设计，每个键占一根线，软件编写简单方便。

P0口和P2口接一上拉电阻，扫描P0口和P2口判断是否有键按下，有键按下时通过查键并执行键功能程序。

（3）、红外线发射电路

遥控器信息码由AT89C51单片机定时器1中断产生38KHZ的红外线方波信号，由P3.5口输出，经过三极管放大，由红外线发射管发送。

改变R1的大小可以改变发射距离。

系统的程序设计

2.1.2、接收部分

红外线接收的单片机控制方案如图

（二）所示。

他由以下部分组成：

一体化红外线解手头、锁头电路、AT89C51单片机电路、AT24C02掉电存储控制、APR9600语音提示控制。

和LED模拟显示电路。

单片机AT89C51不但具有丰富的I/O接口，还能实现所要求的功能而且能在很大的程度上扩展功能。

（1）、接收头部分

本系统采用HS-IR红外一体化接收头接收遥控器发送的波形，它是远距离一体化红外接收头，他是一种集红外接收、放大、整形于一体的集成电路，不需要任何外接元件，就能完成从红外线接收到输入与TTL电平信号兼容的所以工作，没有红外遥控信号时为高电平，收到海外信号时为低电平，而且和普通的塑封三极管大小一样，它适合各种红外线遥控和红外线数据传输，它可以直接将信号输出到微处理器解码，具有高的接收灵敏度和长的接收距离，该器件为底电压和低功率，其调制频率为37.9KHZ，40KHZM56KHZ。

工作电压为2.5V~7.5V。

他有三个引脚，包括供电脚，接地和信号输出脚。

红外接收头内部放大器的增益很大，很容易引起干扰，因此在接收头的供电脚上须加上滤波电容，一般在10uf以上。

在供电脚和电源之间接入1K欧电阻，进一步降低电源干扰具体电路如下中电路图所示。

当红外线接收器件接收到发射器的红外指令信号时，接收头将红外信号变成电信号，再经过放大、整形后发送到AT89C51的INT0端，由CPU完成解码处理，并进行识别，以控制密码所的工作，如图：

2.2、AT24C02引脚图及其引脚功能：

2.2.1、AT24C02简介

AT24C02是美国ATMEL公司的低功耗CMOS串行EEPROM，它是内含256×8位存储空间，具有工作电压宽（2.5～5.5V）、擦写次数多（大于10000次）、写入速度快（小于10ms）等特点。

[5]

1、特性

●与400KHzI2C总线兼容

●2.5到5.5伏工作电压范围

●低功耗CMOS技术

●写保护功能当WP为高电平时进入写保护状态

●页写缓冲器

●自定时擦写周期

●1,000编程/擦除周期

●可保存数据100年

●8脚DIPSOIC或TSSOP封装

●温度范围商业级工业级和汽车级

2、概述

AT24C02是一个2K位串行CMOSE2PROM，部含有256个8位字节，ATALYST公司的先进CMOS技术实质上减少了器件的功耗，CAT24WC01有一个8字节页写缓冲器CAT24WC02/04/08/16有一个16字节页写缓冲器，器件通过I2C总线接口进行操作，一个专门的写保护功能。

3、管脚配置

图3-7AT24C02管脚配置

4、管脚描述

5、极限参数

●工作温度：

工业级：

-55°C--+125°C商业级：

0°C--+75°C

●储存温度：

-65°C--+150°C

●各管脚承受电压：

-2.0V--+2.0V

●Vcc管脚承受电压：

：

-2.0V--+7.0V

●封装功率损耗：

（Ta=25°C）：

1.0W

●焊接温度（10秒）：

300°C

●输出短路电流：

100mA

6、可靠性参数

7、功能描述

AT24C01/02/04/08/16支持I2C总线数据传送协议，I2C总线协议规定，任何将数据传送到总线的器件作为发送器。

任何从总线接收数据的器件为接收器。

数据传送是由产生串行时钟和所有起始停止信号的主器件控制的。

主器件和从器件都可以作为发送器或接收器，但由主器件控制传送数据发送或接收的模式，通过器件地址输入端A0A1和A2可以实现将最多8个24WC01和24WC02器件4个242C04器件,2个24WC08器件和1个24WC16器件连接到总线上。

[12]

8、管脚描述

●SCL：

串行时钟

CAT24WC01/02/04/08/16串行时钟输入管脚用于产生器