无线遥控密码锁控制系统的设计.docx
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无线遥控密码锁控制系统的设计
无线遥控密码锁控制系统的设计
信息工程学院应用电子技术专业
摘要：
本文围绕无线遥控密码锁控制系统的相关理论和实践进行了研究。
主要包括以下的内容：
根据项目要求提出了以STC89C51单片机为中央处理器，以4位数据位的编码解码芯片PT2262和PT2272模块为无线收发模块，结合电子密码锁技术完成系统总体设计方案。
在文中详细叙述了系统的硬件电路设计方法和软件设计要点，同时给出了各个重要子程序的流程图。
文中设计的电路和控制方法适用于一般的单片机系统设计，硬件和软件也有一定的实用性和通用性。
关键词:
STC89C51无线遥控PT2262/PT2272密码锁
Designofwirelessremotelockscontrolsystem
（MajorofAppliedElectronicTechnology，InformationandEngineeringCollege）
Abstract：
Inthispaper,focusingonthewirelessremotecontrolsystemlockstherelevanttheoryandpracticewerestudied.Themaincontentincludesthefollowing:
Accordingtotheprojectrequestforasingle-chipCPUSTC89C51tofourdata-bitcodecchipforthePT2262,andPT2272wirelesstransceivermodules,combinedwithelectroniclockstocompletethesystemdesigntechnologyprogram.Describedindetailinthetextofthesystemhardwarecircuitdesignandsoftwaredesignelements,atthesametimegivestheflowchartofeachandeverymajorsubprogram.Integralcomparisoncircuit,switchcontrolcircuit,single-chipsystems,circuitcomponents,suchasdisplaycircuit.Inthispaper,thedesignofcircuitandcontrolmethodforgeneralsingle-chipsystemdesign,hardwareandsoftwarehassomepracticalandversatile.
Keyword:
STC89S51WirelessRemoteControlPT2262/PT2272remotelocks
引言
随着人们生活质量的提高和安全意识的加强，各种系列的密码锁广泛进入人们的生活和工作，因而密码锁系统的安全性就变得至关重要。
当前市场上的密码锁具有以下几种方式：
一种是机械式的密码锁，它具有成本低，抗干扰能力强的优点，同时也具有密码量少，安全性差，钥匙易于复制的缺点。
一种是电子式的密码锁，它具有成本相对不高，密码量大，不易破译的优点，但是这些电子密码锁系统都采用的是固定键盘式的，也就是将键盘固定在保险箱的面板上，这就使得用户在运作时没有隐蔽性，极易被人看见和偷拍而使得密码不安全，因而使用的安全性不高。
电子式密码锁的市场占有量最大，因为它的成本低，安全高，运作简单，最能符合用户的需要，但当前市面上的电子式的密码锁也有它的不足，因对它进行必要的改造将势在必行。
为了克服当前市面上的电子式密码锁的不足以满足社会需求，提出将无线遥控方法与密码技术相结合，在保证原有密码锁系统性能的基础上研发新型的无线遥控密码锁系统来克服固定键盘式的密码锁的不足，所以本文采用了无线遥控密码锁设计。
1系统方案设计
1.1无线遥控密码锁系统设计目标
根据任务书的要求，经过仔细分析，设计无线遥控密码锁要求具有上锁、解锁等功能，并可以在10m内进行无线遥控，而且整体系统相应时间小于0.1s。
在设计的过程中还额外扩展了LED显示电路和密码输入错误时的报警电路。
1.2方案论证
方案一：
主要采用单片机为中央处理器，配合NRF905模块来完成无线遥控的功能。
由于与NRF协议相关的高速信号处理部分已经嵌入在NRF905模块内部，高频头可与各种低成本单片机配合使用，也可以与DSP等高速处理器配合使用；高频头提供一个SPI接口，速率由微控制器自己设定的接口速度决定。
在RX模式中，地址匹配（AM）和数据准备就绪（DR）信号通知MCU一个有效的地址和数据包已经各自接收完成，微控制器即可通过SPI读取接收的数据。
在TX模式中，高频头自动产生前导码和CRC校验码，数据准备就绪（DR）信号通知MCU数据传输完成。
采用此芯片成本高，结构复杂，而且影响发送接收的因素较多。
方案二：
主要采用单片机为中央处理器，同时运用PT2262/PT2272无线发送接收模块来完成无线遥控的功能。
要使解码芯片PT2272能够正常地接收并解码信号产生输出就必须使其地址位的状态与编码芯片PT2262的地址位状态完全相同，也就是说，只要解码芯片PT2272和编码芯片PT2262的地址位接地，接高电平或悬空状态相同，那么解码芯片就会有数据输出。
PT2262/PT2272主要有CMOS工艺制造，低功耗、外部元器件少等特点，常用于
车辆防盗系统、家庭防盗系统、遥控玩具等其他电器遥控的使用。
在介绍的两种方案中，采用PT2262/PT2272模块完成无线遥控密码锁的设计，配合电源模块、键盘模块、报警模块、显示模块、单片机最小系统等就可以组成无线遥控密码锁的硬件设计。
控制系统采用了我们熟悉的STC89C51单片机为核心，电源采用+5V的电源设计，便于单片机的直接控制。
本系统中选用无线315Mhz射频RF（radiofrequency）方式来完成无线通讯。
315Mhz的发射频率是国家规定的无线报警专用频率，符合国家规定。
1.3总体方案
1.3.1工作原理
用5伏电源供电，当按键按下时，PT2262上电，发射电路上电，PT2262将按键的状态编码产生方波，采用315Mhz报警专用高频频率作为载，在经过ASK调制，由发射电路发射出去。
如图1-1和图1-2所示为无线遥控发送和接收方框图。
图1-1无线遥控发送方框
图1-2无线接收方框图
PT2262将A0～A5和A6/D5～A11/D0决定的地址和数据进行编码，当TE为低电平时，从DOUT输出编码信号，编码信号提供给RF或IR电路发射，由RF或IR接收电路接收后，经PT2272解码，实现遥控编码和解码。
无线发射芯片PT2262和接收芯片PT2272设计的电路有4个输入信号，完全满足本设计的要求。
2系统硬件结构
2.1硬件系统设计原则
无线遥控电子密码锁系统由单片机STC89C51、无线遥控发送电路、无线遥控接收电路、电源电路、键盘电路、报警电路、数码管显示电路等组成。
2.2单片机最小系统
2.2.1STC89C51介绍
STC89C51系列单片机是新一代超强抗干扰/高速/低功耗的单片机，是MCS-51系列单片机的派生产品。
它们在指令系统中，硬件系统和片内资源与标准的8051单片机完全兼容，DIP-40封装系列与8051兼容，指令代码是与8051完全兼容的单片机。
STC89C51单片机具有增强型12时钟/机器周期、6时钟机器/周期任意选择，工作电压为3.4V-5.5V；工作频率范围是0-40MHZ，相当于普通STC89C51的0-80MHZ，实际频率可达48MHZ。
片上集成512字节RAM；有32个通用I/O口，P1/P2/P3/P4是准双向口；可通过串行口（P3.0/P3.1）直接下载用户程序，具备EEPROM功能，工作温度范围在0-75℃，共有2个16位定时器/计数器，其中定时器T0还可以当成2个8位定时器使用；封装形式为DIP-40。
STC89C51引脚图如图2-1所示。
图2-1STC89C51引脚图
维持单片机运行的最简单的配置系统是构成单片机的最小应用系统。
由于晶振、开关等器件无法集成到STC89C51芯片内部，由这些器件所构成的晶振电路和复位电路是单片机工作所必要的两个基本电路。
对于8051、8751片内有RAM、EPROM的系统来讲，单片机与晶振电路及开关、电阻、电容等构成的复位电路组成单片机最小系统。
如图2-2所示是STC89C51构成的最小应用系统。
图2-2单片机最小系统原理图
图2-3最小系统PCB图
2.3编码解码电路
2.3.1PT2262与PT2272介绍
PT2262/2272是台湾普城公司生产的一种CMOS工艺制造的低功耗低价位通用编解码电路，PT2262/2272最多可有12位（A0-A11）三态地址端管脚（悬空，接高电平，接低电平），任意组合可提供531441地址码，PT2262最多可有6位（D0-D5）数据端管脚，设定的地址码和数据码从17脚串行输出，可用于无线遥控发射电路。
引脚分布图2-4和图2-5所示。
图2-4PT2262引脚图图2-5PT2272引脚图
表1PT2262管脚说明
名称
管脚
说明
A0-A11
1-8、10-13
地址管脚,用于进行地址编码,可置为“0”,“1”,“f”（悬空）,
D0-D5
7-8、10-13
数据输入端，有一个为“1”即有编码发出，内部下拉
Vcc
18
电源正端（＋）
Vss
9
电源负端（－）
TE
14
编码启动端，用于多数据的编码发射，低电平有效；
OSC1
16
振荡电阻输入端，与OSC2所接电阻决定振荡频率
OSC2
15
振荡电阻振荡器输出端；
Dout
17
编码输出端（正常时为低电平）
表2PT2272管脚说明
名称
管脚
说明
A0-A11
1-8、10-13
地址管脚,用于进行地址编码,可置为“0”,“1”,“f”（悬空）,必须与2262一致,否则不解码
D0-D5
7-8、10-13
地址或数据管脚,当做为数据管脚时,只有在地址码与2262一致,数据管脚才能输出与2262数据端对应的高电平,否则输出为低电平,锁存型只有在接收到下一数据才能转换
Vcc
18
电源正端（＋）
Vss
9
电源负端（－）
DIN
14
数据信号输入端，来自接收模块输出端
OSC1
16
振荡电阻输入端，与OSC2所接电阻决定振荡频率；
OSC2
15
振荡电阻振荡器输出端；
VT
17
解码有效确认输出端（常低）解码有效变成高电平（瞬态）
PT2272解码芯片有不同的后缀，表示不同的功能，有L4/M4/L6/M6之分，其中L表示锁存输出，数据只要成功接收就能一直保持对应的电平状态，直到下次遥控数据发生变化时改变。
M表示非锁存输出，数据脚输出的电平是瞬时的而且和发射端是否发射相对应，可以用于类似点动的控制。
后缀的6和4表示有几路并行的控制通道，当采用4路并行数据时（PT2272-M4），对应的地址编码应该是8位，如果采用6路的并行数据时（PT2272-M6），对应的地址编码应该是6位。
2.3.2无线遥控发射器电路
无线电遥控发射模块是由按键接收电路、遥控指令编码器、高频载波发生器、调制电路及发射电路等组成，如图2-6所示：
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