单片机课设报告红外密码锁.docx

1、单片机课设报告红外密码锁 华侨大学单片机课程设计报告 题目 红外密码锁 班级 09电子C 班一、总体设计思路红外遥控电子密码锁由红外遥控发射遥控、红外接收终端、电子锁构成。当红外接收终端收到遥控器送来的开锁密码，并与保存在终端中的密码对比。当对比成功后终端向电子锁发出开锁命令，完成开锁功能。此题目的重点、难点是实现红外信号的接收、密码储存和显示操作结果。由于红外遥控不影响周边环境、不干扰其他电器设备，其无法穿透墙壁，因此，不同房间的家用电器可使用通用的遥控器而不会产生相互干扰;电路调试简单，只要按给定电路连接无误，一般不需任何调试即可投入工作;编解码容易，可进行多路遥控。而且红外电子密码所体积

2、较小、操作方便等优势，具有很好的市场前景。1、本设计主要硬件功能部分本系统主要由六大部分组成：1) 单片机最小系统模块；2) LCD显示电路模块；3) 红外接收模块；4) LED指示灯和蜂鸣器模块；2、总体电路仿真图二、模块电路设计思路1、 STC89C52介绍STC89C52是由深圳宏晶科技公司生产的与工业标准MCS-51指令集和输出管脚相兼容的单片机。STC89C52主要功能如表2.1所示，其PDIP封装如图2.1所示主要功能特性兼容MCS51指令系统8K可反复擦写Flash ROM32个双向I/O口256x8bit内部RAM3个16位可编程定时/计数器中断时钟频率0-24MHz2个串行中

3、断可编程UART串行通道2个外部中断源共6个中断源2个读写中断口线3级加密位低功耗空闲和掉电模式软件设置睡眠和唤醒功能表2.1 STC89C52主要功能 STC89C52引脚介绍 主电源引脚（2根）VCC(Pin40)：电源输入，接5V电源GND(Pin20)：接地线外接晶振引脚（2根）XTAL1(Pin19)：片内振荡电路的输入端XTAL2(Pin20)：片内振荡电路的输出端控制引脚（4根）RST/VPP(Pin9)：复位引脚，引脚上出现2个机器周期的高电平将使单片机复位。ALE/PROG(Pin30)：地址锁存允许信号PSEN(Pin29)：外部存储器读选通信号EA/VPP(Pin31)：

4、程序存储器的内外部选通，接低电平从外部程序存储器读指令，如果接高电平则从内部程序存储器读指令。可编程输入/输出引脚（32根）STC89C52单片机有4组8位的可编程I/O口，分别位P0、P1、P2、P3口，每个口有8位（8根引脚），共32根。P0口（Pin39Pin32）：8位双向I/O口线，名称为P0.0P0.7P1口（Pin1Pin8）：8位准双向I/O口线，名称为P1.0P1.7 P2口（Pin21Pin28）：8位准双向I/O口线，名称为P2.0P2.7 P3口（Pin10Pin17）：8位准双向I/O口线，名称为P3.0P3.72、红外接收模块遥控发射器专用芯片很多，根据编码格式可以

5、分成两大类，这里 我们使用的超薄型红外线遥控器使用的就是6121 编码。当发射器按键按下后，即有遥控码发出，所按的键不同遥控编码也不同。这种遥控码具有以下特征： 采用脉宽调制的串行码，以脉宽为0.565ms、间隔0.56ms、周期为1.125ms 的组合表示二进制的“0”；以脉宽为0.565ms、间隔1.685ms、周期为2.25ms 的组合表示二进制的“1”， 其波形如图7 所示。 上述“0”和“1”组成的32 位二进制码经38kHz 的载频进行二次调制以提高发射效率，达到降低电源功耗的目的。然后再通过红外发射二极管产生红外线向空间发射。遥控器在按键按下后，周期性地发出同一种32 位二进制码

6、，周期约为108ms。一组码本身的持续时间随它包含的二进制“0”和“1”的个数不同而不同，大约在4563ms 之间， 下图为发射波形当一个键按下超过36ms，振荡器使芯片激活，将发射一组108ms 的编码脉冲,这108ms发射代码由一个起始码（4.5ms）,一个结果码（4.5ms）,低8 位地址码（9ms18ms）,高8 位地址码（9ms18ms）,8 位数据码（9ms18ms）和这8 位数据的反码（9ms18ms）组成。如果键按下超过108ms 仍未松开，接下来发射的代码（连发代码）将仅由起始码（9ms）和结束码（2.5ms）组成。 代码格式（以接收代码为准，接收代码与发射代码反向） 1)

7、位定义 2) 单发代码格式 3) 连发代码格式 电路实现一体化的红外接收装置将遥控信号的接收、放大、检波、整形集于一身，并且输出可以让单片机识别的TTL 信号，这样大大简化了接收电路的复杂程度和电路的设计工作，方便使用。在本系统中我们采用红外一体化接收头HS0038，外观图如图所示。HS0038 黑色环氧树脂封装，不受日光、荧光灯等光源干扰，内附磁屏蔽，功耗低，灵敏度高。在用小功率发射管发射信号情况下，其接收距离可达35m。它能与TTL、COMS 电路兼容。HS0038 为直立侧面收光型。它接收红外信号频率为38 kHz,周期约26 s，同时能对信号进行放大、检波、整形，得到TTL 电平的编码

8、信号。三个管脚分别是地、5 V 电源、解调信号输出端。利用外部中0断进行数据的接收。图表为HS0038硬件结构 3、LCD1602液晶显示模块各个引脚功能名称及作用电路图如下4、LED指示及蜂鸣器模块蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。蜂鸣器在电路中用字母“H”或“HA”（旧标准用“FM”、“LB”、“JD”等）表示。有源蜂鸣器直接接上额定电源(新的蜂鸣器在标签上都有注明)就可连续发声;而无源蜂鸣器则和电磁扬声器一样，需要接

9、在音频输出电路中才能发声。本系统采用有源蜂鸣器，控制更简单。蜂鸣器硬件如下图： LED指示模块由三个LED灯组成，分别为红、绿、黄三种颜色。当红灯亮时，密码锁处于锁紧状态；绿灯亮时，密码锁开启状态，当黄灯亮时，则输入密码错误提示，同时若三次输入错误，三灯全亮，同时蜂鸣器响。LED指示模块如下：4、密码模块（STC89C52内部存储自带EEPROM）1、内置EEPROM简介单片机运行时的数据都存在于RAM（随机存储器）中，在掉电后RAM 中的数据是无法保留的，那么怎样使数据在掉电后不丢失呢？这就需要使用EEPROM 或FLASHROM 等存储器来实现。在传统的单片机系统中，一般是在片外扩展存储器

10、，单片机与存储器之间通过IIC 或SPI 等接口来进行数据通信。这样不光会增加开发成本，同时在程序开发上也要花更多的心思。在STC 单片机中内置了EEPROM（其实是采用IAP 技术读写内部FLASH 来实现EEPROM），这样就节省了片外资源，使用起来也更加方便。下面就详细介绍STC 单片机内置EEPROM 及其使用方法。要使用IAP 功能，与以下几个特殊功能寄存器相关：ISP_DATA： ISP/IAP 操作时的数据寄存器。ISP/IAP 从Flash 读出的数据放在此处，向Flash 写的数据也需放在此处ISP_ADDRH：ISP/IAP 操作时的地址寄存器高八位。ISP_ADDRL：I

11、SP/IAP 操作时的地址寄存器低八位。ISP_CMD： ISP/IAP 操作时的命令模式寄存器，须命令触发寄存器触发方可生效。ISP_TRIG：ISP/IAP 操作时的命令触发寄存器。单片机芯片型号起始地址内置EEPROM 容量（每扇区512 字节）STC89C51RC，STC89LE51RC 0x2000 共八个扇区TSC89C52RC，STC89LE52RC 0x2000 共八个扇区STC89C54RD+，STC89LE54RD+ 0x8000 共五十八个扇区STC89C55RD+，STC89LE55RD+ 0x8000 共五十八个扇区STC89C58RD+，STC89LE58RD+ 0

12、x8000 共五十八个扇区寄存器标识 地址 名称7 6 5 4 3 2 1 0 初始值ISP_DATA 0xE2 ISP/IAP闪存数据寄存器 11111111ISP_ADDRH 0xE3 ISP/IAP 闪存地址高位 00000000ISP_ADDRL 0xE4 ISP/IAP 闪存地址低位 00000000ISP_CMD 0xE5 ISP/IAP闪存命令寄存器 MS2 MS1 MS0 xxxxx000ISP_TRIG 0xE6 ISPIAP 闪存命令触发 xxxxxxxxISP_CONTR 0xE7 ISP/IAP 控制寄存器ISPEN SWBS SWRST WT2 WT1 WT0 00x

13、x000B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 命令操作模式选择保留命令选择 0 0 0 待机模式，无ISP/IAP 操作 0 0 1 对用户的应用程序Flash 区及数据Flash 区字节读 0 1 0 对用户的应用程序Flash 区及数据Flash 区字节编程 0 1 1 对用户的应用程序Flash 区及数据Flash 区扇区擦除2、EEPROM在密码锁中的使用因为EEPROM具有掉电数据不丢失的功能，在密码锁中用于存储密码信息是再好不过的了。这次设计使用了EEPROM的第一个扇区，地址开始为0x2000，连续存储8位密码。应用EEPROM时应该主义一个问题，在reg52头文件中，

14、未定义EEPROM中的ISP_DATA： ISP_ADDRH： ISP_ADDRL：ISP_CMD：等寄存器，需在reg52头文件中定义,如下图所示：三、功能简介 关于红外密码锁的功能，下面我将简单地描述一下：1、 对于密码锁首次开机，里面是未设密码的，此时CPU首先读取EEPROM内的8位密码数据，当全为0xff时则表示未写入任何数据，此时会提示设置密码。2、 确认设置密码，进入设置界面，此时用户可以自行设置8位的密码，按确认键，密码存入EEPROM中，同时返回。3、 设置密码完毕后，进入输入密码界面。此时用户可以输入8位密码进行开锁 操作。此时三个LED灯都不亮。4、 若输入密码错误，则黄

15、色LED灯亮，页面提示剩余开锁机会，1秒后返回密码输入界面。此密码锁有三次的输入机会，若三次输入均错误，则密码锁锁死，红色LED灯亮，同时报警声想起，持续1分中后，重新返回输入界面。5、 当输入密码正确，则密码锁打开，此时绿色LED灯亮，表示密码锁打开，此时LCD显示开锁状态的8秒时间倒计时，同时提示是否进入修改密码设置。6、 若倒计时为0或按下返回键，LED灯灭，密码锁锁住，返回输入界面。7、 若按下确认，则进入设置密码的界面，操作同2；四、设计过程中的问题及改进 在这次的课程设计中，遇到过许多的问题，幸运的时都顺利地解决，一下是所遇的问题及解决方法：1、 EEPROM数据写入时与读出的数据

16、不一样。运用EEPROM时，在数据写入后，必须立即进行数据对比，看是否正确写入，因为有时写入EEPROM的数据会发生错误。在我经过数据写入再读出校验后，很好地解决了这个问题。2、 首次输入密码可以进行开锁，再次输入时则一直提示输入错误。进过检验，发现程序中密码进行对比时，有一变量未重新置0；导致一直提示错误。后在每次进行密码对比时，将此变量重新置0，密码锁正常工作。五、心得通过本次论文设计，使我加深了对单片机的认识，并且熟悉了单片机系统的设计流程，收获丰硕。功能上基本达标，硬件设施基本合乎要求，软件设计可以配合硬件实现其功能。这次的课程设计，我了解了红外发射的各种编码格式，对红外接收电路有了初

17、步的认识。在运用C语言编程方面，我初步熟悉了C51编程步骤，对于模块化的编程有了初步的认知和能够初步地编写基本程序。这次的实践设计，极大地增加了我对电子方面的兴趣，对于我们所学地理论知识的理解也进行了加深。从这次的论文设计中，我真正的体会到，知识的重要性，特别是要理论联系实际，把我们所学的理论知识运用到实际生活当中，要用知识改变一切。六、参考文献1、51单片机计数与运用系统开发案例精选 江志红编著 清华大学出版社2、单片机原理与运用 张毅刚 主编 高等教育出版社3、STC89C52中文资料.PDF 宏晶科技:专业单片机/存储器供应商 www.MCU-M 4、红外遥控编码资料 明浩(pnzwzw

18、)收集整理5、STC89C51RC,STC89C52RC,STC89C54RD+ EEPROM例程出自 viviFire, 本程序参考 宏晶公司提供的STC5Axx 系列 EEPROM 例子程序附录一、程序1、 主程序头文件-#ifndef _main_h_ #define _main_h_#ifndef uint #define uint unsigned int#endif#ifndef uchar #define uchar unsigned char#endifextern uchar lock_code18;extern uchar lock_code28;extern uchar

19、code_num1,code_num2,v_num,daoji_num;extern void readbus_eeprom();#endif主程序-#include#includedecoding.h#includeeeprom.h#include1602.h#includeset_code.h#include #define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define sure 11#define back 12uchar code str1_main=there is no the ;uchar code str2_main=c

20、ode here ; uchar code str3_main=input the code? ;uchar code str4_main=sure ;uchar code str5_main=the lock is open;uchar code str6_main=set code:sure ;uchar code str7_main=warming! ;uchar lock_code18=0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ;uchar lock_code28=0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ;u

21、char code_num1,code_num2,jishi_num=8,count=0,v_num,daoji_num=3,min_daoji;bit daoji_flag1=1,daoji_flag2=0;sbit LED5=P15;sbit LED6=P16;sbit beep=P37;void readbus_eeprom();void delay();uchar Comparision_code();extern unsigned char byte_read(unsigned int byte_addr);/*延时程序*/void delay() uint i,j; for(i=0

22、;i60000;i+); for(j=0;j30000;j+);/* 主函数*/void main() TMOD=0x11; /设置定时器T1工作方式1， T0方式1 TH1=(65536-50000)/256; /赋初值（50ms初值） TL1=(65536-50000)%256; ET1=1; /使能定时器1 TR1=0; EX0=1; /开红外接收中断1， IT0=1; /下降沿触发 PX0=1; /红外接收级别最高 EA=1; lcd_init(); readbus_eeprom(); /读出密码 code_num1=Comparision_code(); while(code_num

23、1=8) /count=8;没有存储密码；则写入密码 write_str(0x80,str1_main); write_str(0xc0,str2_main); delay(); /延时1s左右 set_code(); while(1) /请输入密码 进入主程序 write_str(0x80,str3_main); write_str(0xc0,str4_main); delay(); input_code(); /输入8位密码 并比较返回 code_num2 while(code_num2=1) /输入8位密码 密码正确 code_num=1; 执行开锁 TR1=1;daoji_num=3;

24、 /开计时中断 输入错误变量置3； write_str(0x80,str5_main); write_str(0xc0,str6_main); write_position(2,14); lcd_wdat(jishi_num/10+0x30); /开启时间倒计时显示 lcd_wdat(jishi_num%10+0x30); LED6=0; /绿灯亮 if(key=back|jishi_num=0) /时间到或按下返回键 code_num2=0;TR1=0;jishi_num=8;LED6=1; if(key=sure) /sure键，进入密码修改 TR1=0;jishi_num=8; LED6

25、=1; set_code(); code_num2=0; while(daoji_num=0) /三次输入错误，锁死 TR1=1; daoji_flag2=1;daoji_flag1=0; write_str(0x80,str7_main); beep=0; /蜂鸣器响 LED5=0; /红灯亮 write_position(2,14); lcd_wdat(min_daoji/10+0x30); /开启时间倒计时60s显示 lcd_wdat(min_daoji%10+0x30); if(min_daoji=0) /倒计时=0；关定时中断，程序返回输入界面 TR1=0; daoji_num=3;

26、 daoji_flag2=0; daoji_flag1=1; min_daoji=60; /* 1s计时中断*/void T1_time1s() interrupt 3 TH1=(65536-50000)/256; /赋初值（50ms初值） TL1=(65536-50000)%256; count+; /计时满50ms溢出一次 if(count=20) /溢出20次 即50ms*20=1000ms=1s count=0; if(daoji_flag1=1) /开启时间倒计时8s jishi_num=jishi_num-1; if(daoji_flag2=1) /锁死时间倒计时60s min_d

27、aoji=min_daoji-1; /* 读出eeprom中密码数组*/void readbus_eeprom() uint address=0x2000; uchar i=0; for(i=0;i8;i+) lock_code1i=byte_read(address); address=address+1; /* 判断是否有密码存在*/unsigned char Comparision_code() uchar i,j=0; for(i=0;i8;i+) if(lock_code1i=0xff) j+; return j;2、 红外解码程序-头文件-#ifndef _decoding_h #define _decoding_h#ifndef uint #define uint unsigned int#endif#ifndef uchar #define uchar unsigned char#endifextern void encode() ;extern unsigned char key;extern unsigned char user_code,uuser_code,data_code,udata_code;#endif解码主程序-/* 红外解码保存相关函数及变量*/#include #define uchar unsigned char#d