基于单片机的红外线遥控电子密码锁毕业论文Word文件下载.docx
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而电子密码锁由于安全性高、操作简单、成本低、适用围广等特点，成为这类电子防盗产品的主流。
但是传统的密码锁的不足之处是将操作键盘固定在门上，这就使得用户的操作缺少屏蔽性。
容易泄露同行指令。
而遥控密码锁就克服了这种缺陷，它不仅难以被盗用，而且对其操作具有相当强的屏蔽性。
根据有关资料显示。
电子密码锁的研究在20世纪30年代就已经开始了。
但是我国的电子密码锁的生产直到20世纪末才开始，与国际水平相差比较大，并且主要的技术还是引进国外先进技术，而国自主研发的电子密码锁，市场占有率低，应用还不广泛。
国几家电子密码锁生产厂商，如爱迪尔ADEL、科裕华能HUNE等公司。
是我国自主研发的代表。
1.2电子锁的发展趋势
锁在我们生活中扮演着很重要的角色，我们家里的门要有锁，保险柜要有锁，财务报表、文件档案以及一些个人的资料的保存也需要锁。
可以说锁我们生活中必不可少的一部分，所以，锁的性能就越来越重要了。
传统机械锁结构简单、使用方便、价格便宜。
但是在使用中也暴露了很多缺点。
一是机械锁是靠金属制成的钥匙上的不同齿形与锁芯的配合来工作的据统计，每4000把锁中就有两把锁的钥匙齿牙相同或类似，故安全性低，根据国外的统计资料，装有电子防盗装置的商业区或居民区盗窃犯罪率平均下降30%左右，二是钥匙一旦丢失，无论谁捡到都可以将锁打开，三是机械锁的材料大多为黄铜，质地较软，容易损坏，四是机械锁钥匙易于复制，不适于诸如宾馆等公共场合使用，出于安全，方便等方面的需要。
许多的智能电子锁相继问世。
早期的电子锁由于电子元件的限制。
其种类不多，性差，主要是靠模拟电子开关来实现功能的。
其制作虽然简单，但是安全性比较低。
后来由于电子元件的进一步发展，带动了电子密码锁的发展革命。
其后产生了许多不同种类的电子锁。
在安全性和实用性方面得到了极大的提升。
再随着电子元件的发展以及人们对财产安全性和性的需求，许许多多的电子密码锁相继问世了。
1.3红外遥控技术
自从1800年英国天文学家F·
W·
赫歇尔发现红外辐射至今，红外技术的发展经历了将近两个世纪。
从那时开始红外辐射和红外元件、部件的科学研究逐步发展，但发展比较缓慢，直到1940年前后才真正出现现代的红外技术。
当时，德国研制成硫化铅和几种红外透射材料，利用这些元、部件制成一些军用红外系统，如高射炮用导向仪、海岸用船舶侦察仪、船舶探测和跟踪系统，机载轰炸机探测仪和火控系统等等。
其中有些达到实验室试验阶段，有些已小批量生产，但都未来得及实际使用。
此后，美国、英国、前联等国竞相发展。
特别是美国，大力研究红外技术在军事方面的应用。
目前，美国将红外技术应用于单兵装备、装甲车辆、航空和航天的侦察监视、预警、跟踪以及武器制导等各个领域。
将红外技术与电子锁相结合的设计,可以大大提高电子锁的安全性能和可操作性.区别于一般的电子锁的键盘式输入,利用红外线遥控开锁,电子锁的安全性将是一个质的提高.
1.4课题主要章节安排
论文全文总共分为五大章节，每章设计到的容和结构如下所示：
第一章，绪论部分。
主要阐述了基于单片机的红外线遥控电子密码锁的选题意义、选题背景、电子锁和红外技术的发展状况。
第二章，设计的方案确定，这一章主要介绍了设计的要求，通过对比方案，选出最符合设计要求的设计方案。
第三章，这一章是对设计的硬件部分的选择和介绍。
通过对设计方案的研究，以及市面上部分硬件的对比和选择，从而选出最适合本设计的硬件。
第四章，这一章是系统软件部分的介绍，主要介绍了密码锁的主流程图、密码输入、密码修改、红外模块等。
第五章，本章介绍了系统的实物调试部分。
这部分主要容包含实物的调试，在电路板上分析各个功能是否能够实现，以及调试过程中出现的问题分析与解决办法。
本章小结
本章主要介绍了红外线和电子锁技术的国外发展历史和现状.以及该技术在现实生活中的应用.探讨与确定研究本课题的方法与方案.
第2章总体方案的确定
2.1红外线遥控电子密码锁的设计要求
（1）为提高电子密码锁的安全性和防盗性,电子显示屏上以“*”显示密码。
（2）电子密码锁的密码为8位阿拉伯数字。
（3）当密码正确时，绿灯亮。
错误时会以声光报警，输入密码界面显示为“CurrentPassword”，密码错误时显示“WarningPassworderror”.
（4）实现输入密码错误超过限定的三次电子密码锁定。
（5）红外遥控键盘其中包括0-9的数字键和4个功能键
（6）本产品具备报警功能，当输入密码错误3次时蜂鸣器响。
（7）密码可以由用户自己修改设定，修改密码之前必须再次输入密码，在输入新密码时候需要二次确认，以防止误操作。
2.2红外遥控密码锁的方案选择和论证
2.2.1单片机的选择和论证
方案一：
核心器件选择89C51单片机，此单片机是一种可编程可反复擦除1000次且部只具有4KB字节存储空间的只读存储器,电压工作围4.0～5.5V,但能够适应于3V的超低压状态下工作,而且与MCS-51产品指令系统完全兼容。
由于在实际电路设计中与仿真情况有很大的差异，需要对电路进行多次调试，在此过程中由于89C51不具备ISP在线编程功能,无法体现单片机程序修改无需从工作环境中剥离的优势，导致每次使用都需要插拔芯片，容易对芯片造成损坏，同时对电路板造成损坏，所以不选用89C51单片机。
方案二:
核心器件采用AT89S52单片机,此单片机兼容89C51的指令集和管脚，具有8K在线系统可编程FLASHROM，片上FLASH支持在线编程和传统方式编程，优点是当在对电路多次进行调试时，由于程序问题或者需要在原有电路基础上新增功能时候，芯片无需多次对进行插拔，可以直接通过相关软件进行下载，所以可以更好的保存数据，避免芯片损坏，所以选择采用AT89S52作为主控制系统核心器件。
2.2.2显示模块的选择和论证
LED数码管是七个发光二极管组合在一起，经过专门的封装，组成的元器件。
发光二极管的压降为1.8V左右，组成数码管后分为共阴极和共阳极两类数码管。
数码管常用来显示十六进制数的各个数字和字符，部封存有专门的电路引线，控制LED数码管的各段和公共电极。
在数码管选定的段由外部控制驱动电路加上电压时，加压后的段发光二极管被点亮，由各个段之间互相配合形成我们想要的字样。
驱动电路的设计方式灵活多变，一般使用静态和动态两类。
静态驱动过程中每一段都需要占用一个单片机I/O端口，优势在于驱动程序简单易懂，显示亮度高，不足之处在于占用太多单片机端口，影响其他电路功能，解决方法使用外部译码器进行驱动，但增加了硬件成本。
动态驱动相对静态驱动而言，占用单片机的I/O较少，功耗低，但是想要得到稳定无闪烁的效果，对于数码管的扫描速度有了更高的要求，同时显示功能单一等条件限制了本次多功能电子钟不采用LED数码管进行显示。
方案二：
LED液晶显示器同样是使用发光二极管芯片构成，不同之处在于它是一种独特的光学结构。
光学结构含有不同的发光段和发光点，这些发光段和发光点能够通过驱动显示字符形成LED液晶显示器。
又因为发光强度由各段正向电流决定，电流不同，发光强度不同。
不仅能够在低压环境下工作，功耗低显示屏可以续航较长时间，而且显示功能多样，例如笔记本电脑显示屏可以显示文字，图形等容。
不足之处在于用在多功能电子钟上性价比不高，不利于节约成本，所以本次不采用LED显示屏。
方案三：
LCD1602液晶显示屏的部自带存储器，储存英语字母、数字、符号等160个不同的字符图形，由固定的二进制代码表示每一个字符，需要使用时可以直接调用或者自编字符。
LCD1602只能识别ASCII码，使用时需要将其他数制转化为ASCII码。
同时LCD1602液晶显示屏具有强大的显示功能，可以通过驱动电路方便的显示多样容。
在性价比方面比LED液晶显示屏高，价格低廉而且显示清晰，更加符合本次设计的需求，故选择LCD1602液晶显示屏当作显示电路模块的显示器
2.2.3键盘模块的选择和论证
采用编码键盘，通过硬件电路产生被按按键的键码和选通信号脉冲，通过脉冲产生中断请求信号发向单片机，单片机执行相关键盘功能，使用方便，软件程序简单，硬件电路较为复杂，单片机使用很少，所以不采用本方案。
采用非编码键盘中的矩阵式键盘，键盘电路连接复杂，单片机I/O利用率高，可以采用扫描法和线反转法对键盘进行控制，按键多，每个按键单独控制一个电路，可以重复使用按键，适合本设计的设计要求。
故选择矩阵键盘为本设计的设计键盘。
本章主要介绍了本设计的设计要求以及各个硬件的方案选择。
通过对比各个方案的优缺点。
选出最适合本设计的方案。
第3章硬件设计
3.1单片机AT89S52的介绍
AT89S52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，片晶振及时钟电路。
另外，AT89S52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容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止.
图3-1单片机引脚图
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。
程序校时，需要外部上拉电阻。
P1口：
P1口是一个具有部上拉电阻的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，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部电阻的原因，将输出电流（IIL）。
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），具体如下表所示。
表3-1AT89S52P1口第二功能表
脚号
第二功能
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（在系统编程用）
P1.6
MISO（在系统编程用）
P1.7
SCK（在系统编程用）
P2口：
P2口是一个具有部上拉电阻的8位双向I/O口，P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。
对P2端口写“1”时，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部电阻的原因，将输出电流（IIL）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MOVXDPTR）时，P2口送出高八位地址
P3口：
P3口是一个具有部上拉电阻的8位双向I/O口，p2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。
对P3端口写“1”时，部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。
P3口亦作为AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。
表3-2AT89S52P3口第二功能表
P3.0
RXD（串行输入）
P3.1
TXD（串行输出）
P3.2
INT0（外部中断0）
P3.3
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。
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AT89S52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部时钟发生电路的输入端。
XTAL2:
振荡器反相放大器的输出端。
3.2LCD1602的介绍
LCD1602可显示两行英文字符，并且带ASCII字符库。
LCD1602模块部可以完成显示扫描，单片机只要向LCD1602发送命令和显示容的ASCII码。
表3.3引脚功能说明
引脚
符号
功能说明
1
VSS
一般接地
2
VDD
接电源（+5V）
3
V0
液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高（对比度过高时会产生“鬼影”，可以通过一个10K的电位器调整对比度）。
4
RS
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。
5
R/W
R/W为读写信号线，高电平
（1）时进行读操作，低电平（0）时进行写操作。
6
E
E（或EN）端为使能（enable）端，下降沿使能。
7
DB0
底4位三态、双向数据总线0位（最低位）
8
DB1
底4位三态、双向数据总线1位
9
DB2
底4位三态、双向数据总线2位
10
DB3
底4位三态、双向数据总线3位
11
DB4
高4位三态、双向数据总线4位
12
DB5
高4位三态、双向数据总线5位
13
DB6
高4位三态、双向数据总线6位
14
DB7
高4位三态、双向数据总线7位（最高位）（也是busyflag）
15
BLA
背光电源正极
16
BLK
背光电源负极
图3-2LCD1602引脚图
表3-4寄存器选择控制表
操作说明
写入指令寄存器（清除屏等）
读busyflag（DB7），以及读取位址计数器（DB0~DB6）值
写入数据寄存器（显示各字型等）
从数据寄存器读取数据
1602液晶模块部的字符发生存储器（CGROM）已经存储了160个不同的点阵字符图形，这些字符有：
阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“A”的代码是01000001B（41H），显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母“A”。
因为1602识别的是ASCII码，试验可以用ASCII码直接赋值，在单片机编程中还可以用字符型常量或变量赋值，如'
A’。
图3-3是1602的16进制ASCII码值：
读的时候，先读上面那列，再读左边那行，如：
感叹号！
的ASCII为0x21，字母B的ASCII为0x42（前面加0x表示十六进制）。
图3-31602的16进制ASCII码值
表3-5显示地址指令集
00H
01H
02H
03H
04H
05H
06H
07H
08H
09H
0AH
0BH
0CH
0DH
0EH
0FH
40H
41H
42H
43H
44H
45H
46H
47H
48H
49H
4AH
4BH
4CH
4DH
4EH
4FH
1602通过D0~D7的8位数据端传输数据和指令。
显示模式设置：
（初始化）
00110000
[0x38]
设置16×
2显示，5×
7点阵，8位数据接口；
显示开关及光标设置：
00001DCBD显示（1有效）、C光标显示（1有效）、B光标闪烁（1有效）
000001NSN=1（读或写一个字符后地址指针加1&
光标加1），
N=0（读或写一个字符后地址指针减1&
光标减1），
S=1且N=1（当写一个字符后，整屏显示左移）
s=0当写一个字符后，整屏显示不移动数据指针设置：
数据首地址为80H，所以数据地址为80H+地址码（0-27H，40-67H）其他设置：
01H（显示清屏，数据指针=0，所有显示=0）；
02H（显示回车，数据指针=0）。
通常推荐的初始化过程：
延时15ms、写指令38H、延时5ms、写指令38H、延时5ms、写指令38H、延时5ms、写指令38H、写指令08H关闭显示、写指令01H显示清屏、写指令06H光标移动设置、写指令0cH显示开及光标设置。
3.3最小系统的设计
最小系统是指C51单片机实现功能的必备电路,他包含有复位电路、晶振电路和电源电路，图3-4是AT89S52的最小系统电路图：
图3-4AT89S52最小系统图
3.3.1复位电路的设计
复位电路的基本功能是：
系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳定以后，撤销复位信号。
为了可靠起见，电源稳定后还要进过一定时间的延时撤销复位信号，以防止电源开关或者电源插头分合过程中引起的抖动而影响复位。
本设计采用的电容为10uF，电阻为10KΩ。
图3-5为复位电路的电路图。
图3-5复位电路图
图3-5复位电路图
3.3.2晶振电路的设计
单片机晶振的两个电容的作用：
这两个电容叫做晶振的负载电容，分别接在晶振两个脚上和对地的电容，晶振电路中包含有2个电容C1和C2,作用是帮助振荡器快速的起振和稳定振荡的频率，本设计采用的两个电容为30PF的电容，图3-6为晶振电路的电路图：
图3-6晶振电路图
3.44*4矩阵键盘
矩阵键盘又称为行列式键盘。
它是用4条I/O线作为列线组成的键盘。
在行线和列线的交叉点上。
设置一个按键，这样的键盘的按键个数就有4x4个，这种行列式键盘的结构能够有效的提高单片机系统中I/O口的利用率。
图3-7是矩阵键盘的电路图，其中，行线接P1.
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