基于单片机的红外遥控密码锁.doc

毕业设计 论文 开题报告书毕业设计 论文 开题报告书毕业设计 论文 开题报告书毕业设计 论文 开题报告书 表 表 表 表 1 1 1 1 学生姓名陆厚成专业电子信息班级 0701 电子 信息 学号0705110131 题 目红外遥控密码锁的设计 指导教师唐菲职称助教学 位学士 题目类别 工程设计 基础研究 应用研究 其它 课题的内容与要求 1 提出选题的初步设想和研究目的 2 掌握单片机结构 原理 以及 protel 99se 的绘图方法 3 完成了解红外密码锁的结构组成原理 及在当今社会应用 4 完成整个系统的结构设计和程序设计 前言 进入二十一世纪以来各种电子信息技术进入高速发展阶段 包括计算机和现代通信技术 信息系统技术微电子 传感器技术 也包括红外线技术 红外线是一种人的肉眼看不见的光 线 最近在各个领域里也得了广泛的应用 随着技术的日益成熟 红外技术开始应用到生产上 并形成了一门崭新的技术并也被人们所接受 本设计针对传统机械锁的不足而设计的通过红外 来控制的密码锁 方案的比较与评价 方案方案 1 1 AT89C2051 控制的发射电路和 AT89C52 控制的接收部分 使用 1602 的 LCD 液晶显示 也能 在一定的距离实现远距离开锁 方案方案 2 2 采用 80C51 作为本设计的核心 遥控发射器和主机接收器核心为 AT89C51 单片机 采用该 红外密码锁 使用六个 LED7 段数码管显示密码 对密码也有一定的保密性 也能在一定的距离 内实现远距离开锁 由于方案 2 更贴近我们所学的知识 所以我选择了方案 2 以便更好的巩固所学知识 预期的效果及指标 本红外密码锁设计 主机上通过键盘输入 6 位密码 将输入的密码与设定的密码进行比较 如果相同则驱动电磁锁进行开锁 如果不相同则不解锁且报警器发出警报声 当从遥控器上输 入 6 位密码时利用红外给主机一个中断信号 使得主机执行中断服务程序 解码程序 来控制 是否解锁 只要手执遥控器 键入正确密码 便会自动开锁 如果密码错误 同样也会报警 进度安排 2009 年 12 月 2010 年 1 月 选题 调研 收集资料 2010 年 1 月 15 日 2010 年 2 月 10 日 论证 开题 2010 年 2 月 11 日 2010 年 3 月 20 日 设计 写作初稿 2010 年 3 月 20 日 2010 年 4 月 6 日 修改 定稿 打印 参考文献 1 陶国正 单片机与接口应用技术 苏州大学出版社 2002 2 林伸茂 8051 单片机 人民邮电出版社 1999 3 郭海英 基于单片机的电子安全密码锁的设计 现代电子技术出社 2004 4 康华光 电子技术基础 高等教育出版社 2001 5 李华等编著 MCS 51 系列单片机实用接口技术 北京航空航天大学出版社 1998 6 郁汉淇 数字电子实验及课题设计 高等教育出版社 2003 7 苏长赞 红外线与超声波遥控 北京人民邮电出版社 2001 8 王俊峰 薛鸿德 现代遥控技术及应用 人民邮电出版社 2002 指导教师意见 有针对性地说明选题意义及工作安排是否恰当等 同意提交开题论证 修改后提交 不同意提交 请说明理由 指导教师签章 年 月 日 系部意见 同意指导教师意见 不同意指导教师意见 请说明理由 其它 请说明 队系 部 主任签章 年 月 日 第第 三三 部部 分分 毕毕 业业 设设 计计 正正 文文 红外遥控密码锁的设计红外遥控密码锁的设计 姓名 陆厚成 班级 0701 电子信息 摘 要 红外遥控电子密码锁是将红外遥控技术和单片机技术应用相结合的一种方案 红 外电子密码锁能实现多种控制功能 有较好的市场发展前景和技术应用价值 针 对传统的机械锁的各种缺点和重要部门安全性要求 设计了一种红外遥控电子密 码锁 可以满足安全方面的要求 也能够实现特殊环境下的使用需求 系统能完 成开锁 出错报警 修改用户密码等基本的密码锁的功能 并且能实现遥控 掉 电存储 声光提示等功能 关键词 电子密码锁 红外遥控 单片机 TheThe DesignDesign ofof ElectronicElectronic LocksLocks BasedBased onon InfraredInfrared RemoteRemote ControlControl NAME Luhoucheng Class 0701 Electronics Abstract The design of electronic password lock based on infrared remote control It is a kind of design of combining technical application the micro control unit with infrared remote control technology to the electronic password lock based on infrared remote control According to the design of the tradional mechanical locks this method of design to the electronic password lock can not only meet safety requirements but also be able to adapt to the specialneeds of the use of enviornment This system has the basic function of opening the lock alarming the error prompt and modifying the password of the users as well as the function of remote control dropping the electricity and saving sound and light hinting etc Key words Electronic password lock Infraed remote control Micro control unit 目目 录录 第一章第一章 引言引言 2 1 1 系统的概述 2 1 2 系统的整体设计 2 1 2 1 遥控发射 2 1 2 2 主机接收 3 1 2 3 发射信号的编码 3 1 2 4 发射信号的解码 4 1 3 密码锁的主要功能 4 第二章第二章 红外密码锁硬件部分红外密码锁硬件部分 6 2 1 芯片的介绍 6 2 1 1 AT89C51 的介绍 6 2 1 2 74LS164 芯片 9 2 2 单片机硬件电路 10 2 2 1 电源电路 10 2 2 2 复位电路 10 2 2 3 晶振电路 11 2 3 发射和接收装置 11 2 3 1 发射装置 11 2 3 2 接收装置 12 2 4 3 4 矩阵键盘 13 2 5 数码管 14 2 6 发光二级管 LED 15 2 7 电磁继电器 16 2 8 报警器 17 2 9 完整硬件电路图 18 第三章第三章 软件程序设计软件程序设计 20 3 1 遥控发射部分程序设计 20 3 2 主机接收部分程序设计 25 结结 论论 30 致致 谢谢 31 参考文献参考文献 32 扬州工业职业技术学院毕业设计 第一章第一章 引言引言 当今社会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 红外线是一种人 的肉眼看不见的光线 最近十几年十年来 初露头角的红外技术 在各个领域 里得到了广泛的应用 并形成了一门崭新的技术 红外技术 针对传统的机械 锁的各种缺点和重要部门安全性要求 提出的一种基于红外遥控的密码锁设计 通过此方案设计的密码锁电路可以满足安全性要求 也能够适应特殊环境的使 用需求 它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 1 1 系统的概述 红外遥控发射器部分主要由 AT89C51 单片机 红外发射二级管 矩形键盘 数码显示管及复位电路等组成 主机接收部分主要由 AT89C51 单片机 红外接 收头 矩形键盘 数码显示管 报警器 电磁锁及复位电路等组成 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 修改等功能 1 2 系统的整体设计 本设计主要是以 AT89C51 单片机为核心 硬件设计电路主要由 3 4 矩阵键 盘 74LS164 芯片 数码管 发光二级管 LED 电磁继电器 报警器等组成 并具有两大部分的软件设计 包括遥控发射和主机接收部分 通过定时器 T1 P3 5 口 利用定时中断来发射信号 定时器 1 中断服务程序的功能是 红外管发射的信号需经过高频 采用 38 5KHZ 调制载波才可发射出去 利用 定时器 1 的定时作用 在发射高频脉冲时 通过定时对 P3 5 口的取反的操作 使发射信号调制成 38 5KHZ 的高频 再经过红外发射二级管发射 发射距离为 8 10 米 接收时利用 P3 2 口 外部中断 0 的下降沿触发中断来接收信号 并 通过 P3 3 口来判断高低电平 外部中断 0 的中断服务程序的功能是 由接收第 一位码的下降沿触发中断后 对第一位 起始位 码的码宽进行验证 若第一 位低电平码的脉宽小于 2ms 将作为错误帧处理 当间隔位的高电平脉冲宽大 于 3ms 时 结束接收 然后根据累加器 A 中的脉冲数 执行相应的功能操作 1 2 1 遥控发射 遥控发射器主要由 AT89C51 单片机 红外发射二级管 矩形键盘 数码显 扬州工业职业技术学院毕业设计 示管及复位电路等组成 该部分的结构图如图 1 1 所示 图 1 1 遥控发射结构框图 1 2 2 主机接收 主机接收部分主要由 AT89C51 单片机 红外接收头 矩形键盘 数码显示 管 报警器 电磁锁及复位电路等组成 该部分的结构图如图 1 2 所示 图 1 2 主机接收结构框图 1 2 3 发射信号的编码 遥控器信息码是由 AT89C51 单片机的定时器 T1 调制成 38 5KHZ 红外载波信 号 而关键是它的编码 在这里遥控器的编码采用脉冲个数编码格式 不同的 脉冲个数代表不同的操作码信息 最少为 2 个脉冲 其它信息码的脉冲个数逐 个递增 为了使接收尽量可靠 第一位码宽为 3ms 其余码宽为 1ms 码间距为 1ms 遥控码数据间隔大于 10ms 遥控器上每个键都有唯一的一个键号 单片 机通过查得按下键的键值发约定个数的脉冲 频率为 38 5KHZ 即周期约为 26us 第一位码需 115 个脉冲周期 其余为 38 个脉冲周期 结束帧至少为 385 AT89C51 红外发射器 显 示 复 位 晶 振 键 盘 AT89C51 红外接收头 显 示 复 位 晶 振 键 盘 电磁锁 报警器 扬州工业职业技术学院毕业设计 个脉冲周期 一帧信号 两帧信号间隔 一帧信号 115 个 38 个 38 个 115 个 38 个 3ms 1ms 1ms 至少为 10ms 3ms 1ms 1ms 图 1 3 控器编码图 1 2 4 发射信号的解码 接收信号的解码是根据红外线接收器输出脉冲帧的格式来进行解码的 即 用累加器 A 分别对符合条件的负跳变脉冲进行计数 当红外线接收器输出脉冲 帧数据时 第一位码的低电平将启动中断程序 实时接收数据帧 在接收数据 帧时 根据发射帧的格式将对第一位 起始 码的码宽进行验证 若第一位低 电平码的脉冲宽小于 2ms 将作为错误码处理 当间隔位的高电平脉冲大于 3ms 时 结束接收 然后根据累加器 A 中的脉冲个数 执行相应的操作 停止位 10ms 1ms 10ms 3ms 1ms 图 1 4 遥控解码图 1 3 密码锁的主要功能 1 设定密码 在该设计中设定了一组原始密码 123456 用户可以通过矩形键 盘的修改键来修改原始密码 扬州工业职业技术学院毕业设计 2 密码输入有效显示 为了确信是否有键按下以及防止密码外泄 在电路中 设置了数码管显示 即在显示时并不是显示用户按下的数字符号 而是在输入 一位时 数码管则显示一个字符 H 这样既巧妙地提醒了用户又保护了用 户密码 3 错误报警 当用户输入的密码连续三次出现密码错误时 系统会长期报警不 止 这时必须按复位方可停止 4 遥控开锁 这是本论文设计中的最大特点之处 用户可以不必在主机上输入 密码开锁 只要手执遥控器 键入正确密码 便会自动开锁 如果密码错误 同样也会报警 扬州工业职业技术学院毕业设计 第二章第二章 红外密码锁硬件部分红外密码锁硬件部分 2 1 芯片的介绍 2 1 1 AT89C51 的介绍 设计是以 AT89C51 单片机为核心的 AT89C51 单片机是由 ATMEL 公司推出 的 AT89 系列的单片机 AT89S51 是一个低功耗 高性能 CMOS 8 位单片机 片内含 4k Bytes ISP In system programmable 的可反复擦写 1000 次的 Flash 只读程序存储器 器件采用 ATMEL 公司的高密度 非易失性存储技术 制造 兼容标准 MCS 51 芯片内集成了通用 8 位中央处理器和 ISP Flash 存储单元 功能强大的微型计算机的AT89C51 可为许多嵌入式控制应用系 统提供高性价比的解决方案 AT89C51 具有如下特点 40 个引脚 4k Bytes Flash 片内程序存储器 128 bytes 的随机存取数据存储器 RAM 32 个外部双向输入 输出 I O 口 5 个中断优先级 2 层中断嵌套中断 2 个 16 位可编程定时计数 器 2 个全双工串行通信口 看门狗 WDT 电路 片内时钟振荡器 1 它的性能与主要特点如下 1 与 MCS 51 微控制器产品系列兼容 2 片内有 4KB 可在线重复编程的快闪擦写存储器 Flash Memory 3 全静态工作 0Hz 24KHz 4 三级程序存储器保密锁定 5 存储器可循环写入 擦除 1000 次 6 宽工作电压范围 Vcc 可为 2 7V 6V 7 128 8 位内部 RAM 8 32 条可编程 I O 线 9 两个 16 位定时器 计数器 10 中断结构具有 5 个中断源和 2 个优先级 11 可编程全双工串行通道 12 空闲状态维持低功耗和掉电状态保存存储内容 扬州工业职业技术学院毕业设计 2 AT89C5 引脚介绍 图 2 1 AT89C51 引脚排列图 主要引脚 图 2 1 的具体描述如下 Vcc 电源 提供掉线 空闲 正常 5V 工作电压 Vss GND 接地 P0 口 P0 口可以作普通的双向 I O 口使用 也可以在 访问外部存储器时用 作低 8 位地址线和数据总线 P1 口 P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I O 口 向 P2 口管脚写 入 1 后 被内部上拉为高电平可用作输入口 当作为输入脚时 被外部拉低 的 P1 口会因为内部上拉而输出电流 P1 口还具备第二功能 P2 口 P2 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I O 口 向 P2 口管脚写 入 1 后 被内部上拉为高电平可用作输入口 当作为输入脚时 被外部拉低 的 P2 口会因为内部上拉而输出电流 在访问外部程序存储器和外部数据存 扬州工业职业技术学院毕业设计 储器时 可作为地址总线的高位字节 P3 口 也是一个双向功能口既可以作普通输入输出口使用 也可以按每一位 的定义实现第二功能操作 P3 口的第二功能 如表 2 1 所示 表 2 1 P3 口的第二功能 口 线第二功能信 号 名 称 P3 0 RXD 串行输入口 P3 1 TXD 串行输出口 P3 2 INT0 外部中断 0 P3 3 INT1 外部中断 1 P3 4 T0 定时器 计数器 0 P3 5 T1 顶时器 计数器 1 P3 6 WR 外部数据存储器写选通 P3 7 RD 外部数据存储器读选通 RST 复位输入 当振荡器复位器件时 要保持RST 脚两个机器周期的高电 平时间 ALE PROG 当访问外部存储器时 地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的 地位字节 在平时 ALE 端以不变的频率周期输出正脉冲信号 此频率为振 荡器频率的 1 6 因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的 PSEN 外部程序存储器的选通信号 在由外部程序存储器取指期间 每个 机器周期两次 PSEN 有效 但在访问外部数据存储器时 这两次有效的 PSEN 信号将不出现 EA VPP 当 EA 保持低电平时 则在此期间外部程序存储器 0000H FFFFH 不管是否有内部程序存储器 注意加密方式1 时 EA 将内部锁定为 RESET 当 EA 端保持高电平时 此间内部程序存储器 在FLASH 编程期间 此引脚也用于施加 12V 编程电源 VPP XTAL1 反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入 XTAL2 来自反向振荡器的输出 3 芯片的可擦除性 扬州工业职业技术学院毕业设计 AT89C51 单片机还具有芯片 擦除性 整个 PEROM 阵列和三个锁定位的电 擦除可通过正确的控制信号组合 并保持ALE 管脚处于低电平 10ms 来完 成 在芯片擦操作中 代码阵列全被写 1 且在任何非空存储字节被重复 编程以前 该操作必须被执行 此外 AT89C51 设有稳态逻辑 可以在低到零频率的条件下静态逻辑 支持两种软件可选的掉电模式 在闲置模式下 CPU 停止工作 但 RAM 定 时器 计数器 串口和中断系统仍在工作 在掉电模式下 保存RAM 的内 容并且冻结振荡器 禁止所用其他芯片功能 直到下一个硬件复位为止 2 1 2 74LS164 芯片 在显示部分 运用 LED 静态显示 静态显示方式编程简单 但占用单片机 I O 口线多适合于显示器位数较少的场合 AT89C51 单片机应用系统中 当串行口空闲时 可用来拓展并行 I O 口 这 里设定串行口工作在移位寄存器方式 0 状态下 作为 LED 静态显示接口 在这 里运用 74LS164 来扩展并行 I O 口 节约单片机资源 74LS164 是一个串行输 入并行输出的移位寄存器 并带有清除端 引脚排练图以及逻辑图如图 2 2 所 示 74LS164 引脚定义图74LS164 逻辑图 图 2 2 74LS164 器件图 引脚说明 74LS164 是串行输入 并行输出的移位寄存器 其引脚功能如下 A B 串行输入端 Q0 Q7 并行输入端 扬州工业职业技术学院毕业设计 MR 清除端 CP 时钟脉冲输入端 在脉冲上升沿实现移位 当 CP 0 MR 1 时 输出保 持不变 2 2 单片机硬件电路 2 2 1 电源电路 电源电路由桥式整流 滤波电容 7805 稳压器及电源指示灯组成 交流 电经过桥式整流变成直流电 再经过电容滤波 7805 集成稳压器稳压成为稳 定的 5V 电源 用一个发光二级管指示灯指示电源状态 电源电路如图 2 3 所示 图 2 3 电源电路图 2 2 2 复位电路 单片机复位时 RESET 需要保持 96 个晶振周期的高电平 即需 8 个机器 周期 复位以后 P0 P3 口输出高电平 堆栈指针 SP 指向 07H 其他特殊 功能寄存器和程序计数器 PC 清零 只要 RESET 保持高电平 AT89C51 就会 循环复位 RESET 当由高电平变为低电平后 单片机从程序存储器0 地址 开始执行程序 但单片机复位不影响内部RAM 的状态 包括工作寄存器 R0 R7 常见的复位电路有 上电复位电路和上电按钮复位电路 在本设计中均 扬州工业职业技术学院毕业设计 采用上电按钮复位电路 如图 2 4 所示 图 2 4 复位电路 2 2 3 晶振电路 所谓的晶振电路即指单片机的时钟电路 该电路通常有内部时钟电路和 外部时钟电路 一般选用前者 单片机芯片内部有一个反相放大器构成的振 荡器 反相放大器的输入端为 XTAL1 输出端为 XTAL2 把 XTAL1 和 XTAL2 与外部石英晶体及两个电容连接起来可构成一个石英晶体振荡器如图2 5 所示 时钟发生器是一个 2 分频电路 它把晶体振荡器的频率2 分频后供 给片内其他电路 一般电容 C1 和 C2 起到稳定振荡频率 快速起振的作用 C1 晶振 C2 图 2 5 晶振电路 2 3 发射和接收装置 2 3 1 发射装置 常用的发射器为红外发光二级管它是电视机 影碟机 音响装置 空调等 各类红外遥控系统中不可缺少的电子器件 它将脉冲编码遥控指令用红外发光 二极管发射红外线去控制受控装置时 受控装置中均有相应的红外光 电转换 元件 通过这个转换把相应的光信号转换为电信号 XTAL1 XTAL2 扬州工业职业技术学院毕业设计 这里采用红外发光二极管如 SE303 PH303 外形和发光二极管 LED 相似 发出红外光 近红外线约 0 93 m 管压降约 1 4V 工作电流一般小于 20mA 为了适应不同的工作电压 回路中常串有限流电阻 发射红外线去控制 相应的受控装置时 其控制的距离与发射功率成正比 为了增加红外线的控制 距离 红外发光二极管工作于脉冲状态 因为脉动光 调制光 的有效传送距 离与脉冲的峰值电流成正比 只需尽量提高峰值电流 就能增加红外光的发射 距离 提高峰值电流的方法 是减小脉冲占空比 即压缩脉冲的宽度 减小脉 冲占空比还可使小功率红外发光二极管的发射距离大大增加 要使红外发光二 极管产生调制光 只需在驱动管上加上一定频率的脉冲电压 红外发射电路如 图 2 6 所示 图 2 6 红外发射电路 2 3 2 接收装置 常用的红外接收装置有如红外接收二极管 光电三极管等 实用中已有 红外发射和接收配对的二级管 在本设计中采用 红外一体化接收头HS0038 它有如下优点 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 接收头连接图及红外接收电路图如 图2 7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35 m 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 扬州工业职业技术学院毕业设计 频率为38KHZ 周期约26 s 同时能对信号进行放大 检波 整形 得到TTL 电 平的编码信号 三个管脚 1 2 3 分别是地 5 V 电源 解调信号输出端 图 2 7 红外接收图 2 4 3 4 矩阵键盘 在单片机运用系统中 经常使用简单的键盘和 BCD 拨码盘作为系统的输入 键盘由一组常开的按键组成 可以通过键盘输入数据或命令 每个按键都被赋 予一个代码 称为键码 键码分为编码键盘和非编码键盘 编码键盘是通过一 个编码电路识别闭合键的键码 而非编码键盘是通过软件来识别键盘的 通常 因由于机械触点的弹性作用 触点在闭合和断开瞬间的电接触情况不稳定 造 成了电压信号的抖动现象 键抖动的时间一般为 5 10ms 为了避免一次闭合 引起 CPU 多次处理 通常回采取去抖动措施 非编码键盘有独立式键盘和行列式 矩阵 键盘 由于前者在按键较多时会 站用较多的 I O 口 因此采用行列式 矩阵 键盘 如图 2 8 所示 1 矩阵键盘及其接口 行列式键盘又叫矩阵键盘 是将 I O 线的一部分作为行线 另一部分作为 列线 按键设置在行线和列线的交叉点上 它是通过检测键盘有无闭合以及查 找闭合键的键号 一般采用扫描法 在这里设计的 3 4 的矩阵键盘 1 先向所有的行线输出 0 列线输出 1 然后检测各列线的按键状态 由相应 的列线读入累加器 A 中 有键按下时 对应的列线输入 0 无键按下时所有的 列线输入为 1 2 若有键闭合 依次从行线上逐列输出 0 然后依次检测各列线的状态 若 为 1 说明闭合键不在该列 若有的为 0 则说明闭合键在该列与行线的交点上 由于每个按键所有的行号与列号不相同 所以每个按键按行号加列号的值赋予 扬州工业职业技术学院毕业设计 了一个键号 图 2 8 矩阵键盘图 2 5 数码管 单片机运用系统中 使用的显示器主要有 LED 发光二级管显示器 和 LCD 液晶显示器 这两种显示器成本低廉 配置灵活 与单片机接口方便 LED 显示器结构与原理 LED 显示器是由发光二级管显示字段的显示器件有 共阴极与共阳极两种 如图 2 9 所示 其中 7 只发光二级管 a g7 段 构成字 符 8 另外还有一只小数点发光二级管 dp 当某个发光二级管的阳极为高电 平时 发光二级管点亮 当人为控制某几段发光二级管点亮就能显示某个数码 或字符 LED 显示器有静态显示与动态显示两种方式 LED 显示器的字码段 7 段码 图 2 9 LED 显示器 扬州工业职业技术学院毕业设计 表 2 2 LED 显示器的字段码 7 段码 显示字符共阴极字段码共阳极字段码显示字符共阴极字段码共阳极字段码 03FHC0H96FH90H 106HF9HA77H88H 25BHA4HB7CH83H 34FHB0HC39HC6H 466H99HD5EHA1H 56DH92HE79H86H 67DH82HF71H8EH 707HF8HP73H8CH 87FH80H 熄灭 00HFFH 2 6 发光二级管 LED 1 LED 简介 发光二极管简称为 LED 由镓 Ga 与砷 AS 磷 P 的化合物制成的二 极管 其核心是 PN 结 当电子与空穴复合时能辐射出可见光 因而可以用来 制成发光二极管 在电路及仪器中作为指示灯 或者组成文字或数字显示 它是半导体二极管的一种 可以把电能转化成光能 而红外二极管在正向导 通时会发出红外光 常简写为 LED 发光二极管与普通二极管一样是由一个 PN 结组成 也具有单向导电性 2 LED 特性 1 发光二极管的反向击穿电压约 5 伏 主要特性是 正向导通 反向截止 击穿特性 它的正向伏安特性曲线很陡 使用时必须串联限流电阻以 控制通 过管子的电流 以防止击穿 扬州工业职业技术学院毕业设计 图 2 10 LED 伏安特性图 2 发光二极管 LED 的主要参数 a 最大正向电流 Ifm 允许加的最大正向直流电流 超过此值 LED 损坏 b 正向工作电流 IF 指 LED 正常发光时的正向电流值 c 正向工作电压 VF 在给定的正向电流下测得的工作电压 d 最大反向电压 VRm 允许加的最大反向电压 超过此值 LED 可能被击穿损坏 e 伏安特性 LED 的电压与电流的关系可用图 2 10 表示 2 7 电磁继电器 在开锁部分采用电磁继电器 通过单片机来控制其线圈的通断电 从而控 制其触点的吸和与断开 继电器是一种电子控制器件 它具有控制系统 又称 输入回路 和被控制系统 又称输出回路 通常应用于自动控制电路中 它实 际上是用较小的电流去控制较大电流的一种 自动开关 故在电路中起着自动 调节 安全保护 转换电路等作用 一般用符号 J 表示 1 电磁继电器的工作原理和特性 电磁式继电器一般由铁芯 线圈 衔铁 触点簧片等组成的 只要在线圈 两端加上一定的电压 线圈中就会流过一定的电流 从而产生电磁效应 衔铁 就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯 从而带动衔铁的动 触点与静触点 常开触点 吸合 当线圈断电后 电磁的吸力也随之消失 衔 扬州工业职业技术学院毕业设计 铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置 使动触点与原来的静触点 常闭触 点 吸合 这样吸合 释放 从而达到了在电路中的导通 切断的目的 驱动 电路如图 2 11 所示 2 电磁式继电器的主要参数 1 额定工作电压 是指继电器正常工作时线圈所需要的电压 根据继电器的 型号不同 可以是交流电压 也可以是直流电压 在这采用直流电压 5V 的工 作电压来驱动 2 直流电阻 是指继电器中线圈的直流电阻 3 吸合电流 是指继电器能够产生吸合动作的最小电流 在正常使用时 给 定的电流必须略大于吸合电流 这样继电器才能稳定地工作 图 2 11 电磁继电器驱动电路图 2 8 报警器 在报警部分 使用扬声器 从单片机发出的引脚 P2 3 控制信号 经一个 三极管放大后再驱动扬声器 使整个系统产生报警 报警电路如图 2 12 所示 图 2 12 报警电路图 扬州工业职业技术学院毕业设计 2 9 完整硬件电路图 1 遥控器硬件电路图 扬州工业职业技术学院毕业设计 图 2 13 遥控器硬件电路 2 主机硬件电路图 扬州工业职业技术学院毕业设计 图 2 14 主机硬件电路 扬州工业职业技术学院毕业设计 第三章第三章 软件程序设计软件程序设计 3 1 遥控发射部分程序设计 该部分主要分为主程序 按键扫描程序以及遥控编码脉冲发射程序 1 主程序 主要是对定时器 T1 定时的方式的设定 计数器的初始化等 主程序程序流 程图如图 3 1 所示 N Y N Y Y 图 3 1 主程序流程图 开始 初始化 键盘扫描 有键闭合 转按键功能程序 转脉冲发射程序 键按下 开始发送 返回 扬州工业职业技术学院毕业设计 主程序的初始化程序如下 START LCALL CLEAR LCALL KEYIN AJMP START CLEAR MOV P1 0FFH CLR P3 5 MOV SP 70H MOV IE 00H 关总中断与中断 1 MOV TMOD 20H 设定时器 T1 方式 2 自动重装模式 MOV TH1 0F3H 定时 13us MOV TL1 0F3H SETB EA 开总中断 MOVE SCON OOH 置串行口工作方式 0 LJMP START RET 2 按键扫描程序 在此设计的是 3 行 4 列的矩阵键盘 程序流程图如图 3 2 所示 N N Y Y Y N Y 图 3 2 按键扫描程序 流程图 开始 有键闭合 延时 10ms 有键闭合 逐列逐行扫描 判断闭合键键号 闭合键释放否 闭合键号放入 A 返回 扬州工业职业技术学院毕业设计 按键扫描程序如下 KEYIN MOV P1 0F8H MOV A P1 CJNE A 0F8H NEXT1 KEYOUT RET NEXT1 LCALL DELAY10MS MOV A P1 CJNE A 0F8H NEXT2 LJMP KEYOUT NEXT2 MOV R4 0 行号 MOV R7 03H 扫描行数 MOV R2 0FEH NXLOOP MOV R3 0 列号 QJZ MOV A R4 置行号 MOV R6 04H MOV P1 R2 MOV A P1 ANL A 0F8H CJNE A 0F8H NEXT3 LJMP KEYOUT NEXT3 CLR C RLC A NEXT7 RLC A MOV R5 A JC NEXT4 LJMP QJZ 求键值 NEXT4 DJNZ R6 NEXT5 LJMP NEXT6 扬州工业职业技术学院毕业设计 NEXT5 MOV A R3 INC A 列号加一 MOV R3 A MOV A R5 LJMP NEXT7 NEXT6 MOV A R4 ADD A 04H 行号加四 MOV R4 A DJNZ R7 KEYOUT MOV A R2 进行下一列扫描 RL A MOV R2 A LJMP NXLOOP ADD A R3 行号加列号 MOV 30H A 置键号 MOV A P1 ANL A 0F0H CJNE A 0F0H KEYOUT LCALL DELAY10MS 待按键释放 CJNE A 0F0H KEYOUT MOV A 30H 键号放入 A RET 3 遥控编码脉冲发射程序 遥控器的编码采用脉冲个数编码格式 不同的脉冲个数代表不同的操作码 信息 程序流程图如图 3 3 所示 扬州工业职业技术学院毕业设计 Y N 图 3 3 遥控器编码程序流程图 遥控编码脉冲发射程序如下 SEND JNB BEGIN START BENGIN 为 开机 键标志 CLR RS1 选工作寄存起器 1 SETB RS0 MOV R1 A 装入发射脉冲数 MOV R0 0FAH 第一个码 250 x0 012ms 3ms AJMP SEND2 SEND1 MOV R0 53 中间码 83x0 012 1ms SEND2 SETB TR1 开高频定时器 1 中断调制 38KHZ SETB ET1 发射开始 装入发射脉冲个数 发送 3ms 停发 1ms R1 1 0 发 1ms 脉冲 停发 1ms 停发 10ms 以上 返回 扬州工业职业技术学院毕业设计 NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP DJNZ R0 SEND2 MOV R0 64H 码距 100 x0 010ms 1ms SENDOUT CLR ET1 关高频定时器 1 中断调制 38KHZ CLR TR1 CLR P3 5 NOP NOP NOP NOP NOP DJNZ R0 SENDOUT DJNZ R1 SEND1 若 R1 中仍有脉冲则继续发送 1ms 的码 LCALL DELAY500MS RET INTT1 CPL P3 5 RETI 3 2 主机接收部分程序设计 主机程序部分主要分为主程序 按键扫描程序以及解码接收程序 1 主程序 主程序中主要是对外部中断 0 的设定以及一些存储单元的清零等初始化工 扬州工业职业技术学院毕业设计 作 主程序程序流程图如图 3 4 所示 N Y 图 3 4 主程序流程图 主程序的初始化程序如下 START LCALL CLEAR LCALL KEYIN LJMP START CLEAR MOV SP 60H SETB IT0 负跳变中断 SETB EX0 开外部中断 0 SETB EA 开总中断 CLR P2 0 关锁 CLR P2 3 关报警 MOV 20H 0 清零 MOV 21H 0 MOV 29H 0 MOVE SCON 00H 置串行口工作方式 0 MOV MIMACWCS 0 密码错误存储单元清零 开始 初始化 键盘扫描 有键按下 转按键功能子程序 扬州工业职业技术学院毕业设计 MOV WZDMIMACWCS 0 NOP NOP NOP NOP NOP LJMP START RET 2 按键扫描程序如同上所示 3 解码接收程序 解码接收程序利用外部中断 0 的中断服务程序实现的 外部中断 0 服务子 程序流程图如图 3 5 所示 N Y N Y 图 3 5 解码接收程序流程图 中断开始 低电平脉宽 2ms 接收并对低电平 负 脉冲计数 高电平脉宽 3ms 按脉冲个数至对应功能程序 中断返回 扬州工业职业技术学院毕业设计 解码接收程序如下 INT0SERVE PUSH ACC PUSH PSW PUSH DPL PUSH DPH CLR EX0 中断一来关外中断 0 JNB P3 3 INT0SERVE1 确认中断 INT0RET POP DPH 若为干扰信号则开中断 0 退出中断 POP DPL POP PSW POP ACC SETB EX0 RETI INT0SERVE1 CLR A MOV DPH A 用数据寄存器对第一个码的低电平计时 MOV DPL A INT0SERVE2 JB P3 3 INT0SERVE3 开始对低电