一种简易红外遥控密码锁设计与实现_图文

1、一种简易红外遥控密码锁设计与实现马冬梅 , 屈 霞(江苏工业学院 , 江苏 常州 213016摘 要 :研究并设计一种基于单片机 的红外遥控电子 密码锁 , 介绍 了系统 软硬件 的实现 原理及 实现方 法 。 系统在 不扩 展任何外围芯片的情况下 , 能够实现密码 修改 、 按键提示 、 密码错误报警 、 超次 提示 、 本机开锁 、 遥控 开锁等功能 , 而且 当按键 间隔超时时 , 有自动复位的特点 。 系统成本低 、 可靠性高 、 使 用方便 , 值得广泛应用 。关键词 :电子密码锁 ; 红外遥控 ; 单片机 ; 自动复位中图分类号 :T P274 文献标识码 :A 文章编号 :100

2、4-373X(2010 13-0159-03Design and Implementation of Infrared Remote Control Code LockM A Dong -mei, Q U Xia(Jiang su Poly technic University, Cha ng zhou 213016, ChinaAbstract :A kind of infr ared remot e electronic code lo ck based o n sing le -chip micro computer is r esear ched and designed, whose

3、 theor y and method of the softw ar e and hardw are ar e intro duced. T he sy stem co nt ains co de modificatio n, button cue, wr ong co de alarm, lo cal unlock and r emo te contro l w ithout ex panding any per ipher al chips. T he sy stem has characterist ic of auto matic reset w hen there s no but

4、ton pressed after anot her in t hr ee seco nds. T he system is safe and reliable, easy to use, wo rthy o f w idely use, and has lo w cost.Keywords :electr onic co de lock; infr ared remote contr ol; single -chip microcom puter; auto matic reset 收稿日期 :2010-02-020 引 言随着科学技术的进步和社会经济的发展 , 电子密码 锁取代传统的机械锁

5、已成为一种必然的趋势 1。以往 基于单片机的密码锁系统 , 直接将编好的密码程序存储 在片内 EPROM 中 , 但不易实现密码的修改 ; 如要完成 修改密码功能 , 多采用片外串行 E 2PROM 实现 2。本 文研究并设计的一种基于单片机的红外遥控电子密码 锁 , 不但具有普通密码锁智能控制上锁、 开锁、 报警等特 点 , 而且在不扩展 E 2PROM 的情况下 , 可以实现 8位密 码任意修改的功能 , 节省了硬件资源 , 减小了系统体积 , 这是本设计的一个创新点。另外还增加了遥控开锁的 特点。所以该系统不但成本低、 保密性强 , 更适用于那 些正常人体不宜接近的特殊场合 , 比如高辐

6、射区、 高传 染区等。1 系统硬件设计方案1. 1 系统总体设计系统主要由红外发射模块和本机处理接收模块两 部分构成 , 系统总体设计框图如图 1所示。发射模块和本机处 理 接收 模 块 的 核心 分 别 采 用 A T89C2051和 AT89S52单片机。红外 信号的 收发 通过串 口进行 通 信 , 两 部 分 的 串 口 工 作 方 式 及 通 信 波 特 率 的 设 置 相同 3。AT89C20514单片机 是 AT89C51的 一种精简 版本 , 只有 20个引脚 , 体积小 ; 具有 2. 76V 的宽电压工 作范围 ; 具备低功耗空闲和掉电模式。该单片机满足本 系统低电压供电、

7、 低功耗、 方便随身携带的要求。 在本机处理接收模块中 , 采用了 AT 89S525单片 机 , 该单片机有 3个定时器。设置密码和按键开锁时 , 均设计了按键间隔超过 3s 自动复位的功能 , 分别采用 定时器 T 0和 T 1定时实现 ; 定时器 T 2设置串口通信波特率。图 1 红外遥控电子密码锁系统框图1591. 2 红外发射模块的设计红 外 发 射 模 块 仅 仅 是 一 手 持 遥 控 器 , 由 AT89C2051单片机及键盘电路、 按键 K 及红外发光二 极管组成。发射电路原理图如图 2所示 6。发射模块设置的密码必须与本机接收模块相同 (设 置密码方法见 2. 2. 1节

8、, 所设密码保存在 RAM 存储 器的 31H 38H 单元。在待机 状态下 , 系统工作在空 闲方式 , 当按键 K 按下时 , 系统上电工作 , 依次发送密 码信号。这样做的优点是 , 密码不但能跟随主机任意改 动 , 而且遥控开锁时 , 仅按一键就可完成开 锁 , 方便了 用户。图 2 发射模块电 路原理图1. 3 本机处理接收电路的设计本机处理接收 电路的控制 核心是 AT 89S52单片 机。外接键盘电路、 红外接收电路、 开锁电路、 报警电路 和按键指示电路等 , 电路原理图如图 3 所示。图 3 本机处 理接收模块电路原理图1. 3. 1 红外接收电路的设计红外 接 收 电 路

9、中 使 用 一 体 化 红 外 接 收 头 TL18387接收红外信号。 T L1838集红外接收和放大 于一体 , 不需任何外接元件 , 就能完成从红外接收到输 出与 TT L 电平兼容的所有工作 , 而体积和普通的塑封 三极管大小一 样。 TL1838的输 出波 形如图 4所示。 当接收到频带 内的 红外信 号时 , TL1838会输 出低 电 平 , 否则数据高电平 , 从而将 时断时续 的红外信号解 调成原来的连续方波信号。图 4 T L 1838的输出波形1. 3. 2 报警电路的设计报警电路采用了蜂鸣器发声模拟报警 , 蜂鸣器接在 CPU 的引脚 P2. 1上 , 通过 N PN

10、型三极管做电流放大 , 通过单片机控制蜂鸣器的频率及蜂鸣时间。当输入错 误的密 码 进 行 开 锁时 , 由 P2 1口 输 出 高 电 平 使 得 NPN 型三极管 9014导通 , 蜂鸣器两端加电 , 由蜂鸣器 发出 3s 的报警声 , 当连续三次出现密码错误时 , 系统将 长时间报警 , 有效起到了防盗作用。 1. 3. 3 电源电路的设计电源部分使用 LM 7805芯片进行稳压后提供单片 机 5V 的电压 8, 其电路如图 5所示。主要采用家用交流电 , 同时采用 9V 电池作为备用电源。这样做的优点 是 , 即使断电也不至于无法开锁。图 5 电源部分电路原理图1. 3. 4 其他外围

11、电路的设计由于 AT89S52单片机有 4个并行输入输出口 , 硬 件资源比较充足 , 键盘电路采用了相对简单的独立式按 键 ; 电路中用一继电器控制一绿色发光二极管代替具体 的锁 , 当密码正确时 , 开锁 5s, 然后自动上锁 ; P2. 0口 接一红色发光二极管 , 用其亮与灭来提醒用户按键是否 按下。这样既巧妙地提醒了用户又有效地保护了密码。 2 系统软件设计及实现软件部分的设计基于汇编语言 9, 采用模块化设计 思想 , 以主程序为核心设置了多个功能模块子程序。主数 控 技 术 马冬梅等 :一种简易红外遥控密码锁设计与实现程序主要起到一个导向和决策功能 , 决定什么时候系统 该做什么

12、 , 系统的各种功能主要是通过调用具体的子程 序来实现。2. 1 红外发射模块程序的设计发射模块的编码与调制工作是由软件编程实现的。 当按 键 K 按 下时 , 密 码 信 号 依 次 送 往 数 据 缓 冲 器 SBUF, 然后利用 0 电平调制、 1 电平不调制的方法 , 将二进制信号调制成频率为 38. 5kH z 的间断脉冲串 信号 , 通过 P3. 0口输出 , 驱动红外发光二极管 , 最后以 波长 940nm 的红外光发出 红外遥控信号。红外发射 模块程序流程图如图 6所示。 图 6 红外 发射模块程序流程图38. 5kH z 已调波的实现是依据汇编语言具有严格 的指令周期来实现的

13、 , 低电平与高电平均持续 13个机 器周期 , 这里采用的时钟晶振是 12M H z, 所以产生的 调制波的精确频率为 38. 46kH z 。2. 2 本机接收处理模块程序的设计本机处理部分可以实现密码设置和修改、 本机按键 开锁、 按键提示、 密码错误报警、 超次提示、 遥控开锁和 按键之间超过 3s 自动复位等所有的功能。本机处理 的主程序流程图如图 7所示。2. 2. 1 密码设置子程序的设计系统只有内部上电复位的时候才能设置或者修改 密码。当系统复位时 , 即进入了等待用户按键设置新密 码状态 , 用户输入的 8位密码依次保存在 RAM 存储单 元的 41H 48H 单元。当 8位

14、 密码设置完成后 , 蜂鸣 器鸣响 1s 提示密码已成功设置。当按键开锁时 , 输入 的密码依次和 RA M 存储器中 41H 48H 单元的数相 比较 , 只要有 1位不相同 , 门锁不但不能打开 , 而且还发 出报警信号。2. 2. 2 按键间隔超时的判断及复位前文提到了当按键间隔超过 3s 有自动复位的功 能 , 设置密码和按键开锁时分别 采用定时器 T 0和 T 1来实现。两定时器均设为 50ms 定时中断 , 连续产生 60次中断的时间是 3s 。当确实有键按下并弹起时 , 打开相应定时器中断并允许其计数。假如在下一按键按 下时 , 发生定时中断还不到 60次 , 则定时器停止计数并

15、 重设计数初值及定时中断次数 ; 如果在下一按键按下之 前 , 定时器已发生 60次中断 , 表示 3s 已到 , 则系统自 动进行软件复位。设置密码时按键间隔超时的复位程 序代码如下 :IN T T 0:M O V T H 0, #4CH ; 设置定时器初值M O V T L 0, #00H PO P A CC PO P A CC CLR A ; ACC 中内容清零 PU SH A CC ; 把 0000H 压入栈顶PU SH A CC RET I以上 程序当 执行 完 RET I 指令 后 , PC 指 针指 向 0000H , 程序从地址 0000H 处开始执行 , 即实现了软件复位。图

16、 7 本机处理接收模块主程序流程图当键盘开锁时 , 如果按键间隔超过 3s, 这时的程序 复位 并不是从地址 0000H 处执行 , 而是回到 密码设 置结束提示音 后的那一条指令处开始执行 , 利用单步 执行指令的方法得到了此条指令的地址 :0FC00H 。 3 结 语该设计的亮点在于没有扩展任何 E 2PROM 的情况 下 , 实现了任意修改密码的功能 , 且采用软件复位的方 法取消无效按键。通过对本系统设置密码、 键盘开锁、 红外遥控开锁等各方面的情况进行试验测试 , 验证了系 统的精确性和安全性。实验证明该系统成本低、 可靠性 高 , 值得推广与应用。(下转第 170页 161代码紧凑

17、的 Linux 。虽然体积小 , 但仍然保留了 Linux 的大多数优点 , 非常适合嵌入式系统的应用。在 Clinux 内核基础上 , 编写了 RS 232串口驱动 程序、 LCD 驱动程序和网络接口驱动程序。设备驱动 程序屏蔽了是硬件细节 , 这样操作系统可以像操作普通 文件一样对其进行读写操作。为了长期保存数据 , 系统在 Clinux 编译时添加了 JFFS2文件系统。操作系统通过 JFFS2文件系统管理 FLASH 空间 , 不仅可以保存系 统设置的各种参数 , 还 可以将采集到的数据以文件形式保存在 FLASH 中 , 即 使掉电也不会丢失。本地软件在 Linux 下用 C 语言编

18、写 , 并通过交叉 编译得到适合在 Clinux 运行的程序。本应用采用多 线程编程 , 将系统工作划分为 射线强度检测线程、 串 口通信线程、 数据处理线程、 LCD 显示线程、 网络传输 线程。各线程是相对独立 的工作子模块 , 可以同时工 作 , 有利于提高实时性 9。射线强度检测线程负责采集脉冲信号 ; 串口通信 线程负责采集煤与矸石混合燃料的质量信号 ; 数据处理 线程负责对采集到的两路数据进行处理 , 分别得到煤、 矸石的混合比例 ; LCD 显示线程显示煤、 矸石的混合比 例 ; 网络传输线程将处理得到的数据传送到远程 PC 。4 结 语基于 S3C44B0X 微处理器的工业用煤

19、成分定量分 析系统 , 其电路设计简单、 易于操作、 可靠性强 , 具有良 好的人机界面。可配备于热电厂及监测部门的化验室 , 对混合燃料的成分进行快速定量分析。由于矸石本身含有一定量的煤 , 减小了矸石与煤的 区分度 , 造成测量误差 10。因此 , 如何合理选择混合燃 料质量吸收系数测量时的修正值 , 就成为精确测量的关 键 , 可以通过大量实验确定。参 考 文 献1陈天虎 , 庆承松 . 煤矸石的特性及 其选择 性破碎 分选 J.矿 产保护与利用 , 1994(4 :39-41.2陈国 杰 , 赵维义 , 朱星 . 基 于单片 机双能 射线 透射煤 矸石 在线识 别 仪 J .核 电 子

20、 学 与 探 测 技 术 , 2004, 24(2 : 140-142.3邢伟 . 基于 射 线探测 技术 的煤 矸石分 选系 统的设 计 J. 河南农业大学学报 , 2007, 41(4 :455-457.4张朴 , 孔 力 , 黄 心汉 . 基于 双能 射线的 煤矸在 线识别 模型 研究 J. 工业仪表与自动化装置 , 2000(2 :53-55.5张志康 , 马凌骥 . 双能量 射线透 射法煤炭灰 分在线测 量的 实现 J.核电子学与探测技术 , 1991, 11(3 :132-138.6周立功 . A RM 嵌入式系统基础教程 M . 北京 :北京航 空航 天大学出版社 , 2005.

21、7马忠梅 , 祝烈煌 , 李善平 , 等 . A RM &Linux 嵌 入式系统 教程 M . 北京 :北京航空航天大学出版社 , 2004.8谢一冈 , 陈昌 , 王曼 , 等 . 粒子探 测器与 数据获 取 M .北 京 :科学出版社 , 2004.9孙琼 . 嵌入式 L inux 应用程序开发详解 M . 北 京 :人民邮电 出版社 , 2006.10赵维义 , 邹畹珍 , 李庆园 . 煤矸石在 线自动分 选技术及 其计 数修正问题 分析 J.核 电子 学与 探测 技术 , 1997, 17(2 : 144-149.作者简介 :徐 航 男 , 1984年出生 , 河南南阳 人 , 硕士研究生 。 主要从事嵌入式系统研究 。张 斌 男 , 1967年出生 , 河南郑州 人 , 高级实验师 。 主要从事计算机信息处理及核医学成像研究 。 牛灵欣 男 , 1984年出生 , 河南南阳 人 , 硕士研究生 。 主要从事核电子学及核医学成像研究 。罗 闯 男 , 1983年出生 , 河南南阳 人 , 硕士研究生 。 主要从事智能仪器仪表研究 。赵书俊 男 , 1961年出生 , 河南郑州 人 , 博士生导师 。 主要从事核电子学及核医学成像研究 。(上接第 161页 参 考 文 献1郭海英 . 基于 单片 机的电 子安 全密码 锁的 设计 J. 现代 电 子技术 , 2