基于单片机的红外遥控电子密码锁设计和实现电气自动化专业.docx

摘要 自人们有“住所”的概念以来，锁就与人们的生活密不可分。最开始出现的机械锁简单方便，能很大程度的满足人们对锁的需求，但其弊端在于钥匙太多，或易丢失，锁的最基本功能——安全性还有待提高，特别是现代社会中，人们对于私密空间越来越重视，同时对自身财务，公司集体财物等安全的警惕性也越来越高，此时传统的机械锁显然已经落后于时代。红外电子密码锁则很好的解决了传统机械锁留下的问题，红外电子密码锁密码的输入形式多样化，完美结合了红外设备稳定不易受干扰的特点，能满足现代人对密码锁更严苛的要求。 本设计密码锁采用STC89C51单片机做主系统，能实现自定义六位数密码、修改密码、红外输入密码、红外开锁、密码错误触动警报、显示密码错误与否等功能，全面满足不同人不同工作对密码锁的不同要求。 关键词：STC89C5、红外密码锁 Abstract Since people have the concept of "residence" , lock has been inseparable from people's life. The first mechanical locks were simple and convenient, and could satisfy people's needs for locks to a great extent, but their disadvantages were that there were too many keys, or they were easy to lose, and the basic function of locks -- safety -- needed to be improved, especially in Modern Society People pay more and more attention to the private space, at the same time, they are more and more alert to the safety of their own financial and company's collective property. The infrared electronic code lock solves the problem left by the traditional mechanical lock very well. The input form of the infrared electronic code lock is diversified, which perfectly combines the characteristics of the infrared equipment which is stable and not easy to be interfered Can meet the modern people to the password lock more stringent requirements. This design password lock uses the STC89C51 Monolithic Integrated Circuit as the main system, can realize the self-definition six-digit Password, the revision password, the infrared input password, the infrared opens the lock, the password error actuates the alarm, displays the password error or not and so on functions, fully meet the different work of different people on the different requirements of the password lock. Key words: STC89C5, Infrared Code Lock 目录 第一章 绪论 1 1.1、课题背景和意义 1 1.2、电子密码锁发展趋势 2 第二章 总体设计方案的确定 3 2.1 电子密码锁设计的具体要求 3 2.2总体设计方案选定 3 第三章 系统硬件设计 5 3.1 设计原理 5 3.2 单片机STC89C51简介 6 3.3 AT24C02存储芯片 9 3.4 LCD显示模块 10 3.5 键盘设计 12 3.6 声音提示模块 14 3.7 继电器控制模块 15 3.8 红外接收模块 16 第四章 系统软件设计 19 4.1主程序模块 19 4.2 键盘扫描子程序 20 4.3 系统模块密码设置子程序 20 4.4开锁子程序 22 4.4软件调试 22 第五章 系统制作及调试 26 5.1焊接注意事项： 26 5.2、硬件调试问题及解决方法 27 第六章 结论 28 参考文献 29 附录一 原理图 30 附录二 仿真图 31 附录三 电子密码锁程序源代码 32 1.1课题背景和意义 随着数字信息时代的不断进步，单片机是人们生产生活中不可分割的一部分，它以重量轻、速度快、价格低廉等特点在机械制造中占有一席之地。本设计就是利用单片机的特性进行一些实际应用，锻炼考察我们对专业知识掌握的程度，把所学的知识运用到生活工作中来，学习实际操作设计电路、组装元件、焊接电路板等基本手工知识，对日后工作中相关的设备操作提前预演熟悉，为以后为该产品的总体发展打下基础。 半个世纪以前，电子锁初现雏形，集成电路的出现给电子锁立下了技术基础，然而也限于科技原因，当时的电子锁成本高，体积较大，且需要电源持续供电，更重要的是其安全性也无法很好的保证，所以在当时，电子锁只是富人手里的新鲜玩具。而现在，在大多数国家电子锁都以普及，并以自己体积小巧轻便、操作简单易上手、安全可靠不担心遗失等特点被越来越多的人所青睐，被用于各种智能环境当中。 随着时间流逝，人们的思想更迭，对门锁的安全性能也有了越来越高的要求，20世纪初人们对电子锁的需求就体现了这一点。电子锁需要一组密码数据与自己的机械锁相配合，比普通的传统机械锁，一把钥匙配一把锁的工作方式要安全可靠得多，不必担心钥匙遗失或被盗的情况，且改动密码也比改变锁眼的配置更便宜、快捷. 科技发展到今天，人们在希望电子锁保证其安全性的同时提出了更高的要求，红外技术便由此引进到电子锁领域中，进一步提升电子锁的灵活性，同时也可以为其安全性提供二次保险。在技术方面，红外线完全无害，并且稳定、迅速，对于电子锁来说优点以足够明显。 1.2 电子密码锁发展趋势 电子密码锁主要适用对象是金融业，金融业最需要密码锁实现的功能即为授权，一是需要对保险箱等设施所有人有明确限制，二是要对保险箱的打开关闭有严格限制。在授权功能之下，首先更基础的则应该是密码锁本身的机械设计方面，是否稳固牢靠，是否能承受住物理暴力破锁的冲击力，再考虑锁眼复杂部分设计的灵巧性；其次，报警功能也必不可少，目前大部分银行均已启用联网报警功能，是密码锁安全性能的多层保障。 在电子密码锁中，可以用做“密码”的信息多种多样，如字符排列，声音、角膜等生物信息，这是密码的组合更加多样化，可以根据用户需求具体设置，这也是在提高安全性上做出的努力。 第二章 总体设计方案的设定 2.1 电子密码锁设计的具体要求 1. 密码设计为六位数，组合种类多，且长度便于记忆。 2. 输入密码时屏幕可以隐藏密码，把数字字符用*号覆盖。 3. 在显示器屏幕上显示输入正确与否的反馈信息。 4. 三次密码输入错误即锁定密码输入程序 5. 可以搭载红外遥控设置。 6. 实现报警：输入错误密码触发蜂鸣器和报警灯。 7. 密码可重复自定义。 8. 修改密码前需要输入当前密码。 2.2 总体方案选定 采用单片机STC89C51来作为产品设计的核心元件，利用它链接方便、端口丰富的特点，来实现密码锁的基本功能；另外，接入4*4矩阵键盘用于输入密码和简单功能键的控制；设备显示器选用LCD1602。原理如下图2-1所示： 第三章 系统硬件设计 3.1 设计原理 此次设计主要包含了四类元件：键盘、单片机、显示屏、蜂鸣器及报警灯。其工作流程如下：首先打开开关，用键盘去录入密码；之后通过键盘和单片机的接口将数据传输到单片机当中，后者对其和设定密码进行比对，结果为开锁或报警；比对结果经由单片机端口的高低电平选择输出到开锁板块或报警板块；输入到开锁板块，继电器失电断开即为开锁，输入到报警板块，蜂鸣器响、报警灯亮。 系统分为硬件、软件这两大模块。前者包含：密码输入、显示屏隐藏密码、显示正确或错误的信息、单片机、开关、控制开锁的继电器、蜂鸣器与灯等；软件部分包括：单片机的信息接收与处理、单片机的数据选择输出、密码的设定和比对程序等。原理框图如3-1所示： 3.2单片机STC89C51简介 单片机把各种元件集成在单个硅芯片上的微型计算机。这些组件包括CPU、数据存储器RAM、程序存储器ROM、定时器/计数器和各种I/O接口电路。了解单片机的工作原理和性能，为此了解了其基本结构。 图 STC89C52单片机的基本结构 STC89C51单片机的管脚分布如图3-3所示。 图STC89C52单片机的管脚图 STC89C51的I/O端口： P0端口：P0端口是一个双向I/O端口，8位漏极开路，驱动8个逻辑电平来进行数据输出。该端口的输入来自于管脚。P0端口需要从外部获取数据再进行存储，这时候就会对8位地址/数据实施多路并重复利用。P0端口根据不同的工作要求对指令字节进行接收和输出。这样的工作模式，端口内部会出现上拉的阻力，所以在验证程序的时候就需要外部的上拉电阻。 P1端口：P1端口也可以进行输入和输出双向作用，并且位数是8位的，和P0端口一样存在上拉电阻。该端口只能够驱动4个逻辑电平。该端口作为输入端口时是通过上拉电阻增加端口数的。P1端口负责输入时，被外部拉下的针脚会由于内部电阻会有输出。而且，P1端口的0号管脚和2号管脚分别承担着定时器/计数器2（P1.0/T2）的外部计数输入和触发输入。根据不同的的工作要求，该端口负责接收字节的功能。 引脚所具有的的另一个功能 定时器/计数器：、 P2端口：P2端口也可以进行输入和输出双向作用，并且位数是8位的，和P0端口一样存在上拉电阻。该端口只能够驱动4个逻辑电平。该端口作为输入端口时是通过上拉电阻升高端口。P2端口负责输入时，被外部拉下的针脚会由于内部电阻会有输出。当系统需要P2端口需要从外部获取数据再进行存储，它会发送高8位地址来获取16位地址的外部数据。P2端口要想发送“1”需要借助内部强大的上拉来完成。在用高8位地址来获取16位地址的外部数据存储时，会输出闩锁的内容。在进行其他功能时，该端口也承担着接收外部控制信号的责任。 P3端口：P3端口也可以进行输入和输出双向作用，并且位数是8位的，和P0端口一样存在上拉电阻。该端口只能够驱动4个逻辑电平。该端口作为输入端口时是通过上拉电阻升高端口。P3端口负责输入时，被外部拉下的针脚会由于内部电阻会有输出。 P3端口还承担这单片机的其他功能：接收外部的控制信号。 　　引脚所具有的的另一种功能 　　定时器/计数器：、 在进行其他功能时，该端口也承担着接收外部控制信号的责任。 RST：在工作过程中起到对输入进行重置的作用，利用的是两个机器周期内的高电平完成的。 ：当系统需要对外