一種簡(jiǎn)易紅外遙控密碼鎖設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)_圖文

1、一種簡(jiǎn)易紅外遙控密碼鎖設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)馬冬梅 , 屈 霞(江蘇工業(yè)學(xué)院 , 江蘇 常州 213016摘 要 :研究并設(shè)計(jì)一種基于單片機(jī) 的紅外遙控電子 密碼鎖 , 介紹 了系統(tǒng) 軟硬件 的實(shí)現(xiàn) 原理及 實(shí)現(xiàn)方 法 。 系統(tǒng)在 不擴(kuò) 展任何外圍芯片的情況下 , 能夠?qū)崿F(xiàn)密碼 修改 、 按鍵提示 、 密碼錯(cuò)誤報(bào)警 、 超次 提示 、 本機(jī)開鎖 、 遙控 開鎖等功能 , 而且 當(dāng)按鍵 間隔超時(shí)時(shí) , 有自動(dòng)復(fù)位的特點(diǎn) 。 系統(tǒng)成本低 、 可靠性高 、 使 用方便 , 值得廣泛應(yīng)用 。關(guān)鍵詞 :電子密碼鎖 ; 紅外遙控 ; 單片機(jī) ; 自動(dòng)復(fù)位中圖分類號(hào) :T P274 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 :A 文章編號(hào) :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 言隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展 , 電子密碼 鎖取代傳統(tǒng)的機(jī)械鎖

5、已成為一種必然的趨勢(shì) 1。以往 基于單片機(jī)的密碼鎖系統(tǒng) , 直接將編好的密碼程序存儲(chǔ) 在片內(nèi) EPROM 中 , 但不易實(shí)現(xiàn)密碼的修改 ; 如要完成 修改密碼功能 , 多采用片外串行 E 2PROM 實(shí)現(xiàn) 2。本 文研究并設(shè)計(jì)的一種基于單片機(jī)的紅外遙控電子密碼 鎖 , 不但具有普通密碼鎖智能控制上鎖、 開鎖、 報(bào)警等特 點(diǎn) , 而且在不擴(kuò)展 E 2PROM 的情況下 , 可以實(shí)現(xiàn) 8位密 碼任意修改的功能 , 節(jié)省了硬件資源 , 減小了系統(tǒng)體積 , 這是本設(shè)計(jì)的一個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)。另外還增加了遙控開鎖的 特點(diǎn)。所以該系統(tǒng)不但成本低、 保密性強(qiáng) , 更適用于那 些正常人體不宜接近的特殊場(chǎng)合 , 比如高輻

6、射區(qū)、 高傳 染區(qū)等。1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)方案1. 1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)主要由紅外發(fā)射模塊和本機(jī)處理接收模塊兩 部分構(gòu)成 , 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖如圖 1所示。發(fā)射模塊和本機(jī)處 理 接收 模 塊 的 核心 分 別 采 用 A T89C2051和 AT89S52單片機(jī)。紅外 信號(hào)的 收發(fā) 通過(guò)串 口進(jìn)行 通 信 , 兩 部 分 的 串 口 工 作 方 式 及 通 信 波 特 率 的 設(shè) 置 相同 3。AT89C20514單片機(jī) 是 AT89C51的 一種精簡(jiǎn) 版本 , 只有 20個(gè)引腳 , 體積小 ; 具有 2. 76V 的寬電壓工 作范圍 ; 具備低功耗空閑和掉電模式。該單片機(jī)滿足本 系統(tǒng)低電壓供電、

7、 低功耗、 方便隨身攜帶的要求。 在本機(jī)處理接收模塊中 , 采用了 AT 89S525單片 機(jī) , 該單片機(jī)有 3個(gè)定時(shí)器。設(shè)置密碼和按鍵開鎖時(shí) , 均設(shè)計(jì)了按鍵間隔超過(guò) 3s 自動(dòng)復(fù)位的功能 , 分別采用 定時(shí)器 T 0和 T 1定時(shí)實(shí)現(xiàn) ; 定時(shí)器 T 2設(shè)置串口通信波特率。圖 1 紅外遙控電子密碼鎖系統(tǒng)框圖1591. 2 紅外發(fā)射模塊的設(shè)計(jì)紅 外 發(fā) 射 模 塊 僅 僅 是 一 手 持 遙 控 器 , 由 AT89C2051單片機(jī)及鍵盤電路、 按鍵 K 及紅外發(fā)光二 極管組成。發(fā)射電路原理圖如圖 2所示 6。發(fā)射模塊設(shè)置的密碼必須與本機(jī)接收模塊相同 (設(shè) 置密碼方法見 2. 2. 1節(jié)

8、, 所設(shè)密碼保存在 RAM 存儲(chǔ) 器的 31H 38H 單元。在待機(jī) 狀態(tài)下 , 系統(tǒng)工作在空 閑方式 , 當(dāng)按鍵 K 按下時(shí) , 系統(tǒng)上電工作 , 依次發(fā)送密 碼信號(hào)。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是 , 密碼不但能跟隨主機(jī)任意改 動(dòng) , 而且遙控開鎖時(shí) , 僅按一鍵就可完成開 鎖 , 方便了 用戶。圖 2 發(fā)射模塊電 路原理圖1. 3 本機(jī)處理接收電路的設(shè)計(jì)本機(jī)處理接收 電路的控制 核心是 AT 89S52單片 機(jī)。外接鍵盤電路、 紅外接收電路、 開鎖電路、 報(bào)警電路 和按鍵指示電路等 , 電路原理圖如圖 3 所示。圖 3 本機(jī)處 理接收模塊電路原理圖1. 3. 1 紅外接收電路的設(shè)計(jì)紅外 接 收 電 路

9、中 使 用 一 體 化 紅 外 接 收 頭 TL18387接收紅外信號(hào)。 T L1838集紅外接收和放大 于一體 , 不需任何外接元件 , 就能完成從紅外接收到輸 出與 TT L 電平兼容的所有工作 , 而體積和普通的塑封 三極管大小一 樣。 TL1838的輸 出波 形如圖 4所示。 當(dāng)接收到頻帶 內(nèi)的 紅外信 號(hào)時(shí) , TL1838會(huì)輸 出低 電 平 , 否則數(shù)據(jù)高電平 , 從而將 時(shí)斷時(shí)續(xù) 的紅外信號(hào)解 調(diào)成原來(lái)的連續(xù)方波信號(hào)。圖 4 T L 1838的輸出波形1. 3. 2 報(bào)警電路的設(shè)計(jì)報(bào)警電路采用了蜂鳴器發(fā)聲模擬報(bào)警 , 蜂鳴器接在 CPU 的引腳 P2. 1上 , 通過(guò) N PN

10、型三極管做電流放大 , 通過(guò)單片機(jī)控制蜂鳴器的頻率及蜂鳴時(shí)間。當(dāng)輸入錯(cuò) 誤的密 碼 進(jìn) 行 開 鎖時(shí) , 由 P2 1口 輸 出 高 電 平 使 得 NPN 型三極管 9014導(dǎo)通 , 蜂鳴器兩端加電 , 由蜂鳴器 發(fā)出 3s 的報(bào)警聲 , 當(dāng)連續(xù)三次出現(xiàn)密碼錯(cuò)誤時(shí) , 系統(tǒng)將 長(zhǎng)時(shí)間報(bào)警 , 有效起到了防盜作用。 1. 3. 3 電源電路的設(shè)計(jì)電源部分使用 LM 7805芯片進(jìn)行穩(wěn)壓后提供單片 機(jī) 5V 的電壓 8, 其電路如圖 5所示。主要采用家用交流電 , 同時(shí)采用 9V 電池作為備用電源。這樣做的優(yōu)點(diǎn) 是 , 即使斷電也不至于無(wú)法開鎖。圖 5 電源部分電路原理圖1. 3. 4 其他外圍

11、電路的設(shè)計(jì)由于 AT89S52單片機(jī)有 4個(gè)并行輸入輸出口 , 硬 件資源比較充足 , 鍵盤電路采用了相對(duì)簡(jiǎn)單的獨(dú)立式按 鍵 ; 電路中用一繼電器控制一綠色發(fā)光二極管代替具體 的鎖 , 當(dāng)密碼正確時(shí) , 開鎖 5s, 然后自動(dòng)上鎖 ; P2. 0口 接一紅色發(fā)光二極管 , 用其亮與滅來(lái)提醒用戶按鍵是否 按下。這樣既巧妙地提醒了用戶又有效地保護(hù)了密碼。 2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)軟件部分的設(shè)計(jì)基于匯編語(yǔ)言 9, 采用模塊化設(shè)計(jì) 思想 , 以主程序?yàn)楹诵脑O(shè)置了多個(gè)功能模塊子程序。主數(shù) 控 技 術(shù) 馬冬梅等 :一種簡(jiǎn)易紅外遙控密碼鎖設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)程序主要起到一個(gè)導(dǎo)向和決策功能 , 決定什么時(shí)候系統(tǒng) 該做什么

12、 , 系統(tǒng)的各種功能主要是通過(guò)調(diào)用具體的子程 序來(lái)實(shí)現(xiàn)。2. 1 紅外發(fā)射模塊程序的設(shè)計(jì)發(fā)射模塊的編碼與調(diào)制工作是由軟件編程實(shí)現(xiàn)的。 當(dāng)按 鍵 K 按 下時(shí) , 密 碼 信 號(hào) 依 次 送 往 數(shù) 據(jù) 緩 沖 器 SBUF, 然后利用 0 電平調(diào)制、 1 電平不調(diào)制的方法 , 將二進(jìn)制信號(hào)調(diào)制成頻率為 38. 5kH z 的間斷脈沖串 信號(hào) , 通過(guò) P3. 0口輸出 , 驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)光二極管 , 最后以 波長(zhǎng) 940nm 的紅外光發(fā)出 紅外遙控信號(hào)。紅外發(fā)射 模塊程序流程圖如圖 6所示。 圖 6 紅外 發(fā)射模塊程序流程圖38. 5kH z 已調(diào)波的實(shí)現(xiàn)是依據(jù)匯編語(yǔ)言具有嚴(yán)格 的指令周期來(lái)實(shí)現(xiàn)的

13、 , 低電平與高電平均持續(xù) 13個(gè)機(jī) 器周期 , 這里采用的時(shí)鐘晶振是 12M H z, 所以產(chǎn)生的 調(diào)制波的精確頻率為 38. 46kH z 。2. 2 本機(jī)接收處理模塊程序的設(shè)計(jì)本機(jī)處理部分可以實(shí)現(xiàn)密碼設(shè)置和修改、 本機(jī)按鍵 開鎖、 按鍵提示、 密碼錯(cuò)誤報(bào)警、 超次提示、 遙控開鎖和 按鍵之間超過(guò) 3s 自動(dòng)復(fù)位等所有的功能。本機(jī)處理 的主程序流程圖如圖 7所示。2. 2. 1 密碼設(shè)置子程序的設(shè)計(jì)系統(tǒng)只有內(nèi)部上電復(fù)位的時(shí)候才能設(shè)置或者修改 密碼。當(dāng)系統(tǒng)復(fù)位時(shí) , 即進(jìn)入了等待用戶按鍵設(shè)置新密 碼狀態(tài) , 用戶輸入的 8位密碼依次保存在 RAM 存儲(chǔ)單 元的 41H 48H 單元。當(dāng) 8位

14、 密碼設(shè)置完成后 , 蜂鳴 器鳴響 1s 提示密碼已成功設(shè)置。當(dāng)按鍵開鎖時(shí) , 輸入 的密碼依次和 RA M 存儲(chǔ)器中 41H 48H 單元的數(shù)相 比較 , 只要有 1位不相同 , 門鎖不但不能打開 , 而且還發(fā) 出報(bào)警信號(hào)。2. 2. 2 按鍵間隔超時(shí)的判斷及復(fù)位前文提到了當(dāng)按鍵間隔超過(guò) 3s 有自動(dòng)復(fù)位的功 能 , 設(shè)置密碼和按鍵開鎖時(shí)分別 采用定時(shí)器 T 0和 T 1來(lái)實(shí)現(xiàn)。兩定時(shí)器均設(shè)為 50ms 定時(shí)中斷 , 連續(xù)產(chǎn)生 60次中斷的時(shí)間是 3s 。當(dāng)確實(shí)有鍵按下并彈起時(shí) , 打開相應(yīng)定時(shí)器中斷并允許其計(jì)數(shù)。假如在下一按鍵按 下時(shí) , 發(fā)生定時(shí)中斷還不到 60次 , 則定時(shí)器停止計(jì)數(shù)并

15、 重設(shè)計(jì)數(shù)初值及定時(shí)中斷次數(shù) ; 如果在下一按鍵按下之 前 , 定時(shí)器已發(fā)生 60次中斷 , 表示 3s 已到 , 則系統(tǒng)自 動(dòng)進(jìn)行軟件復(fù)位。設(shè)置密碼時(shí)按鍵間隔超時(shí)的復(fù)位程 序代碼如下 :IN T T 0:M O V T H 0, #4CH ; 設(shè)置定時(shí)器初值M O V T L 0, #00H PO P A CC PO P A CC CLR A ; ACC 中內(nèi)容清零 PU SH A CC ; 把 0000H 壓入棧頂PU SH A CC RET I以上 程序當(dāng) 執(zhí)行 完 RET I 指令 后 , PC 指 針指 向 0000H , 程序從地址 0000H 處開始執(zhí)行 , 即實(shí)現(xiàn)了軟件復(fù)位。圖

16、 7 本機(jī)處理接收模塊主程序流程圖當(dāng)鍵盤開鎖時(shí) , 如果按鍵間隔超過(guò) 3s, 這時(shí)的程序 復(fù)位 并不是從地址 0000H 處執(zhí)行 , 而是回到 密碼設(shè) 置結(jié)束提示音 后的那一條指令處開始執(zhí)行 , 利用單步 執(zhí)行指令的方法得到了此條指令的地址 :0FC00H 。 3 結(jié) 語(yǔ)該設(shè)計(jì)的亮點(diǎn)在于沒有擴(kuò)展任何 E 2PROM 的情況 下 , 實(shí)現(xiàn)了任意修改密碼的功能 , 且采用軟件復(fù)位的方 法取消無(wú)效按鍵。通過(guò)對(duì)本系統(tǒng)設(shè)置密碼、 鍵盤開鎖、 紅外遙控開鎖等各方面的情況進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試 , 驗(yàn)證了系 統(tǒng)的精確性和安全性。實(shí)驗(yàn)證明該系統(tǒng)成本低、 可靠性 高 , 值得推廣與應(yīng)用。(下轉(zhuǎn)第 170頁(yè) 161代碼緊湊

17、的 Linux 。雖然體積小 , 但仍然保留了 Linux 的大多數(shù)優(yōu)點(diǎn) , 非常適合嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用。在 Clinux 內(nèi)核基礎(chǔ)上 , 編寫了 RS 232串口驅(qū)動(dòng) 程序、 LCD 驅(qū)動(dòng)程序和網(wǎng)絡(luò)接口驅(qū)動(dòng)程序。設(shè)備驅(qū)動(dòng) 程序屏蔽了是硬件細(xì)節(jié) , 這樣操作系統(tǒng)可以像操作普通 文件一樣對(duì)其進(jìn)行讀寫操作。為了長(zhǎng)期保存數(shù)據(jù) , 系統(tǒng)在 Clinux 編譯時(shí)添加了 JFFS2文件系統(tǒng)。操作系統(tǒng)通過(guò) JFFS2文件系統(tǒng)管理 FLASH 空間 , 不僅可以保存系 統(tǒng)設(shè)置的各種參數(shù) , 還 可以將采集到的數(shù)據(jù)以文件形式保存在 FLASH 中 , 即 使掉電也不會(huì)丟失。本地軟件在 Linux 下用 C 語(yǔ)言編

18、寫 , 并通過(guò)交叉 編譯得到適合在 Clinux 運(yùn)行的程序。本應(yīng)用采用多 線程編程 , 將系統(tǒng)工作劃分為 射線強(qiáng)度檢測(cè)線程、 串 口通信線程、 數(shù)據(jù)處理線程、 LCD 顯示線程、 網(wǎng)絡(luò)傳輸 線程。各線程是相對(duì)獨(dú)立 的工作子模塊 , 可以同時(shí)工 作 , 有利于提高實(shí)時(shí)性 9。射線強(qiáng)度檢測(cè)線程負(fù)責(zé)采集脈沖信號(hào) ; 串口通信 線程負(fù)責(zé)采集煤與矸石混合燃料的質(zhì)量信號(hào) ; 數(shù)據(jù)處理 線程負(fù)責(zé)對(duì)采集到的兩路數(shù)據(jù)進(jìn)行處理 , 分別得到煤、 矸石的混合比例 ; LCD 顯示線程顯示煤、 矸石的混合比 例 ; 網(wǎng)絡(luò)傳輸線程將處理得到的數(shù)據(jù)傳送到遠(yuǎn)程 PC 。4 結(jié) 語(yǔ)基于 S3C44B0X 微處理器的工業(yè)用煤

19、成分定量分 析系統(tǒng) , 其電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、 易于操作、 可靠性強(qiáng) , 具有良 好的人機(jī)界面。可配備于熱電廠及監(jiān)測(cè)部門的化驗(yàn)室 , 對(duì)混合燃料的成分進(jìn)行快速定量分析。由于矸石本身含有一定量的煤 , 減小了矸石與煤的 區(qū)分度 , 造成測(cè)量誤差 10。因此 , 如何合理選擇混合燃 料質(zhì)量吸收系數(shù)測(cè)量時(shí)的修正值 , 就成為精確測(cè)量的關(guān) 鍵 , 可以通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)確定。參 考 文 獻(xiàn)1陳天虎 , 慶承松 . 煤矸石的特性及 其選擇 性破碎 分選 J.礦 產(chǎn)保護(hù)與利用 , 1994(4 :39-41.2陳國(guó) 杰 , 趙維義 , 朱星 . 基 于單片 機(jī)雙能 射線 透射煤 矸石 在線識(shí) 別 儀 J .核 電 子

20、 學(xué) 與 探 測(cè) 技 術(shù) , 2004, 24(2 : 140-142.3邢偉 . 基于 射 線探測(cè) 技術(shù) 的煤 矸石分 選系 統(tǒng)的設(shè) 計(jì) J. 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) , 2007, 41(4 :455-457.4張樸 , 孔 力 , 黃 心漢 . 基于 雙能 射線的 煤矸在 線識(shí)別 模型 研究 J. 工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置 , 2000(2 :53-55.5張志康 , 馬凌驥 . 雙能量 射線透 射法煤炭灰 分在線測(cè) 量的 實(shí)現(xiàn) J.核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù) , 1991, 11(3 :132-138.6周立功 . A RM 嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)教程 M . 北京 :北京航 空航 天大學(xué)出版社 , 2005.

21、7馬忠梅 , 祝烈煌 , 李善平 , 等 . A RM &Linux 嵌 入式系統(tǒng) 教程 M . 北京 :北京航空航天大學(xué)出版社 , 2004.8謝一岡 , 陳昌 , 王曼 , 等 . 粒子探 測(cè)器與 數(shù)據(jù)獲 取 M .北 京 :科學(xué)出版社 , 2004.9孫瓊 . 嵌入式 L inux 應(yīng)用程序開發(fā)詳解 M . 北 京 :人民郵電 出版社 , 2006.10趙維義 , 鄒畹珍 , 李慶園 . 煤矸石在 線自動(dòng)分 選技術(shù)及 其計(jì) 數(shù)修正問(wèn)題 分析 J.核 電子 學(xué)與 探測(cè) 技術(shù) , 1997, 17(2 : 144-149.作者簡(jiǎn)介 :徐 航 男 , 1984年出生 , 河南南陽(yáng) 人 , 碩士研究生 。 主要從事嵌入式系統(tǒng)研究 。張 斌 男 , 1967年出生 , 河南鄭州 人 , 高級(jí)實(shí)驗(yàn)師 。 主要從事計(jì)算機(jī)信息處理及核醫(yī)學(xué)成像研究 。 牛靈欣 男 , 1984年出生 , 河南南陽(yáng) 人 , 碩士研究生 。 主要從事核電子學(xué)及核醫(yī)學(xué)成像研究 。羅 闖 男 , 1983年出生 , 河南南陽(yáng) 人 , 碩士研究生 。 主要從事智能儀器儀表研究 。趙書俊 男 , 1961年出生 , 河南鄭州 人 , 博士生導(dǎo)師 。 主要從事核電子學(xué)及核醫(yī)學(xué)成像研究 。(上接第 161頁(yè) 參 考 文 獻(xiàn)1郭海英 . 基于 單片 機(jī)的電 子安 全密碼 鎖的 設(shè)計(jì) J. 現(xiàn)代 電 子技術(shù) , 2