一種無線遙控密碼鎖的設(shè)計(jì)

1、一種無線遙控密碼鎖的設(shè)計(jì)    【摘要】    第1章 緒 論 1. 1  國內(nèi)外現(xiàn)狀 隨著人們生活的提高和安全意識的加強(qiáng)，各種系列的保險(xiǎn)箱廣泛進(jìn)入人們的        第1章 緒 論1. 1  國內(nèi)外現(xiàn)狀隨著人們生活的提高和安全意識的加強(qiáng)，各種系列的保險(xiǎn)箱廣泛進(jìn)入人們的生活和工作，因而保險(xiǎn)箱鎖系統(tǒng)的安全性就變得至關(guān)重要。當(dāng)前市場上的保險(xiǎn)箱鎖具有以下幾種方式。一種是機(jī)械式的密碼鎖，它具有成本低，抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，同

2、也具有密碼量少，安全性差，鑰匙易于復(fù)制的缺點(diǎn)。一種是電子式的密碼鎖，它具有成本相對不高，密碼量大，不易破譯的優(yōu)點(diǎn)，但是這些電子密碼鎖系統(tǒng)都采用的是固定鍵盤式的，也就是將操作鍵盤固定在保險(xiǎn)箱的面板上，這就使得用戶在操作時(shí)沒有隱蔽性，極易被人看見和偷拍而使得密碼不安全，因而操作的安全性不高。同時(shí)市面上還有少量的其它保險(xiǎn)箱鎖，如磁卡式的保險(xiǎn)箱鎖、智能卡IC卡式的保險(xiǎn)箱鎖，指紋保險(xiǎn)箱鎖等。磁卡式的保險(xiǎn)箱鎖和智能卡IC卡式的保險(xiǎn)箱鎖都具有更換方便，易于操作的優(yōu)點(diǎn)，但是由磁卡本身結(jié)構(gòu)簡單、磁條(磁層)暴露在外、存儲(chǔ)容量小、無內(nèi)部安全保密措施等，使其容易被破譯。安全性差，同時(shí)由于磁卡和IC卡本身對使用環(huán)境要

3、求高，它的穩(wěn)定性和可靠性也就相應(yīng)降低，同時(shí)攜帶也不方便。指紋式的保險(xiǎn)箱鎖具有操作簡單，安全性高，不易破譯，攜帶方便的優(yōu)點(diǎn)，但是它的成本偏高，不能被人們廣泛地接受。在這幾種保險(xiǎn)箱鎖中，電子式的密碼保險(xiǎn)箱鎖的市場占有量最大，因?yàn)樗某杀镜?，安全高，操作簡單，最能符合用戶的需要，但?dāng)前市面上的電子式的密碼鎖也有它的不足，因?qū)λM(jìn)行必要的改造將勢在必行。11對于無線遙控技術(shù)，當(dāng)前基本上通過以下幾種方式來實(shí)現(xiàn):紅外線(infrared ray)遙控方式，無線電遙控方式，超聲波遙控方式和聲音遙控方式。紅外線技術(shù)出現(xiàn)較早成本低，價(jià)格也具有優(yōu)勢。紅外線遙控具有以下優(yōu)點(diǎn):控制內(nèi)容多，抗干擾能力較強(qiáng)，不會(huì)發(fā)生任何

4、誤動(dòng)作:響應(yīng)速度快，不會(huì)對其它電器產(chǎn)生干擾，從而影響用戶使用;體積小，成本低，功耗小，與其它方式相比，可降低消耗功率90%。但它的缺點(diǎn)也明顯，在使用中需要保證遙控發(fā)射器和遙控接收設(shè)備處于一定的角度范圍，中間不能有任何物品，否則就會(huì)阻擋紅外線的傳輸，因?yàn)榧t外線不能穿越磚瓦水泥砌筑的墻體，這在日常使用中經(jīng)常會(huì)造成不便，畢竟用戶不希望只能在一定的角度范圍內(nèi)才能對保險(xiǎn)箱進(jìn)行操作，此外紅外方式也容易受到外界干擾。超聲波遙控方式中的超聲傳感器頻帶窄，所能攜帶的信息量少，易受干擾而引起誤動(dòng)作，同時(shí)該種方式作用距離短，通用性強(qiáng)，可互換，因而，不適合在鎖具遙控上應(yīng)用。聲音遙控方式通用性強(qiáng)，作用距離短，聲音攜帶的

5、信息量少，易受干擾而引起誤動(dòng)作，它適合于像聲控電燈開關(guān)的場合，不適合在鎖具遙控上應(yīng)用。無線電作為新一代的無線外設(shè)解決方案(目前火熱的藍(lán)牙也屬于此類)，具有繞射和穿透特性，只要在有效工作范圍內(nèi)，無線設(shè)備就可以不受角度、方向和障礙物的限制而自由使用。并且采用特定的編碼解碼技術(shù)可防止無線電波的相互干擾，抗干擾能力強(qiáng)。當(dāng)前市面上大量使用的汽車防盜鎖就是采用的這種方式。經(jīng)過上述綜合比較，無線電射頻遙控方式更適合本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要。111.2 課題來源    為了克服當(dāng)前市面上的電子式密碼鎖的不足以滿足用戶的不同需求，提出將無線遙控方法與密碼技術(shù)相結(jié)合，在保證原有密碼鎖系統(tǒng)性能

6、的基礎(chǔ)上研發(fā)新型的遙控密碼鎖系統(tǒng)來克服固定鍵盤式的密碼鎖的不足，使用戶能在一定范圍內(nèi)的任何位置都能對保險(xiǎn)箱進(jìn)行開啟，這樣就保證了密碼的安全性。這種新型遙控密碼鎖系統(tǒng)填補(bǔ)了國內(nèi)空白，在給用戶提供更加安全可靠的產(chǎn)品的同時(shí)也將提高了公司的市場競爭力。1.3 遙控密碼鎖系統(tǒng)簡介    遙控密碼鎖系統(tǒng)由兩部分組成:遙控發(fā)射器和遙控接受系統(tǒng)。使用者在10米的范將密碼從遙控發(fā)射器上的鍵盤輸入，然后由發(fā)射器發(fā)射出去。遙控接受系統(tǒng)接受到用戶輸入的密碼后由微處理器進(jìn)行破譯并與原來設(shè)定密碼進(jìn)行比，如果比對通過則驅(qū)動(dòng)電磁鐵帶動(dòng)栓門開鎖，如果比對失敗則不產(chǎn)生任何操作。同時(shí)遙控密碼鎖系統(tǒng)具有

7、一般電子密碼鎖系統(tǒng)的普遍特點(diǎn)，該系統(tǒng)能由用戶自己設(shè)定密碼，密碼由0到9個(gè)4位數(shù)構(gòu)成，最高有10的4次方個(gè)組合方式，安全性高，并能對試圖非法開鎖操作進(jìn)行懲罰性的自鎖，同時(shí)發(fā)出蜂鳴警告，此外每一套遙控密碼鎖系統(tǒng)還配置了一組備用密碼，以滿足某些特殊地方如賓館的管理需要。用戶在使用本系統(tǒng)時(shí)，只有在開啟本遙控系統(tǒng)后才能用機(jī)械鑰匙打開保險(xiǎn)箱，可以使保險(xiǎn)箱具有雙保險(xiǎn)功能，使保險(xiǎn)箱更加安全。同時(shí)遙控器具有通用性，便于生產(chǎn)，即使遙控器被盜或丟失，由于密碼的保密性，其他人也無法打開本系統(tǒng)。12     第1章 緒 論 1. 1  國內(nèi)外現(xiàn)狀 隨著人們生活的提高和安

8、全意識的加強(qiáng)，各種系列的保險(xiǎn)箱廣泛進(jìn)入人們的        系列設(shè)置的IZC總線(Inter IC BUS)，  MOTOROLA推出的串行外圍接口(SPI:seral               peripheral interface)以及NS公司推出的Mcrowire串行接口。其中以串行總線接口最為簡單，該總線已為不少公司采用。由I2C BUS構(gòu)成的單片機(jī)應(yīng)用系

9、統(tǒng)能方便地構(gòu)成件只需具有I 2C總線接口而不必考慮其派系;系統(tǒng)中I2C總線上任一節(jié)可在系統(tǒng)統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)撥插而不影響其他節(jié)點(diǎn)工作，I2C總線的最少連線，獨(dú)立的工作方式為用戶最終實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，系列化奠定了基礎(chǔ)。在這種情況下，本系統(tǒng)選用具有I2C通訊的CAT24WC01的EEPROM存儲(chǔ)器。21.4. 3總體方案  遙控密碼鎖系統(tǒng)的基本組成如下:   (1)  13鍵遙控發(fā)射器  包括:13個(gè)按鍵，微處理器，編碼芯片PT2262，發(fā)射電路。  原理圖1-3如下: 圖1-3圖1-3 搖控發(fā)射原理圖工作原理:用5伏電源供電，當(dāng)按鍵按下時(shí)，PT226

10、2上電，發(fā)射電路上電，PT2262將按鍵的狀態(tài)編碼產(chǎn)生方波，采用315M報(bào)警專用高頻頻率作為載，在經(jīng)過ASK調(diào)制，由發(fā)射電路發(fā)射出去。  (2)遙控接受電路    包括:遙控接收模塊，解碼芯片PT2272-M4，單片微處理器(Atme189s51 ),固定鍵盤，EEPROM24c01等。原理圖如下:圖1-4遙控接收原理圖    固定鍵盤用于設(shè)定密碼，或者是用戶不用遙控發(fā)射器的時(shí)候用來開啟密碼鎖。遙控部分的工作原理如下:默認(rèn)狀態(tài)下CPU處于掉電狀態(tài)，遙控接收模塊和PT2272-M4一直處于工作狀態(tài)，當(dāng)遙控器的數(shù)據(jù)位上的健按下時(shí)

11、，遙控接收模塊接收到己調(diào)波信號，經(jīng)過解調(diào)還原成原來的方波信號，這些方波信號經(jīng)過電壓匹配處理，輸入給解碼芯片PT2272-M4產(chǎn)生輸出，這個(gè)輸出將CPU從掉電模式中喚醒，使CPU處于正常工作狀態(tài)， CPU接受數(shù)據(jù)，然后CPU對接收到的數(shù)據(jù)輸入進(jìn)行處理，產(chǎn)生相應(yīng)的操作結(jié)果。在不使用遙控發(fā)射器的時(shí)候，固定鍵盤上的任意一個(gè)按鍵按下時(shí)，單片機(jī)硬件復(fù)位，單片機(jī)從掉電模式轉(zhuǎn)入正常工作模式，完成密碼的比對，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)輸出。總結(jié)起來，上述設(shè)計(jì)方案是切合實(shí)際的，是能夠?qū)崿F(xiàn)的。第2章  控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)包括下列兩部分:    .遙控發(fā)射器上的硬件結(jié)構(gòu)

12、0;   .遙控接受系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)遙控發(fā)射器上的硬件結(jié)構(gòu)包括下列幾部分    .13鍵鍵盤電路    .編碼電路    .射頻發(fā)射電路遙控接受系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)包括下列幾部分    .CPU及外圍電路    .鍵盤電路    .解碼電路    .外部存儲(chǔ)器電路    .上電復(fù)位電路.射頻接收電路2. 1硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 一個(gè)單片機(jī)應(yīng)

13、用系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)包含有兩部分內(nèi)容:一是系統(tǒng)擴(kuò)展，即單片機(jī)內(nèi)部的功能單元，如ROM, RAM, I /0口，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，中斷系統(tǒng)等容量不能滿足應(yīng)用系統(tǒng)的要求時(shí)，必須在片外進(jìn)行擴(kuò)展，選擇合適的芯片，設(shè)計(jì)相應(yīng)的電路。二是系統(tǒng)配置，即按照系統(tǒng)功能要求配置外圍設(shè)備，如鍵盤，顯示器，打印機(jī)，A/D, D/A轉(zhuǎn)換器等，要設(shè)計(jì)合適的接口電路。在本系統(tǒng)中，89S51單片機(jī)內(nèi)部的功能單元已經(jīng)能夠滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要，不需要系統(tǒng)擴(kuò)展。按系統(tǒng)功能需求，需要配置固定鍵盤，LED顯示，EEPROM存儲(chǔ)器等。 系統(tǒng)的擴(kuò)展和配置設(shè)計(jì)遵循下列原則: 1)盡可能選擇典型電路，并符合單片機(jī)的常規(guī)用法。為硬件的標(biāo)準(zhǔn)化，模

14、塊化打下良好的基礎(chǔ)。 2)系統(tǒng)的擴(kuò)展與外圍設(shè)備配置的水平應(yīng)充分滿足應(yīng)用系統(tǒng)的功能要求，并留有適當(dāng)?shù)挠嗟?，以便二次開發(fā)。在本系統(tǒng)中選用有32個(gè)I/0口線的89S51，當(dāng)前設(shè)計(jì)中接收、遙控電路分別選用了其中的27和18根口線，留有5和16個(gè)I/0口為以后系統(tǒng)擴(kuò)展留有空間。     第1章 緒 論 1. 1  國內(nèi)外現(xiàn)狀 隨著人們生活的提高和安全意識的加強(qiáng)，各種系列的保險(xiǎn)箱廣泛進(jìn)入人們的         圖2-1  PT2262的引腳和功能&

15、#160;PT2262最大可以具有12個(gè)地址位，它的數(shù)據(jù)位最大可以有6個(gè)。每一個(gè)地址位可以有接地，接電源，懸空三種狀態(tài)。每個(gè)數(shù)據(jù)位可以有接地，接高兩種狀態(tài)。PT2262就是將地址位和數(shù)據(jù)位的狀態(tài)進(jìn)行編碼然后輸出相應(yīng)的編碼信號。PT2262能夠滿足兩種工作方式:射頻工作方式(RF)和紅外線工作方式(IR)。由于在整個(gè)系統(tǒng)的遙控方式上我選用的射頻的工作方式，下面詳細(xì)介紹PT2262的射頻工作方式。編碼芯片PT2262發(fā)出的編碼信號由:地址碼，數(shù)據(jù)碼，同步碼組成一個(gè)完整的碼字。 位碼是編碼波形的基本單位，可以分為AD位(地址，數(shù)據(jù))和SYNC位(同步)。根據(jù)相應(yīng)端子電平的低，高，或者懸空狀

16、態(tài)，AD位可分別置為“0""1"或“f"，每位波形由兩個(gè)脈沖周期構(gòu)成，每個(gè)脈沖周期含16個(gè)時(shí)鐘周期詳見下圖2-2。 同步位的長度是四個(gè)AD位的長度，含有一個(gè)1/8AD位寬度的脈沖。詳見下圖2-3。     第1章 緒 論 1. 1  國內(nèi)外現(xiàn)狀 隨著人們生活的提高和安全意識的加強(qiáng)，各種系列的保險(xiǎn)箱廣泛進(jìn)入人們的         圖2-2 AD位波形 圖2-3同步位波形  

17、60;  一組位碼構(gòu)成了字碼，字碼由12位AD位碼再緊跟1位SYNC位碼構(gòu)成。12位AD位碼的值是由發(fā)射時(shí)的AO-A5和A6/D5-Al l/DO位的相應(yīng)狀態(tài)決定的。當(dāng)PT2262的數(shù)據(jù)位被使用時(shí)，它的地址位就相應(yīng)地減少。PT2262/PT2272有最大12個(gè)地址位，其中包括6個(gè)地址數(shù)據(jù)共用位。下圖就反映了字碼與相應(yīng)引腳的關(guān)系: 0Data   A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 Sync.bit1Data   A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 D0 Sync.

18、bit2Data   A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 D1  D0 Sync.bit3Data   A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 D2 D1  D0 Sync.bit圖2-4 引腳與字關(guān)系圖例如:當(dāng)使用4位數(shù)據(jù)位時(shí)，地址位就有8位，發(fā)射格式如下圖: 圖2-5 字碼的組成幀碼:一個(gè)幀碼包括4個(gè)連續(xù)的字碼。當(dāng)PT2262的TE(發(fā)射使能位)置底時(shí)，PT2262的DOUT腳就輸出幀碼。如果TE(發(fā)射使能位)在幀碼輸出完以后依然置底，那么PT2262就輸出其他的幀碼。注意，只要TE

19、置低，DOUT就輸出幀碼，這是同步的。    在本系統(tǒng)中，PT2262的具體應(yīng)用電路圖見圖1. 1遙控發(fā)射器原理圖。它的一個(gè)完整字與地址位的關(guān)系如下圖2-6所示:  圖2-6 本系統(tǒng)的字與地址位關(guān)系圖因而當(dāng)按鈕按下時(shí)，PT2262輸出的相應(yīng)的編碼波形。具體輸出的編碼波形(一個(gè)字的編碼波形)如下圖2-7所示，輸出的編碼波就可以直接輸入射頻發(fā)射電路進(jìn)行工作。 PT2272的操作流程: 圖2-11 PT2272上電工作流程圖    上電后PT2272進(jìn)入待機(jī)模式，檢查是否有接收信號，如無接收信號，仍停留在待機(jī)狀

20、態(tài)。否則在收到信號后，進(jìn)行接收，碼地址與設(shè)置的碼地址進(jìn)行比較。當(dāng)接收地址與設(shè)置地址相互匹配時(shí)，數(shù)據(jù)存于寄存器中。當(dāng)檢查到連續(xù)兩幀的碼地址都匹配，且數(shù)據(jù)都一致時(shí)，相應(yīng)的數(shù)據(jù)輸出端有輸出，并且驅(qū)動(dòng)VT輸出。當(dāng)聯(lián)系兩幀的碼地址不匹配時(shí)，VT不會(huì)被驅(qū)動(dòng)，對于瞬態(tài)輸出型來說，輸出數(shù)據(jù)復(fù)位，而對鎖存型的輸出，則輸出數(shù)據(jù)維持。2. 4 遙控發(fā)射器電路    12鍵遙控發(fā)射器電路可以分為兩部分:編碼電路和射頻發(fā)射電路。編碼電路的功能如上節(jié)說述由編碼芯片PT2262來實(shí)現(xiàn)，下面先介紹射頻發(fā)射電路的原理和方法。     第1章 緒 論 1. 1

21、  國內(nèi)外現(xiàn)狀 隨著人們生活的提高和安全意識的加強(qiáng)，各種系列的保險(xiǎn)箱廣泛進(jìn)入人們的        2. 6鍵盤和顯示接口    系統(tǒng)的所有密碼設(shè)置以及在沒有用遙控器開鎖的情況下密碼的輸入都需要由鍵盤輸入。同時(shí)采用發(fā)光二極管來進(jìn)行提示操作，使用戶操作更加直觀和方便。由于系統(tǒng)采用89S51單片機(jī)作為遙控接收電路的核心處理器，它的I/O口線共有32根，能夠滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)的需要。系統(tǒng)需要13個(gè)鍵輸入，原理圖如下圖      &

22、#160; 圖2-14 遙控鍵盤和固定鍵盤電路 圖2-15 LED顯示電路電路的數(shù)碼管采用的是共陽極的接法。相同的數(shù)碼段是通過A、B、C、D、E、F、G連接在一起的。當(dāng)要顯示數(shù)字時(shí)，相應(yīng)的數(shù)碼位電源接通，并且單片機(jī)動(dòng)態(tài)掃描各位的電源，開始顯示密碼。2. 7 上電復(fù)位電路    由于本系統(tǒng)是應(yīng)用于保險(xiǎn)箱上，在本系統(tǒng)中，系統(tǒng)一般情況下保持掉電狀態(tài)，只有當(dāng)遙控器上的特定鍵或固定鍵盤上的通電時(shí)，系統(tǒng)從掉電狀態(tài)喚醒，進(jìn)入正常工作狀態(tài)。通電瞬間，由于電解電容的瞬間時(shí)相當(dāng)于短路則電路復(fù)位，當(dāng)一段時(shí)間電容充電完畢后，電路相當(dāng)于斷路，則復(fù)位接口為低，進(jìn)入正常工作

23、狀態(tài)。注意，要正確退出掉電模式在Vcc要恢復(fù)到正常操作電壓范圍之內(nèi)并且要保持足夠長的時(shí)間(通常小于lOms)以使振蕩器重新起振并穩(wěn)定下來。具體復(fù)位電路設(shè)計(jì)如下圖: 圖2-16 復(fù)位電路2. 8 外部存儲(chǔ)器電路  為了保證用戶密碼在系統(tǒng)掉電時(shí)不會(huì)丟失，本系統(tǒng)采用CAT24WC02的EEPROM存儲(chǔ)器來存儲(chǔ)用戶密碼。電擦除可編程只讀存儲(chǔ)器EEPROM(Electrically Erasable PROM)是近年來開始被廣泛使用的一種只讀存儲(chǔ)器，它能在應(yīng)用系統(tǒng)中進(jìn)行在線改寫，并能在掉電的情況下保存數(shù)據(jù)而不需保證電源，因而完全符合系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。雖然EEPROM的擦除時(shí)間較長，但這

24、不影響整個(gè)系統(tǒng)的功能。在本系統(tǒng)，用戶設(shè)定的密碼就存于EEPROM CAT24WC01中。CAT24WC01與單片機(jī)之間采用I2C總線通訊方式。I2C總線概述: I2C總線(Inter IC Bus)通過兩根線(串行數(shù)據(jù)線SDA和串行時(shí)鐘線SCL)使掛接到總線上的器件相互進(jìn)行信息傳遞?？偩€使用軟件尋址來識別每個(gè)器件微控制器，存儲(chǔ)器，LCD驅(qū)動(dòng)器，時(shí)鐘芯片及其它。I2C總線器件完全省去了每個(gè)器件的片選線因而使系統(tǒng)的接線極其簡潔。典型的系統(tǒng)接線如下圖: 圖2-17 I2C總線接線圖    所示總線上的每一次數(shù)據(jù)傳送活動(dòng)都是主控器先發(fā)送起始信號，然后主

25、控器發(fā)送被控器的地址及讀寫位(1個(gè)字節(jié))，這之后是主控器等待被控器的應(yīng)答信號(接著的第九位)，再接著就是主控器發(fā)送數(shù)據(jù)給被控器(寫被控器)或接收被控器發(fā)出來的數(shù)據(jù)(讀被控器)，最后由主控器發(fā)出停止信號通知被控器結(jié)束整個(gè)數(shù)據(jù)傳送過程。I2C總線的數(shù)據(jù)傳送過程如圖2-19所示: I2C總線協(xié)議規(guī)定傳送的數(shù)據(jù)長度為8位而每次傳送的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)由被控器所限制如24WC01 (128字節(jié)EEPROM)規(guī)定一次最多可以傳送8個(gè)字節(jié)，24WC02(256字節(jié)EEPROM)規(guī)定一次最多傳送16個(gè)字節(jié)。 圖2-18  I2C總線的數(shù)據(jù)傳送過程按照I2C總線協(xié)議，總線上非單片機(jī)類型的外

26、圍器件地址由器件編號地址 (高4位D7-D4由器件類型決定)和器件引腳地址(D3-D 1)組成。24WC01 /02的器件編號地址為1010，器件的引腳地址由A2, Al, AO三根硬件地址線決定。例如A2和A1接地AO接高電平則器件地址為A2H，若AO也接低電平則器件地址為AOH。其格式如下圖所示由此可以看出I2C總線上最多可以掛接8片24WC01/02。 圖2-19 24WC01器件的地址組成(注:器件地址的第0位為讀寫位，在讀數(shù)據(jù)時(shí)由程序自動(dòng)處理成1,所以該位固定為0) I2C總線由主發(fā)送，主接收，從發(fā)送，從接收，4種方式組成。每種方式都有典型的數(shù)據(jù)傳送過程而每種數(shù)據(jù)傳送過程都

27、由一些狀態(tài)處理過程組成。 本單片機(jī)系統(tǒng)只存在著一個(gè)微控制器Atmel 89S51，此時(shí)I 2C總線的數(shù)據(jù)傳送過程要簡單得多，不存在總線的競爭與同步，只存在單片機(jī)89S51對外圍器件的主發(fā)送和主接收操作。由于Atmel 89S51沒有專門的I2C接口，所以利用單片機(jī)Atmel 89S51的兩根I/0口線來模擬I2C總線的數(shù)據(jù)傳輸格式和時(shí)序來實(shí)現(xiàn)對外圍I2C接口器件的數(shù)據(jù)操作。     第1章 緒 論 1. 1  國內(nèi)外現(xiàn)狀 隨著人們生活的提高和安全意識的加強(qiáng)，各種系列的保險(xiǎn)箱廣泛進(jìn)入人們的     

28、;   本系統(tǒng)選用CAT24WC01 EEPROM是具有1K位或128字節(jié)的CMOS EEPROM。CAT24WC01有一個(gè)8字節(jié)頁寫緩沖器，具有1. 8伏至6. 0伏的電壓工作范圍，低功耗，1000000編程/擦除周期，100年的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存期，可以設(shè)定寫保護(hù)，并且與400KHZ的I2C總線完全兼容，因而完全能夠滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要。下圖為本系統(tǒng)的硬件電路圖:                  

29、;      圖2-20 24WC01與單片機(jī)接線圖 如上圖所示，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)是利用Atmel 89S51的P3. 4和P3. 5來模擬I2C總線的數(shù)據(jù)傳輸格式和時(shí)序來實(shí)現(xiàn)單片機(jī)Atmel 89S51與EEPROM 24WC01的數(shù)據(jù)傳輸。P3. 4模擬串行時(shí)鐘線，P3. 5模擬串行數(shù)據(jù)線。24WC01的器件地址為AOH,以為去藕電容。具體軟件實(shí)現(xiàn)過程見第三章軟件部分。2.9電源電路 圖2-21  電源電路該電路是經(jīng)過變壓器變壓到9V的交流電，再又橋式整流，變?yōu)橹绷?，通過穩(wěn)壓管穩(wěn)7805壓得到到5V電壓VCC，電流為

30、300mA。本系統(tǒng)中主要元器件的工作電流和靜態(tài)電流如下表圖2-1:表2-1 主要元器件的工作電流 系統(tǒng)中遙控板：動(dòng)態(tài)電流=25mA+5mA+5mA=35 mA；靜態(tài)電流=50uA+0.3uA+0.1uA=50.3 uA。系統(tǒng)中接收板：動(dòng)態(tài)電流=25mA+3mA+4.5mA=32.5 mA；靜態(tài)電流=50uA+1uA+10uA=61 uA?？梢娤到y(tǒng)中的最大電流為35 mA，電源完全能滿足系統(tǒng)的需要。2.10 硬件總體電路根據(jù)上面幾節(jié)的分析和設(shè)計(jì)，就可以在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出系統(tǒng)的整體硬件電路。具體的整體硬件電路見下圖2-24，圖2-25，。該電路以at89S51為核心，合理利用了at89S5

31、1的各種資源。硬件復(fù)位電路，用戶在操作過程中如果出現(xiàn)死機(jī)和程序死循環(huán)或跑飛的情況時(shí)，用戶只需再按一下鍵盤上的任意一鍵和遙控器上的ENTER鍵或密碼設(shè)定鍵就可完成系統(tǒng)的復(fù)位，同時(shí)系統(tǒng)內(nèi)部程序也不是太復(fù)雜，邏輯簡單，系統(tǒng)的工作環(huán)境也不惡劣，環(huán)境對系統(tǒng)的影響較小，因而系統(tǒng)沒有必要再設(shè)計(jì)專門的看門狗(watchdog)電路。 2. 11 小結(jié) 本章詳細(xì)敘述了無線遙控控制系統(tǒng)硬件電路的結(jié)構(gòu)，分析了各個(gè)硬件電路的工作原理。在設(shè)計(jì)硬件電路的同時(shí)，充分考慮將軟件和硬件結(jié)合起來，發(fā)揮單片機(jī)的智能化優(yōu)勢。簡化硬件電路的設(shè)計(jì)，提高硬件電路的可靠性和穩(wěn)定性。    &

32、#160;  圖222 遙控發(fā)射 圖225 遙控接收第3章 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)軟件是整個(gè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心，它具有充分的靈活性，可以根據(jù)系統(tǒng)的要求而變化。在硬件結(jié)構(gòu)一定的情況下，只要改變軟件就能實(shí)現(xiàn)一些不同的功能。單片機(jī)所具有的智能功能要由軟件來完成。在本系統(tǒng)中，軟件結(jié)構(gòu)采用模塊化設(shè)計(jì)方法，將遙控接收器所要完成的功能分別編寫和調(diào)試。所有模塊調(diào)試成功以后，將各個(gè)模塊連接構(gòu)成單片機(jī)軟件系統(tǒng)。這樣的設(shè)計(jì)有利于程序代碼的優(yōu)化，而且便于設(shè)計(jì)、調(diào)試和維護(hù)。對于51系列單片機(jī)，現(xiàn)有四種語言支持，即匯編、PL/M. C和BASIC。BASIC通常附在PC機(jī)上，是初學(xué)編程的第一種語言

33、。一個(gè)新變量名定義之后可在程序中作變量使用，非常易學(xué)，根據(jù)解釋的行可以找到錯(cuò)誤而不是當(dāng)程序執(zhí)行完才能顯現(xiàn)出來。BASIC由于逐行解釋自然很慢，每一行必須在執(zhí)行時(shí)轉(zhuǎn)換成機(jī)器代碼，需要花費(fèi)許多時(shí)間不能做到實(shí)時(shí)性。BASIC為簡化使用變量，所有變量都用浮點(diǎn)值。BASIC是用于要求編程簡單而對編程效率和運(yùn)行速度要求不高的場合。當(dāng)前己經(jīng)很少用到此語言了。PL/M是Intel從&080微處理器開始為其系列產(chǎn)品開發(fā)的編程語言。它很像PASCAL，是一種結(jié)構(gòu)化語言，但它使用關(guān)鍵字去定義結(jié)構(gòu)。PL/M編譯器好像匯編器一樣可產(chǎn)生緊湊代碼。PL/M總的來說是“高級匯編語言”，可詳細(xì)控制著代碼的生成。但對51

34、系列，PL/M不支持復(fù)雜的算術(shù)運(yùn)算、浮點(diǎn)變量而無豐富的庫函數(shù)支持。     第1章 緒 論 1. 1  國內(nèi)外現(xiàn)狀 隨著人們生活的提高和安全意識的加強(qiáng)，各種系列的保險(xiǎn)箱廣泛進(jìn)入人們的         C語言是一種源于編寫UNIX操作系統(tǒng)的語言，它是一種結(jié)構(gòu)化語言，可產(chǎn)生壓縮代碼。C可以進(jìn)行許多機(jī)器級函數(shù)控制而不用匯編語言。與匯編相比，有如下優(yōu)點(diǎn):對單片機(jī)的指令系統(tǒng)不要求了解，僅要求對51的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)有初步了解，寄存器分配、不同存儲(chǔ)器的尋址及數(shù)據(jù)類型等細(xì)節(jié)可

35、由編譯器管理程序有規(guī)范的結(jié)構(gòu)，可分為不同的函數(shù)。這種方式可使程序結(jié)構(gòu)化將可變的選擇與特殊操作組合在一起的能力，改善了程序的可讀性編程及程序調(diào)試時(shí)間顯著縮短，從而提高效率。提供的庫包含許多標(biāo)準(zhǔn)子程序，具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能將己編好程序可容易的植入新程序，因?yàn)樗哂蟹奖愕哪K化編程技術(shù)C語言作為一種非常方便的語一言而得到廣泛的支持，C語一言程序本身并不依賴于機(jī)器硬件系統(tǒng)，基本上不做修改就可根據(jù)單片機(jī)的不同較快地移植過來。 51的匯編語言非常像其他匯編語一言，簡單實(shí)用。指令系統(tǒng)比第一代微處理器要強(qiáng)一些。51的不同存儲(chǔ)區(qū)域使得其復(fù)雜一些。但是利用匯編語言指令就可以充分利用片內(nèi)RAM資源，充分利

36、用單片機(jī)內(nèi)部的一些特殊規(guī)定，充分利用單片機(jī)的一切資源，因而單片機(jī)資源的利用效率高。同時(shí)匯編語言是最接近機(jī)器語言的，因而代碼的執(zhí)行效率高。在本系統(tǒng)中，選擇C語言來編寫相應(yīng)代碼。3. 1 應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)原則    應(yīng)用系統(tǒng)中的應(yīng)用軟件是根據(jù)系統(tǒng)功能要求設(shè)計(jì)的，應(yīng)可靠實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的各種功能。在本系統(tǒng)中，軟件設(shè)計(jì)要力求做到以下幾點(diǎn):    1)軟件結(jié)構(gòu)清晰，簡捷，流程合理。    2)各功能程序?qū)崿F(xiàn)模塊化，子程序化。這樣，即便于調(diào)試，鏈接，又便于移植，修改。    3)程序存儲(chǔ)區(qū)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

37、區(qū)要合理規(guī)劃，既能節(jié)約內(nèi)存容量，又使操作 方便。    4)運(yùn)行狀態(tài)實(shí)現(xiàn)標(biāo)志化管理。各個(gè)功能程序運(yùn)行狀態(tài)，運(yùn)行結(jié)果以及運(yùn) 行要求都要設(shè)置狀態(tài)標(biāo)志以便查詢，程序的轉(zhuǎn)移，運(yùn)行，控制都可通 過狀態(tài)標(biāo)志條件來控制。    5)經(jīng)過調(diào)試修改后的程序應(yīng)進(jìn)行規(guī)范化，除去修改的痕跡，以便于交流和借鑒，也為以后的軟件模塊化，標(biāo)準(zhǔn)化打下基礎(chǔ)。    6)實(shí)現(xiàn)全面軟件抗干擾設(shè)計(jì)。軟件抗干擾是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)提高可靠性 的有利措施。具體的軟件抗干擾方法，將在第四章中介紹下面幾節(jié)將詳細(xì)介紹各個(gè)模塊要實(shí)現(xiàn)的功能以及實(shí)現(xiàn)方法。 

38、;3. 2遙控接收子程序 遙控接收子程序要完成的功能就是不斷地掃描解碼芯片的地址位，接收解碼芯片的數(shù)據(jù)位和有效傳輸確認(rèn)位，判斷出遙控器上發(fā)射過來的相應(yīng)鍵值。由于解碼芯片的地址位是接地的，對于遙控器上連接在編碼芯片的數(shù)據(jù)位上的鍵值，只要置高，那么相應(yīng)的解碼芯片對應(yīng)的數(shù)據(jù)位也會(huì)為高，遙控接收子程序可以直接接收判斷，不需要再對地址位置位。當(dāng)有信號輸入到解碼芯片PT2272時(shí)，使能輸出位VT就位高，則與之相連的NPN9013與單片機(jī)的接口就為高，則處理外部中斷0，單片機(jī)開始讀取解碼芯片的數(shù)據(jù)輸出與存儲(chǔ)器的密碼進(jìn)行比對，正確開鎖，錯(cuò)誤就報(bào)警。 圖3-1 遙控接收程序說明:遙控處理程序

39、要完成的功能就是接收遙控器上的用戶鍵值，完成密碼比對，比對通過，電磁鐵吸和，可以打開鎖，如果比對失敗，報(bào)警。3. 3  I2C通訊子程序    如前說述，本系統(tǒng)中由單片機(jī)89S51的P3. 4和P3. 5來分別模擬SCL(行時(shí)鐘線)和SDA(串行數(shù)據(jù)線)來實(shí)現(xiàn)與EEPROM 24WC01的I2C通訊。EEPROM24WC01的器件地址為AOH。下圖3-2為通訊流程圖:(一)寫操作 1.字節(jié)寫    在字節(jié)寫模式下，主器件發(fā)送起始命令和從器件地址信息(R/W位置零)給從器件，在從器件產(chǎn)生應(yīng)答信號后，主器件發(fā)送CAT2

40、4WC01的字節(jié)地址，主器件在收到從器件的另一個(gè)應(yīng)答信號后，再發(fā)送數(shù)據(jù)到被尋址的存儲(chǔ)單元。再次應(yīng)答。并在主器件產(chǎn)生停止信號后開始內(nèi)部數(shù)據(jù)的擦寫，在內(nèi)部擦寫過程中，CAT24WC01不再應(yīng)答主器件的任何請求。     第1章 緒 論 1. 1  國內(nèi)外現(xiàn)狀 隨著人們生活的提高和安全意識的加強(qiáng)，各種系列的保險(xiǎn)箱廣泛進(jìn)入人們的        2.頁寫  用頁寫CAT24WC01可以一次寫入8個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。頁寫操作的啟動(dòng)和字節(jié)寫一樣。不同在于傳送了一字節(jié)數(shù)據(jù)后并不

41、產(chǎn)生停止信號。主器件被允許發(fā)送7個(gè)額外的字節(jié)。每發(fā)送一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)后CAT24WC01產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)答位并將字節(jié)地址低位加1，高位保持不變。    如果在發(fā)送停止信號之前主器件發(fā)送超過8個(gè)字節(jié)，地址計(jì)數(shù)器將自動(dòng)翻轉(zhuǎn)，先前寫入的數(shù)據(jù)被覆蓋。    接收到8字節(jié)數(shù)據(jù)和主器件發(fā)送的停止信號后，CAT24WC01啟動(dòng)內(nèi)部寫周期將數(shù)據(jù)寫到數(shù)據(jù)區(qū)。所有接收的數(shù)據(jù)在一個(gè)寫周期內(nèi)寫入CAT24WC01。 3.應(yīng)答查詢    可以利用內(nèi)部寫周期時(shí)禁止數(shù)據(jù)輸入這一特性。一旦主器件發(fā)送停止位指示主器件操作結(jié)束時(shí)，CAT24

42、WC01啟動(dòng)內(nèi)部寫周期，應(yīng)答查詢立即啟動(dòng)，包括發(fā)送一個(gè)起始信號和進(jìn)行寫操作的從器件地址。如果CAT24WC01正在進(jìn)行內(nèi)部寫操作，不會(huì)發(fā)送應(yīng)答信號。如果CAT24WC01已經(jīng)完成了內(nèi)部自寫周期，將發(fā)送一個(gè)應(yīng)答信號主器件可以繼續(xù)進(jìn)行下一次讀寫操作。       圖3-2 數(shù)據(jù)通信流程圖 4.寫保護(hù)寫保護(hù)操作特性可使用戶避免由于不當(dāng)操作而造成對存儲(chǔ)區(qū)域內(nèi)部數(shù)據(jù)的改寫。當(dāng)WP管腳接高時(shí)，整個(gè)寄存器區(qū)全部被保護(hù)起來而變?yōu)橹豢勺x取。CAT24WC01可以接收從器件地址和字節(jié)地址。但是裝置在接收到第一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)后不發(fā)送應(yīng)答信號

43、從而避免寄存器區(qū)域被編程改寫。(二)讀操作對CAT24WC01讀操作的初始化方式和寫操作時(shí)一樣，僅把R/W位置為1，有三種不同的讀操作方式:立即地址讀，選擇讀和連續(xù)讀。 1.立即地址讀    CAT24WC01的地址計(jì)數(shù)器內(nèi)容為最后操作字節(jié)的地址加1。也就是說，如果上次讀/寫的操作地址為N，則立即讀的地址從地址N+1開始。如果N=E C對24WC02E=127)則計(jì)數(shù)器將翻轉(zhuǎn)到0且繼續(xù)輸出數(shù)據(jù)。CAT24WC01接收到從器件地址信號后(R/W位置1)，它首先發(fā)送一個(gè)應(yīng)答信號，然后發(fā)送一個(gè)8位字節(jié)數(shù)據(jù)。主器件不需發(fā)送一個(gè)應(yīng)答信號，但要產(chǎn)生一個(gè)停止信號。&#

44、160;2.選擇性讀    選擇性讀操作允許主器件對寄存器的任意字節(jié)進(jìn)行讀操作。主器件首先通過發(fā)送起始信號，從器件地址和它想讀取的字節(jié)數(shù)據(jù)的地址執(zhí)行一個(gè)偽寫操作。在CAT24WC01應(yīng)答之后，主器件重新發(fā)送起始信號和從器件地址，此時(shí)R/W位置1, CAT24WC01響應(yīng)并發(fā)送應(yīng)答信號，然后輸出所要求的一個(gè)8位字節(jié)數(shù)據(jù)，主器件不發(fā)送應(yīng)答信號但產(chǎn)生一個(gè)停止信號。 3.連續(xù)讀    連續(xù)讀操作可通過立即讀或選擇性讀操作啟動(dòng)。在CAT24WC01發(fā)送完一個(gè)8位字節(jié)數(shù)據(jù)后，主器件產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)答信號來響應(yīng)，告知CAT24WC01主器件要求

45、更多的數(shù)據(jù)，對應(yīng)每個(gè)主機(jī)產(chǎn)生的應(yīng)答信號CAT24WC01將發(fā)送一個(gè)8位數(shù)據(jù)字節(jié)。當(dāng)主器件不發(fā)送應(yīng)答信號而發(fā)送停止位時(shí)結(jié)束此操作。CAT24WC01輸出的數(shù)據(jù)按順序由N到N+l輸出。讀操作時(shí)地址計(jì)數(shù)器在CAT24WC01整個(gè)地址內(nèi)增加。這樣整個(gè)寄存器區(qū)域在可在一個(gè)讀操作內(nèi)全部讀出。當(dāng)讀取的字節(jié)超127，計(jì)數(shù)器將翻轉(zhuǎn)到零并繼續(xù)輸出數(shù)據(jù)字節(jié)。3. 4系統(tǒng)程序    系統(tǒng)上電后首先完成初始化工作，然后按照事先設(shè)定好的程序執(zhí)行。本系統(tǒng)程序是基于單任務(wù)機(jī)制的。這種機(jī)制的應(yīng)用程序是一個(gè)無限的循環(huán)，在這循環(huán)的過程中調(diào)用相應(yīng)的子程序函數(shù)來完成相應(yīng)的操作。這種機(jī)制具有簡單直觀，易于控

46、制的優(yōu)點(diǎn)。程序中有以下一些設(shè)定:設(shè)定用戶輸入的密碼一律存于發(fā)射緩沖區(qū)中。在密碼修改時(shí)從發(fā)射緩沖區(qū)取出，寫入24wc01。密碼比對時(shí)將24wco1中的密碼取出來存于接受緩沖區(qū)中，然后將發(fā)射緩沖區(qū)中的密碼與接受緩沖區(qū)的密碼進(jìn)行比對。固定鍵盤處理程序的操作，包括:密碼的設(shè)定和密碼的比對。遙控器的操作包括:密碼的比對。     第1章 緒 論 1. 1  國內(nèi)外現(xiàn)狀 隨著人們生活的提高和安全意識的加強(qiáng)，各種系列的保險(xiǎn)箱廣泛進(jìn)入人們的     圖3-3 主流程圖說明:主程序中通過對不同的硬件復(fù)位源的判斷來

47、調(diào)用不同的處理子程序。以下是遙控發(fā)射流程圖： 圖3-4 遙控發(fā)射流程圖 圖3-5 密碼設(shè)定程序3.5 小結(jié)    本章詳細(xì)敘述了系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)。軟件是整個(gè)控制器的重要組成部分，設(shè)計(jì)的好壞關(guān)系到系統(tǒng)的性能。在控制器的軟件設(shè)計(jì)中，采用C語言設(shè)計(jì)程序，編程、調(diào)試方便。第4章  技術(shù)難點(diǎn)及解決方案    本系統(tǒng)是一個(gè)數(shù)字和模擬相結(jié)合的系統(tǒng)。無線射頻的發(fā)射和接收是屬于模擬電路部分，單片機(jī)及其外圍器件有屬于數(shù)字電路部分。因而防止數(shù)字和模擬信號相互干擾就顯得尤為重要。4. 1 系統(tǒng)抗干擾措施  

48、60; 在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，由于有無線信號的發(fā)射和接收，因而必須減少元器件之間的干擾和采取措施提高系統(tǒng)的抗干擾能力。為了少走彎路和節(jié)省時(shí)間，本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)就充分考慮并滿足抗干擾性的要求，避免在設(shè)計(jì)完成后再去進(jìn)行抗干擾的補(bǔ)救措施。形成干擾的基本要素有三個(gè):    (1)干擾源，指產(chǎn)生干擾的元件、設(shè)備或信號，用數(shù)學(xué)語言描述如下:du/dt,  di/dt大的地方就是干擾源。如:雷電、繼電器、可控硅、電機(jī)、高頻時(shí)鐘等都可能成為干擾源。在本系統(tǒng)中12MHZ的晶振就是干擾源。    (2)傳播路徑，指干擾從干擾源傳播到敏感器件的通路或媒介

49、。典型的傳播路徑是通過導(dǎo)線的傳導(dǎo)和空間的輻射?？臻g的輻射干擾必將影響到無線射頻信號的傳播。    (3)敏感器件，指容易被干擾的對象。如:A/D, D/A變換器，單片機(jī)，數(shù)字IC，弱信號放大器等。    本無線電系統(tǒng)的基本任務(wù)就是傳遞用戶按下的鍵值信息。理想的本系統(tǒng)所接收到的信息應(yīng)該和原來發(fā)送的信息完全一樣。但是這種理想情況實(shí)際上是很難實(shí)現(xiàn)的，信息在傳遞過程中總要伴隨著一定程度的信號失真(接收端重現(xiàn)的信息總是和發(fā)射端的原始信息有些差異稱為失真)。在無線電系統(tǒng)中，產(chǎn)生失真的原因大致可以分為兩類。一類是由于通信設(shè)備本身不完善，如發(fā)射器和接

50、收器中的部分器件性能不好，產(chǎn)生失真。這種失真可以通過反復(fù)試驗(yàn)比較，找出問題，更換元器件就能實(shí)現(xiàn)。另一種失真是干擾和噪聲引起的，這種失真在很多情況下是不能完全克服的。對于無線電系統(tǒng)，常見的干擾有:電臺干擾，工業(yè)干擾，天電干擾和宇宙干擾，此外還有設(shè)備內(nèi)部所產(chǎn)生的噪聲。     第1章 緒 論 1. 1  國內(nèi)外現(xiàn)狀 隨著人們生活的提高和安全意識的加強(qiáng)，各種系列的保險(xiǎn)箱廣泛進(jìn)入人們的            電臺干擾是指其它無線電發(fā)射設(shè)備所產(chǎn)生

51、的干擾。由于無線電技術(shù)的迅猛發(fā)展，當(dāng)前在無線電波的各個(gè)波段中工作的電臺日益增多，因此空中的電波非常擁擠。在接受天線上除了我們想要接收的信號之外，還有許許多多其它各種無線電臺的信號。這些電臺的信號就可能進(jìn)入接收機(jī)中，成為有害的干擾。電臺干擾在無線電波的各個(gè)波段中都存在。在目前，短波波段內(nèi)電臺間的相互干擾比較嚴(yán)重，所以本系統(tǒng)中就采用超短波超高頻波段315MHZ。    工業(yè)干擾是由各種各樣的電氣設(shè)備所產(chǎn)生的。如電燈，電動(dòng)機(jī)及汽車的點(diǎn)火系統(tǒng)所產(chǎn)生的電火花等，都是工業(yè)干擾的來源。工業(yè)干擾信號的頻譜很寬，它從極低頻率開始，一直延伸到幾十，甚至幾百兆赫的超高頻波段。由于保險(xiǎn)箱

52、一般在室內(nèi)工作，所以受工業(yè)干擾的影響較小，同時(shí)也采取了后面介紹的方法進(jìn)行抑制。    天電干擾是指大氣中的各種電磁現(xiàn)象所引起的干擾。雷電所產(chǎn)生的強(qiáng)大電磁波輻射是我們所熟悉的天電干擾。打雷時(shí)，收音機(jī)也可以發(fā)出很大的“哦啦”聲。天電干擾的頻譜主要在波長較長的波段，在超短波范圍內(nèi)，這種干擾實(shí)際上很微弱。因而本系統(tǒng)基本上不受天電干擾的影響。    宇宙干擾是指來自于宇宙間各種天體的電磁輻射。太陽就是一個(gè)強(qiáng)大的具有很寬頻譜的輻射源，它的頻譜從米波，分米波一直延伸到可見光以外的波段。此外銀河系中的一些恒星以及許多遠(yuǎn)離地球的星體也都輻射各種頻率的電

53、磁，這種輻射對某些無線電設(shè)備有時(shí)也是有害的。但對于本系統(tǒng)，這種影響微乎其微。    在本系統(tǒng)中，針對干擾形成的三要素，具體采取了下列的抗干擾設(shè)計(jì)。整個(gè)抗干擾設(shè)計(jì)的基本原則是:抑制干擾源，切斷干擾傳播路徑，提高敏感器件的抗干擾性能。(一)抑制干擾源    抑制干擾源就是盡可能的減小干擾源的du/dt, di/dt。這是抗干擾設(shè)計(jì)中最優(yōu)先考慮和最重要的原則，常常會(huì)起到事半功倍的效果。減小干擾源的du/dt主要是通過在干擾源兩端并聯(lián)電容來實(shí)現(xiàn)。減小干擾源的di/dt則是在干擾源回路串聯(lián)電感或電阻以及增加續(xù)流二極管來實(shí)現(xiàn)。 

54、0;  抑制干擾源的常用措施如下:    1)給電磁鐵兩端增加續(xù)流二極管，消除斷開線圈時(shí)產(chǎn)生的瞬時(shí)反電動(dòng)勢干擾。    2)電路板上每個(gè)IC的電源與地之間，都并接一個(gè)O.luF高頻電容或100uF的電解電容作為去藕電容，以減小IC對電源的影響。注意高頻電容的布線，連線應(yīng)靠近電源端并盡量粗短，否則，等于增大了電容的等效串聯(lián)電阻，會(huì)影響濾波效果。    3)電源輸入端跨接了100uF的電解電容和一個(gè)O.1uF的陶瓷電容作為去藕電容，這將有效地減少電源對與之相連的IC的影響。  &

55、#160; 4)布線時(shí)避免90度折線，減少高頻噪聲發(fā)射。(二)按干擾的傳播路徑可分為傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩類。    所謂傳導(dǎo)干擾是指通過導(dǎo)線傳播到敏感器件的干擾。高頻干擾噪聲和有用信號的頻帶不同，可以通過在導(dǎo)線上增加濾波器的方法切斷高頻干擾噪聲的傳播，有時(shí)也可加隔離光譜來解決。電源噪聲的危害最大，要特別注意處理。所謂輻射干擾是指通過空間輻射傳播到敏感器件的干擾。一般的解決方法是增加干擾源與敏感器件的距離，用地線把它們隔離和在敏感器件上加蔽罩。    本系統(tǒng)中采取的切斷干擾傳播路徑的措施如下:    1)充

56、分考慮電源對單片機(jī)的影響。電源做得好，整個(gè)電路的抗干擾就解決了一大半。單片機(jī)對電源噪聲很敏感，要給單片機(jī)電源加濾波電路，減小電源噪聲對單片機(jī)的干擾。設(shè)計(jì)中利用電感和電容組成LC濾波電路，使各個(gè)IC之間都用濾波電路相隔離，這樣使它們的相互干擾降到最低。這里不能用電阻和電容組成RC濾波電路，因?yàn)殡娮枭嫌写蟮膲航担娫措妷簽?V，在經(jīng)過電阻的分壓后在IC上的電源電壓將很難滿足IC工作需要。由于電感的內(nèi)阻很小(56mh的電感內(nèi)阻小于10歐姆)，與IC的內(nèi)阻相比，電源電壓的在電感上的壓降微不足道，不會(huì)影響IC的電源電壓。     第1章 緒 論 1. 1 

57、; 國內(nèi)外現(xiàn)狀 隨著人們生活的提高和安全意識的加強(qiáng)，各種系列的保險(xiǎn)箱廣泛進(jìn)入人們的            (2)注意晶振布線。晶振與單片機(jī)引腳盡量靠近，用地線把時(shí)鐘區(qū)隔離起來，晶振外殼接地并固定。此措施可解決許多疑難問題。    (3)電路板合理分區(qū)，如強(qiáng)、弱信號，數(shù)字、模擬信號。盡可能把干擾源(如電磁鐵)與敏感元件(如單片機(jī))遠(yuǎn)離。    (4)用地線把數(shù)字區(qū)與模擬區(qū)隔離，數(shù)字地與模擬地要分離，最后一點(diǎn)接于電源地。(二)提高

58、敏感器件的抗干擾性能    提高敏感器件的抗干擾性能是指從敏感器件這邊考慮盡量減少對干擾噪聲的拾取，以及從不正常狀態(tài)盡快恢復(fù)的方法。本系統(tǒng)中采取的提高敏感器件抗干擾性能的措施如下:    (1)布線時(shí)盡量減少回路環(huán)的面積，以降低感應(yīng)噪聲。    (2)布線時(shí)，電源線和地線要盡量粗。除減小壓降外，更重要的是降低禍合噪聲。    (3)對于單片機(jī)閑置的I/0口，不要懸空，都接地或接電源。其它IC的閑置端在不改變系統(tǒng)邏輯的情況下接地或接電源。    (4)在單片機(jī)89S51運(yùn)算速度滿足要求的前提下，選用12MHZ的晶振。    (5)  IC器件盡量直接焊在電路板上，少用IC座。    通過采取上面的一系列措施，本系統(tǒng)的抗干擾能力得到明顯的提高，系統(tǒng)的穩(wěn)定性顯著增強(qiáng)。4. 2 小結(jié)本章中列出了兩個(gè)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須考慮的技術(shù)難點(diǎn)，系統(tǒng)的抗干擾措施，并結(jié)合在本系統(tǒng)中的具體應(yīng)用進(jìn)行了說明。這些抗干擾措施不僅在本系統(tǒng)有用，而且對于其它的任何單片機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)都有一定的參考意義。