毕业设计（论文）-基于单片机红外遥控密码锁设计.docx

贵州师范大学 物理与电子科学学院 电子信息科学与技术 学科代码：080714 学 号：120802010051贵 州 师 范 大 学（本 科）毕 业 论 文 题 目：基于单片机红外遥控密码锁设计 学 院：物理与电子科学学院 专 业：电子信息科学与技术年 级：2012级 姓 名： 指导教师： 完成时间：2016年4月7日贵州师范大学本科毕业论文(设计)开题报告学院：物理与电子科学学院 专业：电子信息科学与技术 级别：2012级课题名称基于单片机红外遥控密码锁设计学生姓名学号120802010051指导教师姓名职称学位硕士讲师开题报告内容要求：1、选题的理论、实际意义2、研究动态、见解3、研究思路、方法、技术路线4、总体安排、进度计划5、主要参考文献1、选题理论邓小平总书记曾经说过这样一句话“四个现代化，关键是科学技术的现代化。没有现代科学技术，就不可能建设现代化产业、现代工业、现代国防。”由此可见，早在19世纪科学技术对国家的发展就起着决定性作用。随着科学的不断发展，技术的不断更新，随之而来的盗窃技术也越来也高，所以人们对自身的财产安全意识也越来越高，特别是家庭防盗问题更为突出，因为大多数人都在外面工作，家里就犹如一座空房，这就给盗窃者有机可乘，现在大多数家庭仍在使用传统的配有钥匙的机械锁，这种机械锁由于设计比较简单，盗窃者随便一根铁丝就可以打开，所以每年家庭盗窃事件频繁发生，人们财产损失也及其严重。在这样的背景下密码锁就诞生了，密码锁有安全性能高、功耗低、易操作等突出优点，所以密码锁渐渐成为家庭防盗主流产品。电子密码锁是现在市场推行的主流防盗产品，相对于ic卡辨认、指纹识别等一系列产品来讲密码锁还是安全可靠的，由于其安全性高、成本低、操作方便、易于掌握、适用范围大等特点，它已经被人们所接受。但是传统的电子密码锁也有其不足之处，那就是它的操作键盘是固定在门上的，这就给用户输入密码时带来泄露密码的风险，为了克服这一不足，遥控密码锁也随之诞生，它不仅安全屏蔽性高，而且很难被盗用。2、选题实际意义由于现在使用的传统锁安全性低，钥匙容易被复制。导致财产和人身安全受到威胁。而一般的电子密码锁的操作屏蔽性较低，同样也容易被盗窃指令，安全性和实用性也不是最好的。遥控电子密码锁就克服了这些困难，它的操作屏蔽性很高，不容易被窃取密码。且操作简单快捷。所以红外遥控电子密码锁的实用性非常高。非常具有现实意义。3、研究动态随着科学不断发展技术不断更新，红外线遥控技术无论是在国内还是国外都已经相当的完善了，相对于其他的传输方式，红外线传输数据既安全又实惠。而红外线遥控的优点也日益突出。它具有控制内容多、安全性能高、抗干扰能力强、低功耗、低成本、屏蔽性能好等优点。将红外线遥控技术用于电子密码锁系列，会使得电子密码锁的安全性、隐蔽性、操作性更高。因此，红外线遥控电子密码锁是一种非常理想的门禁系统密码锁。4、选题思路通过对单片机技术、红外线遥控技术等的认识。联系实际需求，将所学的知识应用到现实生活当中去，通过对所学的知识的不断实践改良，使得单片机红外遥控密码锁这个技术更加能符合现实需求。使得该技术具有更高的可操作性。5、设计内容利用单片机，设计红外遥控电子密码锁。密码为6位数字。当在5分钟内3次输入密码错误时，不再允许输入密码，并以声音和红灯报警。只有当2次输入密码都正确时，锁才能打开，同时点亮绿灯。具有密码修改(密码用“h”显示)、输入密码倒计时功能。 6、设计方法 、电路模块设计如图1所示。整个系统由：红外遥控模块、接收模块、控制模块、电源模块、报警模块、显示模块和电子锁模块组成。单片机at89c51主要控制和处理各个模块的工作。各个模块工作如下：红外遥控模块：遥控器按键按下，发出脉冲信号，接收器收到信号，经过处理送入cpu。进而控制电子锁的工作。控制模块：主控电路电路模块采用at89c51为核心的主控电路。接收器将接收到的信号送入单片机，再有单片机处理，最后控制电子锁的工作。显示器模块：单片机向显示器发送数据，当显示模块收到信号后，会在显示屏上实现文字显示等操作。报警模块：报警模块由蜂鸣器和led灯组成。当输入的密码信号错误时，蜂鸣器会发声，且led灯会闪烁报警。电子锁模块：当密码输入正确时，单片机驱动信号，使电子锁开锁。电源模块：给电路提供电源，使电路能够正常、稳定的工作。图1原理、软件流程软件设计如下图所示,分为三个部分:密码设置部分、密码修改部分和开锁部分。密码设置部分：当开始设置密码时，需要输入两次密码，且两次密码要相同，才能设置成功，否则返回重新输入。密码修改部分：需要先输入原密码，如果原密码输入错误，则不会进入下一步修改，当原密码输入正确后，可以输入新密码。新密码需要输入两次，且两次必须相同，否则重新输入。直到于第一次输入的新密码相同为止。两次密码输入相同，则密码修改成功。 开锁部分：当密码设置成功后，输入密码，同时开始计时，在不满五分钟的情况下可以输入密码，每一次输入密码，都需要和正确密码进行比对，只有当连续两次正确才会打开电子锁。如果三次错误，则会报警，而且当时间满五分钟还未打开电子锁，则单片机不会再接收密码，会直接报警。7、总体安排及进度计划第一阶段：开题报告2015.10.152015.10.20：查找并整理有关电子密码锁的相关文献；2015.10.212015.10.26：整理思路确定使用的方案；2015.10.152015.10.20：查找并整理有关电子密码锁的相关文献；2015.10.212015.10.26：整理思路确定使用的方案；2015.10.272015.11.15：写开题报告。第二阶段：设计阶段2015.11.162015.11.23：熟悉单片机开发软件的使用；2015.11.242015.11.30：掌握用基于单片机编程，确定总体方案；2015.12.012015.2.07：确定研究的具体方案，完成软件部分基本设计；2015.12.082015.12.29：开始在开发软件上编写程序，完成主要模块调试；2015.12.302016.01.07：结合硬件进行调试，修改及优化；2016.1.082016.01.22：总结资料并完成初稿。第三阶段：论文撰写2016.01.232016.02.27：修初稿；2016.02.282016.04.17：终稿、打印稿、审稿。第四阶段：答辩 2016.04.182016.04.25：准备答辩。8、主要参考文献1张毅刚.彭喜元.彭宇.单片机原理及应用.北京：高等教育出版社，20132王为青.程国钢.单片机keil cx51 应用开发技术.人民邮电出版社,2007.23何宏主编. 单片机原理与接口技术. 北京：国防工业出版社. 2006.074刘万松.曹晓龙.微型计算机原理及应用实验教程.四川：西南交通大学出版社.2013.125刘文涛.mcs-51单片机培训教程（c51）版.电子工业出版社,2005.86张文祥,李志军,张子红编著.单片机系统设计与开发教程m.北京:电子工业出版社.2011.7彭为,黄科,雷道仲编著.单片机典型系统设计实例精讲m北京:电子工业出版社,20068李金平 沈明山 姜余祥编著. 电子系统设计. 电子工业出版社20099李芳,高焕之,贺秀编著.红外遥控电子密码锁的设计与实现j北京:电子设计,2008.10nishino s f,paoli g c,spain j c. aerobic degradation of dinitroto-luenes and pathway for bacterial degradation of 2,6-dinitrotoluene volume 66,2006.11kennes c,w m wu,l bhatnagar et al. anaerobic dechlorination and mineralization of pcp and 2,4,6-trichlorophenol by the methanogenic pcp-degrading granules volume 44,2004.12jonathan d. nash， douglas r. caldwell, michael j. zelman, and james n. moum a thermocouple probe for high-speed temperature measurement in the ocean. manuscript received 18 august 1997, in final form 9 november 1998：1447-1449 指导教师意见：选题“基于单片机红外遥控密码锁设计”针对传统电子锁存在的不足，重点研究如何利用单片机设计并实现一个可进行红外遥控的密码锁以解决传统电子锁存在的各种不安全问题。具有一定的实用性。 论文设计将以单片机为中心，研究该控制中心如何与密码锁模块、红外遥控模块、显示模块、输入模块等部分进行互联以实现控制功能。具有一定的可操作性，同时符合本专业的培养目标。同意开题！签 名：曹晓龙 2015年 11月2 日贵州师范大学本科毕业论文(设计)指导教师指导记录表学院：物理与电子科学学院 专业：电子信息科学与技术 级别：2012 级论文(设计)题目基于单片机红外遥控密码锁设计学生姓名罗滨志学 号120802010051指导教师姓名曹晓龙指导内容：给出一些选题方向，热门题目。l 选题方法：根据自己的爱好选题。l 针对每个题目做出具体分析及研究现状。学生签名：罗滨志 教师签名： 曹晓龙 2015 年 10 月 16 日指导内容：汇报所研究方向，学生根据自己的研究方向作出分析，然后老师对学生的分析进行补充与纠正。其中主要包括：题目是否选择恰当；题目是否具有可行性；怎样把论文写好；根据选题方向与所收集的资料进行对比分析，选择适合写作的资料。学生签名：罗滨志 教师签名：曹晓龙 2015 年 11 月 10 日指导内容：学生提交论文初稿，对论文初稿进行审核，对论文当中不足提出修改意见，论文中系统设计过程过于简单提出修改意见。具体修改部分老师都在论文初稿中指出并说明怎样修改。学生签名：罗滨志 教师签名：曹晓龙 2015 年 11 月 21 日指导内容：对毕业论文的再次修改，对论文格式提出严格要求。具体修改部分老师都在论文中指出并说明怎样修改。最后确定交论文最后时间。学生签名：罗滨志 教师签名：曹晓龙 2016 年 3 月 15 日备注：1、此表由学生根据老师每次指导的内容填写，指导教师签字后学生保存，完成论文（设计）后与论文一并交学院。2、此表可以续页。贵州师范大学本科毕业论文(设计)答辩记录表学院：物理与电子科学学院 专业：电子信息科学与技术 级别：2012 级论文(设计)题目基于单片机红外遥控密码锁设计学生姓名罗滨志学 号120802010051指导教师姓名曹晓龙答辩情况记录：一、论文陈述情况开始陈述：尊敬的各位老师，各位同学，大家下午好！我叫罗滨志，我论文答辩的题目是“基于单片机红外遥控密码锁设计”，下面是我的答辩内容：锁是我们生活不可缺少的生活电子产品，家中难免会有无人的时候，它给我们生活带来了许多的便利，也在一定程度上给我们家庭安全带来一定保证，但是随着科技的不断发展，盗窃的技术也越来越高明，所以传统机械锁已经不能满足人们的安全需求，在此基础上红外遥控密码锁就产生了，红外遥控开锁系统开锁主要是通过红外线的发送与接收。该系统采用单片机at89c51作为此次设计的核心元件，结合红外遥控原理与单片机串行发射、接收等功能而设计的具有本机开锁并且能够红外遥控开锁和密码错误时自动报警功能的红外遥控电子密码锁。 本文研究成果：设计出了集选择密码、密码显示、本机键开锁、遥控开锁、密码错误报警五大系统于一体的红外遥控密码锁系统。陈述完毕，用时5分31秒。二、回答提问情况罗老师问： 该系统适用于家庭吗?有哪些适用场合？回答：该系统对所有门禁系统都适用；考虑到成本的问题，所以该系统还未普及到家庭用锁，仅仅用于一些大中型企业.游老师问： 电路怎么实现开锁?回答：系统由两部分组成，第一是遥控器系统，第二是红外接收门禁系统，用户只要手执遥控器输入密码，若密码输入正确则通过红外线驱动开锁。陈老师问：远程控制是使用红外原理吗?回答：远程控制和红外原理有一定的区别，红外遥控要在适当的范围内才能够正常接收发光二极管发出的红外线，而远程控制没太多距离上的限制。用时5分53秒。 记录人：钱昆 2016 年 4 月 23 日答辩委员会成员签名：游子毅 罗琴 陈葡 2016年 4 月 23 日答辩委员会负责人签字：游子毅 2016 年4 月 23日贵州师范大学本科毕业论文（设计）成绩表一、指导教师评价学院：物理与电子科学学院 专业：电子信息科学与技术 级别：2012 级论文（设计）题目基于单片机红外遥控密码锁设计学生姓名罗滨志学号120802010051指导教师曹晓龙指导教师评语（参照贵州师范大学本科毕业论文（设计）成绩评定参考标准）：论文的选题“基于单片机红外遥控密码锁设计”具有一定的可操作性和可行性，符合本专业的培养目标。论文从分析当前密码锁的现状开始，说明了论文研究的实际意义和重要性。以期找到一种切实可行且安全性较高的密码锁设计方案。在提出论文所采用的方法之前，论文对密码锁所需具备的功能进行了简要的介绍。提出系统具有选择密码、遥控开锁、报警提示、密码显示等几项功能。随后介绍了系统实现的原理。主要介绍了红外遥控的工作原理、电子密码锁的基本特征等内容，并对红外遥控进行了一定的分析。在随后的详细设计中介绍了主控芯片单片机的结构特征以及设计要点。此外也对其他的诸如报警电路、显示电路等进行了较为详细的说明。在软件构成部分，给出了大量的程序流程图。包括主程序与各部分子程序的说明。 论文的最后对整个设计进行了总结，提出了可改进指出。 论文的采用的研究方案基本合理，但研究的难度与深度一般 能够基本地从何运用本专业的基本理论、基本方法和基本技能；表述概念基本正确。结构合理，层次较为清楚，语言文字通顺，图表制作符合规范有一定数量的参考文献，其他资料基本齐全。根据贵州师范大学本科毕业论文（设计）成绩评定标准，本论文已达到本科毕业论文水平，成绩评定为中，同意参加答辩。建议成绩：中 指导教师签名：曹晓龙 2016 年 4 月 11 日二、同行教师评审学院：物理与电子科学学院 专业：电子信息科学与技术 级别：2012 级论文（设计）题目基于单片机红外遥控密码锁设计学生姓名罗滨志学号120802010051指导教师曹晓龙同行教师评审意见：论文“基于单片机的红外遥控密码锁设计”主要研究了如何通过红外遥控与单片机结合实现一个可遥控的密码锁。密码锁具有密码预置、红外开锁、密码错误报警以及密码预设阶段显示等功能。具有一定的实用价值。但就从论文所论述的内容来看，其创新点不足，研究的深度与广度一般。 论文的整个架构主要是提出问题，分析问题以及解决问题三方面，在开始介绍了密码锁的安全问题，提出系统所应具备的功能。给出了系统的整体框架。进而在后续的章节中逐一介绍了系统设计中所使用各项技术。对于红外遥控的实现原理进行一定的分析与介绍，同时也对系统所采用的控制系统核心部件单片机进行了一定量篇幅的说明。此外，还对系统的软件系统部分进行了较为详细的介绍。 论文所采取的研究方案基本合理，文字表述基本正确 参考了一定的文献资料，具有一定的利用所学知识解决问题的能力 文章结构基本合理，格式较为规范 能够基本地从何运用本专业的基本理论、基本方法和基本技能；表述概念基本正确。 根据贵州师范大学本科毕业论文（设计）成绩评定标准，本论文已达到本科毕业论文水平，同意指导教师意见，成绩评定为中，推荐参加答辩。建议成绩： 中 同行教师签名： 刘万松 2016 年 4 月 13 日三、答辩委员会评定学院：物理与电子科学学院 专业：电子信息科学与技术 级别：2012 级论文（设计）题目基于单片机红外遥控密码锁设计学生姓名罗滨志学号120802010051指导教师曹晓龙答辩委员会评定意见：论文的选题“基于单片机红外遥控密码锁设计”基本符合本专业的培养目标，具有一定的可操作性和实用性。但其创新点一般，研究不够深入有待提高！文章提出了采用红外遥控方式实现的密码锁具有较高的安全性，并在随后的章节中进一步说明了系统的设计思想。所描述的系统结构简单，可行性较高。论文结构基本合理，文字表述基本准确参考了一定量的文献答辩时，能在规定的时间内陈述论文的主要研究内容以及回答老师所提出的问题。根据贵州师范大学本科毕业论文（设计）成绩评定标准，本论文已达到本科毕业论文水平，成绩评定为中。答辩委员会负责人签名：游子毅 2016年 4 月 28 日毕业论文（设计）成绩： 中答辩委员会负责人签名： 游子毅 2016 年 4 月28 日学院本科毕业论文(设计)指导委员会负责人签字：陈世国2016年 4 月 28 日年基于单片机红外遥控密码锁设计罗滨志摘要：随着电子通信技术的快速发展,红外控制技术日益渗透到我们生活的各个领域,电子产品正向智能化和小型化不断变化,控制器选择中,单片机已成为电子产品的首选控制器的研究和开发。且在不断提高人们的生活水平,如何实现安全也是每个家庭的担忧,传统的机械锁的内部结构很简单,安全系数低,已经不能满足人们的需求，在这种情况下，人们通过结合电子技术的发展不断对电子进行研究开发，当然功夫不负有心人，在技术人员的不断研发之下，相对于传统机械锁较为安全的锁也应运而生，红外遥控密码锁的问世给家庭防盗方面带来巨大优势，也给人们生活带来诸多方便，本论文主要介绍红外遥控密码锁的工作原理、设计思路、工作流程及其所用到的主要元器件。关键词：at89c51；红外遥控 ；密码锁；自动；abstract:with the rapid development of electronic technology and communication technology, infrared technology is increasingly penetrated into all areas of our lives, electronics is moving toward intelligence and miniaturization constantly change, and in the controller to select, microcontroller has become electronic product research and development of the preferred controller. constantly improve the living standards of people, how to implement the security also be concerns every family, the traditional mechanical lock its internal structure is simple, safety coefficient is low, already cant satisfy peoples needs，demand for convenience, security, and so on, all kinds of electronic combination lock also appeared. such as acoustic control locks, fingerprint recognition, magnetic card lock, ic card, etc. but these electronic combination lock cost is higher, so to some extent, restricted the promotion and the popularization of the similar products. the paper is a kind of infrared remote electronic combination lock design scheme based on at89c51, at89c51 single-chip microcomputer as the core of this design in the design of components, combined with infrared remote control principle and function of single chip microcomputer serial transmitting and receiving, etc and designed with the machine and the infrared remote lock electronic combination lock. first, the paper introduces the design scheme and theoretical analysis, the basic function in detail the design and implementation, design and implementation of remote control, the working principle of hardware circuit.key word: at89c51 ;infrared remote control;cipher lock;self-motion1 绪论1.1 概述锁是我们生活不可缺少的生活电子产品，家中难免会有无人的时候，它给我们生活带来了许多的便利，也在一定程度上给我们家庭安全带来一定保证，但是随着科技的不断发展，盗窃的技术也越来越高明，所以传统机械锁已经不能满足人们的安全需求，在此基础上红外遥控密码锁就产生了，红外遥控开锁系统开锁主要是通过红外线的发送与接收。我国的红外遥控技术正在发展基础阶段，而国外的红外遥控技术已趋于成熟，所以我国红外遥控技术还有待于发展，由于技术的不成熟，红外遥控技术还没有推广到大多数家庭，只有极少数家庭在使用红外遥控开锁技术，所以选择此论文的一个原因是希望更多家庭了解红外技术的使用，让他们的家庭安全有所保障。1.1.1 设计目的锁是我们日常生活中必不可少的电子产品，但是锁的种类繁多，安全性也各不相同，此次设计的红外遥控开锁系统安全性能相对于来说比较可靠，但是对红外遥控开锁系统人们没有具体的了解，所以其使用并不广泛，只局限于一些大型企业或者机构，没有具体运用到我们现实生活中小到家庭的用户，通过此次红外遥控的设计，让人们对红外遥控技术有个具体的理解，也对红外遥控技术的原理有所了解，达到理论与实际相结合的效果。1.1.2 设计思想此设计使用的核心元件是单片机系列的at89c51单片机，红外遥控主要是在红外通信原理的基础上来实现的，通过二极管对红外线的接收与发送实现开锁，除此之外还配有密码报警系统，当用户输入的密码错误时，报警系统会驱动报警。1.1.3 设计功能1.1.3.1 选择密码把密码程序放在eprom里面,选择密码主要通过at89c51单片机接口p1.5来完成。具体操作过程如下:按下p1.5按钮,按顺序输入密码,输入完以后按下确认键“#”即可选择密码。1.1.3.2 密码显示直接输入密码容易被盗取，为了防止密码的外露，显示的时候并不是直接显示用户所按下的数字符号，而是以一个特殊的字母符号提示用户按键是否按下。在有按键按下的时候密码将以“h”形式在显示屏上显示出来，没按键按下则不会显示任何字符。此设计既保护了用户的密码又提示用户是否输入密码，此乃该设计的安全性与可靠性的优点。1.1.3.3 本机键开锁用户按顺序输入密码，然后按下确认键“#”，如果输入的密码是正确的，按下“#”的瞬间会驱动开锁，但是用户输入密码时应注意:输入密码数字和数据之间的时间间隔为3秒,比如用户密码为875643，当输入第一个数字8后应该在3秒之内输入第二个数字7，如果超过该规定时间，则前面输入数字将被视为无效。1.1.3.4 遥控开锁现在很多家庭都拥有自己私有的车库，如果用传统的机械锁，用户在进出的时候都得下车开锁，这样很麻烦，若将红外遥控锁用于此，则用户不用下车，只要手执遥控器，就可以开门或关门，给用户带来许多便利，但是如果输入的密码不匹配则会报警，该设计为本系统的比较优越的性能。1.1.3.5 密码错误报警报警器会在输入密码错误时发出五秒报警声，以此来提醒用户密码错误或者提醒用户有人闯入。当连续输入密码错误三次时，扬声器系统会反复的发出报警声，此时必须按下复位键方可停止报警。1.2 红外线简介1.2.1 红外线定义太阳光谱中，红光的外侧必定存在看不见的光线，这就是红外线，它是一种红外光，波长在1毫米到770纳米之内。1.2.2 红外线的特点根据波长的大小顺序，眼睛可以看到的可见光依次（从长到短）为红光、橙光、黄光、绿光、青光、蓝光、紫光，如图1.1所示。图 1.1如图1.1所示。红光的波长取值大致为0.62um0.76um，波长比红光长的电磁波一般称为红外线。红外线的两大特点： 在传输过程中不干扰其他电子电器设备的正常工作； 不会影响到周边环境。1.2.3 红外线发射和接收发射与接收两个部分共同组成红外遥控系统。红外发射端的发射元件主要选用能够发出红外线的红外发光二极管，由它发出的光是不可见的，如图1.2所示。发射与接收如图1.3所示。图 1.2图 1.11.2.4 常见红外发光二极管引脚图红外发光二极管引脚图如图4所示。图 1.2图1.4是常用的红外接收头，红外接收头一般有三只引脚： vdd（电源正极）； gnd（电源负极）； out (数据输出)。红外线一体化接收头的主要参数如下：工作电压：4.8-5.3v；工作电流：1.7-2.7ma；接收频率：38khz；峰值波长：980nm；静态输出：高电平；输出低电平：小于等于0.4v；输出高电平：接近工作电压。1.3 红外技术发展趋势红外技术在1800年被发现以后，相关技术人员就在此基础上对它进行研发，在技术人员的不断努力下，许多红外技术产品也相继问世，它包含我们生活的方方面面，有医疗、国防、教育、安检等不同层面，随着技术的不断发展，人们对红外技术的研发也没有停止过，现在人们对红外遥控技术的研究与开发是远远不够的，红外遥控技术产业还有及其宽广的开发空间。如图1.5为红外技术的发展历程。图 1.31.4 电子密码锁简介电子密码锁：通过输入密码来控制电路或者芯片的工作从而实现机械开关的闭合这样一类电子产品，现在运用比较广泛的电子密码锁是以芯片为核心器件，通过单片机的编程来实现的。它的安全性和性能已经极大超过传统机械锁。其特点如下所示：（1）硬件成本较低，软件简单安全，易于大批量生产；（2）通用性较强，可以根据不同的需要安装在不同的设备上；（3）电子密码锁结构简单，发生故障概率低，输入密码操作简单方便；（4）使用的灵活性强，不像传统机械锁必须要有相对应钥匙才能开锁；（5）没有活动的零件，基本上不会磨损，寿命比较长；（6）输入密码不匹配保护系统，当密码输入多次都与原始密码不匹配时，报警系统会自动启动，达到保护效果；1.5 电子密码锁的发展趋势在我们日常的工作与生活中，部门和住宅的安全防护，单位的机密文件档案，财务报表及一些个人资料的保存大多都是用加锁的方法来解决的。通常人们需要带多把钥匙，使用特别不方便，而且钥匙丢失以后风险也会变大。由于科学技术的层层更替，安全保险的要求也越来越被人们重视，电子密码锁就在这种人们的需求下产生了，它具备了传统机械锁不具备的可靠性、安全性、功耗低、操作简单、成本低等优点。红外遥控开锁系统在一定程度上替代了传统机械锁安全可靠性能差的缺点，使得密码锁不管在性能上还是在技术上都有很大的提升。伴随着大规模集成电路技术的快速发展，特别是单片机（mcu）技术的研制成功，带微处理器的全智能密码锁也随之问世，从而使得可靠性与安全性也大大提高，应用也日益发展。随着人们对科技的发展与安全的极度重视，许多电子智能锁（如ic卡辨认、指纹识别）已经在国内外相继问世。而且很多时候指纹识别器在公共场所使用容易被机械损坏，而ic卡不但制作成本极高，而且还容易损坏、丢失，所以在一定程度上限制了这类产品的推广与普及，鉴于当前的技术水平和被市场接受的程度考虑。2 红外设计理论的分析2.1 红外线的物理特性红外辐射技术也简称为红外技术。红外辐射习惯于被人们称之为红外线。可以分为以下四个波段：（1）近红外，波长位于0.75um到3um之间；（2）中红外，波长位于3um到6um之间；（3）远红外，波长位于6um到15um之间；（4）极远红外，波长位于15um到1000um之间。红外线还具有以下一些特性：（1）大气传输特性；（2）红外光电效应；（3）红外辐射；（4）红外反射。2.2 通信的基本原理从传统的角度来定义通信，实现信息的传输与交换即为通信，而其最终的目的是能够有效并且可靠地获取、传输和交换信息。通信传输的具体的对象是消息，其表现是将载荷信息从一方传输到另外一方。消息有符号、视频、数据、语音、文字、图像等各式各样的表达形式。通信的实现方式也很多，但是使用比较广泛的是光通信和电通信。电通信是通过电信号 来携带传输消息，通过各种传输电信道进行传输，最后到达通信对方；而光通信则是用光信号来携带所需要传递的消息从而实现通信。当前使用最广泛的是电通信。2.2.1 通信的系统模型传递或者交换信息所需要的一切技术设备的整体称之为通信系统。通信系统发展到现在，网络通信占据着很大的市场，给人们的工作与日常生活带来了很大的方便和高效。2.2.2 通信的方式2.2.2.1 单工、半双工、全双工传输点对点的通信方式根据消息传输的方向和时间的关系可以分为以下三种模式：单工通信；半双工通信；全双工通信。 单工通信方式：消息只能够在单一方向上传递，对于相互通信的双方来讲，只能为一方发送，而另一方接收。 半双工通信方式：相互通信的双方都可以接收与发送消息，但是两者不能够同时进行。 全双工通信方式：相互通信的双方可以同时接收与发送消息而不产生影响。2.2.2.2 串行传输方式与并行传输方式串行传输仅使用一条线路，在传输数据的时候，需要把多个比特组成的数据转化成串行的比特串，然后逐一传输每一个比特（一般有符号“b”表示）。在很多条并行传输信道上同时传送一组比特数据，并行传输使用非常广泛，主要应用于短距离设备之间的数据传送。2.2.2.3 异步传输方式与同步传输方式为了能够区分串行传送的“字符”，一般在字符代码前面加上“起”、而后面加上“止”，这也就实现了串行传输接收、发送双方字符或者码组的同步。接收端建立准确的时钟信号，目的是为了能够从接收到的数据流中正确的区分出每一个信号码元，数据在发送时的单位一般是组（或帧），一组数据一般有多个字符，接收或者发送之间的码组或者帧的同步，是通过传送特定的同步序列或者传输控制字符来实现的，传输的效率较高。2.3 红外通信的基本原理红外通信：通过红外技术来实现两点之间的近距离的信息转发与保密的通信。红外通信一般有以下两个部分组成：l 红外发射系统；l 红外接收系统。发射的任何一个红外辐射源都得经过红外发射系统对其进行相对应调制后在发射出红外信号，而红外接收系统则用红外探测器和光学装置进行信息接收，这一过程就构成了红外通信系统。红外线通信的基本原理：红外发送端把基带二进制信号调制成一系列的载波信号（脉冲串信号），红外信号通过红外线发射管来发射。经常使用如下两种方法： pwm（脉宽调制），通过脉冲的宽度来实现信号的调制； ppm（脉时调制），通过脉冲串之间的时间间隔来实现。ppm（脉时调制）的使用范围较广，数据比特的传输与不带奇偶校验位的rs232通信有相似之处，首先都得产生一个同步头，然后后面接着八位数据比特，如图2.1所示。图2.1载波信号的载波周期t=26.32us，频率f=39khz，该设计是由单片机软件来产生载波，取 t=26us , 脉 冲 的 宽 度 t1 = 260us = 10t ，二 进 制 数 0脉 冲 串 的 周 期t2=500us二进制数1脉冲串的周期t3=1000us。面向指令的帧结构是红外线遥控所采用的一般结构，数据帧通常由三部分组成，分别为指令码、地址码和同步码，指令码的长度多数设置8-16个bit，在传输多个字节遥控协议的时候效率不高，每一帧都由一个二进制数0（起始位）、两个二进制数1（停止位）和八个数据位组成，如图2.2所示。图2.23 主要的元器件介绍3.1 主控芯片at89c51at89c51是一种带有4k字节闪烁的可编程可擦除只读存储器（fperom-falsh programmable and erasable read only meory）的低电压，高性能的 cmos8 位微处理器，也称之为单片机（mcu）。at89c51单片机（mcu）是一种可擦除只读存储器，可以反复地擦除一百次。at89c51单片机包含有以下几大单元： 中央处理器（cpu）； 数据存储器(ram)； 程序存储器(rom)； 定时/计数器； 中断系统； 串行接口。at89c51单片机三大总线：l 数据总线；l 地址总线；l 控制总线。它的基本结构如图3.1所示。图3.13.1.1 at89c51的主要特性 与mcs-51兼容； 32位可编程i/o口线； 4k字节的可编程的闪烁存储器； 两个16位定时器/计数器； 寿命：100写/擦循环； 五个中断源； 数据保留时间：10年； 可编程串行通道； 全静态工作：0hz-24hz； 低功耗的闲置和掉电模式； 三级程序存储器锁定； 片内振荡器和时钟电路； 128*8位内部ram。3.1.2 at89c51的主要引脚功能说明at89c51有三十八个引脚，芯片引脚图如图3.2所示。图3.2vcc：供电电源。gnd： 接地。p3口：标准输入输出 i/o 口，也是at89c51的部分特殊的功能口，也称之为p3口的第二功能。p3口的第二功能：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（记时器0外部输入）； p3.5 t1（记时器1外部输入）；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。xtal1：内部时钟输入。 xtal2：来自反向振荡器的输出。3.1.3 at89c51芯片的内部结构 内部包含4kb的擦写次数为100次的flash存储器； 内部包含28个字节的ram； 具有32根可编程的i/o线； 具有2个16位可编程的定时器； 具有一个数据指针dptr； 具有可编程的3级程序锁定定位；at89c51各部分的组成及其功能如图3.3所 示：图3.33.1.3.1 中央处理器cpucpu（单片机的中央处理器）是单片机的核心，其主要包括两部分：l 运算器：完成运算。l 控制器：操作控制。其原理图如图3.4所示。图3.43.1.3.2 存储器c51 单片机内部的存储器主要划分为： 数据存储器； 程序存储器。主要使用4k flash memory,编程与擦除由电器实现。3.1.3.3 外围接口电路主要包含： 一个可编程串行接口； 四个可编程并行i/o接口； 中断系统； 两个16位的可编程定时器等。3.1.3.4 时钟电路与工作时序l 振荡电路原理如图3.5所示图3.5l 振荡电路的接法如图3.6所示。图3.63.2 共阳七段数码管ledled数码管的笔划是由发光二极管所组成，因此它的特性和发光二极管一样，它适用于各种各样的电子装置来显示数字。led数码管的显示主要是通过发光二极管的显示字段来显示的器件，简称为数码管，其外形特性结构如图3.7所示，由图3.7可以看出它主要由8个发光二极管构成，通过不同的数码管组合的亮与灭可以显示出0到9、a到f以及小数点。图3.7分段式的数码管通过不同的发光数码管段组合来显示以下不同的字符： 数字（0到9）； 字母（a到z）； 小数点（.）。其使用及其广泛。分段式数码管最常见及使用最广泛的有两种形式： 共阴极数码管； 共阳极数码管。在红外遥控电子密码锁的设计中，我们所使用的数码管是共阳极数码管。 共阴极接法：把八个发光二极管阴极连接在一起作为一个公共端的接法。 共阳极接法：将八个发光二极管阳极连接在一起作为一个公共端的接法。共阳极的接法是此次所使用的led的主要接法，所以在这里大致了解共阳极数码管的基本原理。如图3.7所示，led显示器分为以下两种方式： 静态显示：静态显示是把共阴极连接到一起且接