基于C语言的MCS-51单片机教程 课件 3项目4 带红外遥控的电子密码锁的设计与制作

项目4带红外遥控的电子密码锁的设计与制作

项目4带红外遥控的电子密码锁的设计与制作应用系统功能演示

项目4带红外遥控的电子密码锁的设计与制作1项目设计目标与任务系统方案选择和论证23系统硬件电路设计与制作系统软件程序设计与调试45系统的调试6项目扩展任务系统的开发流程

项目设计目标与任务1.项目4带红外遥控的电子密码锁的设计与制作1）项目目标理解24C02的工作原理。理解红外接收模块的原理。理解继电器的工作原理对照24C02、HS0038红外一体化接收头的数据手册，理解对它们进行读和写的软件编制方法。理解密码修改等功能的程序。在完成以上4点目标的基础上，根据“项目扩展任务”中提出的问题和要求，以组或个人为单位，在规定时间里完成扩展项目任务。

项目设计目标与任务1.项目4带红外遥控的电子密码锁的设计与制作2）项目任务基于单片机的电子密码锁，可以实现以下功能：1）管理员的密码为“131420”，当输入此密码时，用户以管理员的身份可以进行密码的修改，此时密码默认为“000000”。2）设计开锁密码为六位，为了防止密码被窃取要求在输入密码时在LCD屏幕上显示*号。3）4×4的矩阵键盘其中包括0-9的数字键、*、#和A-D的功能键，其中的ABC无定义、*号键为取消当前操作、#号键为确认、D键为修改密码。4）能够LCD显示在密码正确时显示OPEN，密码错误时显示ERROR，输入密码时显示INPUTPASSWORD。5）实现输入密码错误超过限定的三次电子密码锁定。6）本产品具备报警功能，当输入密码错误时蜂鸣器响并且LED灯亮。7）密码可以由用户自己修改设定（只支持6位密码），修改密码之前必须再次输入密码，在输入新密码时候需要二次确认，以防止误操作。8）输入正确的密码继电器闭合，可以随意驱动负载。9）密码具有红外遥控器输入功能，和按键功能一样，这样用户更加方便操作。10）LCD的亮度随光线的强弱自动进行调节。

项目4带红外遥控的电子密码锁的设计与制作2.系统方案选择和论证总体方案的选择系统方案设计关键技术总体结构设计项目4带红外遥控的电子密码锁的设计与制作1．带有红外遥控的电子密码锁总体方案的选择方案一：采用数字电路控制。

用以74LS112双JK触发器构成的数字逻辑电路作为密码锁的核心控制，共设了9个用户输入键，其中只有4个是有效的密码按键，其它的都是干扰按键，若按下干扰键，键盘输入电路自动清零，原先输入的密码无效，需要重新输入；如果用户输入密码的时间超过10秒（一般情况下，用户不会超过10秒，若用户觉得不便，还可以修改）电路将报警20秒，若电路连续报警三次，电路将锁定键盘2分钟，防止他人的非法操作。采用数字电路设计的方案好处就是设计简单但控制的准确性和灵活性差。故在本项目中不采用。项目4带红外遥控的电子密码锁的设计与制作1．带有红外遥控的电子密码锁总体方案的选择方案二：采用一种是用以STC89C51为核心的单片机控制方案。选用单片机STC89C51作为本设计的核心元件，利用单片机灵活的编程设计和丰富的I/O端口，及其控制的准确性，实现基本的密码锁功能。在单片机的外围电路外接输入键盘用于密码的输入和一些功能的控制，外接LCD1602显示器用于显示作用。其原理如下图所示：项目4带红外遥控的电子密码锁的设计与制作总体结构设计项目4带红外遥控的电子密码锁的设计与制作

关键技术基于单片机的带有红外遥控的电子密码锁在设计时需要解决以下6个方面的问题：1）理解24C02的工作原理。2）理解红外接收模块的原理。3）理解继电器的工作原理4）对照24C02、HS0038红外一体化接收头的数据手册，理解对它们进行读和写的软件编制方法。5）如何实现上述项目任务中所描述的密码修改等功能。6）如何实现LCD的亮度随光线的强弱自动进行调节。项目4带红外遥控的电子密码锁的设计与制作1、最小系统模块的设计2、密码存储模块电路的设计3、LCD显示模块电路的设计4、键盘模块电路的设计系统硬件电路设计35、报警模块电路的设计6、开锁模块电路的设计

7、电源模块电路的设计

8、红外模块电路的设计12

1）AT24C02存储芯片简介AT24C02是美国Atmel公司的低功耗CMOS型E2PROM，内含256×8位存储空间，具有工作电压宽(2.5～5.5V)、擦写次数多、写入速度快、抗干扰能力强、数据不易丢失、体积小等特点。而且他是采用了I2C总线式进行数据读写的串行器件，占用很少的资源和I／O线，并且支持在线编程，进行数据实时的存取十分方便。下图分别展示了贴片和直插两种封装类型的24C02的引脚排布情况。各引脚的名称及功能如表所示。补充1：AT24C02存储芯片13补充1：AT24C02存储芯片管脚名称主要功能A0、A1、A2器件地址选择SDA串行数据/地址SCL串行时钟WP写保护VCC+1.8V~+6VVSS地14

2）AT24C02与STC89C51单片机连接电路设计因为在本项目中由于只采用了AT24C02，所以A0、A1、A2的连接选择了三个端口连接到VSS，地址为0。AT24C02的4、8脚分别是VSS和VCC，所以分别接地、电源。AT24C02的5脚SDA为串行数据输入/输出，6脚SCL为串行时钟输入线，在电路设计时，SDA和SCL都需要和正电源间各接一个10K的电阻上拉。AT24C02的7脚为WP为写保护，如果WP管脚接到VCC，所有的内容都被写保护（只能读），当WP管脚接到VSS或悬空，则允许器件进行正常的读/写操作。所以在本设计中，WP需要接地。补充1：AT24C02存储芯片15LCD1602液晶连接电路设计

此部分的电路，与前面项目中电路的设计有两个地方不同：1、1602液晶模块的第3脚VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。但在本设计的时候，没有采用10K的电位器，而是直接用的两个电阻R8和R9，通过两个电阻的分压来实现最佳对比度，其中R9的取值范围为200欧~1.5K欧。2、1602液晶模块的第15脚和第16脚分别是背光源正极和背光源负极，按理来讲，只要15脚接VCC，16脚接GND就可以，但是在本设计里面第15脚接VCC，但第16脚没有直接接地，而是设计成了如图所示的电路，这样设计的目的是希望能够实现1602液晶的亮度随光线自动调节的功能。补充2：LCD1602液晶161）继电器的介绍电磁继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）释放。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。继电器一般有两股电路，为低压控制电路和高压工作电路。补充3：继电器172）开锁模块电路的设计如图所示，电路中继电器是通过PNP型三极管驱动，当阀值超过设定时，单片机会由高电平跳变成低电平，三极管导通继电器吸合，继电器起开关作用，可以驱动负载，端子1和3接锁的两根线就可以了。补充3：继电器181）红外遥控电路的介绍红外遥控的发射电路是采用红外发光二极管来发出经过调制的红外光波；红外接收电路由红外接收二极管、三极管或硅光电池组成，它们将红外发射器发射雕红外光转换为相应的电信号，再送后置放大器。发射机一般由指令键(或操作杆)、指令编码系统、调制电路、驱动电路、发射电路等几部分组成。当按下指令键或推动操作杆时，指令编码电路产生所需的指令编码信号，指令编码信号对载体进行调制，再由驱动电路进行功率放大后由发射电路向外发射经调制定指令编码信号。接收电路一般由接收电路、放大电路、解调电路、指令译码电路、驱动电路、执行电路(机构)等几部分组成。接收电路将发射器发出的已调制的编码指令信号接收下来，并进行放大后送解调电路，解调电路将已调制的指令编码信号解调出来，即还原为编码信号。指令译码器将编码指令信号进行译码，最后由驱动电路来驱动执行电路实现各种指令的操作控制。补充4：红外遥控192）红外模块电路的设计本项目里，采用红外无线遥控模块套件，该套件包括：红外遥控器、38KHz红外接收管。红外遥控器实物如图所示，该红外遥控器是一种集红外线接收和放大整形于一体，不需要任何外接元件，就能完成从红外线接收到输出与TTL电平信号兼容的所有工作，而体积又很小巧，它适合于各种红外线遥控和红外线数据传输，发射距离可以达到8米，非常适合在室内操控各种设备。补充4：红外遥控图3-64红外遥控器实物图图3-6538KHz红外接收管实物图外模块电路的设计主要就是红外接收电路的设计，它的设计如图所示。项目4带红外遥控的电子密码锁的设计与制作系统总体硬件电路项目4带红外遥控的电子密码锁的设计与制作系统主程序模块流程图开始初始化模式选择识别按键密码输入手动清除密码比较开门旧密码输入新密码输入存入缓存区再次输入密码重新输入设置完毕返回NANBY2项目4带红外遥控的电子密码锁的设计与制作新增模块运用举例1）24C02的操作程序举例24c02是一个非挥发eeprom存储器器件，采用的IIC总线技术。24c02的应用，主要在存储一些掉电后还要保存数据的场合，在上次运行时，保存的数据，在下一次运行时还能够调出。这里我们列举个例子来讲授对24c02的读、写控制。例子：写入了一个字节数值0x88到24c02的0x02的位置。我们再在下一刻来读出这个字节到P2口来验证结果，操作结束后，P10灯会亮起。2项目4带红外遥控的电子密码锁的设计与制作新增模块运用举例2）红外遥控模块操作举例

红外遥控模块包括两部分：红外发射部分和红外接收部分。红外发射部分就是红外遥控器，红外接收部分就是1838一体红外接收头。1838一体红外接收头是我们最常用的红外接收元器件，被广泛应用于电视机、空调、冰箱及电视机顶盒等需要红外遥控的电器上。在图3-66中，我们已经知道1838一体红外接收头有三个引脚1、2、3，分别是OUT、、GND、VCC，其中OUT端接单片机的I/O口。当你拿着红外遥控器对准红外接收头按下时，红外接收头的OUT引脚将会发生变化，不同的按键按下，OUT引脚的变化不一样，而这种变化是由遥控器决定的，1838一体红外接收头只是起到接收信号和解码的作用。因此我们必须要首先了解红外遥控器的编码原理。2项目4带红外遥控的电子密码锁的设计与制作新增模块运用举例①红外遥控器的编码基本原理这里以运用比较广泛，解码比较容易的NEC标准为例说明编码原理。当红外遥控器的一个键按下超过36ms，振荡器使芯片激活，将发射一组NEC红外遥控编码，该编码由引导码、16位定制码（8位定制码、8位定制码的反码）和16位数据码（8位数据码、8位数据码的反码）组成。说明：引导码是一个遥控码的起始部分，用于通知红外遥控信号的来临，由一个9ms的高电平(起始码)和一个4.5ms的低电平(结果码)组成。16位定制码，一般是用来识别红外遥控器，能区别不同的电器设备，不同机种遥控码互相干扰。16位数据码分为8位操作码（功能码）及其反码，其中，8位操作码（功能码）是用来识别用户的功能，反码用于核对数据是否接收准确。