單片機(jī)控制的紅外線電子鎖控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

【摘要】電子類智能鎖市場(chǎng)發(fā)展?jié)摿薮?。順?yīng)信息時(shí)代的發(fā)展，加快電子鎖發(fā)展方式探索，具備現(xiàn)實(shí)戰(zhàn)略性和緊迫性。本文對(duì)單片機(jī)控制的紅外線電子鎖控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析探討，僅供參考。

【關(guān)鍵詞】單片機(jī)控制；紅外線；電子鎖控制；設(shè)計(jì)

1、信息背景下電子鎖的整體優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)

1.1不弱于傳統(tǒng)機(jī)械鎖的維護(hù)便捷性

傳統(tǒng)機(jī)械鎖使用中若是出現(xiàn)機(jī)械故障或使用者忘帶鑰匙的情況，往往可以找所在區(qū)域的鎖匠立即上門(mén)解決。由于電子鎖機(jī)電一體化的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，鎖匠往往不具備維修和開(kāi)鎖的能力，維修和開(kāi)鎖服務(wù)需要經(jīng)銷(xiāo)商或生產(chǎn)企業(yè)承擔(dān)，這就造成了時(shí)效性大打折扣。相較于其他機(jī)電產(chǎn)品的故障可以延后修理，電子鎖的使用者均需立即使用產(chǎn)品，故而維護(hù)時(shí)效性較差成為了影響電子鎖普及的最為重要缺陷。隨著行業(yè)的發(fā)展，一方面大多數(shù)電子鎖采用了電子開(kāi)鎖和機(jī)械應(yīng)急開(kāi)鎖相結(jié)合的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在電子部件出現(xiàn)故障的時(shí)候，獨(dú)立運(yùn)行的機(jī)械應(yīng)急結(jié)構(gòu)能夠正常啟閉鎖具，大大減輕了使用者對(duì)維修時(shí)效性的要求；另一方面隨著產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的改進(jìn)和優(yōu)化以及電子鎖生產(chǎn)企業(yè)售后渠道的不斷完善，電子鎖維護(hù)日益便捷。

1.2電子鎖密碼設(shè)定的準(zhǔn)確、安全、隱秘優(yōu)勢(shì)

電子鎖與機(jī)械鎖最大的不同就是帶有密碼設(shè)定功能，而借助電子信息技術(shù)，電子鎖的密碼設(shè)定更加智能和安全，比如指紋電子鎖就具有極高的準(zhǔn)確性，徹底杜絕了欺騙造價(jià)的行為，有效提高了安全性能。一般來(lái)說(shuō)，電子鎖的密碼都具有加密功能，既可以采取組合加密的形式，又可以利用正常狀態(tài)下的64位加密方式，想要破譯這種級(jí)別的加密電子鎖幾乎沒(méi)有可能。另外，密碼的設(shè)置還分有不同的級(jí)別，按照權(quán)限、設(shè)置時(shí)間的不同來(lái)運(yùn)行，隱秘性又大大提升，所以，與傳統(tǒng)的機(jī)械鎖相比較，電子鎖擁有很大的優(yōu)勢(shì)。

2、單片機(jī)控制的紅外線電子鎖控制的原理

近年來(lái)，它被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中。而紅外通信線技術(shù)以其無(wú)污染、低成本、低功耗、接入靈活、保密性強(qiáng)、抗電磁干擾和無(wú)需申請(qǐng)頻率使用權(quán)等特點(diǎn)成為單片機(jī)無(wú)線通信系統(tǒng)的一個(gè)重要選擇。本系統(tǒng)以AT89C51單片機(jī)作為控制核心，顯示部分采用液晶顯示器，型號(hào)為L(zhǎng)CD1602，用四階矩陣鍵盤(pán)，用蜂鳴器模擬系統(tǒng)的報(bào)警功能。密碼儲(chǔ)存在外部擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器中。利用單片機(jī)的串口通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)紅外遙控功能。

密碼設(shè)置的原理為：用戶輸入4位密碼后按下確認(rèn)鍵，單片機(jī)的CPU開(kāi)始工作，比較輸入內(nèi)容與密碼，如果從外部輸入的密碼為正確的，就發(fā)出指令打開(kāi)鎖具的開(kāi)關(guān)。如果輸入的密碼不正確，CPU會(huì)發(fā)出指令提示重新輸入密碼。并且在顯示屏上顯示可以輸入的密碼的聲譽(yù)的次數(shù)。密碼輸入的過(guò)程中，只要沒(méi)有按下確認(rèn)鍵，就可以退回重新輸入，如果輸入的次數(shù)達(dá)到上限，蜂鳴器會(huì)發(fā)出警報(bào)聲。設(shè)置新密碼的方法是按下reset鍵，先按下原密碼提示正確后，在提示輸入新密碼，輸入兩次且一樣，新密碼生效。

紅外發(fā)送電路主要由三極管和光敏二極管串聯(lián)組成，當(dāng)三極管導(dǎo)通時(shí)，基帶信號(hào)通過(guò)光敏二極管傳送出去；當(dāng)三極管截止時(shí)，則無(wú)基帶信號(hào)傳送出去。紅外接收電路的主要功能是對(duì)收到的紅外信號(hào)通過(guò)監(jiān)測(cè)、放大、濾波、解調(diào)等等一系列電路處理，然后輸出基帶信號(hào)。此時(shí)，輸出的基帶信號(hào)不一定與發(fā)送端的基帶信號(hào)一模一樣，但是他們之間肯定具有特殊關(guān)系，可以通過(guò)分析求解出發(fā)送的原始數(shù)據(jù)信號(hào)。Proteus紅外組件IRLink帶有紅外解碼電路，只需要把這個(gè)組件接上去，就可以直接輸出由載波解調(diào)后的基帶信號(hào)。

3、硬件電路設(shè)計(jì)

如圖1所示本設(shè)計(jì)的硬件部分包括紅外線發(fā)射與接收模塊。AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)，報(bào)警器模塊、顯示模塊、開(kāi)鎖電路與按鍵電路。其中密碼的輸入與修改都是有案件電路完成的，單片機(jī)的鍵盤(pán)掃描程序確定哪一個(gè)按鍵被按下。液晶顯示器選擇在有密碼的輸入時(shí)才會(huì)開(kāi)啟，更加省電和節(jié)能。密碼存儲(chǔ)部分由片外程序存儲(chǔ)器存儲(chǔ)。開(kāi)鎖電路有驅(qū)動(dòng)部分和打開(kāi)部分來(lái)實(shí)現(xiàn)，主要由電阻、電容以及二級(jí)管和三極管等電子器件構(gòu)成。單片機(jī)的晶振節(jié)12NHZ外部晶振。紅外遙控部分采用PT2262和PT2272。PT2262用來(lái)發(fā)送信號(hào)，PT2272用來(lái)接收信號(hào)。

4、實(shí)驗(yàn)與仿真結(jié)果

本設(shè)計(jì)是采用的硬件仿真軟件為PROTUES，程序編譯軟件用KeilC51，實(shí)驗(yàn)的過(guò)程為：（1）單片機(jī)控制無(wú)線遙控電子密碼鎖的硬件電路設(shè)計(jì)：從Proteus中元件庫(kù)中找出全部電子元器件，調(diào)整位置并連線，為仿真做準(zhǔn)備。（2）程序編譯：在KeilC51中編輯匯編程序，編譯運(yùn)行成功后輸出HEX文件。（3）寫(xiě)入程序并仿真：雙擊硬件電路中的AT89C51，將HEX文件所在的路徑導(dǎo)入單片機(jī)，設(shè)置單片機(jī)的工作頻率為12MHZ，完成后，單機(jī)仿真按鈕開(kāi)始仿真，進(jìn)行試驗(yàn)。

結(jié)語(yǔ)：

根據(jù)仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果，驗(yàn)證本設(shè)計(jì)成功的實(shí)驗(yàn)了由單片機(jī)控制的無(wú)線遙控系統(tǒng)，利用AT89C51來(lái)控制的電子密碼鎖電路相對(duì)簡(jiǎn)單，而且編程方法簡(jiǎn)單，只要學(xué)過(guò)匯編語(yǔ)言的人就能掌握。紅外通信不僅準(zhǔn)確而且更加有效。因此本設(shè)計(jì)具有實(shí)際應(yīng)用。

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