項(xiàng)目4帶紅外遙控的電子密碼鎖的設(shè)計(jì)與制作

項(xiàng)目4帶紅外遙控的電子密碼鎖的設(shè)計(jì)與制作應(yīng)用系統(tǒng)功能演示

項(xiàng)目4帶紅外遙控的電子密碼鎖的設(shè)計(jì)與制作1項(xiàng)目設(shè)計(jì)目標(biāo)與任務(wù)系統(tǒng)方案選擇和論證23系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)與制作系統(tǒng)軟件程序設(shè)計(jì)與調(diào)試45系統(tǒng)的調(diào)試6項(xiàng)目擴(kuò)展任務(wù)系統(tǒng)的開發(fā)流程

項(xiàng)目設(shè)計(jì)目標(biāo)與任務(wù)1.項(xiàng)目4帶紅外遙控的電子密碼鎖的設(shè)計(jì)與制作1）項(xiàng)目目標(biāo)理解24C02的工作原理。理解紅外接收模塊的原理。理解繼電器的工作原理對(duì)照24C02、HS0038紅外一體化接收頭的數(shù)據(jù)手冊(cè)，理解對(duì)它們進(jìn)行讀和寫的軟件編制方法。理解密碼修改等功能的程序。在完成以上4點(diǎn)目標(biāo)的基礎(chǔ)上，根據(jù)“項(xiàng)目擴(kuò)展任務(wù)”中提出的問題和要求，以組或個(gè)人為單位，在規(guī)定時(shí)間里完成擴(kuò)展項(xiàng)目任務(wù)。

項(xiàng)目設(shè)計(jì)目標(biāo)與任務(wù)1.項(xiàng)目4帶紅外遙控的電子密碼鎖的設(shè)計(jì)與制作2）項(xiàng)目任務(wù)基于單片機(jī)的電子密碼鎖，可以實(shí)現(xiàn)以下功能：1）管理員的密碼為“131420”，當(dāng)輸入此密碼時(shí)，用戶以管理員的身份可以進(jìn)行密碼的修改，此時(shí)密碼默認(rèn)為“000000”。2）設(shè)計(jì)開鎖密碼為六位，為了防止密碼被竊取要求在輸入密碼時(shí)在LCD屏幕上顯示*號(hào)。3）4×4的矩陣鍵盤其中包括0-9的數(shù)字鍵、*、#和A-D的功能鍵，其中的ABC無(wú)定義、*號(hào)鍵為取消當(dāng)前操作、#號(hào)鍵為確認(rèn)、D鍵為修改密碼。4）能夠LCD顯示在密碼正確時(shí)顯示OPEN，密碼錯(cuò)誤時(shí)顯示ERROR，輸入密碼時(shí)顯示INPUTPASSWORD。5）實(shí)現(xiàn)輸入密碼錯(cuò)誤超過(guò)限定的三次電子密碼鎖定。6）本產(chǎn)品具備報(bào)警功能，當(dāng)輸入密碼錯(cuò)誤時(shí)蜂鳴器響并且LED燈亮。7）密碼可以由用戶自己修改設(shè)定（只支持6位密碼），修改密碼之前必須再次輸入密碼，在輸入新密碼時(shí)候需要二次確認(rèn)，以防止誤操作。8）輸入正確的密碼繼電器閉合，可以隨意驅(qū)動(dòng)負(fù)載。9）密碼具有紅外遙控器輸入功能，和按鍵功能一樣，這樣用戶更加方便操作。10）LCD的亮度隨光線的強(qiáng)弱自動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

項(xiàng)目4帶紅外遙控的電子密碼鎖的設(shè)計(jì)與制作2.系統(tǒng)方案選擇和論證總體方案的選擇系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)項(xiàng)目4帶紅外遙控的電子密碼鎖的設(shè)計(jì)與制作1．帶有紅外遙控的電子密碼鎖總體方案的選擇方案一：采用數(shù)字電路控制。

用以74LS112雙JK觸發(fā)器構(gòu)成的數(shù)字邏輯電路作為密碼鎖的核心控制，共設(shè)了9個(gè)用戶輸入鍵，其中只有4個(gè)是有效的密碼按鍵，其它的都是干擾按鍵，若按下干擾鍵，鍵盤輸入電路自動(dòng)清零，原先輸入的密碼無(wú)效，需要重新輸入；如果用戶輸入密碼的時(shí)間超過(guò)10秒（一般情況下，用戶不會(huì)超過(guò)10秒，若用戶覺得不便，還可以修改）電路將報(bào)警20秒，若電路連續(xù)報(bào)警三次，電路將鎖定鍵盤2分鐘，防止他人的非法操作。采用數(shù)字電路設(shè)計(jì)的方案好處就是設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單但控制的準(zhǔn)確性和靈活性差。故在本項(xiàng)目中不采用。項(xiàng)目4帶紅外遙控的電子密碼鎖的設(shè)計(jì)與制作1．帶有紅外遙控的電子密碼鎖總體方案的選擇方案二：采用一種是用以STC89C51為核心的單片機(jī)控制方案。選用單片機(jī)STC89C51作為本設(shè)計(jì)的核心元件，利用單片機(jī)靈活的編程設(shè)計(jì)和豐富的I/O端口，及其控制的準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)基本的密碼鎖功能。在單片機(jī)的外圍電路外接輸入鍵盤用于密碼的輸入和一些功能的控制，外接LCD1602顯示器用于顯示作用。其原理如下圖所示：項(xiàng)目4帶紅外遙控的電子密碼鎖的設(shè)計(jì)與制作總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)項(xiàng)目4帶紅外遙控的電子密碼鎖的設(shè)計(jì)與制作

關(guān)鍵技術(shù)基于單片機(jī)的帶有紅外遙控的電子密碼鎖在設(shè)計(jì)時(shí)需要解決以下6個(gè)方面的問題：1）理解24C02的工作原理。2）理解紅外接收模塊的原理。3）理解繼電器的工作原理4）對(duì)照24C02、HS0038紅外一體化接收頭的數(shù)據(jù)手冊(cè)，理解對(duì)它們進(jìn)行讀和寫的軟件編制方法。5）如何實(shí)現(xiàn)上述項(xiàng)目任務(wù)中所描述的密碼修改等功能。6）如何實(shí)現(xiàn)LCD的亮度隨光線的強(qiáng)弱自動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。項(xiàng)目4帶紅外遙控的電子密碼鎖的設(shè)計(jì)與制作1、最小系統(tǒng)模塊的設(shè)計(jì)2、密碼存儲(chǔ)模塊電路的設(shè)計(jì)3、LCD顯示模塊電路的設(shè)計(jì)4、鍵盤模塊電路的設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)35、報(bào)警模塊電路的設(shè)計(jì)6、開鎖模塊電路的設(shè)計(jì)

7、電源模塊電路的設(shè)計(jì)

8、紅外模塊電路的設(shè)計(jì)12

1）AT24C02存儲(chǔ)芯片簡(jiǎn)介AT24C02是美國(guó)Atmel公司的低功耗CMOS型E2PROM，內(nèi)含256×8位存儲(chǔ)空間，具有工作電壓寬(2.5～5.5V)、擦寫次數(shù)多、寫入速度快、抗干擾能力強(qiáng)、數(shù)據(jù)不易丟失、體積小等特點(diǎn)。而且他是采用了I2C總線式進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫的串行器件，占用很少的資源和I／O線，并且支持在線編程，進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)的存取十分方便。下圖分別展示了貼片和直插兩種封裝類型的24C02的引腳排布情況。各引腳的名稱及功能如表所示。補(bǔ)充1：AT24C02存儲(chǔ)芯片13補(bǔ)充1：AT24C02存儲(chǔ)芯片管腳名稱主要功能A0、A1、A2器件地址選擇SDA串行數(shù)據(jù)/地址SCL串行時(shí)鐘WP寫保護(hù)VCC+1.8V~+6VVSS地14

2）AT24C02與STC89C51單片機(jī)連接電路設(shè)計(jì)因?yàn)樵诒卷?xiàng)目中由于只采用了AT24C02，所以A0、A1、A2的連接選擇了三個(gè)端口連接到VSS，地址為0。AT24C02的4、8腳分別是VSS和VCC，所以分別接地、電源。AT24C02的5腳SDA為串行數(shù)據(jù)輸入/輸出，6腳SCL為串行時(shí)鐘輸入線，在電路設(shè)計(jì)時(shí)，SDA和SCL都需要和正電源間各接一個(gè)10K的電阻上拉。AT24C02的7腳為WP為寫保護(hù)，如果WP管腳接到VCC，所有的內(nèi)容都被寫保護(hù)（只能讀），當(dāng)WP管腳接到VSS或懸空，則允許器件進(jìn)行正常的讀/寫操作。所以在本設(shè)計(jì)中，WP需要接地。補(bǔ)充1：AT24C02存儲(chǔ)芯片15LCD1602液晶連接電路設(shè)計(jì)

此部分的電路，與前面項(xiàng)目中電路的設(shè)計(jì)有兩個(gè)地方不同：1、1602液晶模塊的第3腳VL為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度。但在本設(shè)計(jì)的時(shí)候，沒有采用10K的電位器，而是直接用的兩個(gè)電阻R8和R9，通過(guò)兩個(gè)電阻的分壓來(lái)實(shí)現(xiàn)最佳對(duì)比度，其中R9的取值范圍為200歐~1.5K歐。2、1602液晶模塊的第15腳和第16腳分別是背光源正極和背光源負(fù)極，按理來(lái)講，只要15腳接VCC，16腳接GND就可以，但是在本設(shè)計(jì)里面第15腳接VCC，但第16腳沒有直接接地，而是設(shè)計(jì)成了如圖所示的電路，這樣設(shè)計(jì)的目的是希望能夠?qū)崿F(xiàn)1602液晶的亮度隨光線自動(dòng)調(diào)節(jié)的功能。補(bǔ)充2：LCD1602液晶161）繼電器的介紹電磁繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過(guò)一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來(lái)的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來(lái)的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）釋放。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。對(duì)于繼電器的“常開、常閉”觸點(diǎn)，可以這樣來(lái)區(qū)分：繼電器線圈未通電時(shí)處于斷開狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱為“常開觸點(diǎn)”；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為“常閉觸點(diǎn)”。繼電器一般有兩股電路，為低壓控制電路和高壓工作電路。補(bǔ)充3：繼電器172）開鎖模塊電路的設(shè)計(jì)如圖所示，電路中繼電器是通過(guò)PNP型三極管驅(qū)動(dòng)，當(dāng)閥值超過(guò)設(shè)定時(shí)，單片機(jī)會(huì)由高電平跳變成低電平，三極管導(dǎo)通繼電器吸合，繼電器起開關(guān)作用，可以驅(qū)動(dòng)負(fù)載，端子1和3接鎖的兩根線就可以了。補(bǔ)充3：繼電器181）紅外遙控電路的介紹紅外遙控的發(fā)射電路是采用紅外發(fā)光二極管來(lái)發(fā)出經(jīng)過(guò)調(diào)制的紅外光波；紅外接收電路由紅外接收二極管、三極管或硅光電池組成，它們將紅外發(fā)射器發(fā)射雕紅外光轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)，再送后置放大器。發(fā)射機(jī)一般由指令鍵(或操作桿)、指令編碼系統(tǒng)、調(diào)制電路、驅(qū)動(dòng)電路、發(fā)射電路等幾部分組成。當(dāng)按下指令鍵或推動(dòng)操作桿時(shí)，指令編碼電路產(chǎn)生所需的指令編碼信號(hào)，指令編碼信號(hào)對(duì)載體進(jìn)行調(diào)制，再由驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行功率放大后由發(fā)射電路向外發(fā)射經(jīng)調(diào)制定指令編碼信號(hào)。接收電路一般由接收電路、放大電路、解調(diào)電路、指令譯碼電路、驅(qū)動(dòng)電路、執(zhí)行電路(機(jī)構(gòu))等幾部分組成。接收電路將發(fā)射器發(fā)出的已調(diào)制的編碼指令信號(hào)接收下來(lái)，并進(jìn)行放大后送解調(diào)電路，解調(diào)電路將已調(diào)制的指令編碼信號(hào)解調(diào)出來(lái)，即還原為編碼信號(hào)。指令譯碼器將編碼指令信號(hào)進(jìn)行譯碼，最后由驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行電路實(shí)現(xiàn)各種指令的操作控制。補(bǔ)充4：紅外遙控192）紅外模塊電路的設(shè)計(jì)本項(xiàng)目里，采用紅外無(wú)線遙控模塊套件，該套件包括：紅外遙控器、38KHz紅外接收管。紅外遙控器實(shí)物如圖所示，該紅外遙控器是一種集紅外線接收和放大整形于一體，不需要任何外接元件，就能完成從紅外線接收到輸出與TTL電平信號(hào)兼容的所有工作，而體積又很小巧，它適合于各種紅外線遙控和紅外線數(shù)據(jù)傳輸，發(fā)射距離可以達(dá)到8米，非常適合在室內(nèi)操控各種設(shè)備。補(bǔ)充4：紅外遙控圖3-64紅外遙控器實(shí)物圖圖3-6538KHz紅外接收管實(shí)物圖外模塊電路的設(shè)計(jì)主要就是紅外接收電路的設(shè)計(jì)，它的設(shè)計(jì)如圖所示。項(xiàng)目4帶紅外遙控的電子密碼鎖的設(shè)計(jì)與制作系統(tǒng)總體硬件電路項(xiàng)目4帶紅外遙控的電子密碼鎖的設(shè)計(jì)與制作系統(tǒng)主程序模塊流程圖開始初始化模式選擇識(shí)別按鍵密碼輸入手動(dòng)清除密碼比較開門舊密碼輸入新密碼輸入存入緩存區(qū)再次輸入密碼重新輸入設(shè)置完畢返回NANBY2項(xiàng)目4帶紅外遙控的電子密碼鎖的設(shè)計(jì)與制作新增模塊運(yùn)用舉例1）24C02的操作程序舉例24c02是一個(gè)非揮發(fā)eeprom存儲(chǔ)器器件，采用的IIC總線技術(shù)。24c02的應(yīng)用，主要在存儲(chǔ)一些掉電后還要保存數(shù)據(jù)的場(chǎng)合，在上次運(yùn)行時(shí)，保存的數(shù)據(jù)，在下一次運(yùn)行時(shí)還能夠調(diào)出。這里我們列舉個(gè)例子來(lái)講授對(duì)24c02的讀、寫控制。例子：寫入了一個(gè)字節(jié)數(shù)值0x88到24c02的0x02的位置。我們?cè)僭谙乱豢虂?lái)讀出這個(gè)字節(jié)到P2口來(lái)驗(yàn)證結(jié)果，操作結(jié)束后，P10燈會(huì)亮起。2項(xiàng)目4帶紅外遙控的電子密碼鎖的設(shè)計(jì)與制作新增模塊運(yùn)用舉例2）紅外遙控模塊操作舉例

紅外遙控模塊包括兩部分：紅外發(fā)射部分和紅外接收部分。紅外發(fā)射部分就是紅外遙控器，紅外接收部分就是1838一體紅外接收頭。1838一體紅外接收頭是我們最常用的紅外接收元器件，被廣泛應(yīng)用于電視機(jī)、空調(diào)、冰箱及電視機(jī)頂盒等需要紅外遙控的電器上。在圖3-66中，我們已經(jīng)知道1838一體紅外接收頭有三個(gè)引腳1、2、3，分別是OUT、、GND、VCC，其中OUT端接單片機(jī)的I/O口。當(dāng)你拿著紅外遙控器對(duì)準(zhǔn)紅外接收頭按下時(shí)，紅外接收頭的OUT引腳將會(huì)發(fā)生變化，不同的按鍵按下，OUT引腳的變化不一樣，而這種變化是由遙控器決定的，1838一體紅外接收頭只是起到接收信號(hào)和解碼的作用。因此我們必須要首先了解紅外遙控器的編碼原理。2項(xiàng)目4帶紅外遙控的電子密碼鎖的設(shè)計(jì)與制作新增模塊運(yùn)用舉例①紅外遙控器的編碼基本原理這里以運(yùn)用比較廣泛，解碼比較容易的NEC標(biāo)準(zhǔn)為例說(shuō)明編碼原理。當(dāng)紅外遙控器的一個(gè)鍵按下超過(guò)36ms，振蕩器使芯片激活，將發(fā)射一組NEC紅外遙控編碼，該編碼由引導(dǎo)碼、16位定制碼（8位定制碼、8位定制碼的反碼）和16位數(shù)據(jù)碼（8位數(shù)據(jù)碼、8位數(shù)據(jù)碼的反碼）組成。說(shuō)明：引導(dǎo)碼是一個(gè)遙控碼的起始部分，用于通知紅外遙控信號(hào)的來(lái)臨，由一個(gè)9ms的高電平(起始碼)和一個(gè)4.5ms的低電平(結(jié)果碼)組成。16位定制碼，一般是用來(lái)識(shí)別紅外遙控器，能區(qū)別不同的電器設(shè)備，不同機(jī)種遙控碼互相干擾。16位數(shù)據(jù)碼分為8位操作碼（功能碼）及其反碼，其中，8位操作碼（功能碼）是用來(lái)識(shí)別用戶的功能，反碼用于核對(duì)數(shù)據(jù)是否接收準(zhǔn)確。