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目录第一章绪论1.1摘要……………………………………………………………………………31.2引言……………………………………………………………………………31.3AT89C51单片机概述…………………………………………………………41.4AT89C51引脚图………………………………………………………………4第二章系统的设计2.1系统结构及原理………………………………………………………………52.2密码锁基本工作原理…………………………………………………………52.3红外遥控系统…………………………………………………………………52.4遥控发射器及其编码…………………………………………………………62.5TOSP1738接收器……………………………………………………………9第三章EEPROMC存贮器AT24C02的读写3.1I2C原理图……………………………………………………………………103.2I2C总线特点…………………………………………………………………103.3I2C总线工作原理……………………………………………………………113.3.1管脚说明……………………………………………………………………113.3.2总线的构成及信号类型……………………………………………………113.4总线基本操作…………………………………………………………………123.4.1总线的时序顺序……………………………………………………………123.4.2控制字节……………………………………………………………………133.4.3写操作………………………………………………………………………133.4.4读操作………………………………………………………………………133.5红外遥控密码锁原理图………………………………………………………14第四章程序设计4.1程序流程图……………………………………………………………………154.2红外遥控密码锁程序…………………………………………………………16结论…………………………………………………………………………………22参考文献……………………………………………………………………………23致谢…………………………………………………………………………………24红外遥控防盗密码锁-2-第一章绪论1.1摘要本系统采用单片机AT89C51作为本设计的核心元件，利用红外线遥控原理和单片机串行发射、接收等功能而设计的一款由遥控开锁的电子密码锁。通过遥控器发射信号，由CPU进行解码，与原有的数据进行比对，完全正确后，发出解锁信号，解锁之后进行密码改写，按下修改键之后输入新的密码数据，密码数据存放在24C02存储芯片中，每次进行数据比对都必须从里面提取数据。关键词：单片机红外密码AT24C021.2引言在日常的生活和工作中,住宅与部门的安全防范、单位的文件档案、财务报表以及一些个人资料的保存多以加锁的办法来解决。若使用传统的机械式钥匙开锁，人们常需携带多把钥匙,使用极不方便,且钥匙丢失后安全性即大打折扣。随着科学技术的不断发展，人们对日常生活中的安全保险器件的要求越来越高。为满足人们对锁的使用要求，增加其安全性，用密码代替钥匙的密码锁应运而生。密码锁具有安全性高、成本低、功耗低、易操作等优点。在安全技术防范领域，具有防盗报警功能的电子密码锁逐渐代替传统的机械式密码锁，克服了机械式密码锁密码量少、安全性能差的缺点，使密码锁无论在技术上还是在性能上都大大提高一步。随着大规模集成电路技术的发展，特别是单片机的问世，出现了带微处理器的智能密码锁，它除具有电子密码锁的功能外，还引入了智能化管理、专家分析系统等功能，从而使密码锁具有很高的安全性、可靠性，应用日益广泛。随着人们对安全的重视和科技的发展，许多电子智能锁（指纹识别、IC卡辨认）已在国内外相继面世。但是这些产品的特点是针对特定的指纹和有效卡，只能适用于保密要求的箱、柜、门等。而且指纹识识别器若在公共场所使用存在容易机械损坏，IC卡还存在容易丢失、损坏等特点。加上其成本较高，一定程度上限制了这类产品的普及和推广。鉴于目前的技术水平与市场的接收程度，电子密码锁是这类电子防盗产品的主流。针对这种情况，本文设计了一种红外遥控密码锁，它具有安全可靠、成本低廉、连接方便、简单易用、结构紧凑等特点。红外线遥控是目前使用最广泛的一种通信和遥控手段。由于红外线遥控装置具有体积小、功耗低、功能强、成本低等特点，因而，继彩电、录像机之后，在录音机、音响设备、空凋机以及玩具等其它小型电器装置上也纷纷采用红外线遥控。工业设备中，在高压、辐射、有红外遥控防盗密码锁-3-毒气体、粉尘等环境下，采用红外线遥控不仅完全可靠而且能有效地隔离电气干扰。1.3AT89C51功能概述AT89C51提供以下标准功能：4k字节Flash闪速储存，128字节内部RAM，32个I/O口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其他所有部件工作指导下一个硬件复位。1.4AT89C51引脚图图1第二章系统的设计2.1系统结构及原理红外遥控防盗密码锁-4-图2系统结构及原理图2.2密码锁基本工作原理本系统由两部分组成，红外发射部分和红外接收部分，红外发射部分是采用普通的遥控发射器，接收部分由红外遥控一体接收头、发光二极管显示、报警器等组成。当红外遥控发射器有按键按下时，内部的编码电路将其转换为相对应的信号，从红外发射管发出，红外遥控一体接收头接收到信号后，将信号转换成相对应的脉冲信号。红外一体接收的信号接到解码单片机P3.2管脚，进行解码，通过按键扫描，将所按下按键对应的数据存储到规定的单元中。本系统设置了8位密码。当输入8位密码后，输入的8为密码所对应的数据将与原先存放在EEPROM存贮器AT24C02内部的数据进行逐一的比较，当8位密码都正确以后CPU才会发解码信号，本次设计为了方便，解码信号为点亮一个发光二极管，密码错误时发出报警信号。本系统还设有一个密码改写键，当输入的密码完全正确发出解码信号后，才能进入密码改写，按下密码改写键，输入新的8位密码，新密码所对应的数据将取代原有密码的数据。当输入新密码后能够进行解锁。2.3红外遥控系统通用红外遥控系统由发射和接收两大部分组成，遥控器应用编码专用集成电路芯片来进行控制操作，红外遥控发送/接收示意图如图3所示。发射部分包括矩阵键盘、编码调制、LED红外发送器；接收部分包括光、电转换放大器、解调、解码电路。红外遥控防盗密码锁-5-图3红外遥控发送/接收示意图2.4遥控发射器及其编码遥控发射器专用芯片很多，根据编码格式可以分成两大类，这里我们以运用比较广泛，解码比较容易的一类来加以说明，现以日本NEC的uPD6121G（图4）组成发射电路为例说明编码原理。当发射器按键按下后，即有遥控码发出，所按的键不同遥控编码也不同。图4uPD6121G引脚图键盘与Upd6121G芯片的连接如图5键盘编码调制LED发射红外编码码光/电放大调解解码红外编码接收红外遥控防盗密码锁-6-图5这种遥控码具有以下特征：采用脉宽调制的串行码，以脉宽为0.565ms、间隔0.56ms、周期为1.125ms的组合表示二进制的“0”；以脉宽为0.565ms、间隔1.685ms、周期为2.25ms的组合表示二进制的“1”，其波形如图6所示。图6上述“0”和“1”组成的32位二进制码经38kHz的载频进行二次调制以提高发射效率，达到降低电源功耗的目的。然后再通过红外发射二极管产生红外线向空间发射，如图7所示。红外遥控防盗密码锁-7-UPD6121G产生的遥控编码是连续的32位二进制码组，其中前16位为用户识别码，能区别不同的电器设备，防止不同机种遥控码互相干扰。该芯片的用户识别码固定为十六进制01H；后16位为8位操作码（功能码）及其反码。UPD6121G最多额128种不同组合的编码。遥控器在按键按下后，周期性地发出同一种32位二进制码，周期约为108ms。一组码本身的持续时间随它包含的二进制“0”和“1”的个数不同而不同，大约在45～63ms之间，图8为发射波形图。当一个键按下超过36ms，振荡器使芯片激活，将发射一组108ms的编码脉冲,这108ms发射代码由一个起始码（9ms）,一个结果码（4.5ms）,低8位地址码（9ms~18ms）,高8位地址码（9ms~18ms）,8位数据码（9ms~18ms）和这8位数据的反码（9ms~18ms）组成。如果键按下超过108ms仍未松开，接下来发射的代码（连发代码）将仅由起始码（9ms）和结束码（2.5ms）组成。代码格式（以接收代码为准，接收代码与发射代码反向）1.位定义2.单发代码格式3.连发代码格式红外遥控防盗密码锁-8-代码宽度算法：16位地址码的最短宽度：1.12×16=18ms16位地址码的最长宽度：2.24ms×16=36ms易知8位数据代码及其8位反代码的宽度和不变：（1.12ms+2.24ms）×8=27ms所以32位代码的宽度为（18ms+27ms）~(36ms+27ms)1．解码的关键是如何识别“0”和“1”，从位的定义我们可以发现“0”、“1”均以0.56ms的低电平开始，不同的是高电平的宽度不同，“0”为0.56ms,“1”为1.68ms,所以必须根据高电平的宽度区别“0”和“1”。如果从0.56ms低电平过后，开始延时，0.56ms以后，若读到的电平为低，说明该位为“0”，反之则为“1”，为了可靠起见，延时必须比0.56ms长些，但又不能超过1.12ms,否则如果该位为“0”，读到的已是下一位的高电平，因此取（1.12ms+0.56ms）/2=0.84ms最为可靠，一般取0.84ms左右均可。2．根据码的格式，应该等待9ms的起始码和4.5ms的结果码完成后才能读码。2.5TSOP1738接收器为了电路的简单实用，本实验选用一种集红外线接收和放大一体的一体化红外接收器TOSP1738，只要接上电源就能完成从红外接收到输出与TTL电平信号兼容的所有工作，而且适用性强，能满足各种红外遥控以及红外线数据传输的要求。如图9所示，接收器对外只有3个引脚：GND、VS、OUT，与单片机连接十分简单方便。其中1脚为GUD，接地（0V）；2脚为VS接系统电源（+5V）；3脚为OUT脉冲信号输出接口，直接接单片机的P3.2引脚。红外遥控防盗密码锁-9-图9TOSP1738实物图TOSP1738原理图第三章EEPROM存贮器AT24C02的读写3.1I2C原理图图103.2I2C总线特点I2C(Inter－IntegratedCircuit)总线是一种由PHILIPS公司开发的两线式串行总线，用于连接微控制器及其外围设备。I2C总线最主要的优点是其简单性和有效性。由于接口直接接在组件之上，因此I2C总线占用的空间非常小，减少了电路板的空间和芯片管脚的数量，降低了互联成本。总线的长度可高达25英尺，并且能够以10Kbps的最大传输速率红外遥控防盗密码锁-10-支持40个组件。I2C总线的另一个优点是，它支持多主控(multimastering)，其中任何能够进行发送和接收的设备都可以成为主总线。一个主控能够控制信号的传输和时钟频率。当然，在任何时间点上只能有一个主控。3.3I2C总线工作原理3.3.1管脚说明图11图中AO、A1、A2是三条地址线，用于确定芯片的硬件地址。Vcc和Vss分别为正、负电源。SDA为串行数据输入／输出，SCL为控制数输入的时钟。SDA和SCL需要和正电源间各接一个1Ok的电阻上拉。第7脚需要接地。这条双向IC总线串行传送。SCL为串行时钟线，AT24C02从地址的前四位是固定的“1O1O”。它的低3位为A0、A1、A2，且是可编程的。在电路中3位地址输入引脚必须接Vc