一种简易红外遥控密码锁设计与实现
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本机处理部分可以实现密码设置和修改 、本机按键 开锁 、按键提示 、密码错误报警 、超次提示 、遥控开锁和 按键之间超过 3 s 自动复位等所有的功能 。本机处理 的主程序流程图如图 7 所示 。 2 .2 .1 密码设置子程序的设计
系统只有内部上电复位的时候才能设置或者修改 密码 。当系统复位时 , 即进入了等待用户按键设置新密 码状态 , 用户输入的 8 位密码依次保存在 RAM 存储单 元的 41H ～ 48H 单元 。 当 8 位 密码设置完成后 , 蜂鸣 器鸣响 1 s 提示密码已成功设置 。 当按键开锁时 , 输入 的密码依次和 RA M 存储器中 41H ～ 48H 单元的数相 比较 , 只要有 1 位不相同 , 门锁不但不能打开 , 而且还发 出报警信号 。 2 .2 .2 按键间隔超时的判断及复位
图 2 发射模块电 路原理图
1 .3 本机处理接收电路的设计 本机处理接收 电路的控制 核心是 A T 89S52 单片
机 。 外接键盘电路 、红外接收电路 、开锁电路 、报警电路 和按键指示电路等 , 电路原理图如图 3 所示 。
出与 T T L 电平兼容的所有工作 , 而体积和普通的塑封 三极管大小一 样 。 T L1838 的输 出波 形如图 4 所示 。 当接收到频带 内的 红外信 号时 , T L1838 会输 出低 电 平 , 否则数据高电平 , 从而将“时断时续”的红外信号解 调成原来的连续方波信号 。
A T 89C2051[ 4] 单片机 是 A T 89C51 的 一种精简 版 本 , 只有 20 个引脚 , 体积小 ;具有 2 .7 ～ 6 V 的宽电压工 作范围 ;具备低功耗空闲和掉电模式 。 该单片机满足本 系统低电压供电 、低功耗 、方便随身携带的要求 。
在本机处理接收模块中 , 采用了 A T 89S52[ 5] 单片 机 , 该单片机有 3 个定时器 。设置密码和按键开锁时 , 均设计了按键间隔超过 3 s 自动复位的功能 , 分别采用 定时器 T 0 和 T 1 定时实现 ;定时器 T2 设置串口通信波 特率 。
Keywords:electr onic co de lock ;infr ared remo te co ntr ol ;single-chip microcom puter ;auto matic re set
0 引 言
随着科学技术的进步和社会经济的发展 , 电子密码 锁取代传统的机械锁已成为一种必然的趋势[ 1] 。 以往 基于单片机的密码锁系统 , 直接将编好的密码程序存储 在片内 EPROM 中 , 但不易实现密码的修改 ;如要完成 修改密码功能 , 多采用片外串行 E2 P RO M 实现[ 2] 。本 文研究并设计的一种基于单片机的红外遥控电子密码 锁 , 不但具有普通密码锁智能控制上锁 、开锁 、报警等特 点 , 而且在不扩展 E2P RO M 的情况下 , 可以实现 8 位密 码任意修改的功能 , 节省了硬件资源 , 减小了系统体积 , 这是本设计的一个创新点 。 另外还增加了遥控开锁的 特点 。所以该系统不但成本低 、保密性强 , 更适用于那 些正常人体不宜接近的特殊场合 , 比如高辐射区 、高传 染区等 。
T L1838[ 7] 接收红外信号 。 T L1838 集红外接收和放大 于一体 , 不需任何外接元件 , 就能完成从红外接收到输
16 0
图 5 电源部分电路原理图
1 .3 .4 其他外围电路的设计 由于 AT 89S52 单片机有 4 个并行输入输出口 , 硬
件资源比较充足 , 键盘电路采用了相对简单的独立式按 键 ;电路中用一继电器控制一绿色发光二极管代替具体 的锁 , 当密码正确时 , 开锁 5 s , 然后自动上锁 ;P2 .0 口 接一红色发光二极管 , 用其亮与灭来提醒用户按键是否 按下 。这样既巧妙地提醒了用户又有效地保护了密码 。
关键词 :电子密码锁 ;红外遥控 ;单片机 ;自动复位 中图分类号 :T P274 文献标识码 :A 文章编号 :1004-373X(2010)13-0159-03
Design and Implementation of Infrared Remote Control Code Lock
前文提到了当按键间隔超过 3 s 有自动复位的功 能 , 设置密码和按键开锁时分别 采用定时器 T 0 和 T 1 来实现 。 两定时器均设为 50 ms 定时中断 , 连续产生 60 次中断的时间是 3 s 。当确实有键按下并弹起时 , 打
图 7 本机处理接收模块主程序流程图
当键盘开锁时 , 如果按键间隔超过 3 s , 这时的程序 “复位”并不是从地址 0000H 处执行 , 而是回到“密码设 置结束提示音”后的那一条指令处开始执行 , 利用单步 执行指令的方法得到了此条指令的地址 :0F C00H 。
电源部分使用 LM 7805 芯片进行稳压后提供单片 机 5 V 的电压[ 8] , 其电路如图 5 所示 。 主要采用家用交 流电 , 同时采用 9 V 电池作为备用电源 。这样做的优点 是 , 即使断电也不至于无法开锁 。
图 3 本机处 理接收模块电路原理图
1 .3 .1 红外接收电路的设计 红外 接 收 电 路 中 使 用 一 体 化 红 外 接 收 头
IN T T 0 :M O V T H 0, #4CH
M O V
T L0, #00H
PO P
A CC
PO P
A CC
CL R A
P US H A CC
P US H A CC
RET I
;设置定时器初值
;ACC 中内容清零 ;把 0000H 压入栈顶
以上 程序当 执行 完 RET I 指令 后 , PC 指 针指 向 0000H , 程序从地址 0000H 处开始执行 , 即实现了软件 复位 。
图 6 红外 发射模块程序流程图
38 .5 kH z 已调波的实现是依据汇编语言具有严格 的指令周期来实现的 , 低电平与高电平均持续 13 个机 器周期 , 这里采用的时钟晶振是 12 M H z , 所以产生的 调制波的精确频率为 38 .46 kH z 。 2 .2 本机接收处理模块程序的设计
图 1 红外遥控电子密码锁系统框图
15 9
数控技术
马冬梅等 :一种简易红外遥控密码锁设计与实现
1 .2 红外发射模块的设计 红外发射模块仅仅是一手持遥控器, 由
AT 89C2051 单片机及键盘电路 、按键 K 及红外发光二 极管组成 。发射电路原理图如图 2 所示[ 6] 。
发射模块设置的密码必须与本机接收模块相同(设 置密码方法见 2 .2 .1 节), 所设密码保存在 RAM 存储 器的 31H ～ 38H 单元 。在待机 状态下 , 系统工作在空 闲方式 , 当按键 K 按下时 , 系统上电工作 , 依次发送密 码信号 。 这样做的优点是 , 密码不但能跟随主机任意改 动 , 而且遥控开锁时 , 仅按一键就可完成开 锁 , 方便了 用户 。
发射模块的编码与调制工作是由软件编程实现的 。 当按 键 K 按 下时 , 密 码 信 号 依 次 送 往 数 据 缓 冲 器 SBUF , 然后利用“0”电平调制 、“ 1”电平不调制的方法 , 将二进制信号调制成频率为 38 .5 kH z 的间断脉冲串 信号 , 通过 P3 .0 口输出 , 驱动红外发光二极管 , 最后以 波长 940 nm 的红外光发出 红外遥控信号 。 红外发射 模块程序流程图如图 6 所示 。
图 4 T L 1838 的输出ຫໍສະໝຸດ Baidu形
1 .3 .2 报警电路的设计 报警电路采用了蜂鸣器发声模拟报警 , 蜂鸣器接在
CP U 的引脚 P2 .1 上 , 通过 N PN 型三极管做电流放大 , 通过单片机控制蜂鸣器的频率及蜂鸣时间 。 当输入错 误的密 码 进 行 开 锁时 , 由 P2.1 口 输 出 高 电 平 使 得 NPN 型三极管 9014 导通 , 蜂鸣器两端加电 , 由蜂鸣器 发出3 s的报警声 , 当连续三次出现密码错误时 , 系统将 长时间报警 , 有效起到了防盗作用 。 1 .3 .3 电源电路的设计
1 系统硬件设计方案
1 .1 系统总体设计 系统主要由红外发射模块和本机处理接收模块两
部分构成 , 系统总体设计框图如图 1 所示 。发射模块和
收稿日期 :2010-02-02
本机处 理 接收 模 块 的 核心 分 别 采 用 A T 89C2051 和 AT 89S52 单片机 。 红外 信号的 收发 通过串 口进行 通 信, 两部分的串口工作方式及通信波特率的设置 相同[ 3] 。
3 结 语
该设计的亮点在于没有扩展任何 E2P ROM 的情况 下 , 实现了任意修改密码的功能 , 且采用软件复位的方 法取消无效按键 。 通过对本系统设置密码 、键盘开锁 、 红外遥控开锁等各方面的情况进行试验测试 , 验证了系 统的精确性和安全性 。 实验证明该系统成本低 、可靠性 高 , 值得推广与应用 。
2 系统软件设计及实现
软件部分的设计基于汇编语言[ 9] , 采用模块化设计 思想 , 以主程序为核心设置了多个功能模块子程序 。 主
《现代电子技术》2010 年第 13 期总第 324 期
程序主要起到一个导向和决策功能 , 决定什么时候系统 该做什么 , 系统的各种功能主要是通过调用具体的子程 序来实现 。 2 .1 红外发射模块程序的设计
测试 ·测量 · 自动化
开相应定时器中断并允许其计数 。 假如在下一按键按 下时 , 发生定时中断还不到 60 次 , 则定时器停止计数并 重设计数初值及定时中断次数 ;如果在下一按键按下之 前 , 定时器已发生 60 次中断 , 表示 3 s 已到 , 则系统自 动进行软件复位 。 设置密码时按键间隔超时的复位程 序代码如下 :
M A Dong-mei , Q U Xia
(Jiang su Poly technic U nive rsity , C ha ng zhou 213016, China)
Abstract:A kind of inf rared remo te electro nic code lo ck based o n sing le-chip micro compute r is resea rched and desig ned , who se theor y and method of the sof tw are and hardw are a re intro duced.T he sy stem co ntains co de modificatio n, button cue , w rong co de alarm , lo cal unlock and remo te contro l w ithout ex panding any periphe ral chips .T he sy stem has characteristic of auto matic re set w hen there′s no button pressed after a no the r in three seco nds .T he system is safe and reliable , easy to use , wo rthy o f widely use , and has lo w co st .
《现代电子技术》2010 年第 13 期总第 324 期
测试 ·测量 · 自动化
一种简易红外遥控密码锁设计与实现
马冬梅 , 屈 霞
(江苏工业学院 , 江苏 常州 213016)
摘 要 :研究并设计一种基于单片机 的红外遥控电子 密码锁 , 介绍 了系统 软硬件 的实现 原理及 实现方 法 。 系统在 不扩 展任何外围芯片的情况下 , 能够实现密码 修改 、按键提示 、密码错误报警 、超次 提示 、本机开锁 、遥控 开锁等功能 , 而且 当按键 间隔超时时 , 有自动复位的特点 。 系统成本低 、可靠性高 、使 用方便 , 值得广泛应用 。
系统只有内部上电复位的时候才能设置或者修改 密码 。当系统复位时 , 即进入了等待用户按键设置新密 码状态 , 用户输入的 8 位密码依次保存在 RAM 存储单 元的 41H ～ 48H 单元 。 当 8 位 密码设置完成后 , 蜂鸣 器鸣响 1 s 提示密码已成功设置 。 当按键开锁时 , 输入 的密码依次和 RA M 存储器中 41H ～ 48H 单元的数相 比较 , 只要有 1 位不相同 , 门锁不但不能打开 , 而且还发 出报警信号 。 2 .2 .2 按键间隔超时的判断及复位
图 2 发射模块电 路原理图
1 .3 本机处理接收电路的设计 本机处理接收 电路的控制 核心是 A T 89S52 单片
机 。 外接键盘电路 、红外接收电路 、开锁电路 、报警电路 和按键指示电路等 , 电路原理图如图 3 所示 。
出与 T T L 电平兼容的所有工作 , 而体积和普通的塑封 三极管大小一 样 。 T L1838 的输 出波 形如图 4 所示 。 当接收到频带 内的 红外信 号时 , T L1838 会输 出低 电 平 , 否则数据高电平 , 从而将“时断时续”的红外信号解 调成原来的连续方波信号 。
A T 89C2051[ 4] 单片机 是 A T 89C51 的 一种精简 版 本 , 只有 20 个引脚 , 体积小 ;具有 2 .7 ～ 6 V 的宽电压工 作范围 ;具备低功耗空闲和掉电模式 。 该单片机满足本 系统低电压供电 、低功耗 、方便随身携带的要求 。
在本机处理接收模块中 , 采用了 A T 89S52[ 5] 单片 机 , 该单片机有 3 个定时器 。设置密码和按键开锁时 , 均设计了按键间隔超过 3 s 自动复位的功能 , 分别采用 定时器 T 0 和 T 1 定时实现 ;定时器 T2 设置串口通信波 特率 。
Keywords:electr onic co de lock ;infr ared remo te co ntr ol ;single-chip microcom puter ;auto matic re set
0 引 言
随着科学技术的进步和社会经济的发展 , 电子密码 锁取代传统的机械锁已成为一种必然的趋势[ 1] 。 以往 基于单片机的密码锁系统 , 直接将编好的密码程序存储 在片内 EPROM 中 , 但不易实现密码的修改 ;如要完成 修改密码功能 , 多采用片外串行 E2 P RO M 实现[ 2] 。本 文研究并设计的一种基于单片机的红外遥控电子密码 锁 , 不但具有普通密码锁智能控制上锁 、开锁 、报警等特 点 , 而且在不扩展 E2P RO M 的情况下 , 可以实现 8 位密 码任意修改的功能 , 节省了硬件资源 , 减小了系统体积 , 这是本设计的一个创新点 。 另外还增加了遥控开锁的 特点 。所以该系统不但成本低 、保密性强 , 更适用于那 些正常人体不宜接近的特殊场合 , 比如高辐射区 、高传 染区等 。
T L1838[ 7] 接收红外信号 。 T L1838 集红外接收和放大 于一体 , 不需任何外接元件 , 就能完成从红外接收到输
16 0
图 5 电源部分电路原理图
1 .3 .4 其他外围电路的设计 由于 AT 89S52 单片机有 4 个并行输入输出口 , 硬
件资源比较充足 , 键盘电路采用了相对简单的独立式按 键 ;电路中用一继电器控制一绿色发光二极管代替具体 的锁 , 当密码正确时 , 开锁 5 s , 然后自动上锁 ;P2 .0 口 接一红色发光二极管 , 用其亮与灭来提醒用户按键是否 按下 。这样既巧妙地提醒了用户又有效地保护了密码 。
关键词 :电子密码锁 ;红外遥控 ;单片机 ;自动复位 中图分类号 :T P274 文献标识码 :A 文章编号 :1004-373X(2010)13-0159-03
Design and Implementation of Infrared Remote Control Code Lock
前文提到了当按键间隔超过 3 s 有自动复位的功 能 , 设置密码和按键开锁时分别 采用定时器 T 0 和 T 1 来实现 。 两定时器均设为 50 ms 定时中断 , 连续产生 60 次中断的时间是 3 s 。当确实有键按下并弹起时 , 打
图 7 本机处理接收模块主程序流程图
当键盘开锁时 , 如果按键间隔超过 3 s , 这时的程序 “复位”并不是从地址 0000H 处执行 , 而是回到“密码设 置结束提示音”后的那一条指令处开始执行 , 利用单步 执行指令的方法得到了此条指令的地址 :0F C00H 。
电源部分使用 LM 7805 芯片进行稳压后提供单片 机 5 V 的电压[ 8] , 其电路如图 5 所示 。 主要采用家用交 流电 , 同时采用 9 V 电池作为备用电源 。这样做的优点 是 , 即使断电也不至于无法开锁 。
图 3 本机处 理接收模块电路原理图
1 .3 .1 红外接收电路的设计 红外 接 收 电 路 中 使 用 一 体 化 红 外 接 收 头
IN T T 0 :M O V T H 0, #4CH
M O V
T L0, #00H
PO P
A CC
PO P
A CC
CL R A
P US H A CC
P US H A CC
RET I
;设置定时器初值
;ACC 中内容清零 ;把 0000H 压入栈顶
以上 程序当 执行 完 RET I 指令 后 , PC 指 针指 向 0000H , 程序从地址 0000H 处开始执行 , 即实现了软件 复位 。
图 6 红外 发射模块程序流程图
38 .5 kH z 已调波的实现是依据汇编语言具有严格 的指令周期来实现的 , 低电平与高电平均持续 13 个机 器周期 , 这里采用的时钟晶振是 12 M H z , 所以产生的 调制波的精确频率为 38 .46 kH z 。 2 .2 本机接收处理模块程序的设计
图 1 红外遥控电子密码锁系统框图
15 9
数控技术
马冬梅等 :一种简易红外遥控密码锁设计与实现
1 .2 红外发射模块的设计 红外发射模块仅仅是一手持遥控器, 由
AT 89C2051 单片机及键盘电路 、按键 K 及红外发光二 极管组成 。发射电路原理图如图 2 所示[ 6] 。
发射模块设置的密码必须与本机接收模块相同(设 置密码方法见 2 .2 .1 节), 所设密码保存在 RAM 存储 器的 31H ～ 38H 单元 。在待机 状态下 , 系统工作在空 闲方式 , 当按键 K 按下时 , 系统上电工作 , 依次发送密 码信号 。 这样做的优点是 , 密码不但能跟随主机任意改 动 , 而且遥控开锁时 , 仅按一键就可完成开 锁 , 方便了 用户 。
发射模块的编码与调制工作是由软件编程实现的 。 当按 键 K 按 下时 , 密 码 信 号 依 次 送 往 数 据 缓 冲 器 SBUF , 然后利用“0”电平调制 、“ 1”电平不调制的方法 , 将二进制信号调制成频率为 38 .5 kH z 的间断脉冲串 信号 , 通过 P3 .0 口输出 , 驱动红外发光二极管 , 最后以 波长 940 nm 的红外光发出 红外遥控信号 。 红外发射 模块程序流程图如图 6 所示 。
图 4 T L 1838 的输出ຫໍສະໝຸດ Baidu形
1 .3 .2 报警电路的设计 报警电路采用了蜂鸣器发声模拟报警 , 蜂鸣器接在
CP U 的引脚 P2 .1 上 , 通过 N PN 型三极管做电流放大 , 通过单片机控制蜂鸣器的频率及蜂鸣时间 。 当输入错 误的密 码 进 行 开 锁时 , 由 P2.1 口 输 出 高 电 平 使 得 NPN 型三极管 9014 导通 , 蜂鸣器两端加电 , 由蜂鸣器 发出3 s的报警声 , 当连续三次出现密码错误时 , 系统将 长时间报警 , 有效起到了防盗作用 。 1 .3 .3 电源电路的设计
1 系统硬件设计方案
1 .1 系统总体设计 系统主要由红外发射模块和本机处理接收模块两
部分构成 , 系统总体设计框图如图 1 所示 。发射模块和
收稿日期 :2010-02-02
本机处 理 接收 模 块 的 核心 分 别 采 用 A T 89C2051 和 AT 89S52 单片机 。 红外 信号的 收发 通过串 口进行 通 信, 两部分的串口工作方式及通信波特率的设置 相同[ 3] 。
3 结 语
该设计的亮点在于没有扩展任何 E2P ROM 的情况 下 , 实现了任意修改密码的功能 , 且采用软件复位的方 法取消无效按键 。 通过对本系统设置密码 、键盘开锁 、 红外遥控开锁等各方面的情况进行试验测试 , 验证了系 统的精确性和安全性 。 实验证明该系统成本低 、可靠性 高 , 值得推广与应用 。
2 系统软件设计及实现
软件部分的设计基于汇编语言[ 9] , 采用模块化设计 思想 , 以主程序为核心设置了多个功能模块子程序 。 主
《现代电子技术》2010 年第 13 期总第 324 期
程序主要起到一个导向和决策功能 , 决定什么时候系统 该做什么 , 系统的各种功能主要是通过调用具体的子程 序来实现 。 2 .1 红外发射模块程序的设计
测试 ·测量 · 自动化
开相应定时器中断并允许其计数 。 假如在下一按键按 下时 , 发生定时中断还不到 60 次 , 则定时器停止计数并 重设计数初值及定时中断次数 ;如果在下一按键按下之 前 , 定时器已发生 60 次中断 , 表示 3 s 已到 , 则系统自 动进行软件复位 。 设置密码时按键间隔超时的复位程 序代码如下 :
M A Dong-mei , Q U Xia
(Jiang su Poly technic U nive rsity , C ha ng zhou 213016, China)
Abstract:A kind of inf rared remo te electro nic code lo ck based o n sing le-chip micro compute r is resea rched and desig ned , who se theor y and method of the sof tw are and hardw are a re intro duced.T he sy stem co ntains co de modificatio n, button cue , w rong co de alarm , lo cal unlock and remo te contro l w ithout ex panding any periphe ral chips .T he sy stem has characteristic of auto matic re set w hen there′s no button pressed after a no the r in three seco nds .T he system is safe and reliable , easy to use , wo rthy o f widely use , and has lo w co st .
《现代电子技术》2010 年第 13 期总第 324 期
测试 ·测量 · 自动化
一种简易红外遥控密码锁设计与实现
马冬梅 , 屈 霞
(江苏工业学院 , 江苏 常州 213016)
摘 要 :研究并设计一种基于单片机 的红外遥控电子 密码锁 , 介绍 了系统 软硬件 的实现 原理及 实现方 法 。 系统在 不扩 展任何外围芯片的情况下 , 能够实现密码 修改 、按键提示 、密码错误报警 、超次 提示 、本机开锁 、遥控 开锁等功能 , 而且 当按键 间隔超时时 , 有自动复位的特点 。 系统成本低 、可靠性高 、使 用方便 , 值得广泛应用 。