紅外遙控密碼鎖的設計與實(shí)現

　　1 引言

　　根據用戶(hù)的要求和需要，主要為了解決當前市場(chǎng)上無(wú)遙控密碼鎖的問(wèn)題，以提高門(mén)禁系統的可靠性和安全性，適應市場(chǎng)需要而設計的該紅外紅外遙控密碼鎖系統。該系統具有普通電子密碼鎖功能的同時(shí)，還增加了遙控功能。該鎖采用6位數作為密碼，總密碼組有106組，完全滿(mǎn)足用戶(hù)對密碼安全性高的要求。該系統具有較強的實(shí)際應用價(jià)值，所涉及的技術(shù)包括：紅外載波數據傳輸技術(shù)、單片機控制技術(shù)、紅外遙控系統編碼及譯碼技術(shù)、電路設計與演示板制作技術(shù)等。

　　2 系統硬件設計與實(shí)現（單元電路設計）

　　2.1 硬件結構圖：

　　系統以單片機AT89C51RC為核心。系統結構框圖如圖1所示。本系統的功能設計目標應該包括以下幾個(gè)方面：紅外發(fā)射功能模塊，紅外線(xiàn)接收轉換模塊、單片機模塊、蜂鳴器報警功能模塊、LED數碼管顯示模塊、按鍵功能模塊，開(kāi)鎖功能模塊等。下面詳細介紹一下各單元的硬件電路和實(shí)現的功能。  

　　               圖1  紅外遙控密碼鎖硬件結構圖

　　2.1.1電源部分設計

　　本系統的電源部分使用LM7805芯片進(jìn)行穩壓后提供單片機5V的電壓。其電源部分電路的設計如圖2所示。

　　圖2 紅外遙控密碼電源部分的電路原理圖

　　該電源部分電路，使用四個(gè)1N4004二極管構成整流橋，可以輸入直流或是交流9V電源，然后再通過(guò)7805穩定到5V供單片機工作。固定式三端穩壓電源7805是由輸出腳Vo，輸入腳Vi和接地腳GND組成，它的穩壓值為+5V，它屬于LM78XX系列的穩壓器，輸入端接電容可以進(jìn)一步的濾波，輸出端也要接電容可以改善負載的瞬間影響，電路的穩定性也比較好。

　　2.1.2 紅外接收頭部分和LED顯示部分設計

　　紅外信號接收部分是使用KS38BL紅外接收頭實(shí)現的，其電路如圖3所示。  圖3是紅外線(xiàn)遙控器信號接收頭的簡(jiǎn)易電路，它可接收載波頻率從33~57KHz的遙控器信號。100Ω電阻起到限流的作用，470uF電容濾波減少干擾。以邏輯筆接觸紅外線(xiàn)接收模塊的信號輸出端（OUT），便可以偵測當按下紅外線(xiàn)遙控器某一按鍵時(shí)，紅外線(xiàn)數字信號的發(fā)射。若有發(fā)射紅外線(xiàn)數字信號則經(jīng)過(guò)紅外線(xiàn)接收模塊取出數字信號數據，邏輯筆脈沖LED便會(huì )閃動(dòng)。這樣可以檢測到當前有沒(méi)有紅外信號發(fā)射最簡(jiǎn)單的方法。

　　                  圖3 紅外線(xiàn)接受部分

　　如圖4所示，系統的顯示是使用MAX7219實(shí)現的8位穩定靜態(tài)顯示，MAX7219是串行共陰極數碼管動(dòng)態(tài)掃描顯示驅動(dòng)芯片，僅使用3線(xiàn)串行接口傳送數據，可直接與單片機接口，用戶(hù)還可以方便地修改其內部參數以實(shí)現多位LED顯示，因此可以方便地使用單片機的串口送出顯示數據，并且其占用的時(shí)間少，方便編程及對信號的檢測。

　                  　圖4  利用MAX7219設計顯示部分

　　2.1.5密碼存儲部分的電路設計

　　為了保存用戶(hù)設置的密碼，該系統使用AT24C04用來(lái)保存用戶(hù)設置的密碼，單片機AT89C51RC的P3.6接AT24C04的SCLK口作為它的串行移位時(shí)鐘，AT89C51RC的P3.7接AT24C04的SDA口作為它的串行數據或地址輸入輸出。該電路要注意的是SCLK、SDA必須加上一上接電阻，阻值為10K。用戶(hù)設置的密碼存放在A(yíng)T24C04中，當需要更改或讀取用戶(hù)密碼時(shí)，只需對AT24C04里的數據更改或讀取。由于主芯片AT89C51RC沒(méi)有I2C總線(xiàn)，故本系統采用軟件程序模擬I2C總線(xiàn)時(shí)序來(lái)完成AT89S51來(lái)與AT24C04的連接。

　　2.1.6 報警電路設計

　　本系統設計時(shí)考慮到防盜而設計了報警電路，由蜂鳴器發(fā)聲進(jìn)行報警，蜂鳴器接在CPU的引腳P0.4上，通過(guò)PNP型三極管做電流放大，因此可以通過(guò)單片機控制蜂鳴器的頻率及蜂鳴時(shí)間。當輸入錯誤的密碼進(jìn)行開(kāi)鎖時(shí)，系統會(huì )報警，由P0.4口輸出低電平使得PNP型三極管導通，蜂鳴器兩端加電，由蜂鳴器發(fā)出1秒的報警聲，當連續三次出現密碼錯誤時(shí)，則系統會(huì )長(cháng)時(shí)間報警，此舉為了防止別人非法試探開(kāi)鎖。

　　2.1.7 本機處理與遙控處理功能選擇電路設計

　　本系統設計了一個(gè)自鎖按鍵用來(lái)選擇本機處理或者遙控處理，在設置密碼時(shí)一定要處于本機處理狀態(tài)下，而開(kāi)鎖則可以選擇遙控開(kāi)鎖也可以選擇本機開(kāi)鎖，當此按鍵按下時(shí)，紅燈亮表示選擇了本機處理，此時(shí)可以設置密碼，修改密碼，也可以本機開(kāi)鎖，而不能遙控開(kāi)鎖；當此開(kāi)關(guān)開(kāi)沒(méi)按下時(shí)，紅燈滅選擇遙控開(kāi)鎖，此時(shí)可以通過(guò)遙控器輸入密碼進(jìn)行開(kāi)鎖，在遙控開(kāi)鎖時(shí)不能進(jìn)行本機開(kāi)鎖以及設置密碼。

　　3 系統軟件設計

　　本系統有遙控處理和本機處理兩種工作狀態(tài)，兩種工作狀態(tài)相互獨立。通過(guò)自鎖開(kāi)關(guān)K可以選擇當前工作狀態(tài),當K閉合時(shí)選擇本機處理，斷開(kāi)時(shí)選擇遙控處理。遙控處理部分只有開(kāi)鎖功能，所以設計相對簡(jiǎn)單，而本機處理部分可以實(shí)現開(kāi)鎖、設置和修改密碼等所有的功能。