基于單片機的紅外遙控電子密碼鎖設(shè)計畢業(yè)設(shè)計論文

1、<p>　　基于單片機的紅外遙控電子密碼鎖設(shè)計</p><p>　　[摘要]：在日常的生活和工作中, 住宅與部門的安全防范、單位的文件檔案、財務(wù)報表以及一些個人資料的保存多以加鎖的辦法來解決。本設(shè)計是基于51單片機設(shè)計的六位紅外遙控密碼鎖，具有本機開鎖遙控開鎖，報警，工作狀態(tài)液晶顯示功能。密碼鎖具有安全性高、成本低、功耗低、易操作等優(yōu)點。</p><p>　　[關(guān)鍵詞]：紅外電子

2、密碼鎖；報警；液晶顯示;</p><p>　　The Design of Infrared Remote Control Combination Lock </p><p>　　[abstract]：In daily life and work, with department of housing security, unit documents, financial statemen

3、ts and some personal information using lock to save. This design is based on 51 single-chip with infrared remote control combination lock, with unlock the machine remote control lock, alarm and working status of liquid

4、crystal display function. Combination lock with high safety, low cost, low power consumption, easy operation, etc.</p><p>　　[Key words]:Infrared electronic combination lock；The alarm; Liquid crystal display

5、(LCD);</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1 引言3</b></p><p>　　1.1 電子密碼鎖的背景與研究意義3</p><p>　　1.2 紅外電子密碼鎖的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢4</p><p>　　1.3 課題研究方法5

6、</p><p>　　2 紅外通信原理5</p><p>　　2.1 紅外的發(fā)射和接收5</p><p>　　2.1.1 編碼解碼6</p><p>　　2.1.2 調(diào)制7</p><p>　　2.1.3 解調(diào)接收7</p><p>　　3 硬件電路設(shè)計7</p>&l

7、t;p>　　3.1 整系統(tǒng)框圖7</p><p><b>　　3.2設(shè)計思想8</b></p><p>　　3.3 有關(guān)芯片的簡介9</p><p>　　3.3.1 單片機 AT89C519</p><p>　　3.3.2存儲芯片AT24C02介紹11</p><p>　　3.3.

8、3 I2C總線介紹12</p><p>　　3.3.4 LCD1602 液晶顯示15</p><p>　　3.3.5紅外接收頭18</p><p>　　3.4電路圖的設(shè)計19</p><p>　　3.4.1 復(fù)位電路19</p><p>　　3.4.2 振蕩電路20</p><p>

9、　　3.4.3 繼電器驅(qū)動電路20</p><p>　　3.4.4 24C0221</p><p>　　3.4.5 LCD 160221</p><p>　　4 系統(tǒng)軟件設(shè)計22</p><p>　　4.1 KEIL 軟件的簡介22</p><p>　　4.2 系統(tǒng)功能子程序22</p>

10、<p>　　4.2.1 數(shù)據(jù)讀寫模塊22</p><p>　　4.2.2 紅外發(fā)射接收模塊24</p><p>　　4.2.5 主流程圖26</p><p>　　5 電路仿真及調(diào)試27</p><p>　　5.1 報警電路27</p><p>　　5.2 顯示電路27</p><

11、;p>　　5.3 開鎖電路28</p><p><b>　　致謝29</b></p><p><b>　　參考文獻30</b></p><p>　　附錄A 外文資料翻譯31</p><p>　　附錄B 源程序38</p><p>　　附錄C 電路圖60<

12、;/p><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　1.1 電子密碼鎖的背景與研究意義</p><p>　　在當今社會，安全防盜已成為社會問題，而鎖自古以來就是防盜的重要工具，目前國內(nèi)大部分人使用的還是傳統(tǒng)的機械鎖，然而，眼下假冒偽劣的機械鎖互開率非常之高，此外，即使是一把質(zhì)量過關(guān)的機械鎖，通過急開鎖，甚至可以在不損壞鎖的前提下將鎖

13、打開。機械鎖的這些弊端為一種新型的鎖——電子密碼鎖，提供了很大的發(fā)展空間。</p><p>　　由于紅外遙控具有許多優(yōu)點， 例如紅外線發(fā)射裝置采用紅外發(fā)光二極管遙控發(fā)射器易于小型化且價格低廉； 采用數(shù)字信號編碼和二次調(diào)制方式，不僅可以實現(xiàn)多路信息的控制，增加遙控功能，提高信號傳輸?shù)目垢蓴_性，減少誤動作，而且功率消耗低；紅外線不會向室外泄露，不會產(chǎn)生信號串擾；反應(yīng)速度快、傳輸效率高、工作穩(wěn)定可靠等。工業(yè)設(shè)備中，在高

14、壓、輻射、有毒氣體、粉塵等環(huán)境下，采用紅外線遙控不僅完全可靠而且能有效地隔離電氣干擾。所以紅外線遙控是目前使用最廣泛的一種通信和遙控手段。 在本設(shè)計中，紅外遙控密碼鎖和 PC 機、數(shù)據(jù)庫相結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)適時的、強大的管理，使得整個紅外遙控系統(tǒng)得到更好的完善。 </p><p>　　本文從經(jīng)濟實用的角度出發(fā)，設(shè)計采用單片機為主控芯片，結(jié)合外圍電路，組成電子密碼控制系統(tǒng)，密碼鎖共6位密碼，每位的取值范圍為0～9，用戶

15、可以自行設(shè)定和修改密碼，每個密碼按鍵都有聲、光提示。用戶想要打開鎖，必先通過提供的鍵盤輸入正確的密碼才可以，密碼輸入錯誤有提示，為了提高安全性，當密碼輸入錯誤將報警，期間輸入密碼無效，以防竊賊多次試探密碼。六位密碼同時輸入正確，鎖才能打開。其特點如下：</p><p>　　保密性好，編碼量多，遠遠大于彈子鎖。隨機開鎖成功率幾乎為零。</p><p>　　密碼可變，用戶可以隨時更改密碼，防止

16、密碼被盜，同時也可以避免因人員的更替而使鎖的密級下降。</p><p>　　誤碼輸入保護，當輸入密碼多次錯誤時，報警系統(tǒng)自動啟動。</p><p>　　1.2 紅外電子密碼鎖的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢</p><p>　　在日常的生活和工作中, 住宅與部門的安全防范、單位的文件檔案、財務(wù)報表以及一些個人資料的保存多以加鎖的辦法來解決。若使用傳統(tǒng)的機械式鑰匙開鎖，人們常需攜帶多

17、把鑰匙, 使用極不方便, 且鑰匙丟失后安全性即大打折扣。在安全技術(shù)防范領(lǐng)域，隨著單片機的問世，出現(xiàn)了帶微處理器的密碼鎖，它除具有電子密碼鎖的功能外，還引入了智能化、科技化等功能，從而使密碼鎖具有很高的安全性、可靠性。</p><p>　　當今電子密碼鎖發(fā)展已經(jīng)到了非常高的境界，由于電子元件特別是單片機應(yīng)用在這幾年得到空前發(fā)展，無論功能性，穩(wěn)定性都比較全面，在保密方面已做到人眼識別，指紋識別，人聲識別基本上電影上有

18、的現(xiàn)實也有。在國外發(fā)展比較早，所以應(yīng)用也比較廣泛，主要在家庭裝較貴重地方，銀行，保險柜等應(yīng)用較多，在國內(nèi)這方面發(fā)展也較快，不管自己開發(fā)或是引進都有，在重要地方應(yīng)用也較多，由于價錢比普通彈子鎖較貴，早幾年應(yīng)用較少，現(xiàn)在越來越普及到平?；?，未來的發(fā)展也會越來越被大眾采用，由于它的功能、安全是彈子鎖無法相比的[5]。發(fā)展前境也是非常大的。</p><p>　　目前大部分的鎖采用的都是機械式的，其最大的缺點是利用簡單工具

19、就能很容易地把鎖打開。針對這種情況，我們設(shè)計了一種紅外遙控密碼鎖，而一般設(shè)備都采用專用的遙控編碼及解碼集成電路，其制作簡單、容易，但由于特定功能的限制，只適用于專用的電器產(chǎn)品，其應(yīng)用范圍受到限制。而設(shè)計的紅外遙控密碼鎖系統(tǒng)能提高門禁系統(tǒng)的可靠性和安全性,適應(yīng)市場需要。該系統(tǒng)具有普通電子密碼鎖功能的同時,還增加了遙控功能。該系統(tǒng)具有較強的實際應(yīng)用價值,所涉及的技術(shù)包括:紅外載波數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、單片機控制技術(shù)、紅外遙控系統(tǒng)編碼及譯碼技術(shù)、電路

20、設(shè)計與演示板制作技術(shù)等。</p><p>　　1.3 課題研究方法</p><p>　　主要的設(shè)計實施過程：首先，選用ATMEL公司的單片機AT89C51，以及選購其他電子元器件。第二步，使用PROTEL99完成原理圖，并設(shè)計PCB圖完成人工布線（后因PCB板損壞決定采用萬能板焊接的方法）。第三步，使用Keil uVision3軟件編寫單片機的C語言程序、仿真、軟件調(diào)試。第四部，使用PRO

21、TEUS軟件進行模擬軟、硬件調(diào)試。最后，聯(lián)合軟、硬件調(diào)試電路板，完成本次設(shè)計。</p><p><b>　　2 紅外通信原理</b></p><p>　　紅外遙控有發(fā)送和接收兩個組成部分。發(fā)送端采用單片機將待發(fā)送的二進制信號編碼調(diào)制為一系列的脈沖串信號，通過紅外發(fā)射管發(fā)射紅外信號。紅外接收完成對紅外信號的接收、放大、檢波、整形，并解調(diào)出遙控編碼脈沖。為了減少干擾， 采

22、用的是價格便宜性能可靠的一體化紅外接收頭(HX1838， 它接收紅外信號頻率為38kHz，周期約26μ s) 接收紅外信號，它同時對信號進行放大、檢波、整形得到 TTL 電平的編碼信號，再送給單片機，經(jīng)單片機解碼并執(zhí)行去控制相關(guān)對象。</p><p><b>　　圖2 原理方框圖</b></p><p>　?。ň幋a與解碼是一對逆過程，不僅在原理上是一對逆過程，在

23、碼的發(fā)收過程也是互反的，即以前發(fā)射端原始信號是高電平,那接收頭輸出的就是低電平，反之亦然。）</p><p>　　2.1 紅外的發(fā)射和接收</p><p>　　紅外線波長在750nm至1um之間的電磁波，它的頻率低于可見光，是一種人的眼睛看不到的光線。紅外遙控具有抗干擾能力強，信息傳輸可靠，功耗低，成本低，易于實現(xiàn)等顯著優(yōu)點。</p><p>　　紅外遙控由發(fā)送和接

24、收兩部分組成，發(fā)送端采用單片機將待發(fā)送的二進制信號編碼調(diào)制為一系列的脈沖信號，通過紅外發(fā)射管發(fā)射紅外信號。</p><p>　　紅外接收采用性能可靠的一體化紅外接收頭接收紅外信號，它同時對信號進行放大，檢波，整形，得到TTL電平的編碼信號，再送給單片機，經(jīng)單片機解碼并進行相關(guān)操作。發(fā)送與接收示意圖如下所示：</p><p>　　圖2.2發(fā)射與接收示意圖</p><p&g

25、t;　　2.1.1 編碼解碼</p><p><b>　　'0'的編碼與解碼</b></p><p>　　0.56ms 0.56ms</p><p><b>　　0.56ms</b></p><p>　　0.56ms </p><p

26、><b>　　'1'的編碼與解碼</b></p><p><b>　　1.685ms</b></p><p><b>　　0.56ms</b></p><p>　　1.685ms0.56ms</p><p>　　圖 2.2 編碼與解碼</p>

27、<p>　　遙控編碼脈沖由前導碼、16 位地址碼（8位地址碼、8 位地址碼的反碼）和 16 位操作碼（8 位操作碼、8 位操作碼的反碼）組成。前導碼：是一個遙控碼的起始部分，由一個9ms的高電平 ( 起始碼 ) 和一個4. 5ms的低電平 ( 結(jié)果碼 )組成，作為接受數(shù)據(jù)的準備脈沖。</p><p>　　16位地址碼：能區(qū)別不同的紅外遙控設(shè)備，防止不同機種遙控碼互相干擾。</p>&l

28、t;p>　　16 位操作碼：用來執(zhí)行不同的操作。</p><p>　　采用脈寬調(diào)制的串行碼，以脈寬為0.56ms、間隔0.56ms、周期為1.12ms的組合表示二進制的“0”；以脈寬為1.68ms、間隔0.56ms、周期為2.24ms的組合表示二進制的“1”。</p><p><b>　　2.1.2 調(diào)制</b></p><p>　　上述

29、“0”和“1”組成的32位二進制碼經(jīng)38kHz的載頻進行二次調(diào)制，然后再通過紅外發(fā)射二極管產(chǎn)生紅外線向空間發(fā)射。一般電視遙控器的遙控編碼是連續(xù)的32位二進制碼組，其中前16位為用戶識別碼，能區(qū)別不同的紅外遙控設(shè)備，防止不同機種遙控碼互相干擾。后16位為8位的操作碼和8位的操作反碼，用于核對數(shù)據(jù)是否接收準確?！?根據(jù)紅外編碼的格式，發(fā)送數(shù)據(jù)前需要先發(fā)送9ms的起始碼和4.5ms的結(jié)果碼。遙控串行數(shù)據(jù)編碼波形如下圖所示：</p&

30、gt;<p><b>　　圖2.3 編碼波形</b></p><p>　　2.1.3 解調(diào)接收</p><p>　　接收方一般使用HX1838一體化紅外線接收器進行接收解碼，當HX1838接收到38kHz紅外信號時，輸出端輸出低電平，否則為高電平。所以紅外遙控器發(fā)送紅外信號時，參考上面遙控串行數(shù)據(jù)編碼波形圖，在低電平處發(fā)送38kHz紅外信號，高電平處則不

31、發(fā)送紅外信號。</p><p>　　紅外接收完成對紅外信號的接收、放大、檢波、整形，并解調(diào)出遙控編碼脈沖。為了減少干擾，采用的是價格便宜性能可靠的一體化紅外接收頭(HX1838，它接收紅外信號頻率為38kHz，周期約26us) 接收紅外信號，它同時對信號進行放大、檢波、整形得到 TTL電平的編碼信號，再送給單片機，經(jīng)單片機解碼并執(zhí)行去控制相關(guān)對象。</p><p><b>　　

32、3 硬件電路設(shè)計</b></p><p><b>　　3.1 整系統(tǒng)框圖</b></p><p>　　圖3.1 遙控器整體框圖</p><p>　　圖3.2本機總體框圖</p><p>　　該系統(tǒng)由發(fā)射模塊和接收模塊兩部分構(gòu)成，遙控器發(fā)射模塊可以隨身攜帶，只要在接收器附近，即可遙控開鎖；接收器則集開鎖、修改密

33、碼、報警和顯示于一體。</p><p><b>　　3.2設(shè)計思想</b></p><p>　　本系統(tǒng)采用單片機AT89C2051和AT89C52作為核心的元件，利用紅外遙控原理和單片機相關(guān)功能設(shè)計的一款具有本機開鎖，遙控開鎖和可修改密碼的電子密碼鎖。發(fā)射接收電路圖如下：</p><p>　　(a)

34、 (b) </p><p>　　圖 3.3 發(fā)射與接收</p><p>　　3.3 有關(guān)芯片的簡介</p><p>　　3.3.1 單片機 AT89C51 </p><p>　　圖3.4 AT89C51 管腳圖</p><p>　　AT89C51

35、是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS8位單片機，片內(nèi)含4K bytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器（EPROM）和128bytes的隨機存取數(shù)據(jù)序存器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度/非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器（CPU）和FLASH存儲單元，AT89C51單片機為許多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活行高且價廉的方案。</p><p><b&

36、gt;　　主要特性:</b></p><p>　　· 8031 CPU與MCS-51 兼容</p><p>　　· 4K字節(jié)可編程FLASH存儲器(壽命：1000寫/擦循環(huán))</p><p>　　· 全靜態(tài)工作：0Hz-24KHz</p><p>　　· 三級程序存儲器保密鎖定&l

37、t;/p><p>　　· 128*8位內(nèi)部RAM · 32條可編程I/O線 · 兩個16位定時器/計數(shù)器 · 6個中斷源 </p><p>　　

38、83; 可編程串行通道 · 低功耗的閑置和掉電模式 · 片內(nèi)振蕩器和時鐘電路</p><p><b>　　2)管教說明：</b></p><p>　　VCC：供電電壓。    GND：接地。 

39、;   P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。    P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口

40、緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。    P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低

41、，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)</p><p><b>　　震蕩特性</b></p><p>　　XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如

42、采用外部時鐘源驅(qū)動器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。</p><p><b>　　4） 芯片擦除</b></p><p>　　整個PEROM陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被

43、寫“1”且在任何非空存儲字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。 此外，AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，定時器，計數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復(fù)位為止。</p><p>　　3.3.2存儲芯片AT24C02介紹</p>

44、;<p><b>　　管腳圖如圖所示：</b></p><p>　　AT24C02是美國Atmel公司的低功耗CMOS型E²PROM，內(nèi)含256×8位存儲空間，具有工作電壓寬(2.5～5.5 V)、擦寫次數(shù)多(大于10000次)、寫入速度快(小于10 ms)、抗干擾能力強、數(shù)據(jù)不易丟失、體積小等特點。而且他是采用了I²C總線式進行數(shù)據(jù)讀寫的串行器件

45、，占用很少的資源和I/O線，并且支持在線編程，進行數(shù)據(jù)實時的存取十分方便。AT24C02中帶有的片內(nèi)地址寄存器。每寫入或讀出一個數(shù)據(jù)字節(jié)后，該地址寄存器自動加1，以實現(xiàn)對下一個存儲單元的讀寫。所有字節(jié)均以單一操作方式讀取。為降低總的寫入時間，一次操作可寫入多達8個字節(jié)的數(shù)據(jù)。I2C總線是一種用于IC器件之間連接的二線制總線。他通過SDA(串行數(shù)據(jù)線)及SCL(串行時鐘線)兩根線在連到總線上的器件之間傳送信息，并根據(jù)地址識別每個器件。 A

46、T24C02正是運用了I²C規(guī)程，使用主/從機雙向通信，主機(通常為單片機)和從機(AT24C02)均可工作于接收器和發(fā)送器狀態(tài)。主機產(chǎn)生串行時鐘信號(通過SCL引腳)并發(fā)出控制字，控制總線的傳送方向，并產(chǎn)生開始和停止的條件。無論是主機還是從機，接收到一個字節(jié)后必須發(fā)出一個確認</p><p><b>　　管腳描述：</b></p><p>　　SCL 為串

47、行時鐘：</p><p>　　串行時鐘輸入管腳用于產(chǎn)生器件所有數(shù)據(jù)發(fā)送或接收的時鐘這是一個輸入管腳。</p><p>　　SDL 為串行數(shù)據(jù)/地址：</p><p>　　雙向串行數(shù)據(jù)/地址管腳用于器件所有數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收SDL，是一個開漏輸出管腳可與其它開漏輸出或集電極開路輸出進行線或。</p><p>　　A0、A1、A2 為器件地址輸入端

48、：</p><p>　　當使用24C02 時最大可級聯(lián)8個器件，如果只有一個24C02被總線尋址，這三個地址輸入腳A0、A1、A2可懸空或連接到Vss。</p><p><b>　　WP為寫保護：</b></p><p>　　如果WP 管腳連接到Vcc 所有的內(nèi)容都被寫保護只能讀當WP, 管腳連接到Vss 或懸空,允許器件進行正常的讀/寫操作[

49、12]。</p><p>　　3.3.3 I2C總線介紹</p><p>　　I2C(Inter－Integrated Circuit)總線是一種由PHILIPS公司開發(fā)的兩線式串行總線，用于連接微控制器及其外圍設(shè)備。I2C總線產(chǎn)生于在80年代，最初為音頻和視頻設(shè)備開發(fā)，如今主要在服務(wù)器管理中使用，其中包括單個組件狀態(tài)的通信。例如管理員可對各個組件進行查詢，以管理系統(tǒng)的配置或掌握組件的功能

50、狀態(tài)，如電源和系統(tǒng)風扇。</p><p>　　I2C總線的硬件結(jié)構(gòu)：</p><p>　　I2C串行總線一般有兩根信號線，一根是雙向的數(shù)據(jù)線SDA，另一根是時鐘線SCL。所有接到I2C總線設(shè)備上的串行數(shù)據(jù)SDA都接到總線的SDA上，各設(shè)備的時鐘線SCL接到總線的SCL上。</p><p>　　為了避免總線信號的混亂，要求各設(shè)備連接到總線的輸出端時必須是開漏輸出或集電

51、極開路輸出。設(shè)備上的串行數(shù)據(jù)線SDA接口電路應(yīng)該是雙向的，輸出電路用于向總線上發(fā)送數(shù)據(jù)，輸入電路用于接收總線上的數(shù)據(jù)。而串行時鐘線也應(yīng)是雙向的，作為控制總線數(shù)據(jù)傳送的主機。 </p><p>　　總線的運行（數(shù)據(jù)傳輸）由主機控制。所謂主機是指啟動數(shù)據(jù)的傳送（發(fā)出啟動信號）、發(fā)出時鐘信號以及傳送結(jié)束時發(fā)出停止信號的設(shè)備，通常主機都是微處理器。被主機尋訪的設(shè)備稱為從機。為了進行通訊，每個接到I2C總線的設(shè)備都有一個唯

52、一的地址，以便于主機尋訪。主機和從機的數(shù)據(jù)傳送，可以由主機發(fā)送數(shù)據(jù)到從機，也可以由從機發(fā)到主機。凡是發(fā)送數(shù)據(jù)到總線的設(shè)備稱為發(fā)送器，從總線上接收數(shù)據(jù)的設(shè)備被稱為接受器。</p><p>　　總線的構(gòu)成及信號類型：</p><p>　　I2C總線是由數(shù)據(jù)線SDA和時鐘SCL構(gòu)成的串行總線，可發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。在CPU與被控IC之間、IC與IC之間進行雙向傳送，最高傳送速率100kbps。各種被

53、控制電路均并聯(lián)在這條總線上，但就像電話機一樣只有撥通各自的號碼才能工作，所以每個電路和模塊都有唯一的地址，在信息的傳輸過程中，I2C總線上并接的每一模塊電路既是主控器（或被控器），又是發(fā)送器（或接收器），這取決于它所要完成的功能。I2C總線在傳送數(shù)據(jù)過程中共有三種類型信號， 它們分別是：開始信號、結(jié)束信號和應(yīng)答信號。</p><p>　　開始信號：SCL為高電平時，SDA由高電平向低電平跳變，開始傳送數(shù)據(jù)。<

54、;/p><p>　　結(jié)束信號：SCL為高電平時，SDA由低電平向高電平跳變，結(jié)束傳送數(shù)據(jù)。 </p><p>　　應(yīng)答信號：接收數(shù)據(jù)的IC在接收到8bit數(shù)據(jù)后，向發(fā)送數(shù)據(jù)的IC發(fā)出特定的低電平脈沖，表示已收到數(shù)據(jù)。CPU向受控單元發(fā)出一個信號后，等待受控單元發(fā)出一個應(yīng)答信號，CPU接收到應(yīng)答信號后，根據(jù)實際情況作出是否繼續(xù)傳遞信號的判斷。若未收到應(yīng)答信號，由判斷為受控單元出現(xiàn)故障。</

55、p><p>　　目前有很多半導體集成電路上都集成了I2C接口。帶有I2C接口的單片機有：CYGNAL的 C8051F0XX系列，PHILIPSP87LPC7XX系列，MICROCHIP的PIC16C6XX系列等。很多外圍器件如存儲器、監(jiān)控芯片等也提供I2C接口。</p><p><b>　　總線基本操作：</b></p><p>　　I2C規(guī)程運用

56、主/從雙向通訊。器件發(fā)送數(shù)據(jù)到總線上，則定義為發(fā)送器，器件接收數(shù)據(jù)則定義為接收器。主器件和從器件都可以工作于接收和發(fā)送狀態(tài)。 總線必須由主器件（通常為微控制器）控制，主器件產(chǎn)生串行時鐘（SCL）控制總線的傳輸方向，并產(chǎn)生起始和停止條件。SDA線上的數(shù)據(jù)狀態(tài)僅在SCL為低電平的期間才能改變，SCL為高電平的期間，SDA狀態(tài)的改變被用來表示起始和停止條件[10]。</p><p><b>　　1） 控制字節(jié)

57、：</b></p><p>　　在起始條件之后，必須是器件的控制字節(jié)，其中高四位為器件類型識別符（不同的芯片類型有不同的定義，EEPROM一般應(yīng)為1010），接著三位為片選，最后一位為讀寫位，當為1時為讀操作，為0時為寫操作。</p><p><b>　　2）寫操作：</b></p><p>　　寫操作分為字節(jié)寫和頁面寫兩種操作，對

58、于頁面寫根據(jù)芯片的一次裝載的字節(jié)不同有所不同。</p><p><b>　　3） 讀操作：</b></p><p>　　讀操作有三種基本操作：當前地址讀、隨機讀和順序讀。圖4給出的是順序讀的時序圖。應(yīng)當注意的是：最后一個讀操作的第9個時鐘周期不是“不關(guān)心”。為了結(jié)束讀操作，主機必須在第9個周期時發(fā)出停止條件或者在第9個時鐘周期內(nèi)保持SDA為高電平、然后發(fā)出停止條件。&

59、lt;/p><p>　　3.3.4 LCD1602 液晶顯示</p><p>　　LCD1602 可顯示兩行英文字符，并且內(nèi)帶 ASCII 字符庫。LCD1602 模塊內(nèi)部可以完成顯示掃描，單片機只要向 LCD1602 發(fā)送命令和顯示內(nèi)容的 ASCII 碼。</p><p>　　表3.1引腳功能說明</p><p>　　圖3.4 LCD1602

60、引腳圖</p><p>　　表3.2寄存器選擇控制表</p><p><b>　　表3。3 顯示地址</b></p><p>　　0011 0000 [0x38] 設(shè)置16×2顯示，5×7點陣，8位數(shù)據(jù)接口；</p><p>　　顯示開關(guān)及光標設(shè)置： (初始化)</

61、p><p>　　0000 1DCB D顯示(1有效)、C光標顯示(1有效)、B光標閃爍(1有效)</p><p>　　0000 01NS N=1(讀或?qū)懸粋€字符后地址指針加1 &光標加1)，</p><p>　　N=0(讀或?qū)懸粋€字符后地址指針減1 &光標減1)，</p><p>　　S=1 且 N=1 (當寫一個字符后，整屏顯示

62、左移)</p><p>　　s=0 當寫一個字符后，整屏顯示不移動</p><p><b>　　數(shù)據(jù)指針設(shè)置：</b></p><p>　　數(shù)據(jù)首地址為80H，所以數(shù)據(jù)地址為80H+地址碼(0-27H，40-67H)</p><p><b>　　其他設(shè)置：</b></p><p&

63、gt;　　01H(顯示清屏，數(shù)據(jù)指針=0，所有顯示=0)；02H(顯示回車，數(shù)據(jù)指針=0)。</p><p>　　通常推薦的初始化過程：</p><p><b>　　延時15ms</b></p><p><b>　　寫指令38H</b></p><p><b>　　延時5ms</b&

64、gt;</p><p><b>　　寫指令38H</b></p><p><b>　　延時5ms</b></p><p><b>　　寫指令38H</b></p><p><b>　　延時5ms</b></p><p>　?。ㄒ陨隙?/p>

65、不檢測忙信號）</p><p>　　(以下都要檢測忙信號）</p><p><b>　　寫指令38H</b></p><p>　　寫指令08H 關(guān)閉顯示</p><p>　　寫指令01H 顯示清屏</p><p>　　寫指令06H 光標移動設(shè)置</p><p>　　寫指令0

66、cH 顯示開及光標設(shè)置</p><p>　　3.3.5紅外接收頭</p><p>　　圖 3.7 紅外接收頭示意圖</p><p>　　規(guī)格：HX1838(鐵殼)</p><p>　　●寬電壓適應(yīng)、低功耗、高靈敏度、優(yōu)良的抗干擾特性；</p><p>　　●應(yīng)用廣泛：家用電器、空調(diào)、玩具等紅外遙控接收；</p&g

67、t;<p>　　表3.3.5.1 極限參數(shù)： </p><p>　　表3.3.5.2 光電參數(shù)： (T=25℃ VCC=5V f0=38KHZ) </p><p><b>　　3.4電路圖的設(shè)計</b></p><p>　　3.4.1 復(fù)位電路</p><p>　　單片機復(fù)位是使CPU和系統(tǒng)中的其他功能部

68、件都處在一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作，例如復(fù)位后PC＝0000H，使單片機從第—個單元取指令。無論是在單片機剛開始接上電源時，還是斷電后或者發(fā)生故障后都要復(fù)位。在復(fù)位期間（即RST為高電平期間），P0口為高組態(tài)，P1－P3口輸出高電平；外部程序存儲器讀選通信號PSEN無效。地址鎖存信號ALE也為高電平。根據(jù)實際情況選擇如圖3-4所示的復(fù)位電路。該電路在最簡單的復(fù)位電路下增加了手動復(fù)位按鍵，在接通電源瞬間，電容C1上的電壓很小

69、，復(fù)位下拉電阻上的電壓接近電源電壓，即RST為高電平，在電容充電的過程中RST端電壓逐漸下降，當RST端的電壓小于某一數(shù)值后，CPU脫離復(fù)位狀態(tài)，由于電容C1足夠大，可以保證RST高電平有效時間大于24個振蕩周期，CPU能夠可靠復(fù)位。增加手動復(fù)位按鍵是為了避免死機時無法可靠復(fù)位。當復(fù)位按鍵按下后電容C1通過R5放電。當電容C1放電結(jié)束后，RST端的電位由R1與R2分壓比決定。由于R11<<R15 因此RST為高電平，CPU處

70、于復(fù)位狀態(tài)，松手后，電容C1充電，RST端電位下降，CPU脫離復(fù)位狀態(tài)。R1的作用在于限制按</p><p><b>　　圖3.8 復(fù)位電路</b></p><p>　　3.4.2 振蕩電路</p><p><b>　　圖3.9振蕩電路</b></p><p>　　3.4.3 繼電器驅(qū)動電路<

71、/p><p>　　圖 3.10 繼電器驅(qū)動電路</p><p>　　在繼電器的使用中要注意的就是電流的驅(qū)動還有由于繼電器內(nèi)部是電感所以應(yīng)加一個二極管泄流如圖所示：</p><p>　　3.4.4 24C02</p><p>　　圖 3.11 AT24C02</p><p>　　由于只有一個24C02所以只需把A0,A1

72、,A2接地，按照I2C協(xié)議，SCL,SDA需接10K上拉電阻。</p><p>　　3.4.5 LCD 1602</p><p>　　圖 3.12 LCD 1602</p><p>　　如上圖所示：lcd1602完成工作狀態(tài)的顯示。</p><p><b>　　4 系統(tǒng)軟件設(shè)計</b></p><p&

73、gt;　　4.1 KEIL 軟件的簡介</p><p>　　Keil C51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用。用過匯編語言后再使用C來開發(fā)，體會更加深刻。</p><p>　　Keil C51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面

74、。另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到Keil C51生成的目標代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。</p><p>　　C51工具包的整體結(jié)構(gòu)，其中uVision與Ishell分別是C51 for Windows和for Dos的集成開發(fā)環(huán)境(IDE)，可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個開發(fā)流程。開發(fā)人員可用IDE本身或

75、其它編輯器編輯C或匯編源文件。然后分別由C51及A51編譯器編譯生成目標文件(.OBJ)。目標文件可由LIB51創(chuàng)建生成庫文件，也可以與庫文件一起經(jīng)L51連接定位生成絕對目標文件(.ABS)。ABS文件由OH51轉(zhuǎn)換成標準的Hex文件，以供調(diào)試器dScope51或tScope51使用進行源代碼級調(diào)試，也可由仿真器使用直接對目標板進行調(diào)試，也可以直接寫入程序存貯器如EPROM中。</p><p>　　4.2 系統(tǒng)功

76、能子程序</p><p>　　4.2.1 數(shù)據(jù)讀寫模塊</p><p>　　AT24C02 其讀取和寫入方框圖如下圖所示：</p><p>　　(a) (b)</p><p>　　圖4.1 數(shù)據(jù)讀寫模塊流程圖</p><

77、p>　　4.2.2 紅外發(fā)射接收模塊</p><p><b>　　1）發(fā)射模塊：</b></p><p>　　將待發(fā)射數(shù)據(jù)緩沖區(qū)指定長度的數(shù)據(jù)以紅外線為載波發(fā)射出去。每次發(fā)送一幀數(shù)據(jù)原理如上文紅外通信原理所述。每按一個鍵將發(fā)送32個編碼信息，和同步碼，8位地址碼，8位地址反碼，8位數(shù)據(jù)碼8位數(shù)據(jù)反碼，且都采用高位在前，低位在后的順序。下圖為發(fā)送同步碼和16位地址

78、碼的程序框圖。發(fā)送數(shù)據(jù)與地址過程相似。</p><p>　　圖 4.2 發(fā)送模塊程序流程圖</p><p>　　接收與發(fā)送是一個逆過程，單片機外中斷0以中斷方式檢測紅外信號的第一個下降沿。下圖是其流程圖：</p><p>　　圖 4.3 接受模塊程序流程圖</p><p>　　4.2.5 主流程圖</p><p>　　

79、如圖所示為主程序流程圖，開始接上電源，程序進行初始化設(shè)置，然后在鍵盤上輸入密碼并判斷是否開啟接收，此系統(tǒng)進行鍵盤掃描，密碼正確，開鎖成功，密碼錯誤出錯報警，選擇是否修改密碼，若要修改密碼，先輸入舊密碼密碼，密碼正確后設(shè)置新密碼，錯誤時報警，確認后，密碼修改成功，否則結(jié)束最終返回。然后啟動程序，進行保護，再次在鍵盤上輸入密碼，系統(tǒng)進行掃描，如果和之前一樣，則執(zhí)行相同程序，如不是，則執(zhí)行另一種程序。</p><p>

80、　　圖4.4 主程序框圖</p><p><b>　　5 電路仿真及調(diào)試</b></p><p><b>　　5.1 報警電路</b></p><p>　　當用戶輸入密碼時，報警電路發(fā)出短促的提示音，當用戶輸入密碼錯誤時，報警電路發(fā)出警報。下圖是仿真電路圖三極管接P3.5，當P3.5出現(xiàn)高電平時發(fā)聲，根據(jù)高電平出現(xiàn)時間長短

81、完成不同的提示功能。</p><p>　　圖 5.1 報警電路</p><p><b>　　5.2 顯示電路</b></p><p>　　為了提高密碼鎖的密碼顯示效果能力。本設(shè)計的顯示部分由液晶顯示器LCD1602取代普通的數(shù)碼管來完成。只有按下鍵盤上的開啟按鍵后，顯示器才處于開啟狀態(tài)。同理只有按下關(guān)閉按鍵后顯示器才處于關(guān)閉狀態(tài)。否則顯示器將一

82、直處于初始狀態(tài)，當需要對密碼鎖進行開鎖時，按下鍵盤上的開鎖按鍵后利用鍵盤上的數(shù)字鍵0－9輸入密碼，每按下一個數(shù)字鍵后在顯示器上顯示一個*，輸入六位后顯示六個*單片機不再向1602中寫入數(shù)據(jù)，只有當確認鍵按下以后單片機根據(jù)輸入的密碼判斷輸入是否正確，顯示不同的工作狀態(tài)。</p><p>　　圖 5.2 顯示電路 </p><p><b>　　5.3 開鎖電路</b&

83、gt;</p><p>　　通過單片機開鎖執(zhí)行機構(gòu)，電路驅(qū)動電磁鎖吸合，從而達到開鎖的目的，當用戶輸入的密碼正確時，單片機便輸出開門信號，送到開鎖驅(qū)動電路，然后驅(qū)動電磁鎖，達到開門的目的。其實際電路如圖3－12所示。具體實現(xiàn)過程如下：三級管接單片機P3.7,當輸入正確，P3.7輸出高電平使繼電器吸合完成開鎖。</p><p>　　圖 5.3 繼電器驅(qū)動電路</p><p

84、><b>　　致謝</b></p><p>　　在這大學的最后一頁里，我要感謝的人很多，首先要感謝我的指導老師朱亞麗老師為我指點迷津，幫助我開拓研究思路，雖然朱亞利老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計的每個階段，都給予我悉心的指導和幫助，關(guān)心我每個階段所做的工作。關(guān)注我設(shè)計的進程對于我遇到的設(shè)計方面的困難給以專業(yè)知識方面的講解和指導。</p><p>　　在朱亞

85、麗老師的指導下，使我所學的知識能夠運用到實踐中，并且還給我了我很多寶貴的意見，她能時刻關(guān)心著我畢業(yè)設(shè)計的進展情況，使我能夠按照學校的進度盡快完成畢業(yè)設(shè)計的工作，最終完成畢設(shè)的驗收。</p><p>　　最后，對朱亞利老師的指導和幫助表示由衷的感謝，對給予我關(guān)心和幫助的同學和老師，請接收我誠摯的謝意！</p><p><b>　　參考文獻</b></p>

86、<p>　　[1]李建忠編著.單片機原理及應(yīng)用（第二版）[M].西安：西安電子科技大學出版社，2011.</p><p>　　[2]譚浩強編著.C程序設(shè)計（第三版）[M].北京：清華大學出版社，2005.</p><p>　　[3]閻石編著.數(shù)字電子技術(shù)（第五版）[M].北京:高等教育出版社，1983.</p><p>　　[4]童詩白，華成英編著.模擬電

87、子技術(shù)（第四版）[M].北京：高等教育出版社，2007.</p><p>　　[5]劉篤仁編著.傳感器原理及應(yīng)用技術(shù)[M].西安：西安電子科技大學出版社，2007.</p><p>　　[6]張永瑞編著.電路分析基礎(chǔ)(第三版)[M].西安：西安電子科技大學，2007.</p><p>　　[7]張秀玲.視頻監(jiān)控系統(tǒng)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J/OL].2011.</

88、p><p>　　[8]常用電子元器件簡明手冊[M].沈任元、吳 勇 編著。北京：機械工業(yè)出版社。2000.4（2006.8重?。?</p><p>　　[9] 李伯成 微型計算機原理與接口技術(shù)[M] 北京:清華大學出版社 2005年1月.</p><p>　　[17] AT89S51 DATA SHEEP Philips SemiSonduStors [J]. 2009

89、</p><p>　　[18] AT89S51 DATA SHEEP Philips SemiSonduStors [J]. 2009</p><p>　　[19] Texas Instruments InSorporated, AT89S51 Family User’s Guide.</p><p>　　[20] Voice of Electronic Passw

90、ord-lock Design, China Control Net ,2008</p><p>　　[21] Design Serial Infrared PhysiSalL ayer SpeSifiSation, Version 1.3. Ostober 15,1998</p><p>　　附錄A 外文資料翻譯</p><p>　　Voice of Electr

91、onic Password-lock Design</p><p>　　The design is the use of voice recognition technology and keyboard input, Sunplus SPCE061A SCM in achieving a voice electronic password lock authentication system. Voice re

92、cognition and electronic password lock function of the ordinary locks, and dual role of security. The password lock safe, effective, reliable, but also has voice recognition, password Preferences, confidentiality strong,

93、 tips and other features of error. </p><p>　　As people's living standards improve and strengthen the sense of security, safety locks system becomes essential, therefore a password lock, magnetic locks, e

94、lectronic locks, laser lock, voice-activated lock locks, etc., they are On the basis of traditional keys, using one or more passwords, different voices, different magnetic field, different sound, different light beams of

95、 different images (such as fingerprints, retina, etc.) to control open the lock. In this paper, using speech recognition t</p><p>　　This system is mainly composed of Sunplus SPCE061A SCM, MIC input circuit,

96、voice output circuit, 4 × 4 keyboard, six Qiduan LED display and output control and FLASH memory components. System is the main function: the training, the speaker's voice through a microphone into the speaker v

97、oice signal acquisition front-end circuit, by voice signal processing circuit on the acquisition of the characteristics of voice signals and voice processing, from the speaker's personality characteristics and para&l

98、t;/p><p>　　The system using a single kernel of Sunplus SPCE061A, the chip has ADC, DAC, timer / counter, RAM, FLASH, and other devices, coupled with appropriate external circuit and supporting Sunplus company&

99、#39;s integrated development environment, Can easily complete the design of hardware and software programming, thus achieving the above-mentioned functions. Voice electronic code lock system is the core of speech recogni

100、tion module. SPCE061A is Sunplus has developed a very high price of the 16-bit microc</p><p>　　SPCE061A built-in 8-channel 1 O-bit A / D converter, which will be seven channels for analog signals (such as vo

101、ltage signal) converted to digital signals, a channel used only for voice input, through the built-in automatic gain control amplifier The microphone channels (MIC-IN) input. Therefore, it can be directly given to the vo

102、ice signal input channels, the completion of 8 kHz voice signals in the collection, encoding and storage to off-chip FLASH, simplifying the circuit design.</p><p>　　Sunplus SPCE061A MCU with audio output of

103、dual-channel 1 O-bit D / A converters can complete user training, identification of various operations, such as the voice prompts. SPCE061A provide audio lose A way for the dual-channel DAC, in this manner, DAC1 and DAC2

104、 conversion of analog current output signal passed AUD1 and AUD2-pin output, enter the number of volume into the P-DAC1 (write) (0 x7017) and P - DAC2 (write) (0 x7016) unit.</p><p>　　LED displays in each LE

105、D through 5 ~ 20mA current to achieve the normal brightness, and the IO I SPCEO61A output current up to 5 mA, do not have to drive circuit to reach normal brightness. In order to meet the reliability of systems design, d

106、riven by a transistor circuit. The whole process showed that the use of dynamic, that is, six monitors each cycle, each sustained lms or 10 ms cycle again, can also be appropriate to make changes, but the refresh rate no

107、t less than 30 per second, so that te</p><p>　　Enter key part of a total of the number keys, passwords, keys set, the key shown password, to confirm removal of keys and passwords, and other key 16 keys, ente

108、r your password and for the realization of function keys. This design uses a wake-up function keys of the IO low eight IOA0 - ~ IOA7 to 4 × 4 as the control input of the keyboard, which can be rational use of hardwa

109、re resources and programming flexibility. Recognition keyboard keys are pressed whether the method is: Let all out lines are </p><p>　　SPCEO61A FLASH memory chip of only 32 K, large number of players in the

110、voice of resources needs of expanding memory. The design Sunplus Technology, Inc., SPR4096 as a memory expansion, combined with SPCE061A broadcast voice. SPR4096 in use, the use of SPR4096 Rewriter to read and write oper

111、ation, used to store the speaker's personality parameters reference template.</p><p>　　SCM SPCE061A complete identification and display, the drive to realize the implementation of the electromagnetic loc

112、k function, and to detect its drive current value, to receive alarm signals sent by sensors, such as sending data. SCM receive the type code, and stored in FLASH in the password, if the correct password, the drive for th