西南科技大学毕业设计（论文）开题报告

备注：1、题目类型分为： 理论研究、应用研究、设计开发和其它。

2、题目难度分为： A、B、C、D四个等级。

3、综合训练程度分为： A、B、C三个等级。

第二篇：红外线遥控密码锁的研究

红外线遥控密码锁的研究

尹学锋

惠州市九惠制药股份有限公司，广东省，５１６００７

【摘要】本文详细提出了基于ＭＣＳ一５１单片机的红外线遥控电子密码锁硬件

、

和软件设计。

【关键词】密码锁ＡＴ８９Ｓ５２红外遥控

目前国内市场上的遥控电子密码锁的主要特点如下：遥控防盗锁主要采用易受干扰的电磁波的发射和接受电路；遥控防盗锁加密方式简单；遥控防盗锁人机交互界面差等。基于此本人设计了一套运用ＭＣＳ一５１单片机进行加密的红外遥控电子密码锁，它采用非机械化的钥匙，不易被破解，钥匙红外线电子化而且可采用多种方法进行加密，难复制，可靠性高，安全性好，价格低，易推广，具有方阔的市场空间。

一、密码锁锁体设计１，设计要求

本系统采用单片机作为控制器来控制各个功能模块之间的工作，其设计目的是要设计一个具有开锁、修改密码等功能红外线遥控电子密码锁。设计的要求如下：

块。

单片机主要用于控制和处理各功能模块的工作，实现电子密码锁的开启、密码的修改和操作信息的提示等功能。各个模块的功能如下：

红外遥控模块：遥控器按键被按下时，输出一定数量被调制的脉冲信号。当接收器收到发射器的红外

图１电子密码锁的结构组成图

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单片机

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如图整个系统包括：红外遥控模块，控制器模块，液晶显示模块，开锁模块，蜂鸣器模块和电源模

①系统复位后，显示屏提示可输入密码。键人每

位密码值时系统有提示声。

②用户输入的密码与预设的密码进行比较，若密

码正确，则发出开锁驱动信号将门打开，同时显示屏提示开锁成功；若密码不正确，则要求重新输入密码。

指令信号时，它将红外信号变成１仉电平信号，再经放

大、解调、整形、解码处理后送入ＣＰＵ，由ＣＰＵ进行识别处理，以控制电子密码锁的工作。

控制器模块：主控电路模块主要采用以单片机ＡＴ８９Ｓ５２为核心的主控电路。红外线接收头ＬＴ００３８Ａ把接收到的信号传送给单片机，单片机对信号进行识别，把信号识别成指令，利用这些指令控制电子密码锁的运行。

液晶显示模块：此模块采用单片机向液晶显示屏

③当连续输入三次密码不正确时，显示屏提示系

统被锁定，并发出报警的声音，需重启系统才能执行。

④当要修改密码时，需输入旧密码确定用户权限

后，连续两次输入相同的新密码后方可修改密码，同时显示屏上提示修改密码成功。

２、设计方案

电子密码锁的结构组成图如图１所示。

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万方数据　

兰呈旦璺呈

的串口发送数据，当串口接收到一串数据后，液晶显示屏能实现文字的显示、清屏操作和光标的设置等操作。

开锁模块：当密码输入正确时，单片机发出驱动信号，使电子密码锁开启。

蜂鸣器模块：每按一次键时，单片机发出驱动信号，使蜂鸣器“嘀”的一声响。

电源模块：电源是１０—１５Ｖ直流电源。稳压电源输出的直流电压通过专门的电源插座ＲＣＩ把直流电压引入单片机的控制电路，使得电路的工作更加的稳定。

３、锁体控制器的电路设计及其功能说明

图２锁体电路原理图

单片机接收从红外接收管输入的信号，并将此信号进行处理运算，再将处理过的信号输出给被控制的开锁电路，实现电路的功能。具体电路如图２中的电路原理图所示。

１）红外遥控控制电路

如图３所示，发射部分包括键盘矩阵、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。

编红转键码外换解盘

加发密

密

射

放ＬＥＤ

大

………一Ｊ

遥控发射器

遥控接收器

图３红外遥控系统框图

红外遥控发射器部分：红外线发射器由ＡＴ８９Ｓ一５２单片机控制发射电路，由软件完成遥控码的编码。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。这种遥控码具有以下特征：采用

万　

方数据－．ｏ研究与探索

脉宽识别的串行码，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４所示。

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１．１２５ｍｓ

２．２５ｍｓ

图４遥控码的“０”和“１”

上述“０”和“１”组成的二进制码通过红外发射二极管产生红外线向空间发射。遥控码的编码是连续的“位二进制码组，其中前１６位为用户识别码（系列号），能区别不同的红外遥控设备，防止不同机种遥控码互相干扰。中间３２位为１６位的同步计数器值和１６位的同步计数器值反码用于核对数据是否接收准确。最后１６位为８位的操作码和８位的操作反码用于核对数据是否接收准确。

当遥控器上任意一个按键按下超过１０ｍｓ时，将发射一个特定的同步码头，对于接收端而言就是一个９ｍｓ的低电平，和一个４．５ｍｓ的高电平，这个同步码头可以使程序知道从这个同步码头以后可以开始接收数据。

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，“ｌ”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１．１２ｒｎｓ。

红外线接收器采用塑封一体化的红外线接收头ＬＴ００３８Ａ。没有红外遥控信号时为高电平，收到红外信

号时为低电平，而体积和普通的塑封三极管大小一

样。接收器对外只有３个引脚：Ｖｅｅ、ＧＮＤ和１个脉冲信号输出Ｐｏ。如图２电路原理图所示。

①Ｖｅｅ接系统的电源正极（＋５Ｖ）；

②ＧＮＤ接系统的地线（０Ｖ）；

③脉冲信号输出接单片机的中断输入引脚。如果没有红外遥控信号到来，接收器的输出端口Ｐｏ保持高电平；当接收到红外遥控信号时，接收器件信号转换成脉冲序列加到单片机的中断输入引脚，向单片机提出中断请求。单片机响应后，从缓冲器读回

ｌ研究与探索。ｌ皿二；墨

脉冲个数。单片机根据读入的脉冲值进行处理，以实现该电子密码锁的各种功能。

２）单片机控制电路

单片机ＡＴ８９Ｓ５２是整个电路的核心控制部件，控制和处理各功能模块的工作。红外控制模块连接到“单片机最小系统”区域中的中断引脚；存储读写模块连接到“单片机最小系统”区域中的Ｔ０、Ｔ１两个引脚；液晶显示模块连接到“单片机最小系统”区域中的ＲＸＤ、ＴＸＤ两个引脚；开锁模块连接到“单片机最小系统”区域中的Ｐ２．４引脚；按键提示模块连接到“单片机系统”区域中的Ｐ２．６引脚。另外，单片机的ＸＴＡＬｌ、ＸＴＡＬ２引脚外接由一个１１．０５９２ＭＨｚ石英晶体和两个３３ｐＦ的振荡电容组成的时钟电路；ＥＡ和ＲＳＴ引脚分别外接电路；Ｖｅｔ＃ｌ＂接５Ｖ电源，ＧＮＤ接地。

系统的设计是通过中断来响应按键的。每按键一次，ＣＰＵｇ瘴Ｊ应中断一次。ＣＰＵ读取输入的脉冲数，根据该脉冲数向固定单元写键号。同时每按键一次，单片机由Ｐ２．６脚输出驱动信号，驱动蜂鸣器发出提示声。当密码输入完毕，按确认功能键之后，就进入密码的判断比较处理状态并给出相应的处理过程。密码的判断比较过程，需要从外部存储器读出密码到内存储器的密码比较区，与输入的密码进行比较。如果输入密码正确，则由Ｐ２．４脚输出驱动信号，使电子密码锁开启。

３）存储读写电路

ＡＴ２４Ｃ０４存储器是低功耗ＣＭＯＳ串行ＥＥＰＲＯＭ，它是内含２５６×８位存储空间，具有工作电压宽（２．５～５．５Ｖ）、擦写次数多（大于１００００次）、写入速度快（小于ｌＯｍｓ）等特点。ＡＴ２４Ｃ０４中带有片内地址寄存器。每写入或读出一个数据字节后，该地址寄存器自动加１，以实现对下一个存储单元的读写。所有字节均以单一操作方式读取。为降低总的写入时间，一次操作可写入多达８个字节的数据。ＡＴ２４ｃ０４存储器通过ｉ２ｃ总线进行读写。

４）液晶显示电路

本系统采用单片机向液晶显示模块的串口单向发送数据，当串口接收到一串数据后，液晶显示屏能实现文字的显示、清屏操作和光标的设置。

５）开锁电路

开锁电路从单片机的Ｐ２．４引脚引出电路，接到８０５０继电器驱动三极管的基极，集电极与继电器相连，而发射极接地。其电路如图２—２电路原理图所示。当开锁时，Ｐ２．４脚发出驱动信号，使驱动三极管导通，

一１２一

图５

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继电器状态指示二极管亮，同时１２Ｖ的电源提供电流驱动继电器吸合衔铁，此时电子密码锁开启。

６）蜂鸣器提示电路

蜂鸣器提示电路从单片机的Ｐ２．６引脚引出，外接到ｌＫ的限流电阻，在接到￥８５５０驱动三极管的基极。集电极接到５伏电磁型蜂鸣器，发射极接５伏的电源。其电路如图２所示。每按一次按键，单片机响应中断，此时Ｐ２．６脚变为低电平有效，驱动三极管使之导通，５伏电源使蜂鸣器“嘀”的一声响。

７）电源电路

电源电路如图２中电源插座电路所示，电路的左边两个是１２伏的电源滤波电容，大电容是４７０ＵＦ电源滤波电容。电路中大电容旁边并联一个小电容的目的是降低高频内阻。右边两个是５伏电源的滤波电容，其属性功能同左边的电源滤波电容。锁体控制器电源电路分两路，一路直接提供１２伏的直流电源，主要是提供给继电器使用的，另一路通过三端稳压芯片７８０５稳压成５伏直流电压提供给单片机等器件使用。

４、红外线遥控器的电路设计及功能说明

ＡＴ８９Ｓ５２单片机及其外围电路组成的控制和遥控码产生部分：主要有外中断信号处理、１１．０５９２Ｍ时钟、ＣＰＵ复位、Ｉ／Ｏ口上拉电路、红外遥控发射、按键指示等。由Ｐ０接按键矩阵，当有键按下时，产生的外中断请求信号送至Ｐ３．２端，使ＣＰＵ进人中断处理，同时点亮按键指示灯。系统产生的遥控编码信号通过Ｐ１．０端发出。ＡＴ２４Ｃ０２存放密钥和同步计数器的值，遥控编码和解码采用滚动码加密和滚动码解密技术。

５、密码锁的软件流程１）遥控器软件流程图如图７所示

万方数据　

ｌ拶期研究与探索

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２００８

３

图

２）锁体控制软件流程

软件设计采用Ｃ语言与汇编语言对单片机进行混合编程实现各项功能。程序是在ＷｉｎｄｏｗＸＰ环境下采用Ｋｅｉｌ

ｕＶｉｓｉｏｎ

２软件编写的，其主程序流程图如图８所示。

图８系统主程序流程图

十

々

Ⅵ

～（上接第１９页）

是视频编解码技术发展的必然，是行业数据整合的必然。监控系统大型化、网络化、集成化不可阻挡。软件系统和管理平台作为第三代网络视频监控系统的核心，作为整个系统调度和管理的中心，在第三代网络视频监控业务中扮演着极其重要的角色州。可以说，第三代网络视频系统终将发展成为一个与硬件无关的系统。网络视频监控必将融入到不同行业中去，也必将融入到行业的整体解决方案中去。

【参考文献】

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万　

方数据系统所需要实现的每个功能都设计成单独一个模块，而每个模块内部的实现对外部是不可见的。这就能提高子系统的灵活性，可复用性。

二、结束语

本文设计的电子密码锁采用了红外遥控技术，具有结构简单、操作简易、经济可靠、安全性强等特点，是一套符合市场经济的新型锁类产品。由于条件的限制，本文作者采用了技术先进的ｐｒｏｔｅｕｓ仿真软件对整个密码锁的电路全功能进行验证，仿真实验的证

明该锁体能实现设计前提出的各项功能，锁体设计是切实可行的。由于时间有限该电子密码锁的还有许多待改进的地方，这都还需要进一步去完善。

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Ｊｏｕｒｎａｌ

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ＳｅｌｅｃｔｅｄＡｒｅａｓｉｎＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｓ］，２００２．

【９】施裕丰．网络多媒体监控系统【Ｄ】＇计算机工程，２０００：１５—２７．

转自《计算机安全》２００８年第２期

一１３—

红外线遥控密码锁的研究

作者：

作者单位：

刊名：

英文刊名：

年，卷(期)：

引用次数：尹学锋惠州市九惠制药股份有限公司,广东省,516007安防科技SECURITY AND SAFETY TECHNOLOGY MAGAZINE2008，(3)0次

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