电子遥控密码锁（精选三篇）
电子遥控密码锁 篇1
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E2PROM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E2PROM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。
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。发射模块和本机处理接收模块的核心分别采用AT89C2051和AT89S52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]。
AT89C2051[4]单片机是AT89C51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AT89S52[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T0和T1定时实现;定时器T2设置串口通信波特率。
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AT89C2051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。
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AT89S52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。
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TL1838[7]接收红外信号。TL1838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出与TTL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。TL1838的输出波形如图4所示。当接收到频带内的红外信号时, TL1838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。
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CPU的引脚P2.1上, 通过NPN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
电源部分使用LM7805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。
1.3.4 其他外围电路的设计
由于AT89S52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。
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
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 kHz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。
38.5 kHz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 MHz, 所以产生的调制波的精确频率为38.46 kHz。
2.2 本机接收处理模块程序的设计
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RAM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
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T0和T1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:
以上程序当执行完RETI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。
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:0FC00H。
3结语
该设计的亮点在于没有扩展任何E2PROM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。
参考文献
[1]郭海英.基于单片机的电子安全密码锁的设计[J].现代电子技术, 2005, 28 (13) :95-97.
[2]刘振海.一种基于单片机和串行E2PROM的智能密码锁[J].微计算机信息, 2007, 23 (35) :133-134.
[3]戴佳, 戴卫恒, 刘博文.51单片机C语言应用程序设计实例精讲[M].2版.北京:电子工业出版社, 2008.
[4]At mel.AT89 C2051高性能8位单片机[EB/OL].[2008-09-20].http://www.zymcu.com/at mel_file/at89c2051.ht m.
[5]At mel.AT89S52[EB/OL].[2009-02-13].http://www.at mel.com/dyn/resources/prod_documents/doc1919.pdf.
[6]刘坤, 高征红, 晁阳.Protel 99SE电路设计实例教程[M].北京:清华大学出版社, 2008.
[7]佚名.TL1838功能描述和相关资料[EB/OL].[2008-07-09].http://www.datasheet5.com/datasheet_pdf/IYEAT-GI HFVSTG/TL1838/.
[8]康华光.电子技术基础模拟部分[M].5版.北京:高等教育出版社, 2006.
无线遥控门铃电工电子实习总结报告 篇2
一．设计目的。
1．熟悉手工焊锡的常用工具的使用及其维护与修理。
2．基本掌握手工电烙铁的焊接技术，能够独立的完成简单电子产品的安装与焊接。熟悉电子工艺的生产流程
3．熟悉印制电路板设计的步骤和方法，熟悉手工制作印制板的工艺流程，能够根据电路原理图。
4．熟悉常用的电子器件的类别，型号，规格，性能及其使用范围。5．了解电子产品的焊接，调试与维修方法。二．实验器材。
万用表，电烙铁，烙铁架，吸锡棒，焊锡丝，剥线钳，尖嘴钳，镊子，小十字螺丝刀，音乐门铃套件，安装图，松香。三．无线遥控门铃工作原理。
它是利用电磁波的发射和接收来进行的。发射板要先调试振荡产生方波信号，再经高频振荡产生正弦波的信号发射出去，接收板接收信号后，通过滤波|、整形、放大，最后利用方波的高电压推平音乐芯片使得喇叭发声。原理图如下：
发射板的原理图：
接收板的原理图：
四．实验内容。
1.焊接操作的基本步骤：
(1）准备施焊(2）加热焊件(3）熔化焊料(4）移开焊锡丝(5）撤离电烙铁 2.焊接顺序：
①焊接中周，为了使印刷电路板保持平衡，我们需要先焊两个对角的中周，在焊接之前一定要辨认好中周的颜色，以免焊错，千万不要一下子将四个中周全部焊在上面，这样以后的小元件就不好安装。②焊接电阻，前面我们已经将电阻别在纸上，我们要按R1——R13的顺序焊接，以免漏掉电阻，焊接完电阻之后我们需要用万用表检验一下各电阻是否还和以前的值是一样（检验是否有虚焊）。③焊接电容，先焊接元片电容，要注意上面的读数（要知道223型元片电阻&103型元片电阻的区别,元片电容的读数方法——前两数字表示电容的值，后面的数字表示零的个数），紧接着就是焊电解电容了，特别要注意长脚是“+”极，短脚是“—”极。④焊接二极管，红端为“+”，黑端为“—”。⑤焊接三极管。⑥剩下的中周和变压器及开关都可以焊了。⑦最需要细心的就是焊接天线线圈了，用四根线一定要按照电路图准确无误的焊接好。⑧焊接印刷电路板。⑨焊接喇叭和电池座。
3.焊接注意事项
（1）元器件的装插焊接应遵循先小后大，先轻后重，先低后高，先里后外的原则，这样有利于装配顺利进行。
（2）在瓷介电容、电解电容及三极管等元件立式安装时，引线不能太长，否则降低元器件的稳定性；但也不能过短，以免焊接时因过热损坏元器件。一般要求距离电路板面2mm，并且要注意电解电容的正负极性，不能插错。电解电容立式安装焊接，不行就可改为卧式焊接，太高就会影响后盖的安装。
（3）集成电路的焊接：TC4096为双列14脚扁平式封装，在焊接时，首先要弄清引线脚的排列顺序，并与线路板上的焊盘引脚对准，核对无误后，先焊接 1、14脚用于固定IC，然后再重复检查，确认后再焊接其余脚位。由于IC引线脚较密，焊接完后要检查有无虚焊，连焊等现象，确保焊接质量。
（4）发光二极管主要用来进行发射端和接收端开关的指示。为使二极管正好露出头，当电路基本焊接好后，适当和外壳比较，使其管脚的长度正好适合其露出头。焊接时要注意二极管的正负极。
(5）焊锡之前应该先插上电烙铁的插头，给电烙铁加热。
(6）焊接时，焊锡与电路板、电烙铁与电路板的夹角最好成45度，这样焊锡与电烙铁夹角成90度。
(7）焊接时，焊锡与电烙铁接触时间不要太长，以免焊锡过多或是造成漏锡；也不要过短，以免造成虚焊。一般焊点整个焊接操作的时间控制在2～3s。(8）焊接时，烙铁头不要对焊点施加力量或加热时间过长，否则会引发高温损伤元器件，高温焊点表面的焊剂挥发严重，塑料、电路板等材质受热变形，焊料过多焊点性能变质等不良的后果。
(9）元件的腿尽量要直，而且不要伸出太长，以1毫米为宜，多余的可以剪掉。
(10）焊完时，焊锡最好呈圆滑的圆锥状，而且还要有金属光泽。整机调试
1、发射器的调试：所有元件焊接好后，将电路板装入遥控器合子内，注意检查微动开关是否可听到清脆的开关声；
2、按动遥控器时，可听到“吱吱”声，这就表明发射部分工作正常，一般只要元件安装正确，元件焊接时线路板上无搭锡或虚焊，都能一次成功；
3、接收器的调试：全部元件安装完成后，将线路板装入塑料外壳内，电源引线连接时一定要注意极性不要装反；
4、装上二节5号电池，按动音乐选择按键，正常可以听到音乐声，每按一次，换一种音乐，一直循环，若发现不会响，应仔细检查喇叭线是否焊牢，音乐片的引脚是否有虚焊等；
电子遥控密码锁 篇3
1 密码锁系统的工作原理
本文设计的红外遥控密码锁由红外遥控发射模块、接收模块、键盘式密码锁模块及液晶显示模块组成。在10 m的使用范围内, 通过红外遥控发射器上的键盘输入密码, 红外发射器将产生与按键对应的控制信号, 在信号发送前预先对按键信号进行识别编码, 将数码指令信号调制到载波上以串行数据的形式发送出去。接收器接收到来自于发射器的红外信号后, 经过放大、滤波、解调等过程还原出基带信号送入FPGA, 通过相应的密码锁解码模块, 得到原始的按键信息并与原来设定的密码进行比对, 若密码比对正确, 则自动开启;若密码输入3次错误, 则自动报警。系统框图如图1所示。
2 红外遥控密码锁系统硬件设计
2.1 发射模块硬件设计
本设计采用红外编码发射芯片BA5104及其外围电路构成红外发射器, 发射占空比为1/3的38 k Hz方波, 提供K1~K88个按键外加C1、C2两个用户码, 然而本设计要求有0~9 10个按键, 外加各种诸如清除、发射之类的功能按钮, 显然芯片本身提供的引脚远不能满足设计需要。而当K1~K8的值确定时, C1的不同取值可以得到不同的编码。基于此可以将K1~K8中的一部分按键通过逻辑门与C1、C2连起来, 使得在扩展按键下芯片的输入各不相同时就可以得到能满足设计需要的编码。发射模块的电路原理图如图2所示。K0~K13是设计的按钮, 对应图中的开关, 根据从各个开关到BA5104所经过的器件的不同, 以上14个开关可以分成四类。LED1为发光二极管, 当有键被按下时开始发光, 按键弹起时发光停止, 以此判断发射器是否正常工作。LED2为红外发射二极管, 在按键按下时发射载有指令信号的方波。在实际电路中, 通过测试发现图2所示的发射电路是完全可行的, 每一个按键的编码都是唯一的, 不会引起任何混乱。测试得到了表1所示的按键编码表。
2.2 接收模块硬件设计
本设计采用CX20106A芯片作为接收器件, 其电路图如图3所示。该芯片接收到信号后经过放大、限幅、滤波、检波、积分、整形后以反向输出的方式输出指令信号, 所以在接收部分的输出端外加一个三极管构成反向器, 以得到正常的数据信号。
3 红外遥控密码锁系统软件设计
3.1 数据的读取
根据发射的规律, 每个数据的帧头都是110, 为了减少芯片的工作量, 可以设置一个解码条件判断帧头是否是110。若是则进行解码;否则丢弃该数据, 不进行任何操作[2]。这里定义4种状态用来表示数据读取过程中的各个状态。在IDEL (初始化) 状态下, 只要下一个信号不是系统复位信号, 就转入WAIT (等待数据) 状态, 若此时系统发出复位信号, 则继续留在IDEL状态;在WAIT状态, 若检测到有数据输入, 则进入DAIN (接收数据) 状态进行数据输入, 否则继续停留在WAIT状态, 当遇到复位信号时, 返回IDEL状态;在数据输入的DAIN状态输入了12 bit (即一帧) 数据, 进入CHECK (检测数据) 状态, 判断是否符合解码条件, 判断结束后转为WAIT状态, 等待下次数据的输入, 若长时间没有完成输入, 则转回WAIT状态, 继续等待输入数据, 同理遇复位信号转入IDEL状态;在状态机的后续程序中, 根据CHECK的判断结果按条件解码, 并根据表1输出相应的十进制数据。
3.2 程序设计
在密码锁部分的程序设计中定义5种状态表示密码锁工作状态之间的转换。在上电初始, 系统首先进入IDLE状态, 并在时钟脉冲的驱动下进入LOCK (锁定) 状态。在LOCK状态下, 若输入解锁的按键, 则从该状态转换成INPA (密码输入) 状态;若输入的是改密按键, 则进入CHPA (改写密码) 状态。在CHPA状态下, 若输入的是各种数字按键, 则继续停留在该状态直到密码输入完成;若在其间两次输入密码不同, 则再次进入LOCK状态。输入时间超过一定限制时也将自动返回LOCK状态。密码输入结束即转入OPEN (开锁) 状态。当系统处于OPEN状态时, 若输入的密码正确, 则输出开锁信号;否则直接转入LOCK状态。对于数据接收到的指令信号, 需要交给FPGA去识别判断处理, 控制液晶显示屏显示相应的信息, 以便直观地判断出是否能达到密码锁预想的功能[3]。
3.3 仿真结果及说明
选用Verilog硬件描述语言进行编程, 用Altera公司的Quartus II软件开发系统进行软件开发。Quartus II软件开发系统拥有编译、逻辑综合、仿真等功能[4]。在Quartus II上进行设计输入, 经编译、校验后[5]得到时序仿真结果验证改密码和开锁的过程。下面将给出部分仿真结果及说明。
为方便描述, 将图4 (a) 、图4 (b) 中的所有信号分别按从上到下的顺序依次编号为1, 2, …。如图4 (a) 所示, 信号1是系统的时钟信号;信号2是系统的复位信号, 低电平有效;信号3是红外解码模块的时钟, 由系统时钟分频得到;信号4是输入的红外编码信号;信号5、6、7反映解码模块的各个状态 (WAIT、DAIN、CHECK状态) 的变化;信号10是数据读取模块中的输出标志位。从图4 (a) 中可以看出, 当信号4每组数据完成后, 该标志位就出现一个高电平。信号9是解码后送进密码锁模块的十进制信号, 从图4 (a) 中可以看出, 发射端发送的第一个数据解码后是十进制的11, 表示要执行改密动作, 紧接着输入的是原始密码1, 2, 3, 下一个是13, 该数据表示确认的功能按键, 然后输入2, 4, 确认, 再次输入2, 4, 确认, 则将密码成功修改为24, 下一个数据是十进制的10, 这是表示开锁的功能按键, 输入2, 4确认后, 打开密码锁。
图4 (b) 中, 信号1是解码后送进密码锁模块的十进制信号;信号3、4、5、6依次是密码锁程序状态机中的LOCK、CHPA、INPA、OPEN状态。从信号6可以看出, 此时的OPEN状态出现了一个高电平, 表示这时锁已经打开了;信号7是修改密成功标志位, 对照信号1可以明显看出, 当修改密成功时, 信号7出现了一个正脉冲;信号8是记时开始标志位, 当开锁成功后, 该标志被置高电平, 开始计时, 当计时满足一定条件时重新进入锁定状态;信号9是上锁标志, 在输入错误次数达到3次或开锁状态下计时时间到时启动上锁;信号10是密码寄存器, 从图中可以看出, 最开始储存的密码是000123, 在改密后变成了000024。
本文使用FPGA器件并加入红外遥控技术实现对密码锁的设计, 大大增强了密码锁的安全性。经过仿真测试, 验证了本设计方法能满足密码锁的各种功能要求, 实现了预期效果。
参考文献
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