文献综述

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—基于单片机的红外遥控电子密码锁

前 言

随着二十一世纪的到来，各种电子信息技术进入高速发展阶段，包括信息系统技术微电子、计算机和现代通信技术、传感器技术，这也包括红外线技术，红外遥控技术是一种利用红外线进行点对点通信的技术，其相应的软件和硬件技术都已比较成熟。由于采用红外线遥控器件时，工作电压低，功耗小，外围电路简单，所以红外线遥控是目前使用最广泛的一种通信和遥控手段。将红外遥控技术应用于电子密码锁不仅方便而且使其安全性能更高。

由于传统的机械锁构造简单，安全性能低，无法满足人们的需要，如何实现家庭防盗这一问题也变得尤其重要。红外遥控电子密码锁针对传统机械锁的不足，采用AT89S51单片机来作为主控芯片，并在PROTEUS软件上实现仿真。结合外围的键盘输入、LED显示、报警、开锁、密码存储等电路，用汇编语言编写主控芯片的控制程序，设计一款可以通过红外遥控开锁且具有报警功能的电子密码锁。

1 遥控电子密码锁的发展背景和应用

目前人们日常生活中普遍使用是机械锁，它使用方便、结构简单、价格便宜。但是在使用过程中却暴露了很多得缺点：机械锁是用金属制成的钥匙上的不同齿形与锁芯的配合来工作的，所以很多钥匙可以互开,保密性差，安全性低;钥匙一旦丢失，无论谁捡到都可以将锁打开;机械锁的材料大多数为黄铜，质地较软容易损坏;机械锁钥匙容易复制，所以不适于诸如宾馆等公共场所使用。由此可看出机械锁已难以满足当前社会和人们的要求。

随着人们生活水平的提高，出于安全、方便的需要，电子密码防盗作为防盗卫士的作用日趋重要。电子密码锁用密码代替钥匙，不但省去了佩戴钥匙的

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烦恼，也从根本上解决了普通门锁保密性差的缺点。电子密码锁采用6位密码时，每增加1位，密码组合就增加10倍，从而提高了密码锁的安全系数。 密码锁被广泛应用保险柜、保险箱、文件柜、防磁防火柜、防盗门、银库门、仓库门、车门、民用门等。目前市场上普遍所见的电子密码锁的密码很容易被窥探和多次试探，而丢失密码，使密码锁失去其安全性。本次设计的电子密码锁利用单片机作为主控核心， 单片机AT89S51所具有的特殊功能使得电子密码锁的保密性能大大加强，这样就可以有效的防止多次试探密码的可能性，而且电子锁的密码可以进行修改，这样在使用的过程中定时修改密码可以有效地防止密码被盗。随着单片机和其它智能芯片的进一步开发防盗锁将实现智能化，这将使锁的安全性能大大提高。本系统设计具有防盗报警功能的红外线遥控电子密码锁来代替传统的机械式密码锁，克服了机械式密码锁密码量少、安全性能差的缺点。而且还添加了红外遥控、密码识别和LED显示等功能，可以实现远距离开关锁、修改密码等，系统灵活性强，操作简单直观、使用非常方便。

2 电子密码锁的发展趋势

目前国内外密码锁系统的主要方向的发展是：接触式密码锁系统，非接触式密码锁系统，智能识别密码锁系统，但是他们都相应的存在着不同的缺点。例如接触式密码锁系统成本较低，体积小，卡片本身无须电源，但使用不太方便，而且有接触磨损。相比之下，红外遥控密码锁系统的成本与接触式密码锁系统相当，而且可以进行近距离遥控，使用十分方便。由于红外遥控具有许多优点，例如红外线发射装置采用红外发光二极管，遥控发射器易于小型化且价格低廉；采用数字信号编码和二次调制方式，不仅可以实现多路信息的控制，增加遥控功能，提高信号传输的抗干扰性，减少误动作，而且功率消耗低；红外线不会向室外泄露，不会产生信号串扰，反应速度快、传输效率高、工作稳定可靠等。工业设备中，在高压、辐射、有毒气体、粉尘等环境下，采用红外线遥控不仅可靠而且能有效地隔离电气干扰。所以红外线遥控在生活和工业中应用越来越广泛。

为满足人们对锁的使用要求，增加其安全性，用密码代替钥匙的密码锁应运而生。密码锁具有安全性高、成本低、功耗低、易操作等优点。在安全技术

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防范领域，具有防盗报警功能的电子密码锁逐渐代替传统的机械式密码锁，克服了机械式密码锁密码量少、安全性能差的缺点，使密码锁无论在技术上还是在性能上都获得了大大的提高。随着大规模集成电路技术的发展，特别是单片机的问世，出现了带微处理器的智能密码锁，它除具有电子密码锁的功能外，还引入了智能化管理、专家分析系统等功能，从而使密码锁具有很高的安全性、可靠性，应用日益广泛。 随着人们对安全的重视和科技的发展，许多电子智能锁（指纹识别、IC卡辨认）已在国内外相继面世。但是这些产品的特点是针对特定有效卡、指纹或声音有效，且不能实现远程控制，只能适用于保密要求高且供个人要求高的箱、柜、门等。而且指纹识识别器若在公共场所使用存在容易机械损坏，IC卡还存在容易丢失、损坏等缺点，再加上其成本较高，一定程度上限制了这类产品的普及和推广。鉴于目前的技术水平与市场的接受程度，电子密码锁是这类电子防盗产品的主流。

3 红外遥控电子密码锁的结构与功能

红外遥控电子密码锁主要由红外发射模块和本机处理接受模块两部分构成。发射模块和本机处理接受模块的核心都是采用AT89S51单片机。本系统的功能设计目主要包括以下几个模块：红外发射功能模块、红外线接收转换模块、单片机模块、蜂鸣器报警功能模块、LED数码管显示模块、按键功能模块、开锁功能模块等。

设计方案的选择与论证如下。 方案一：采用数字电路控制

用以74LS112双JK触发器构成的数字逻辑电路作为密码锁的核心控制，共设置了九个用户输入键，其中只有四个是有效的密码按键，其它的都是干扰按键，若按下干扰键，键盘输入电路自动清零，原先输入的密码无效，需要重新输入。如果用户输入密码的时间超过十秒，电路将报警二十秒，若电路连续报警三次，电路将锁定键盘十二秒，防止他人的非法操作。采用数字电路设计的方案好处就是设计简单但是控制的准确性和灵活性差。

方案二：采用以单片机为核心的控制方案

由于单片机种类繁多，各种型号都有其一定的应用环境，因此在选用时要

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多加比较，合理选择，可以获得最佳的性价比。一般来说在选取单片机时从下面几个方面考虑：性能、存储器、运行速度、I/O口、定时/计数器、串行接口、模拟电路功能、工作电压、功耗、封装形式、抗干扰性、保密性，除了以上的一些的还有一些最基本的比如：中断源的数量和优先级、工作温度范围、有没有低电压检测功能、单片机内有无时钟振荡器、有无上电复位功能等。基于以上因素本设计选用单片机AT89S51作为本设计的核心元件，利用单片机灵活的编程设计和丰富的I/O端口，及其控制的准确性，实现基本的密码锁功能。在单片机的外围电路外接输入键盘用于密码的输入和一些遥控、开锁、报警、密码存储功能的控制。

遥控密码锁的基本功能设计主要分为如下四个部分： 1）密码设置

在设置密码时，用户需要先输入原来的密码，只有在原来的密码输入正确的情况下，用户才可以通过键盘上的密码设置键进行密码设置。例如用户如果想选123456这组数字作为密码码，则用户只需按下键盘上的密码设置按键，正确输入原来的密码，然后依次输入1、2、3、4、5、6这六个数字，最后按下键盘上的确认键，这样密码就被设置好了，那么下次用户只需键入这组数据即可开锁。

2）LED显示

为了帮助用户确认键是否按下，在电路中设置了六个LED灯的输入显示电路。有一个键按下时，就会有一个LED灯点亮，键没有按下则灯不亮。而并不是显示用户按下的数字符号，这样既巧妙的方便了用户输入密码又保护了用户的密码。

3）密码错误报警

当用户解锁时输入密码错误时，会有一个红色LED灯点亮，提醒用户密码输入错误。当输入密码三次错误时，系统就会报警，由扬声器发出十二秒报警声。

4）红外遥控开锁

用户只需手执遥控器，输入正确的密码，按下确认键便会自动开锁。遥控最长距离约为8-10米，方便私家车库和家庭使用。

5）本机键开锁

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用户输入正确的密码后，按下确认键，便会自动开锁。输入密码时必须注意数字与数字之间的输入间隔为十秒。如果密码输入后不按确认键，系统会当做放弃开锁处理。

4 小结

本设计从经济实用的角度出发，采用AT89S51单片机作为主控芯片，结合外围的键盘输入、显示、报警、开锁等电路并用汇编编写主控芯片的控制程序，具有密码重置和报警功能的电子密码锁。使用单片机制作的电子密码锁具有软硬件设计简单，易于开发，成本较低，安全可靠，操作方便等特点，可应用于住宅、办公室的保险箱及档案柜等需要防盗的场所，有一定的实用性。可在密码意外泄密的情况下随时修改密码。保密性强，灵活性高，特别适用于家庭、办公室、学生宿舍及宾馆等场所。

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参考文献

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