1 引言
根據使用者的要求和需要，主要為了解決當前市場上無遙控密碼鎖的問題，以提高門禁系統的可靠性和安全性，適應市場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，還增加了遙控功能。該鎖採用6位數作為密碼，總密碼組有106組，完全滿足使用者對密碼安全性高的要求。
該系統具有較強的實際應用價值，所涉及的技術包括：紅外載波資料傳輸技術、微控制器控制技術、紅外遙控系統編碼及解碼技術、電路設計與演示板製作技術等。
2 系統硬體設計與實現（單元電路設計）
2.1 硬體結構圖：
系統以微控制器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方面：
紅外發射功能模組，紅外線接收轉換模組、微控制器模組、蜂鳴器報警功能模組、led數碼管顯示模組、按鍵功能模組，開鎖功能模組等。下面詳細介紹一下各單元的硬體電路和實現的功能。
圖1 紅外遙控密碼鎖硬體結構圖
2.1.1電源部分設計
本系統的電源部分使用lm7805晶元進行穩壓後提供微控制器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1n4004二極體構成整流橋，可以輸入直流或是交流9v電源，然後再通過7805穩定到5v供微控制器工作。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，它屬於lm78xx系列的穩壓器，輸入端接電容可以進一步的濾波，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 紅外置收頭部分和led顯示部分設計
紅外訊號接收部分是使用ks38bl紅外置收頭實現的，其電路如圖3所示。 圖3是紅外線遙控器訊號接收頭的簡易電路，它可接收載波頻率從33~57khz的遙控器訊號。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接收模組的訊號輸出端（out），便可以偵測當按下紅外線遙控器某一按鍵時，紅外線數碼訊號的發射。若有發射紅外線數碼訊號則經過紅外線接收模組取出數碼訊號資料，邏輯筆脈衝led便會閃動。這樣可以檢測到當前有沒有紅外訊號發射最簡單的方法。
圖3 紅外線接受部分
如圖4所示，系統的顯示是使用max7219實現的8位穩定靜態顯示，max7219是序列共陰極數碼管動態掃瞄顯示驅動晶元，僅使用3線序列介面傳送資料，可直接與微控制器介面，使用者還可以方便地修改其內部引數以實現多位led顯示，因此可以方便地使用微控制器的串列埠送出顯示資料，並且其占用的時間少，方便程式設計及對訊號的檢測。
圖4 利用max7219設計顯示部分
2.1.5密碼儲存部分的電路設計
為了儲存使用者設定的密碼，該系統使用at24c04用來儲存使用者設定的密碼，微控制器at89c51rc的p3.6接at24c04的sclk口作為它的序列移位時鐘，at89c51rc的p3.7接at24c04的sda口作為它的序列資料或位址輸入輸出。
該電路要注意的是sclk、sda必須加上一上接電阻，阻值為10k。使用者設定的密碼存放在at24c04中，當需要更改或讀取使用者密碼時，只需對at24c04裡的資料更改或讀取。由於主晶元at89c51rc沒有i2c匯流排，故本系統採用軟體程式模擬i2c匯流排時序來完成at89s51來與at24c04的連線。
2.1.6 報警電路設計
本系統設計時考慮到防盜而設計了報警電路，由蜂鳴器發聲進行報警，蜂鳴器接在cpu的引腳p0.4上，通過pnp型三極體做電流放大，因此可以通過微控制器控制蜂鳴器的頻率及蜂鳴時間。當輸入錯誤的密碼進行開鎖時，系統會報警，由p0.
4口輸出低電平使得pnp型三極體導通，蜂鳴器兩端加電，由蜂鳴器發出1秒的報警聲，當連續三次出現密碼錯誤時，則系統會長時間報警，此舉為了防止別人非法試探開鎖。
2.1.7 本機處理與遙控處理功能選擇電路設計
本系統設計了乙個自鎖按鍵用來選擇本機處理或者遙控處理，在設定密碼時一定要處於本機處理狀態下，而開鎖則可以選擇遙控開鎖也可以選擇本機開鎖，當此按鍵按下時，紅燈亮表示選擇了本機處理，此時可以設定密碼，修改密碼，也可以本機開鎖，而不能遙控開鎖；當此開關開沒按下時，紅燈滅選擇遙控開鎖，此時可以通過遙控器輸入密碼進行開鎖，在遙控開鎖時不能進行本機開鎖以及設定密碼。
3 系統軟體設計
本系統有遙控處理和本機處理兩種工作狀態，兩種工作狀態相互獨立。通過自鎖開關k可以選擇當前工作狀態,當k閉合時選擇本機處理，斷開時選擇遙控處理。遙控處理部分只有開鎖功能，所以設計相對簡單，而本機處理部分可以實現開鎖、設定和修改密碼等所有的功能。
要完成本系統功能，首先要需要解決對紅外訊號的解碼問題，並在儲存式示波儀上觀察其具體波形，這就要要求了解其編碼規則。一般的編碼發射的一幀碼含有乙個引導碼，使用者碼和鍵資料碼。引導碼由乙個較長的載波波形和一段關斷時間構成，它作為隨後發射的碼的引導。
使用者碼和鍵資料碼是由邏輯「0」和邏輯「1」組成的具有規定長度的字串。
邏輯「0」和邏輯「1」是用高低電平的不同組合來表示的，那麼可以用微控制器的兩個定時計數器，對其高低電平進行計數，具體是這樣的：當微控制器檢測到第乙個低電平，則定時計數器t0立即開始計數，等到檢測到高電平出現，t0停止計數，t1又立即開始計數，在t1計數的同時，對t0的計數儲存，再次出現低電平，t1停止計數，t0又開始計數，在t0計數的同時儲存t1的計數，這樣就有了一組低和高的組合，通過判斷這個組合屬於哪個範圍即可解碼「0」或者「1」，如此迴圈，直到譯出所有的位。這樣我們就可以根據解碼所得的值命令微控制器系統去完成相應的操作。
要注意的是：只有鍵資料碼參與解碼，客戶碼是事先（由某公司或個人）規定好了的。
軟體部分的設計基於組合語言，採用模組化設計思想。以主程式為核心設定了很多功能模組子程式，是大量的功能在子程式中實現的主流程，如圖5所示。
圖5 主流程圖
軟體工作流程包括6個部分：系統的初始化、at24c04的讀寫操作、校對開鎖、出錯報警處理、對接收的訊號進行解碼。初始化主要包括：
max7219晶元、中斷和定時器的初始化，以及系統引數等的初始化；對at24c04的讀寫操作主要完成對原先密碼進行更改或相關設定的目的，然後將更新後的密碼儲存到其中。校對開鎖是要對輸入的密碼和儲存在儲存器中的密碼相比較，相同著通過，否則要進入出錯報警階段。出錯報警主要處理輸入的密碼和儲存在at24c04中密碼不同時要進行報警1秒鐘，如果報警後再次輸入密碼後再次報警達到3次，即3次都輸入的是錯誤密碼，那麼系統將長時間報警並自鎖乙個小時。
解碼部分主要完成在遙控處理狀態下對遙控器所發出的訊號進行解碼，以得到相應到完成相應功能的碼值。
4 結論
本文的創新點在於本系統除了具有傳統的固定鍵盤式電子密碼鎖系統的功能外，也就是將操作鍵盤固定在鎖具的面板上，還增加了用遙控遠端控制的功能，因此給人們帶來很多便利，這一點也正是作者開發和設計此系統的根本原因。在本系統中，與以往的利用74ls164晶元驅動數碼管的顯示不同，在本系統中採用了更加強大的多功能序列led顯示驅動器max7219來實現8位穩定的靜態顯示,只需要微控制器的三個引腳即可，可以更加方便地使用微控制器的串列埠送出顯示資料，並且其占用的時間少，方便程式設計及對訊號的檢測，與此同時本系統所設計的電源部分和解碼解碼部分經過反覆的測試，證明了電路有極高的穩定性和解碼準確性、高效性。
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