羅志立

摘 要：本文以單片機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，提出了一種紅外線(xiàn)電子鎖控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方式，并對(duì)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)以及實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行了詳細(xì)的描述，效益分析表明，該系統(tǒng)具有安全系數(shù)高，操作方便以及靈活性好等特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)；系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)；軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

傳統(tǒng)的機(jī)械鎖，即笨重又麻煩，一旦丟失，就會(huì)面臨的鎖被盜的風(fēng)險(xiǎn)，存在著極大的安全隱患。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們的安全意識(shí)也越來(lái)越高，電子密碼鎖應(yīng)運(yùn)而生。隨著這一趨勢(shì)，智能紅外電子鎖獲得了巨大的市場(chǎng)發(fā)展?jié)摿?，加快紅外線(xiàn)電子鎖發(fā)展方式探索，具備現(xiàn)實(shí)戰(zhàn)略性和緊迫性。

1.需求分析

在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，優(yōu)化設(shè)計(jì)紅外線(xiàn)電子鎖系統(tǒng)的功能，保證系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中的穩(wěn)定性，確?？梢詽M(mǎn)足用戶(hù)使用需求。同時(shí)，在設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，需要確保軟件設(shè)計(jì)與硬件設(shè)計(jì)可以相互制約、相互影響，需要認(rèn)真分析系統(tǒng)中各個(gè)硬件電路的模塊，確保在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，避免因斷路、短路現(xiàn)象而導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)問(wèn)題，保證系統(tǒng)運(yùn)行安全性性。最后，在本次基于單片機(jī)技術(shù)支持下，優(yōu)化設(shè)計(jì)紅外線(xiàn)電子鎖系統(tǒng)中，也需要考慮客觀的成本設(shè)計(jì)因素，降低系統(tǒng)設(shè)計(jì)成本，使設(shè)計(jì)的紅外線(xiàn)電子鎖系統(tǒng)的綜合設(shè)計(jì)效益得到提升。

2.總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在本次設(shè)計(jì)的紅外線(xiàn)電子鎖系統(tǒng)中，在其總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，需要確保系統(tǒng)可以接受紅外線(xiàn)吸收遙控器所發(fā)出遙控信號(hào)，然后系統(tǒng)內(nèi)的紅外接收器PC838，就可以將接收的紅外線(xiàn)轉(zhuǎn)化為T(mén)TL信號(hào)。同樣，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，運(yùn)用單片機(jī)AT89C52芯片作為系統(tǒng)的中斷控制部分，AT89C52 單片機(jī)可以處理采集到的數(shù)據(jù)，在采集數(shù)據(jù)后使系統(tǒng)的處理進(jìn)入外部中斷過(guò)程中，可以對(duì)接收到的紅外吸納電子鎖信號(hào)進(jìn)行解碼，獲得控制信息，控制電子鎖的開(kāi)關(guān)。本次電子鎖系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，其總體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

（1）遙控發(fā)射模塊：在本設(shè)計(jì)中應(yīng)用到的是普通的成品遙控發(fā)射器，用來(lái)發(fā)射含有鍵碼值的紅外線(xiàn)，供紅外接收頭接收。

（2）紅外接收模塊：接收遙控器發(fā)射含有鍵碼值信息的紅外線(xiàn)，經(jīng)過(guò)接收、放大、整形之后轉(zhuǎn)化成可供單片機(jī)識(shí)別的TTL 電平信號(hào)，并送往單片機(jī)并被單片機(jī)解碼。

（3）系統(tǒng)中單片機(jī)解碼的模塊：在設(shè)計(jì)紅外線(xiàn)電子鎖系統(tǒng)中，基于單片機(jī)技術(shù)支出，可以對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼處理，處理紅外接收頭傳遞的TTL 電平信號(hào)之后，就得到遙控器的鍵碼值，從而執(zhí)行后置繼電器電路的控制功能。

（4）繼電器控制模塊：?jiǎn)纹瑱C(jī)驅(qū)動(dòng)繼電器的通斷工作，從而對(duì)后置電路中的供電電源實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)通斷功能控制。

3.系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

（1）紅外線(xiàn)檢測(cè)功能：可以將紅外線(xiàn)電子鎖系統(tǒng)安裝在小區(qū)、停車(chē)場(chǎng)或是房間的入口和出口位置，以此來(lái)檢測(cè)出入大門(mén)時(shí)的紅外線(xiàn)信號(hào)。在設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，可以基于單片機(jī)處理基礎(chǔ)，使用2組紅外線(xiàn)發(fā)射對(duì)管，當(dāng)系統(tǒng)紅外線(xiàn)檢測(cè)模塊檢測(cè)到紅外線(xiàn)發(fā)射信號(hào)之后，對(duì)檢測(cè)的信號(hào)進(jìn)行處理，并控制電子鎖的開(kāi)、關(guān)操作處理工作。

（2）單片機(jī)控制功能：采用AT89C52單片機(jī)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)紅外線(xiàn)電子鎖系統(tǒng)，可以通過(guò)檢測(cè)紅外線(xiàn)信號(hào)，經(jīng)AT89C51 單片機(jī)處理紅外光譜電信號(hào)后，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行電子鎖系統(tǒng)的操作，或是開(kāi)鎖。

（3）報(bào)警功能：基于單片機(jī)技術(shù)，設(shè)計(jì)紅外線(xiàn)電子鎖系統(tǒng)，可以對(duì)檢測(cè)到的紅外線(xiàn)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)處理，若是信號(hào)不符合電子鎖開(kāi)啟標(biāo)準(zhǔn)，給出信息提示，在操作一定開(kāi)啟次數(shù)后可以給出報(bào)警提示，確保提升系統(tǒng)運(yùn)用安全。

4.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

在紅外線(xiàn)電子系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)部分，基于紅外遙控信號(hào)發(fā)射電路部分，主要有紅外接收三極管、二極管以及硅光電池組成，確保運(yùn)用紅外發(fā)光二極管調(diào)制紅外光波。在系統(tǒng)這部分硬件設(shè)計(jì)中，可以將電子鎖紅外發(fā)射器發(fā)射出的紅外光，及時(shí)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)，還可以將電信號(hào)發(fā)送到后置放大器中，經(jīng)紅外線(xiàn)電子系統(tǒng)控制電子鎖的開(kāi)、關(guān)操作。

在系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)部分，對(duì)于接收電路部分，可以接收已調(diào)制的編碼指令信號(hào)，然后經(jīng)解調(diào)電路，將指令編碼信號(hào)解調(diào)成編碼信號(hào)。再通過(guò)系統(tǒng)中的指令譯碼器，對(duì)編碼指令信號(hào)譯碼，并驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的硬件電路，操作執(zhí)行紅外線(xiàn)電子鎖的開(kāi)、關(guān)指令。

本設(shè)計(jì)的紅外線(xiàn)電子鎖系統(tǒng)中，基于單片機(jī)技術(shù)，在系統(tǒng)發(fā)射部分采用成品遙控器來(lái)發(fā)送紅外線(xiàn)電子鎖控制信號(hào)。紅外遙控原理如圖2所示。

基于單片機(jī)技術(shù)支持下，設(shè)計(jì)紅外線(xiàn)電子鎖系統(tǒng)中，運(yùn)用紅外一體化的PC838接收頭，其接收距離為15 m，可以接收小功率發(fā)射管內(nèi)發(fā)射出的紅外電子鎖信號(hào)。本設(shè)計(jì)采用的是USB 接口，可以為整個(gè)紅外線(xiàn)電子鎖系統(tǒng)適配供電，確保使設(shè)計(jì)的系統(tǒng)電源部分可以有穩(wěn)定性，并且還可以節(jié)約系統(tǒng)設(shè)計(jì)成本，提升系統(tǒng)運(yùn)行中電量穩(wěn)定性。

設(shè)計(jì)基于AT89C52單片機(jī)技術(shù)的紅外線(xiàn)電子鎖系統(tǒng)，具備抑制人體輻射波長(zhǎng)之外紅外光線(xiàn)干擾與可見(jiàn)光干擾功能，應(yīng)用AT89C52 單片機(jī)芯片作為紅外線(xiàn)電子鎖工作處理器的核心芯片。

本次設(shè)計(jì)的紅外線(xiàn)電子鎖系統(tǒng)中，針對(duì)顯示模塊，需要通過(guò)按鍵進(jìn)行調(diào)節(jié)與復(fù)位。對(duì)于鍵盤(pán)電路，可選擇掃描式、矩陣式與行列式等幾類(lèi)電路。對(duì)于掃描式鍵盤(pán)電路，其電路接法較為簡(jiǎn)單，但需要用到四個(gè)單片機(jī)的I/O 口，且需要阻容并聯(lián)共同構(gòu)成；對(duì)于矩陣電路，電路復(fù)雜而嚴(yán)謹(jǐn)，適合于多按鍵電路，需復(fù)位鍵、調(diào)時(shí)鍵、加1 按鍵、減1 按鍵，故而不適用矩陣電路；而在行列式型鍵盤(pán)電路中，控制容易，因而采用此接法。

5.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

對(duì)于本次設(shè)計(jì)的紅外線(xiàn)電子鎖系統(tǒng)中，基于PLC單片機(jī)技術(shù)，聯(lián)合運(yùn)用Proteus仿真軟件，可以將研究編寫(xiě)的紅外線(xiàn)電子鎖系統(tǒng)程序，放入到軟件的Keil 內(nèi)進(jìn)行編譯，從而能夠設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的軟件功能。

本次系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中，通過(guò)紅外線(xiàn)解碼、繼電器控制程序以及中斷服務(wù)程序等，共同完成系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)需求。

實(shí)際設(shè)計(jì)紅外線(xiàn)電子鎖系統(tǒng)，軟件設(shè)計(jì)目標(biāo)就是，確保可以將系統(tǒng)接收到的紅外傳感器信號(hào)進(jìn)行處理，從而完成電子鎖功能。當(dāng)系統(tǒng)接收到紅外線(xiàn)傳感器的信號(hào)后，將信號(hào)傳化為電平信號(hào)，若是接收到的信號(hào)符合電子鎖設(shè)施信號(hào)需求，則開(kāi)啟電子鎖；若是信號(hào)與系統(tǒng)設(shè)置電子鎖信號(hào)不符，則需要使系統(tǒng)顯示器中的綠燈從暗變亮，并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

6.結(jié)論

研究結(jié)論表明，在設(shè)計(jì)紅外線(xiàn)電子鎖系統(tǒng)中，本系統(tǒng)采用多優(yōu)點(diǎn)的AT89C52單片機(jī)作為核心控制部件，可以提升紅外線(xiàn)電子鎖系統(tǒng)的保密性、靈活性，提升系統(tǒng)的適用范圍，有助于在實(shí)踐中推廣應(yīng)用該紅外線(xiàn)電子鎖系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。

參考文獻(xiàn)：

[1]董海棠，張旭，馮中毅.基于單片機(jī)的電子密碼鎖設(shè)計(jì)[J]. 自動(dòng)化與儀器儀表， 2014（10）：42-44.