基于单片机的红外线电子锁控系统设计
时间：2022-10-31 来源：博通范文网 本文已影响 人 
摘 要：本文以单片机技术为基础，提出了一种红外线电子锁控系统设计方式，并对系统的硬件设计、软件设计以及实现方式进行了详细的描述，效益分析表明，该系统具有安全系数高，操作方便以及灵活性好等特点。
关键词：总体结构设计；系统功能设计；系统硬件设计；软件设计实现
传统的机械锁，即笨重又麻烦，一旦丢失，就会面临的锁被盗的风险，存在着极大的安全隐患。随着科学技术的不断发展，人们的安全意识也越来越高，电子密码锁应运而生。随着这一趋势，智能红外电子锁获得了巨大的市场发展潜力，加快红外线电子锁发展方式探索，具备现实战略性和紧迫性。
1.需求分析
在进行系统设计时，优化设计红外线电子锁系统的功能，保证系统在运行过程中的稳定性，确保可以满足用户使用需求。同时，在设计系统中，需要确保软件设计与硬件设计可以相互制约、相互影响，需要认真分析系统中各个硬件电路的模块，确保在系统运行过程中，避免因断路、短路现象而导致系统运行出现问题，保证系统运行安全性性。最后，在本次基于单片机技术支持下，优化设计红外线电子锁系统中，也需要考虑客观的成本设计因素，降低系统设计成本，使设计的红外线电子锁系统的综合设计效益得到提升。
2.总体结构设计
在本次设计的红外线电子锁系统中，在其总体结构设计方面，需要确保系统可以接受红外线吸收遥控器所发出遥控信号，然后系统内的红外接收器PC838，就可以将接收的红外线转化为TTL信号。同样，在系统设计中，运用单片机AT89C52芯片作为系统的中断控制部分，AT89C52 单片机可以处理采集到的数据，在采集数据后使系统的处理进入外部中断过程中，可以对接收到的红外吸纳电子锁信号进行解码，获得控制信息，控制电子锁的开关。本次电子锁系统设计中，其总体结构框图如图1所示。
（1）遥控发射模块：在本设计中应用到的是普通的成品遥控发射器，用来发射含有键码值的红外线，供红外接收头接收。
（2）红外接收模块：接收遥控器发射含有键码值信息的红外线，经过接收、放大、整形之后转化成可供单片机识别的TTL 电平信号，并送往单片机并被单片机解码。
（3）系统中单片机解码的模块：在设计红外线电子锁系统中，基于单片机技术支出，可以对系统数据进行解码处理，处理红外接收头传递的TTL 电平信号之后，就得到遥控器的键码值，从而执行后置继电器电路的控制功能。
（4）继电器控制模块：单片机驱动继电器的通断工作，从而对后置电路中的供电电源实现开关通断功能控制。
3.系统功能设计
（1）红外线检测功能：可以将红外线电子锁系统安装在小区、停车场或是房间的入口和出口位置，以此来检测出入大门时的红外线信号。在设计系统中，可以基于单片机处理基础，使用2组红外线发射对管，当系统红外线检测模块检测到红外线发射信号之后，对检测的信号进行处理，并控制电子锁的开、关操作处理工作。
（2）单片机控制功能：采用AT89C52单片机系统，设计红外线电子锁系统，可以通过检测红外线信号，经AT89C51 单片机处理红外光谱电信号后，驱动执行电子锁系统的操作，或是开锁。
（3）报警功能：基于单片机技术，设计红外线电子锁系统，可以对检测到的红外线信号进行检测处理，若是信号不符合电子锁开启标准，给出信息提示，在操作一定开启次数后可以给出报警提示，确保提升系统运用安全。
4.系统硬件设计
在红外线电子系统的硬件设计部分，基于红外遥控信号发射电路部分，主要有红外接收三极管、二极管以及硅光电池组成，确保运用红外发光二极管调制红外光波。在系统这部分硬件设计中，可以将电子锁红外发射器发射出的红外光，及时转换成相应的电信号，还可以将电信号发送到后置放大器中，经红外线电子系统控制电子锁的开、关操作。
在系统硬件设计部分，对于接收电路部分，可以接收已调制的编码指令信号，然后经解调电路，将指令编码信号解调成编码信号。再通过系统中的指令译码器，对编码指令信号译码，并驱动系统中的硬件电路，操作执行红外线电子锁的开、关指令。
本设计的红外线电子锁系统中，基于单片机技术，在系统发射部分采用成品遥控器来发送红外线电子锁控制信号。红外遥控原理如图2所示。
基于单片机技术支持下，设计红外线电子锁系统中，运用红外一体化的PC838接收头，其接收距离为15 m，可以接收小功率发射管内发射出的红外电子锁信号。本设计采用的是USB 接口，可以为整个红外线电子锁系统适配供电，确保使设计的系统电源部分可以有稳定性，并且还可以节约系统设计成本，提升系统运行中电量稳定性。
设计基于AT89C52单片机技术的红外线电子锁系统，具备抑制人体辐射波长之外红外光线干扰与可见光干扰功能，应用AT89C52 单片机芯片作为红外线电子锁工作处理器的核心芯片。
本次设计的红外线电子锁系统中，针对显示模块，需要通过按键进行调节与复位。对于键盘电路，可选择扫描式、矩阵式与行列式等几类电路。对于扫描式键盘电路，其电路接法较为简单，但需要用到四个单片机的I/O 口，且需要阻容并联共同构成；对于矩阵电路，电路复杂而严谨，适合于多按键电路，需复位键、调时键、加1 按键、减1 按键，故而不适用矩阵电路；而在行列式型键盘电路中，控制容易，因而采用此接法。
5.系统软件设计实现
对于本次设计的红外线电子锁系统中，基于PLC单片机技术，联合运用Proteus仿真软件，可以将研究编写的红外线电子锁系统程序，放入到软件的Keil 内进行编译，从而能够设计实现该系统的软件功能。
本次系统软件设计中，通过红外線解码、继电器控制程序以及中断服务程序等，共同完成系统的软件设计需求。
实际设计红外线电子锁系统，软件设计目标就是，确保可以将系统接收到的红外传感器信号进行处理，从而完成电子锁功能。当系统接收到红外线传感器的信号后，将信号传化为电平信号，若是接收到的信号符合电子锁设施信号需求，则开启电子锁；若是信号与系统设置电子锁信号不符，则需要使系统显示器中的绿灯从暗变亮，并发出报警信号。
6.结论
研究结论表明，在设计红外线电子锁系统中，本系统采用多优点的AT89C52单片机作为核心控制部件，可以提升红外线电子锁系统的保密性、灵活性，提升系统的适用范围，有助于在实践中推广应用该红外线电子锁系统设计方案。
参考文献：
[1]董海棠，张旭，冯中毅.基于单片机的电子密码锁设计[J]. 自动化与仪器仪表， 2014（10）：42-44.
