基于AT89C51单片机的红外遥控密码锁设计说明.doc

题 目基于51单片机的红外遥控密码锁 摘要在日常的生活和工作中, 住宅与部门的安全防、单位的文件、财务报表以与一些个人资料的保存多以加锁的办法来解决。若使用传统的机械式钥匙开锁，人们常需携带多把钥匙, 使用极不便, 且钥匙丢失后安全性即打折扣。具有防盗报警等功能的电子密码锁代替密码少、安全性差的机械式密码锁已是必然得打趋势。随着科学技术的不断蓬勃发展，人们对日常生活中的安全保险器件的要求越来越高。为满足人们对锁的使用要求，增加其安全性，于是乎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、记住密码即可开锁等优点。在安全技术防领域，具有防盗报警功能电子密码锁替代传统机械密码锁，克服了机械密码锁缺点，是密码锁无论在技术上大大提高了一步。该系统具有普通电子密码锁功能同时，还增加了遥控功能，因此该系统具有较强的使用价值，所涉与的技术包括：红外载波数据传输技术，单片机控制技术，红外遥控系统编码技术以与译码技术，电路设计以与演示版控制技术等。目前使用的电子密码锁大部分是基于单片机技术，以单片机为主要元器件，其有两种别是编码器与解码器的生成为软件方式。这次设计使用STC89C51单片机系统（主要是STC89C51单片机最小系统），4×4矩阵键盘，LCD1602显示和报警系统等组成，具有设置，修改六位用户密码，超次报警，密码错误报警超次锁定、等功能（本设计由P0口控制LCD显示，密码正确显示OPEN！ 密码错误显示error！超过三次输入错误自动锁定。由P1口控制矩阵键盘含有0-9数字键和A-D功能键。）。除上述基本的密码锁功能外，依据实际的情况还可以添加遥控功能。本系统成本低廉，功能实用。 关键词：STC89C51 LCD1602 电子密码锁 4×4矩阵键盘AbstractIn the day-to-day living and working in the residential sector and the safety precautions, units of paper files, financial statements, and some personal information to the preservation of more than locking the solution to the problem. If the use of traditional mechanical key to unlock, people often need to carry more keys, a very inconvenient to use, and after the loss of key security that is greatly reduced.With anti-theft alarm function instead of the password is less electronic lock, security, poor mechanical lock is an inevitable trend。 With the continuous development of science and technology, in the daily lives of people on insurance safety devices increasingly demanding. To meet the requirements of the use of locks to increase their security, with a password instead of the password key lock came into being. Password lock is safe, low cost, low power consumption, easy to operate,Remember the password to unlock it ， and other advantages. At present the use of electronic locks are mostly based on microprocessor, main devices MCU, the encoder and decoder built into software.SCM system from the system（Mainly STC89C51 microcontroller minimum system）, 4×4 Matrix keyboard, LCD display and alarm system, With the settings, modify the six user password, Ultra alarm, Ultra Lock, Password error alarm and other functions(P0 port to control the design of the LCD display,Password correctly display password ok！Password error display password error! For more than three times to enter the error automatically lock. The P1 port control keyboard matrix containing the number keys 0-9 and A-F function keys). In addition to the above basic password lock feature, based on the actual situation can also add a remote control functions. The system cost-effective, practical function. The system cost-effective, practical function Key words：STC89C51 LCD1602 Electronic password lock 4×4 keyboard目 录摘要2第一章 绪论51.1、课题背景和意义51.2、电子密码锁发展趋势  6第二章 总体设计方案的确定72.1 电子密码锁设计的具体要求72.2总体设计方案选定7第三章 系统硬件设计93.1 设计原理93.2单片机STC89C51简介93.3 AT24C02存储芯片123.4 LCD显示模块133.5 键盘设计153.6 声音提示模块163.7 继电器控制模块173.8 红外接收模块18第四章 系统软件设计204.1主程序模块204.2 键盘扫描子程序214.3 系统模块密码设置子程序214.4开锁子程序234.4软件调试23第五章 系统制作与调试275.1焊接注意事项：275.2、硬件调试问题与解决方法27第六章 结论28参考文献29附录A 原理图30图A1附录B仿真图30图B1附录C 电子密码锁程序源代码31第一章 绪论1.1、课题背景和意义随着电子技术和计算机技术的飞速发展，单片机性能不断完善，性能价格比显著提高，技术日趋完善。由于单片机具有体积小、价格便宜、功耗低、控制功能强与运算速度快的特点，因而在国民建设、军事与家用电器等各个领域均得到了很大的应用。本设计利用单片机与附加电子元器件继而实现数据采集和控制算法，来完成特定的某一实际功能，从而达到检验并提高同学对整体电路设计和把握能力，我们要做到解单片机系统设计流程，以与电路板的实际制作和调试能力。同时也要加强对数字电路、单片机和微机原理等课程知识的实际应用能力，也为同类产品的进一步发展奠定理论和实践基础。随着人们生活水平的提高和安全意识的加强，对安全的要求也就越来越高。锁子自古以来就是把守护门的门神，人们对它要求甚高，既要安全可靠的防盗，又要使用方便，这也是制锁者长期以来研制的主题和目的之所在。随着电子技术的发展，各类电子产品应运而生，电子密码锁就是其中之一。据随着电子技术和计算机技术的飞速发展，单片机性能不断完善，性能价格比显著提高，根据技术日趋有关资料介绍，电子密码锁的研究从20世纪30年代就发展开始了，在一些特殊场所早就有所应用了。这种锁是通过键盘输入一组密码完成开锁过程。研究这种锁的初衷和目的，就是为提高锁的安全性。由于电子锁的密钥量极大，可以与机械锁配合使用，并且可以避免因钥匙被仿制而从而留下安全隐患。电子锁只需记住一组密码，无需携带金属钥匙，免除了人们携带金属钥匙的烦恼，而被越来越多的人所欣赏。电子锁的种类繁多，例如数码锁，指纹锁，磁卡锁，IC卡锁，生物锁等。但较实用的还是按键式电子密码锁。20世纪80年代后，随着电子锁专用集成电路的出现，电子锁的体积缩小，可靠性提高，成本较高，是适合使用在安全性要求较高的场合，且需要有电源提供能量，使用还局限在一定围，难以普与，所以对它的研究一直没有明显进展。目前在西方发达国家，特别是那种电子密码锁技术相对先进，种类齐全。电子密码锁已被广泛应用在智能门禁系统中，通过多种更加安全。更加可靠的技术实现大门的管理。在我国电子锁整体水平尚处于国际上70年代左右，电子密码锁的成本还很高，市场上仍以按键电子锁为主，按键式和卡片钥匙式电子锁已引进国际先进水平，现国有几个厂生产供应市场。但国自行研制开发的电子锁，其市场结构尚未形成，应用还不广泛。国的不少企业也引进了世界上先进的技术，发展前景非常可观。希望通过不断的努力，使电子密码锁在我国也能得到广泛应用1.2、电子密码锁发展趋势  电子密码锁应用于金融业，其根本的目的在于“授权”，即被“授权”的人才可以存取钱、物从而达到方便人民群众的实际意义。广义上来讲，金融业的“授权”主要包括以下三种层次的容：1、授予保管权，如使用保管箱、保险箱和保险柜；2、授予出入权，如出入金库、运钞车和保管室；3、授予流通权，如自动存取款。目前，金融行业电子密码锁的应用主要集中在前两个层面上。下面将介绍几种在金融行业中使用较多的电子密码锁以与它们的技术发展方向。当然，以上所说的授权技术再怎么高超，都必须由精良的“锁子”担当承载结构部件，来实现开启、闭锁的功能，而且承担实体防护作用，抵抗住或尽量延迟破坏行为，让电子密码锁“软、硬不吃”。一般情况下，锁具防盗的关键是锁身外壳、闭锁的部件的强度、锁止型式、配合间隙和布局。提高电子密码锁之防护能力的必然途径是报警，在金融业的许多场所有人值守、有电视监控，具有报警功能，可以综合物理防和人力防两种作用。报警的前提是具备探测功能，根据电子密码锁的使用场所和防护要求，可选择多种多样的探测手段。在中国的城市金融业中，实现联网报警已经成为对各金融网点的基本要求。根据国外的实践经验，金融业实行安全防风险等级很有必要，即依据使用的防盗报警器材的性能、安装布局和人员值守状况等，可以评估被防护物或区域的防护能力，得出风险等级，其中，电子密码锁的性能至关重要。由于数字、字符、图形图像、人体生物特征和时间等要素均可成为钥匙的电子信息，组合使用这些信息能够使电子密码锁获得高度的性，如防森严的金库，需要使用复合信息密码的电子密码锁，这样对盗贼而言是“道高一尺、魔高一丈”。组合使用也能够使电子密码锁获得无穷扩展的可能性，继而使产品多样化，那么对用户而言是“千挑百选、自得其所”。第二章 总体设计方案的确定2.1 电子密码锁设计的具体要求（1）本设计为了防止密码被窃取要求在输入密码时在LCD屏幕上显示*号。（2）设计开锁密码位六位密码的电子密码锁。（3）能够LCD显示在密码正确时显示字符“OPEN”，密码错误时显示字符“ERROR”，输入密码时显示字符串“INPUT PASSWORD”。（4）实现输入密码错误超过限定的三次电子密码锁定。（5）4×4的矩阵键盘其中包括0-9的数字键、*、#和A-D的功能键（6）本产品具备报警功能，当输入密码错误时蜂鸣器响并且LED灯亮。（7）密码可以由用户根据个人习惯进行修改设定，本次设计都只支持6位密码，修改密码之前必须再次输入密码，在输入新密码时候需要进行二次确认，以防止误操作 。2.2总体设计方案选定方案一：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单元，一共设了9个用户输入键，其中只有几个特定个是有效的密码按键，然后其它的都是干扰按键，如若按下干扰键，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设定值秒（一般情况下，用户不会超过10秒，然后用户觉得不便，还可以（修改）电路将报警15秒，若电路连续报警三次，电路将锁定键盘，防止他人违反操作。采用数字电路设计的方案好处就是设计简单但控制的准确性和灵活性差。故不采用。方案二：采用一种是用以STC89C51为核心的单片机控制方案。 采用单片机STC89C51 作为本设计的核心元件，利用单片机灵活的编程和丰富多样的IO口，与其控制的准确性，实现基本的密码锁的开锁、修改密码等功能。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功能的控制，外接LCD1602显示器用于显示作用。其原理如下图2.1所示：图2.1 单片机控制密码锁原理图可以看出方案二控制灵活准确性好且性强还具有扩展功能，根据现实生活的需要此次设计采用此方案第三章 系统硬件设计3.1 设计原理本设计主要由AT89C51单片机、4*4矩阵键盘、1602液晶显示器和密码存储AT24C02、5伏电压带动的简易密码锁等部分组成。其中4*4矩阵键盘用于输入数字密码和进行各种功能的实现。由用户通过连接单片机的矩阵键盘输入密码，后经过单片机对用户输入的密码与自己保存的密码进行对比，从而判断密码是否正确，然后控制引脚的高低电平传到开锁电路或者报警电路控制开锁还是报警，实际使用时只要将单片机的负载由继电器换成电子密码锁的电磁铁吸合线圈即可，当然也可以用继电器的常开触点去控制电磁铁吸合线圈。该系统由两部分组成，即硬件和软件组件。硬件部分由外部电力输入单元，矩阵键盘输入部分，密码存储，复位部分，所述晶体部分，显示部分，报警部，锁定解除部组。相应主程序，初始化程序，LCD显示程序，键盘扫描仪软件，启动程序，关闭程序，以建立的功能程序，密码设置，EEPROM读写程序和延时程序等组成如图3.1所示。STC89C51键盘输入复位电路密码存储电路晶振电路电源输入显示电路报警电路开锁电路3.1 电子密码锁原理框图3.2 单片机STC89C51简介STC89C51是一种低功耗，高性能CMOS 8位微控制器与4K系统可编程闪存。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C51为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 具有下列标准特性：4K字节的Flash，512字节RAM，32位I/ O口线，看门狗定时器，2个16位定时器/计数器，一个6向量2中断结构，全双工串行线口。 STC89C51也可以减少到0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止，允许RAM，定时器/计数器，串行口，中断工作。掉电保护功能，RAM将被保存的容，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位。 35MHZ的最大工作频率，6T /12T是可选的。如表1所示STC89C51主要功能，DIP封装图如图2所示：表1：STC89C51主要功能主要功能特性兼容MCS51指令系统4K可反复擦写Flash ROM32个双向I/O口256x8bit部RAM2个16位可编程定时/计数器中断时钟频率0-24MHz2个串行中断可编程UART串行通道2个外部中断源共6个中断源2个读写中断口线3级加密位低功耗空闲和掉电模式软件设置睡眠和唤醒功能STC89C52引脚介绍主电源引脚（2根）VCC(Pin40)：电源输入，接5V电源GND(Pin20)：接地线外接晶振引脚（2根）XTAL1(Pin19)：片振荡电路的输入端XTAL2(Pin20)：片振荡电路的输出端控制引脚（4根）RST/VPP(Pin9)：复位引脚，引脚上出现2个机器周期的高电平将使单片机复位。ALE/PROG(Pin30)：地址锁存允许信号PSEN(Pin29)：外部存储器读选通信号EA/VPP(Pin31)：程序存储器的外部选通，接低电平从外部程序存储器读指令，如果接高电平则从部程序存储器读指令。可编程输入/输出引脚（32根）STC89C52单片机有4组8位的可编程I/O口，分别位P0、P1、P2、P3口，每个口有8位（8根引脚），共32根。P0口（Pin39Pin32）：8位双向I/O口线，名称为P0.0P0.7P1口（Pin1Pin8）：8位准双向I/O口线，名称为P1.0P1.7 P2口（Pin21Pin28）：8位准双向I/O口线，名称为P2.0P2.7 P3口（Pin10Pin17）：8位准双向I/O口线，名称为P3.0P3.7作频率35Mhz，6T/12T可选。图3.2 STC89C51 DIP封装图最小系统包括单片机与其所需的必要的电源、时钟、复位等部件，能使单片机始终处于正常的运行状态。电源、时钟等电路是使单片机能运行的必备条件，可以将最小系统作为应用系统的核心部分，通过对其进行存储器扩展、A/D扩展等，使单片机完成较复杂的功能。STC89C51是片有ROM/EPROM的单片机，因此，这种芯片构成的最小系统简单可靠。用STC89C52单片机构成最小应用系统时，只要将单片机接上时钟电路和复位电路即可，结构如图2-3所示，由于集成度的限制，最小应用系统只能用作一些小型的控制单元。时钟电路复位电路STC89C51单片机I/O口图3.3单片机最小系统原理框图(1) 时钟电路STC89C51单片机的时钟信号通常有两种方式产生：一是部时钟方式，二是外部时钟方式。部时钟方式如图2-4所示。在STC89C51单片机部有一振荡电路，只要在单片机的XTAL1(18)和XTAL2(19)引脚外接石英晶体(简称晶振)，就构成了自激振荡器并在单片机部产生时钟脉冲信号。图中电容C1和C2的作用是稳定频率和快速起振，电容值在530pF，典型值为30pF。晶振CYS的振荡频率围在1.212MHz间选择，典型值为12MHz和6MHz。图3.4 STC89C51部时钟电路(2) 复位电路当引入STC89C51单片机的RST引脚高并保持两个机器周期，MCU将进行复位操作（如果引脚连续举办高，MCU在复位状态循环）。最简单的自动电源接通复位电路，在电源由外部复位电路的电容充电自动复位和放电，以实现的。只要Vcc的上升时间不超过1ms,就可以实现自动上电复位。除了上电复位外，有时还需要按键手动复位。本设计就是用的按键手动复位。按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种。其中电平复位是通过RST(9)端与电源Vcc接通而实现的。图3.5 STC89C51复位电路（3） STC89C51中断技术概述中断技术主要用于实时监测与控制，要求单片机能与时地响应中断请求源提出的服务请求，并作出快速响应、与时处理。这是由片的中断系统来实现的。当中断请求源发出中断请求时，如果中断请求被允许，单片机暂时中止当前正在执行的主程序，转到中断服务处理程序处理中断服务请求。中断服务处理程序处理完中断服务请求后，再回到原来被中止的程序之处（断点），继续执行被中断的主程序。图2-6为整个中断响应和处理过程。图3.6 中断响应和处理过程图3.6 中断过程如果单片机没有中断系统，单片机的大量时间可能会浪费在查询是否有服务请求发生的定时查询操作上。采用中断技术完全消除了单片机在查询方式中的等待现象，大提高了单片机的工作效率和实时性。3.3 AT24C02存储芯片AT24C02是美国Atmel的低功耗CMOS型E2PROM，含256×8位存储空间，具有较宽的工作电压（2.55.5 V），更强的续航能力（超过10,000），写入速度（小于10毫秒），抗干扰能力强，容易丢失数据，体积小等特点。他用读I2C总线数据并写入串口设备，占用很少的资源和I / O线，并支持在线编程，实时数据访问是非常方便的。 AT24C02芯片与地址寄存器。每个写入或读取一个数据字节后，地址寄存器自动由1，以实现下一个位置的读写递增。所有的单字节读取操作。以减少总写入时间，一次操作可以写入最多8个字节的数据。 I2C总线是用于两线总线的IC器件之间的连接。他由SDA（串行数据线）和SCL（串行时钟线）的两行连接到总线的设备之间传送信息，并在地址来识别每个设备。 AT24C02是采用了I2C协议，采用主/从双向通信，主机（通常是微处理器）和奴隶（AT24C02）可在接收器和发射器的工作状态。主机产生串行时钟信号（通过SCL引脚），并发出控制字，控制总线的传输方向，并产生起始和停止条件。无论是主机或从机，必须在收到一个字节后发送一个确认信号ACK。 AT24C02控制字由构成发出启动信号后，主机会发出一个控制字来选择和控制从机器方向上的总线传送的8位二进制数。SOIC PDIP图3.7 24C02的两种引脚图图3.8 AT24C02的电路接线图图24C02的1、2、3脚是三条地址线，用于确定芯片的硬件地址。第8脚和第4脚分别为正、负电源。第5脚SDA为串行数据输入/输出，数据通过这条双向I2C总线串行传送，第6脚SCL为串行时钟输入线， SDA和SCL都需要和正电源间各接一个10 K的电阻上拉。第7脚需要接地。24C02中带有片地址寄存器。每写或读出一个数据字节后，该寄存器的地址自动加1，以实现对下一个存储单元的读写。所有字节均以单一操作方式读取。为降低总的写入时间，一次操作可写入多达8个字节的数据。3.4 LCD显示模块LCD1602A 是一种工业字符型液晶，能够同时显示16x02 即32个字符。（16列2行）。在日常生活中，我们对液晶显示器并不陌生。LCD模块具有许多电子产品通过该设备，如计算器，万用表，电子表格，和许多家用电子产品可以看出，主要是数字显示器，特殊符号和图形。在人机通信接口的微控制器，通过以下方式一般输出：LED日光灯管，LED数码管，液晶显示器。光管和LED数码管常用的硬件和软件都比较简单。在单片机系统中应用晶液显示器作为输出器件有以下几个优点：由于接收到的信号中的每个点之后操作液晶一直认为，颜色和亮度，恒光，而不是在阴极射线管显示器（CRT）作为需要不断刷新的新窗口。因此，该液晶显示品质高且不会闪烁。 液晶显示器都是数字式的，和单片机系统的接口更加简单可靠，操作更加方便。 控制画面通过液晶分子的电极状态实现显示的目的在显示区域比传统的监视器的同一重量上的液晶显示器轻得多。 相对而言，液晶显示器的功耗主要消耗在其部的电极和驱动IC上，因而耗电量比其它显示器要少得多。 （1）引脚说明：第1脚：VSS为地电源。 第2脚：VDD接5V正电源。 第3脚：VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。 4英尺：RS为寄存器选择，选择数据寄存器高，选择指令寄存器低。5英尺：对于写入信号线R / W，在高电平的读操作，写操作是低的。当RS和R / W可以写成共同为低电平指令或显示地址，当RS为低。R/W为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。 第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。 第714脚：D0D7为8位双向数据线。 第15脚：背光源正极。 第16脚：背光源负极。（2）1602LCD的RAM地址映射以与标准字库表LCD1602液晶模块部的字符发生存储器已经存储了160个不同的点阵字符图形，这些字符图有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“A”的代码是01000001B（41H），显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母。它的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的（说明：1为高电平，0为低电平）。指令1：清显示，指令码01H，光标复位到地址00H位置。指令2：光标复位，光标返回到地址00H 。指令3：光标和显示模式设置 I/D：光标移动方向，高电平右移，低电平左移 。S：屏幕上所有文字是否左移或者右移。高电平表示有效，低电平则无效 。指令4：显示开关控制。 D：控制整体显示的开与关，高电平表示开显示，低电平表示关显示。 C：控制光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光标。 B：控制光标是否闪烁，高电平闪烁，低电平不闪烁 。指令5：光标或显示移位 S/C：高电平时移动显示的文字，低电平时移动光标 。指令6：功能设置命令 DL：高电平时为4位总线，低电平时为8位总线。 N：低电平时为单行显示，高电平时双行显示。 F：低电平时显示5X7的点阵字符，高电平时显示5x10的点阵字符 （有些模块是 DL：高电平时为8位总线，低电平时为4位总线）。指令7：字符发生器RAM地址设置 。指令8：DDRAM地址设置 。指令9：读出忙信号和光标地址。 BF为忙标志位，高电平表示忙，此时模块不能接收命令或者数据，如果为低电平表示不忙，模块就能接收相应的命令或者数据。指令10：写数据 。指令11：读数据 。LCD模块是一个缓慢的显示装置，所以之前的每个指令必须确认模块忙位为低，表示忙碌，否则指令失败。输入要显示的第一个字符的地址时，显示的字符，它告诉其中，显示的字符的模块。1602 部显示地址如图3-6所示：图3.9 1602部显示地址如第一个字符的第二行的地址为40H，40H所以如果你可以直接写在它的第一个字符的第二线的位置将光标定位？不这样做，因为最高位D7写入显示地址1常数高，所以实际写入的数据应该是01000000B（40H）+ 10000000B（80H）= 11000000B（C0H）。在LCD模块的初始化首先设置其显示模式时，LCD模块显示字符光标被自动移动到右侧，而无需人工干预。每个输入命令之前应确定LCD模块是否忙状态。字符产生存储器（CGROM）1602 LCD模块已经存储了160个不同的点的字符图形，如下所示，这些字符是：阿拉伯数字，英文字母的情况下，通常使用的符号和日语假名等每个字符都有一个固定的代码如大写字母“A”的代码是01000001B（41H），显示时模块显示在地址41H点阵字符模式，我们可以看到字母“A”。 液晶显示器利用液晶的物理性能，由电压在其显示区域控制的原则，有一个电显示，从而使该图形可以显示出来。液晶显示具有薄的厚度，适合大规模集成电路直接驱动，易于实现全彩色显示特性，已被广泛应用于便携式计算机，数码相机，PDA的移动通信工具的许多领域。图3.10 液晶显示模块电路图3.5 键盘设计 在设计上采用了键盘的行列式的，而且还可以减少由I / O线，所述键更占用时间，通常使用这样的方法键盘和微控制器接口的数目。 每个水平（行线）和垂直线（列线）不连接在交叉，而是由一键通讯，这种结构仅行列式的行线和列线×M矩阵N，可以具有N×组成M键键盘。 在这种行列式矩阵键盘单片机非键盘编码系统，键盘处理程序首先执行等待和确认按钮是否按下了按键集团4×4矩阵键盘的工作原理当一个更大的数字键盘的键，以减少I / O端口被占用，通常的键被排列成矩阵形式，如图中所示。在矩阵键盘，在交叉路口每个水平和垂直线不直接相连，而是通过一个按钮来连接。因此，一个端口（如端口P1）可以形成4×4=16个键，不是直接发送到端口的键盘线一倍以上，而且多行，所不同的是更明显，如一条线，然后更您可以形成20键键盘，并且直接用口线仅一个多键（9键）。因此，按键的数量需要比较长的时间，使用矩阵键盘是合理的做。扫描原理每个键从垂直分为获取的水平和垂直端部，如扫描码，它接收到的行的代表扫描码是一样的位，并且读出的扫描码的水平扫描动作是输入扫描码，去读取输入的数值，比后，你可以知道哪些键被按下。例如，将扫描代码放入01111111，0111代表了此时在第一行的P1.0列扫描的前面，而1111是要回读出的第一四行给引脚VDD时，首先在这个时候，如果第一行的三列键时，该读取结果变成01111101（注1111到1101），这将是第三位的LSB从1变为0，这是因为在按下按钮后，它会正交于扫描代码潜在的LSB读位的电位短，并拉至0，也就是，对于扫描原理由於这种按键是机械式的开关，当按键被按下时，键会震动一小段时间才稳定，为了避免让单片机误判为多次输入同一按键，我们必须在侦测到有按键被按下，就Delay一小段时间，使键盘以达稳定状态，再去判读所按下的键，就可以让键盘的输入稳定。图3.8为键盘整体模框图：图3.8 键盘整体模框图3.6 声音提示模块蜂鸣器是一个集成的电子结构象棋直流电压供电，广泛应用于计算机，打印机，复印机，报警器，电子玩具，汽车电子，机，定时器等电子产品的声音设备。;蜂鸣器分为压电式蜂鸣器和两种类型的电磁蜂鸣器。由信电路中的蜂鸣器“H”的或“HA”（旧标准用“FM”、“LB”、“JD”等）表示。1压电式蜂鸣器 压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器与共鸣箱、外壳等组成。有的压电式蜂鸣器外壳上还装有发光二极管。多谐振荡器由晶体管或集成电路构成。当接通电源后（1.515V直流工作电压）,多谐振荡器起振,输出1.52.5kHZ的音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。压电蜂鸣片由锆钛酸铅或铌镁酸铅压电瓷材料制成。在瓷片的两面镀上银电极，经极化和老化处理后，再与黄铜片或不锈钢片粘在一起。电磁式蜂鸣器 电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片与外壳等组成。接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场。振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互缠绕蜂鸣器驱动电路一般都包含以下几个部分：一个三极管、一个蜂鸣器、一个限流电阻。蜂鸣器为发声元件，在其两端施加直流电压（有源蜂鸣器）或者方波（无源蜂鸣器）就可以发声，其主要参数是外形尺寸、发声方向、工作电压、工作频率、工作电流、驱动方式（直流/方波）等。这些都可以根据需要来选择。本设计采用有源蜂鸣器。图3.9 声音报警电路三极管Q1起开关作用，其基极的低电平使三极管饱和导通，使蜂鸣器发声；而基极高电平则使三极管关闭，蜂鸣器停止发声。 3.7 继电器控制模块电磁继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要跨越线圈的电压以一定，将流过所述线圈的恒定电流，从而产生电磁效应，衔铁将被吸引，克服回位弹簧的力向所述芯的抽吸作用的电磁力，从而驱动衔铁可动触点和固定触点（常开触点）拉。当线圈断电时，电磁吸力消失，弹簧电枢的反作用力将返回到原来的位置，以便与原来的静触点的可动触点（常闭触点）释放。此拉，释放，从而达到在所述电路被关断的目的。用于中继“常开，常闭”接触，则可以区分：继电器线圈不处于关断状态固定触头通电，称为“常开触点”;在ON状态，所述静止接触到“常闭触点”。一般有两股的继电器电路，低电压和高电压控制电路的工作电路图3.12继电器控制负载电路电路中继电器室通过PNP型三极管驱动，当阀值超过设定时，单片机会由高电平跳变成低电平，三极管导通继电器吸合，继电器起开关作用，可以驱动负载。3.8 红外接收模块红外遥控发射器电路是利用红外线发光二极管发射调制的红外光波;由红外接收器二极管，晶体管或硅光电池的红外发射机，其将发送神鹰红外光转换成相应的电信号，发送放大器之后的组成红外接收电路。一般组合物由指令收发键（或杆），指令编码系统，调制电路，驱动电路，发送的几部分电路。推当键被按下指令或指令编码电路来产生所需的指令编码信号指示所述载波被调制编码信号，然后经由发射功率放大器电路从驱动电路开发向外的调制的编码信号指令传送操作杆。通常由接收电路接收电路，放大电路，调制电路，它由指令译码电路，驱动电路，执行电路（机构）和其它部件。接收电路由发射接收机发射向下经调制编码的命令信号，并放大在疏散解调电路，解调电路调制的编码信号解调指令，所述经编码信号即降低。该指令解码器解码所述经编码指令信号，最后由驱动电路来驱动电路的实施，以实现各种操作控制指令（机构）。红外遥控器目前使用十分广泛用作通信和远程控制技术。由于具有体积小，功耗低，功能性和低成本的红外线遥控装置，因此，按照电视机，录像机，录音机，音响设备，空凋机以与玩具等小型电子设备还具有红外线远程控制。工业设备，高压，辐射，有毒气体，粉尘等环境，红外遥控器，不仅完全*，而且有效地隔离电气干扰。红外线是太线并不多的可见光中之一，在1800年，由德国科学家许锪呃也称为红外辐射发现，他将未捆绑用棱镜，在各种不同的颜色色带放置温度计的位置，试图测量各种颜色的光的热效应。结果发现，位于该支持最快变暖红色温度计之外。所以结论是：太谱，必须有看不见以外的红色光，这是红外线。它也可以用来作为社区传播的媒介。 太谱上红外线的波长大于可见光线，波长为0.751000m。红外线可分为三部分，即近红外线，波长为0.751.50m之间；中红外线，波长为1.506.0m之间；远红外线，波长为6.0l000m 之间。图 3.12为红外遥控器与编码。图3.13 红外遥控器与编码一体化红外线接收器是一种集红外线接收和放大整形于一体，不需要任何外接元件，就能完成从红外线接收到输出与TTL电平信号兼容的所有工作，而体积又很小巧，它适合于各种红外线遥控和红外线数据传输，广泛用于电视机、卫星接收机、VCD、DVD、音响、空调等家用电器中接收红外信号。图3.14 一体化红外接器电路第四章 系统软件设计4.1主程序模块本系统软件设计由主程序、初始化程序、LCD显示程序、键盘扫描程序、键功能程序、密码设置程序、EEPROM读写程序和延时程序等组成。主要程序设计流程图如下所示：开始初始化模式选择识别按键密码输入手动清除密码比