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基于红外远程遥控的自动开门系统

发布时间:2022-07-23 12:04:14 来源:爱游戏官方版本 作者:爱游戏app直播
摘要:  华工北校宿舍的门是没有外置的门把的,每次同学来敲门,我们都要走到门口 开门,非常麻烦,而且如果出门忘记带钥匙,由于外面没有门把,我们是不能从外 面打开门的。 本作品主要是运用红外遥控实现一个远程开门功能,当收到特定信号 后单片机驱动电机实现开门、关门功能,并可以用遥控对系统进行锁定,并配合 LC...

  华工北校宿舍的门是没有外置的门把的,每次同学来敲门,我们都要走到门口 开门,非常麻烦,而且如果出门忘记带钥匙,由于外面没有门把,我们是不能从外 面打开门的。 本作品主要是运用红外遥控实现一个远程开门功能,当收到特定信号 后单片机驱动电机实现开门、关门功能,并可以用遥控对系统进行锁定,并配合 LCD 液晶屏、TFT 触摸屏对密码进行修改。在解锁状态下也可以使用触摸屏输入密 码实现开门功能。 主要需要实现的是红外模拟信号转化为二进制数字信号、断电记 忆电路的设计、 单片机休眠模式的使用、 LCD 液晶屏及 TFT 触摸屏电路的设计等等。

  2.1 设计赛题要求 设计制作一个基于红外遥控的开门装置,收到特定信号时实现特定的功能。要求: (1)收到一定规律的信号后,进入解锁状态,并对外接模块供电,此时按下特 定的键时,进行“开关门”、“锁定”、并配合外接模块进行“修改密码”等操作。 (2)在(1)的基础上,在解锁状态下,还可以通过外接模块的触摸屏输入密码 来进行“开关门”操作。当密码输错误一定次数时,通过无线)断电之后,密码不会丢失;长时间不用时,外接模块断电,系统进入省电 模式,通过遥控进行唤醒。 2.2 方案设计 2.2.1 设计思路 赛题要求设计一个基于红外遥控的开门装置,通过单片机将红外信号转化为二进 制数字信号(密码及操作): 核心部分:用一个单片机判断接收到的信号是否为设定的密码或操作指令。初始 密码从 EEPROM 获取, 并在修改密码后写入到 EEPROM。 当接收到的信号符合设定的信号 时,执行相应的操作。当长时间无操作时,进入省电模式,此时可用遥控器唤醒。 外接部分:用两个单片机分别驱动 LCD 液晶屏、TFT 触摸屏,两单片机直接通过 IO 口实现信息单向传输,以此实现 LCD 显示触摸内容。其中一个单片机通过杜邦线与 核 心 部 分 单片机相连 实现信息双向传输。 当密码输出错误到一 定次数时,通过 PT2262\PT2272 芯片及 433 收发模块使蜂鸣器报警。 2.2.2 设计方案

  (1)、红外接收部分 采用红外一体接收管及配有 CR2025 纽扣电池的红外遥控器实现,电路简单易于 焊接,收发距离较远,信号稳定,体积较小,但需直接使用红外遥控成品,存在限制, 且编程需严格依照解码协议;若使用 PT2262-IR 及 PT2272 实现,虽程序自由,但收发 距离较近,且信号不稳定,按键少,体积较大。综上,采用红外一体接收管及配套遥 控器实现。 (2)、断电记忆部分 使用 EEPROM AT24C01 实现,电路简单,体积较小,占用 IO 口数量少,存储时间 长,功耗低。 (3)、报警提示部分 使用有源蜂鸣器实现,易于驱动,声音较大,电路简单,体积较小。但声音频率 单一,响度无法控制。 (拓展部分) (4)、外接密码显示部分 使用 LCD1602 液晶屏实现,使用简单,显示字符较多,显示清晰,电路相对简单。 但体积较大,使用 IO 口较多,需使用另外一块单片机驱动。 (5)、外接密码输入部分 使用 TFT 触摸屏实现,显示自由,触摸灵敏度较高。但体积较大,使用 IO 口多 达 26 个,需使用另外一块单片机驱动。

  ①单片机最小系统: 1. 系 统 的 时 钟 电 路 设 计 是 采 用 的 内 部 方 式 , 即 利 用 芯 片 内 部 的 振 荡 电 路 STC89C52 单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器。 引脚 XTAL1 和 XTAL2 分别是放大器的输入端和输出端。放大器与作为反馈元件的片外晶体谐振器一起构成 一个自激振荡器。外接晶体谐振器以及电容 C3 和 C4 构成并联谐振电路,接在放大器 的反馈回路中。对外接电容的值虽然没有严格的要求,但电容的大小会影响震荡器频 率的高低、震荡器的稳定性、起振的快速性和温度的稳定性。因此,此系统电路的晶 体振荡器的值为 12MHz,电容应选择陶瓷电容,电容值约为 30pF。 2.复位是由外部的复位电路来实现的。复位电路通常采用上电复位和按钮复位。 本电路采用按钮复位。 3.电源:由于使用 STC89C52,本电路采用 5V 电源供电。 ②红外接收:红外一体管连接外部中断引脚 P3.2,其原理如下: 1.NEC 协议:协议规定低位首先发送。一串信息首先发送 9ms 的 AGC(自动增益 控制)的高脉冲,接着发送 4.5ms 的起始低电平,接下来是发送四个字节的 地 址 码和命令码,这四个字节分别为:地址码;地址码反码;命令码;命令码反码。如果 一直按某一按键,一串信息也只能发送一次,一直按着,发送的则是以 110ms 为周期 的重复码。其中需要注意的是:接收到的信号是跟发送信号正好反向的。在实际使用 过程中,要注意接收与发射部分的不同。 发射规律如下图:

  2.重复码:其格式是由 9ms 的 AGC 高电平和 4.5ms 的低电平及一个 560us 的高电 平组成。

  3.逻辑 1:是由 560us 的高电平和 1.69ms 的低电平组成的脉冲表示。

  4.逻辑 0:是由 560us 的高电平和 565us 的低电平组成的脉冲表示。

  5.外部中断采用下降沿的触发方式。 ③红外发射:直接使用红外遥控器,电池为 CR2025 纽扣电池。 ④声音提示模块:使用有源蜂鸣器进行声音提示,“哔哔”两声表示正确,较快 的“哔哔哔哔”四声表示错误。 1.有源蜂鸣器负极接 PNP 型三极管 8550 的 E 极,正极接电源。 2.三极管 8550 的 B 极接单片机 P2.0 引脚,C 极接地。 3.当引脚 P2.0 输出低电平时,蜂鸣器响。 ⑤外接部分:P0.0-P0.5 用于两部分之间的通信,P0.6 用于利用核心单片机控制 外接部分工作的开始与停止。 ⑥EEPROM 断电记忆:使用 EEPROM AT24C01。AT24C02 是一个 2K 位串行 CMOS 的 EEPROM,内部含有 256 个 8 位字节。 7 休眠模式:通过对电源控制器及波特率选择寄存器(PCON)的有关设置来实现 ○ (PCON=0x02),当单片机进入休眠模式时,大部分硬件停止工作,功率降低,只有外 部中断继续工作,故可使用外部中断对单片机进行唤醒(PCON=0)。 写入过程如下: 1、发送器件地址 2、发送要写入 AT24C02 的内存地址 3、发送要写入的数据 读出过程如下: 1、发送写入的器件地址 2、发送要读的 AT24C02 的内存地址 3、发送读出的器件地址 4、读取数据 发送器件地址的格式高 4 位由器件本身决定,后 3 位由器件的接线方式决定,最 后一位有读取或写入决定,1 的时候是读,0 的时候是写。 3.2、外接部分原理 ①外接显示部分 使用 LCD1602 液晶屏,其接线原理图如下::

  VCC 接正,GND 接负,VO 为对比度调节接口,通过滑动变阻器实现调节功能,RS 为数据命令选择接口, RW 为读写选择接口, E 为使能信号端, P0 为数据接口, BG VCC\BG GND 为背光源正负极。 操作步骤: 初始化 写命令(RS=L)设置显示坐标 写数据(RS=H) 显示开/关及光标指令,如图:

  发送 0x80响应的地址码,设置数据地址指针。 当发送 0x01 指令时,清屏。 ②外接输入部分 使用 TFT 触摸屏,其接线原理图如下:

  GND 为负,VCC 为正,P25 P26 P27 分别为读写控制 数据命令选择 片选接口,P33 P34 分别为读写控制 复位接口,P1 P0 分别存放高 8 位 低 8 位数据,PEN T-CS DI CLK DO 分别为检测触摸屏信号 片选 输入 时钟 输出接口。 ③外接报警部分 使用 PT2262\PT2272 及 433 超再生收发模块收发报警信号,通过对相应的数据管 脚输入高电平实现远距离报警功能,本作品因天线问题,不能实现较远距离发射。 PT2262\PT2272 引脚图如下:

  电路采用 5V 电压供电,由移动电源提供。 开始核心单片机处于锁定模式,由遥控器输入密码及确认键解锁,输入正确,蜂 鸣器发出较慢的“哔哔”声,同时给外接模块供电,液晶屏及触摸屏开始工作;输入 错误,蜂鸣器发出较快的“哔哔哔哔”声。 锁定模式下系统正常工作。 进入解锁模式时,按下“开门”键,蜂鸣器发出较慢的“哔哔”声,电机开始工 作;按下“密码修改”键,系统进入密码修改模式,液晶屏提示输入旧密码,从触摸 屏正确输入后,提示输入新密码,输入后提示成功,此时密码修改为新密码;旧密码 输入错误后,回到解锁模式;按下“锁定”键,外接模块断电,系统回到锁定模式, 此时状态同上(若修改过密码则需输入新密码);当从外接触摸屏正确输入密码并按 确认键后,蜂鸣器发出较慢的“哔哔”声,电机开始工作,当错误输入密码时,发出 较快的“哔哔哔哔”声,当连续输错 3 次时,系统报警,等待数秒或遥控器输入确认 键时,系统进入锁定模式。 解锁状态下系统正常工作。 当系统长时间没接收到任何指令时,系统进入休眠模式,此时外接模块断电,当 按下遥控器上任意键或按下特别的独立按键时,液晶屏及触摸屏开始工作,此时状态 同上。 休眠模式正常工作。 当修改过密码后,若对系统重新供电或按下复位键后,输入新密码进入解锁模式。 密码修改成功,EEPROM 正常工作。

  为时两周的赛程就要结束了,此次比赛让我学到了很多知识:红外的解码原理及 使用,单片机外部中断的原理及使用,单片机休眠模式的原理及使用,EEPROM 的原理 及使用,LCD1602 液晶屏的原理及使用,TFT 触摸屏的使用。并且在编写程序过程中, 通过反复的调试,自己掌握了更多编程方面的技巧,硬件方面也通过反复的修改,最 终实现了我们的预定计划。虽然在实现过程中遇到过大量的问题,但通过自己的探索、 网上的指导、视频的讲解,最后所有问题都能一一解决。 但更重要的是,我们领悟到现代科技逐步向自动化,智能化的方向发展,我们在 设计的过程中更应该注意人机结合技术的应用,让电路更好地为我们服务,更好地改 变我们的生活方式。 对于这次电设的不足之处,主要有一下两点: 一、设计过程总体处在做一步看一步的过程,没有系统性的规划,在动手实践之 前没有特别具体的计划,以至于在设计过程中容易出现比较低级的失误,降低效率。 二、对专业的设计软件、部分硬件掌握不够,让许多比较不错的想法无法付出实 践。 但总体而言,这次电设我们分工明确,组员热情高昂,在一定程度上弥补的效率 上的缺陷,考虑到我们自身的水平与阅历的限制,对这次电设总体满意。 最后,每一次的电设都能让我学到好多知识,并从其他队伍的作品中看到自己的 不足,希望以后能有更多的比赛!

  /*当两个条件都为真是循环,如果有一个条件为假的时候跳出循环,免得程序出错的时

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