PAGE 2 摘要 本文设计一种以STC89C52系列为核心，基于单片机的防盗电子锁系统。本系统由键盘，显示屏，报警电路，红外传感器等构成。这款防盗锁具有安装方便、价格便宜、结构简单的特点，能够实现多次改动、记住密码、错误报警等功能。随着电子产品的不断发展，电子锁将会变得日益流行。 关键词：红外传感器；防盗电子锁；自动报警 目录 TOC \o 1-3 \h \z \u 第一章 绪论 4 1.1研究背景和意义 4 1.2国内研究现状 5 1.3国外研究现状 6 1.4发展趋势 6 1.5 本章小结 7 第二章 软硬件介绍 7 2.1 单片机 7 2.2红外传感器 10 2.3 显示器 11 2.4键盘 12 2.5 Keil uvision4 13 2.6 本章小结 14 第三章 硬件电路 15 3.1主控电路 15 3.2开锁电路 16 3.3存储模块电路 16 3.4 报警电路 17 3.5 人体检测电路 18 3.6 本章小结 20 第四章 软件设计 21 4.1 主程序设计 21 4.2 按键扫描 24 4.3 人体检测 27 4.4 LCD1602显示 31 4.5 本章小结 34 第五章 系统实验 35 5.1 单片机实验板 35 5.2 硬件 37 5.3 软件 40 5.4 本章小结 41 第六章 总结与展望 41 第二章 软硬件介绍 2.1 单片机 STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52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。 具有以下标准功能： 8k字节Flash，512字节RAM， 32 位I/O 口线KB EEPROM，MAX810复位电路，三个16 位 定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口。另外 STC89X51 可降至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 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，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为止。最高运作频率35Mhz，6T/12T可选。STC89C52主要功能如表1所示，其DIP封装如图1所示 图 2.1 STC89C52 DIP封装图 表2.1：STC89C52主要功能 主要功能特性 兼容MCS51指令系统 4K可反复擦写Flash ROM 32个双向I/O口 256x8bit内部RAM 3个16位可编程定时/计数器中断 时钟频率0-24MHz 2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： ① 主电源引脚（2根） VCC(Pin40)：电源输入，接＋5V电源 GND(Pin20)：接地线)：片内振荡电路的输入端 XTAL2(Pin20)：片内振荡电路的输出端 ③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)：程序存储器的内外部选通，接低电平从外部程序存储器读指令，如果接高电平则从内部程序存储器读指令。 ④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（Pin39～Pin32）：8位双向I/O口线位准双向I/O口线位准双向I/O口线位准双向I/O口线C52是片内有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 时钟电路 复位电路 STC89C52单片机 I/O口 图2.2 单片机最小系统原理框图 2.2红外传感器 红外传感器利用红外线的物理性质来进行测量的传感器。红外线又称红外光，它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性质。任何物质，只要它本身具有一定的温度（高于绝对零度），都能辐射红外线。红外线传感器测量时不与被测物体直接接触，因而不存在摩擦，并且有灵敏度高，响应快等优点。 红外线传感器是利用红外线来进行数据处理的一种传感器，有灵敏度高等优点，红外线传感器可以控制驱动装置的运行。人的眼睛能看到的可见光按波长从长到短排列，依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。其中红光的波长范围为0.62～0.76μm；紫光的波长范围为0.38～0.46μm。比紫光光波长更短的光叫紫外线，比红光波长更长的光叫红外线最广义地来说，传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件，红外传感器就是其中的一种。随着现代科学技术的发展，红外线传感器的应用已经非常广泛。 红外线传感器包括光学系统、检测元件和转换电路。光学系统按结构不同可分为透射式和反射式两类。检测元件按工作原理可分为热敏检测元件和光电检测元件。热敏元件应用最多的是热敏电阻。热敏电阻受到红外线辐射时温度升高，电阻发生变化，通过转换电路变成电信号输出。光电检测元件常用的是光敏元件，通常由硫化铅、硒化铅、砷化铟、砷化锑、碲镉汞三元合金、锗及硅掺杂等材料制成。 红外线传感器常用于无接触温度测量，气体成分分析和无损探伤，在医学、军事、空间技术和环境工程等领域得到广泛应用。例如采用红外线传感器远距离测量人体表面温度的热像图，可以发现温度异常的部位，及时对疾病进行诊断治疗（见热像仪）；利用人造卫星上的红外线传感器对地球云层进行监视，可实现大范围的天气预报；采用红外线传感器可检测飞机上正在运行的发动机 的过热情况等。 2.3 显示器 显示器对于一个输出设备来说是不可缺少的，因为它可以时刻了解系统的运行和工作状态，所以几乎所有的电子产品都会使用到显示器只不过差异在于机构类型的不同罢了。在单片机的人机交流中，一般的输出方式有以下几种:发光管、LED数码管、液晶显示器。发光管和LED数码管比较常用。 1602 液晶也叫 1602 字符型液晶，它能显示 2 行字符信息，每行又能显示 16 个字符。它是一种专门用来显示字母、数字、符号的点阵型液晶模块。它是由若干个 5x7 或者 5x10 的点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以用显示一个字符， 每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此，所以它不能很好的显示图片。 本设计采用的是液晶显示器LCD1602A。LCD1602A是一种工业字符型液晶，能够同时显示16x02即32个字符。LCD1602A内部的字符已经存储了不同的字符形式，每个字符都有相应的代码，它的代码与ASCII代码一样。因此只要是如显示字符的ASCII代码就行，这会给设计带来极大的方便。 图2.3 LCD1602接口 LCD1602A液晶显示器的几个特性： ①由于液晶显示器每一个点在收到信号后就一直保持那种色彩和亮度，恒定发光，而不像阴极射线管显示器（CRT）那样需要不断刷新新亮点。因此，液晶显示器画质高且不会闪烁。 ②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。 ③液晶显示器通过显示屏上的电极控制液晶分子状态来达到显示的目的，在重量上比相同显示面积的传统显示器要轻得多。 ④相对而言，液晶显示器的功耗主要消耗在其内部的电极和驱动IC上，因而耗电量比其它显示器要少得多。 液晶显示的原理是利用液晶的物理特性， 通过电压对其显示区域进行控制，有电就有显示，这样即可以显示出图形。液晶显示器具有厚度薄、适用于大规模集成电路直接驱动、易于实现全彩色显示的特点，目前已经被广泛应用在便携式电脑、数字摄像机、PDA移动通信工具等众多领域。 表2.2：LCD1602A引脚 LCD1602采用标准的16脚接口，其中VSS为地电源，VDD接5V正电源，VEE为液晶显示器。RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。RW为读写信号线时进行写操作。E端为使能端。D0~D7为8位双向数据线键盘 键盘是单片机非常主要的输入设备，能够实现人机交流的重要工具。键盘是由一组按规矩排列的按键组成，一个按键就是一个开关。所以键盘是一组按规则排列的开关。根据按键和单片机的连接方式的不同，按键主要分为独立式按键和矩阵按键。 独立式键盘的实现方法是利用单片机I/O口读取口的电平高低来判断是否有键按下。将常开按键的一端接地，另一端接一个I/O 口，程序开始时将此I/O口置于高电平，平时无键按下时I/O口保护高电平。当有键按下时，此I/O 口与地短路迫使I/O 口为低电平。按键释放后，单片机内部的上拉电阻使I/O口仍然保持高电平。我们所要做的就是在程序中查寻此I/O口的电平状态就可以了解我们是否有按键动作了。 本设计采用矩阵式案件来节约I/O口线为矩阵键盘硬件结构，每当有一个键按下时，通过给一个引脚赋低电平，扫描全部的引脚看是否与最初的赋值一样，不一样则根据算法矫正。 在用单片机对键盘处理的时候涉及到了一个重要的过程，那就是键盘的去抖动。这里说的抖动是机械的抖动，是当键盘在未按到按下的临界区产生的电平不稳定正常现象，并不是我们在按键时通过注意可以避免的。这种抖动一般10~200毫秒之间，这种不稳定电平的抖动时间对于人来说太快了，而对于时钟是微秒的单片机而言则是慢长的。硬件去抖动就是用部分电路对抖动部分加之处理，软件去抖动不是去掉抖动，而是避抖动部分的时间，等键盘稳定了再对其处理。所以这里选择了软件去抖动，实现法是先查寻按键当有低电平出现时立即延时10~200毫秒以避开抖动（经典值为20毫秒），延时结束后再读一次I/O 口的值，这一次的值如果为1 表示低电平的时间不到10~200 毫秒，视为干扰信号。当读出的值是0时则表示有按键按下，调用相应的处理程序。 图 2.4 矩阵按键模块 2.5 Keil uvision4 Keil公司是一家业界领先的微控制器（MCU）软件开发工具的独立供应商。Keil公司由两家私人公司联合运营，分别是德国慕尼黑的Keil Elektronik GmbH和美国德克萨斯的Keil Software Inc。Keil公司制造和销售种类广泛的开发工具，包括ANSI C编译器、宏汇编程序、调试器、连接器、库管理器、固件和实时操作系统核心（real-time kernel）。有超过10万名微控制器开发人员在使
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