1、 664 计 算 机 测 量 与 控 制 . 20 06 . 14 ( 5) Computer Measurement 修 回 日 期 :2005 - 08 - 31。作 者 简 介 :周 征 (1967 - ) ,男 ,上 海 人 ,副 教 授 ,主 要 从 事 微 机 测 控 、微 机 通 信 、 EDA 和 嵌 入 式 系 统 等 方 向 的 研 究 。文 章 编 号 :1671 - 4598 (2006) 05 - 0664 - 03 中 图 分 类 号 : TP273 文 献 标 识 码 :B基 于 51 单 片 机 的 公 交 车 投 币 箱 红 外 遥 控 密 码 锁 研 制周
2、征(兰 州 工 业 高 等 专 科 学 校 电 气 工 程 系 , 甘 肃 兰 州 730050)摘 要 : 为 了 解 决 公 交 车 投 币 箱 机 械 式 密 码 锁 密 码 量 少 、 安 全 性 差 和 管 理 、 使 用 较 繁 琐 等 问 题 , 通 过 对 课 题 的 分 析 , 利 用 红 外 遥 控 抗干 扰 能 力 强 、 工 作 可 靠 和 使 用 方 便 等 优 点 , 提 出 了 采 用 A T89C51 单 片 机 为 控 制 核 心 , 接 合 红 外 遥 控 技 术 来 组 成 密 码 锁 硬 件 结 构 , 设 计了 8 位 密 码 的 任 意 组 合 设
3、定 、 开 / 关 锁 控 制 、 防 止 多 次 解 密 试 探 等 功 能 软 件 , 同 时 还 提 供 了 语 音 提 示 等 人 性 化 处 理 ; 实 践 证 明 , 该 密 码锁 具 有 可 靠 性 高 、 成 本 低 、 操 作 简 便 等 特 点 , 有 较 高 的 推 广 价 值 。关 键 词 : 公 交 车 投 币 箱 ; 红 外 遥 控 密 码 锁 ; 硬 件 ; 软 件Development of Bus Money - BoxInfrared Remote Controlled Code Lock Based on 51 Single - chip Processo
4、rZhou Zheng(Dept. of Electrical Engineering , Lanzhou Polytechnic College , Lanzhou 730050 , China)Abstract : In order to resolve shortage of key quantity of Bus money - box code lock , lack of safety and uneasy in management and appli2cation , a kind of code lock hardware const ruction is put forwa
5、rd by adopting A T89C51 single - chip . Processor as control core is providedwit h infrared remote control technique which has high anti - jamming and high reliability , convenient to application. It has function softwareto prevent tentative unlock by adopting arbitrary combination of 8 - bit key on
6、/ off lock control , at t he same time , it also provides personali2ty voice prompt . It turns out to be high reliability , low cost , convenience usage and high generalizing value.Key words : bus money - box ; infrared remote controlled code lock ; hardware ; software0 引 言公 交 公 司 实 行 以 IC 卡 和 投 币 箱
7、 来 替 代 售 票 员 以 来 , 大 大提 高 了 运 营 效 率 。 但 盗 窃 投 币 箱 内 钱 币 的 事 情 时 有 发 生 , 使 公交 公 司 蒙 受 了 大 量 的 损 失 。 分 析 盗 窃 事 件 的 原 因 , 除 个 人 素 质因 素 外 , 机 械 式 密 码 锁 密 码 量 少 、 安 全 性 能 差 是 主 要 问 题 。 本文 基 于 上 述 考 虑 , 在 公 交 车 投 币 箱 上 设 置 电 子 密 码 锁 代 替 传 统的 机 械 式 密 码 锁 , 将 红 外 遥 控 技 术 和 单 片 机 应 用 相 结 合 , 使 密码 锁 无 论 在 技 术
8、 上 还 是 在 性 能 上 都 大 幅 度 提 高 。红 外 线 遥 控 是 目 前 使 用 最 广 泛 的 一 种 通 信 和 遥 控 手 段 。 由于 红 外 线 遥 控 装 置 具 有 体 积 小 、 功 耗 低 、 抗 干 扰 能 力 强 、 工 作可 靠 、 使 用 方 便 、 成 本 低 , 将 它 应 用 于 红 外 线 遥 控 密 码 锁 又 具有 较 强 的 隐 蔽 性 、 保 密 性 。 能 实 现 密 码 开 锁 、 智 能 防 止 多 次 试探 报 警 、 语 音 提 示 、 智 能 修 改 密 码 等 功 能 。1 系 统 硬 件 组 成 原 理密 码 锁 的 系
9、统 硬 件 以 A T89C51 单 片 机 为 核 心 , 由 红 外 线发 射 、 接 收 和 控 制 、 指 示 三 部 分 组 成 , 系 统 硬 件 结 构 如 图 1 所示 。111 红 外 线 发 射 部 分红 外 线 发 射 部 分 包 括 指 令 键 、 指 令 信 号 产 生 电 路 、 编 码 调制 (L C7461) 、 驱 动 电 路 和 L ED 红 外 发 送 器 1 。 结 构 如 图 2(a) 所 示 。编 码 调 制 芯 片 LC7461 采 用 脉 宽 调 制 的 串 行 码 , 以 脉 宽 为图 1 硬 件 组 成 结 构 图图 2 红 外 线 发 射
10、/ 接 收 电 路 结 构01565ms、 间 隔 0156ms、 周 期 为 11125ms 的 组 合 表 示 二 进 制的 “ 0” ; 以 脉 宽 为 01565ms、 间 隔 11685ms、 周 期 为 2125ms的 组 合 表 示 二 进 制 的 “ 1” 。 当 指 令 按 键 被 按 下 时 , LC7461 将“ 0” 和 “ 1” 组 成 的 42 位 二 进 制 码 经 38k Hz 的 载 频 进 行 二 次调 制 以 提 高 发 射 效 率 , 然 后 再 通 过 红 外 发 射 L ED 产 生 红 外 线向 空 间 输 出 一 定 数 量 被 调 制 的 脉
11、冲 信 号 。发 射 的 42 位 二 进 制 码 组 中 , 其 前 26 位 为 用 户 识 别 码 , 能区 别 不 同 的 红 外 遥 控 设 备 , 防 止 不 同 机 种 遥 控 码 互 相 干 扰 。 后16 位 为 8 位 的 操 作 码 和 8 位 的 操 作 反 码 用 于 核 对 数 据 是 否 接收 准 确 。 若 任 意 一 个 按 键 按 下 超 过 36ms 时 , LC7461 芯 片 的振 荡 器 使 芯 片 激 活 , 将 发 射 一 个 特 定 的 同 步 码 头 , 对 于 接 收 端而 言 就 是 一 个 9ms 的 低 电 平 和 一 个 415ms
12、 的 高 电 平 , 这 个 同步 码 头 可 以 使 程 序 知 道 从 这 个 同 步 码 头 以 后 可 以 开 始 接 收 数第 5 期 周 征 , 等 : 基 于 51 单 片 机 的 公 交 车 投 币 箱 红 外 遥 控 密 码 锁 研 制 665 据 2 。图 3 键 盘 结 构指 令 键 盘 由 功 能 键 和 数 字 键 组 成 4 4 键 盘 , 如 图 3 所 示 。“ 设 置 ” 键 功 能 为 设 置 用 户 密 码 ;“ 应 急 ” 键 功 能 为 管 理 员 应 急开 锁 ;“ 开 锁 ” 键 功 能 为 用 户 开 锁 指 令 ;“ 关 锁 ” 键 功 能 为
13、 用 户关 锁 指 令 ;“ 清 除 ” 键 功 能 为 清 除 已 输 入 的 密 码 ;“ 确 认 ” 键 功能 为 操 作 确 认 。112 红 外 线 接 收 部 分红 外 线 接 收 部 分 包 括 光 、 电 转 换 放 大 器 , 解 调 整 型 电 路 和解 码 电 路 。 结 构 如 图 2 (b) 所 示 。红 外 线 接 收 器 采 用 塑 封 一 体 化 的 L T0038 , 它 是 一 种 集 红外 线 接 收 、 放 大 、 整 形 于 一 体 的 集 成 电 路 , 不 需 要 任 何 外 接 元件 , 就 能 完 成 从 红 外 线 接 收 到 输 出 与 T
14、TL 电 平 信 号 兼 容 的 所有 工 作 , 没 有 红 外 遥 控 信 号 时 为 高 电 平 , 收 到 红 外 信 号 时 为 低电 平 , 而 体 积 和 普 通 的 塑 封 三 极 管 大 小 一 样 , 它 适 合 于 各 种 红外 线 遥 控 和 红 外 线 数 据 传 输 。当 红 外 线 接 收 器 件 收 到 发 射 器 的 红 外 指 令 信 号 时 ,L T0038 将 红 外 信 号 变 成 电 信 号 , 再 经 放 大 、 整 形 后 送 到A T89C51 的 IN T0 端 , 由 CPU 完 成 解 码 处 理 , 并 进 行 识 别 ,以 控 制 密
15、 码 锁 的 工 作 。113 锁 头 控 制 、 语 音 提 示 与 操 作 指 示 部 分(1) 锁 头 电 磁 铁 控 制 部 分 : 锁 头 控 制 部 分 包 括 输 出 驱 动 、继 电 器 、 电 磁 铁 和 锁 头 。 电 路 如 图 4 所 示 。图 4 投 币 箱 电 路 图控 制 信 号 由 A T89C51 的 P113 输 出 , 经 驱 动 管 8050 , 控制 继 电 器 J QC - 3F 动 作 3 , 进 而 控 制 电 磁 铁 带 动 锁 头 , 实 现开 / 关 投 币 箱 。(2) 语 音 提 示 部 分 : 由 A PR9600 语 音 录 放 芯
16、 片 和 喇 叭 组成 。 电 路 如 图 4 所 示 。A PR9600 语 音 录 放 芯 片 采 用 模 拟 存 储 技 术 的 一 款 音 质 好 、噪 音 低 、 不 怕 断 电 、 可 反 复 录 放 的 新 型 语 音 电 路 , 单 片 电 路 可录 放 32 60 s , 串 行 控 制 时 可 分 256 段 以 上 , 并 行 控 制 时 最 大可 分 8 段 。A PR9600 启 动 / 停 止 信 号 CE 由 A T89C51 的 P217 控 制 ;模 式 信 号 MSEL1/ 2 接 高 电 平 为 并 行 控 制 , 分 八 段 , 每 段 最 大715s
17、; 录 放 选 择 信 号 接 高 电 平 为 放 音 方 式 ; 有 效 放 音 段 信 号 /M1 / M8 由 P0 口 提 供 。(3) 操 作 指 示 部 分 : 由 三 个 不 同 颜 色 的 发 光 二 极 管 组 成 ,电 路 如 图 4 所 示 。 表 示 当 前 进 行 的 操 作 , “ 红 色 ” L ED 表 示 应急 操 作 由 P110 控 制 , “ 绿 色 ” L ED 表 示 开 锁 操 作 由 P111 控制 ,“ 黄 色 ” L ED 表 示 设 置 操 作 由 P112 控 制 。114 其 它 硬 件 部 分应 急 密 码 和 用 户 密 码 存 于
18、 美 国 A TM EL 公 司 的 低 功 耗CMOS 串 行 EEPROM A T24C02 中 , 通 过 后 备 电 容 , 保 证 用户 密 码 不 会 丢 失 。 电 磁 线 圈 控 制 通 过 图 4 中 的 J 输 出 脉 冲 驱动 , 每 次 通 电 时 间 不 多 于 2 s (软 件 实 现 ) , 以 防 烧 坏 。2 系 统 软 件211 系 统 工 作 过 程 与 主 流 程系 统 工 作 过 程 是 : 先 识 别 红 外 遥 控 键 盘 当 前 按 压 的 功 能键 , 转 入 相 应 的 功 能 键 处 理 子 程 序 。 如 当 前 按 压 的 是 “ 开
19、锁 ”键 , 系 统 转 入 开 锁 子 程 序 , 开 锁 操 作 指 示 闪 烁 , 语 音 提 示 “ 请输 入 8 位 密 码 , 按 确 认 键 结 束 ” , 通 过 数 字 键 盘 输 入 密 码 , 再按 压 “ 确 认 ” 键 , 程 序 进 行 密 码 判 断 , 若 密 码 正 确 , 发 出 开 锁命 令 ; 若 键 入 的 8 位 开 锁 密 码 不 完 全 正 确 , 语 音 提 示 “ 密 码 错误 , 请 重 新 输 入 , 您 还 有 两 次 机 会 ” , 系 统 软 件 设 置 了 三 次 试探 机 会 , 以 防 窃 贼 多 次 试 探 密 码 。 系
20、统 主 程 序 流 程 如 图 5 (a)所 示 , 中 断 服 务 程 序 如 图 5 (b) 所 示 。本 设 计 是 通 过 中 断 来 响 应 按 键 的 。 每 按 键 一 次 , CPU 响应 中 断 一 次 。 在 中 断 服 务 程 序 中 , 由 CPU读 取 输 入 的 脉 冲 数 , 根 据 该 脉 冲 数 向 固 定 单元 写 键 号 。 程 序 根 据 键 号 来 分 别 完 成 不 同 处理 。 应 急 密 码 存 储 在 程 序 存 储 器 中 , 用 户 密码 存 在 A T89C51 中 RAM 的 31 H 38 H 单元 中 。 密 码 比 较 区 在 内
21、 存 储 器 中 , 每 次 按 下新 的 数 字 键 后 , 比 较 区 中 原 输 入 的 密 码 依 次左 移 一 位 , 新 输 入 的 密 码 放 在 最 后 一 位 。212 红 外 线 遥 控 解 码 程 序下 面 是 红 外 线 遥 控 解 码 的 软 件 源 程 序 代 码 :OR G0030 HIN T : CL R EA ; 暂 时 关 闭 CPU 的 所 有 中 断请 求MOV R6 , # 10SB : ACALL YS1 ; 调 用 882 s 延 时 子 程 序JB P3. 2 , EXIT ; 判 断 P3. 2 脚 是 否 出 现 高电 平 如 果 有 就 退
22、 出 解 码 程 序DJ NZ R6 , SB ; 重 复 10 次J NB P3. 2 , ; 等 待 高 电 平 避 开 9ms 低 电平 引 导 脉 冲ACALL YS2 ; 延 时 4. 74ms 避 开 4. 5ms 的结 果 码 666 计 算 机 测 量 与 控 制 第 5 期图 5 主 流 程 图MOVR7 , # 26 ; 忽 略 前 26 位 系 统 识 别 码LOOP2 : J NBP3. 2 , ; 等 待 地 址 码 第 一 位 的 高 电 平 信 号LCALL YS1 ; 高 电 平 开 始 后 , 判 断 信 号 此 时 的 电 平 状 态MOV C , P3.
23、2 ; 将 P3. 2 引 脚 此 时 的 电 平 状 态 存 入 C 中J NCLOOP1 ; 如 果 为 0 就 跳 转 到 LOOP1LCALL YS3 ; 检 测 到 高 电 平 , 延 时 1ms 等 待 脉 冲 高 电 平 结 束LOOP1 : DJ NZ R7 , LOOP2MOV R1 , # 1A H ; 设 定 1A H 为 起 始 RAM 区MOV R2 , # 2 ; 1A H 和 1B H 用 于 存 放 操 作 码 和 操 作 反 码LOOP5 : MOV R3 , # 8 ; 每 组 数 据 为 8 位LOOP4 : J NBP3. 2 , ; 等 待 地 址 码
24、 第 一 位 的 高 电 平 信 号LCALL YS1 ; 高 电 平 开 始 后 用 , 判 断 信 号 此 时 的 电 平 状 态MOV C , P3. 2 ; 将 P3. 2 引 脚 此 时 的 电 平 状 态 存 入 C 中J NC LOOP3 ; 如 果 为 0 就 跳 转 到 LOOP3LCALL YS3 ; 检 测 到 高 电 平 , 延 时 1ms 等 待 脉 冲 高 电 平 结 束LOOP3 : MOV A , R1 ; 将 R1 中 地 址 的 给 ARRC A ; 将 C 中 的 值 0 或 1 移 入 A 中 的 最 低 位MOV R1 , A ; 将 A 中 的 数
25、暂 时 存 放 在 R1 数 值 的 内 存 中DJ NZ R3 , LOOP4 ; 接 收 满 8 位 换 一 个 内 存INCR1 ; 对 R1 中 的 值 加 1 , 换 下 一 个 RAMDJ NZ R2 , LOOP5 ; 接 收 完 8 位 数 据 码 和 其 反 码 , 存 放 在 1A H/1B H 中MOV A , 1A HCPL A ; 对 1A H 取 反 后 和 1B H 比 较CJ N E A , 1B H , EXIT ; 如 果 不 等 表 示 接 收 数 据 发 生 错 误 , 放 弃LCALL YS2EXIT : SETB EA ; 允 许 中 断RET ;
26、退 出 解 码 子 程 序YS1 : MOV R4 , # 20 ; 延 时 子 程 序 1 , 精 确 延 时 882 sD1 : MOV R5 , # 20DJ NZ R5 , DJ NZ R4 , D1RETYS2 : MOV R4 , # 10 ; 延 时 子 程 序 2 , 精 确 延 时 4740 sD2 : MOV R5 , # 235DJ NZ R5 , DJ NZR4 , D2RETYS3 : MOV R4 , # 2 ; 延 时 程 序 3 , 精 确 延 时 1000 sD3 : MOV R5 , # 248DJ NZ R5 , DJ NZ R4 , D3RETEND3
27、结 束 语公 交 车 投 币 箱 红 外 线 遥 控 密 码 锁 的 研 制 成 功 , 从 很 大 程 度上 解 决 了 长 期 困 扰 公 交 公 司 票 款 被 盗 的 问 题 。 经 过 近 半 年 的 试用 , 解 决 了 车 辆 启 动 干 扰 和 供 电 不 足 等 问 题 , 收 到 预 期 效 果 。在 研 制 中 , 注 意 成 本 控 制 , 硬 件 和 软 件 力 求 简 洁 可 靠 , 易 于 批量 生 产 ; 同 时 考 虑 到 红 外 线 遥 控 密 码 锁 的 通 用 问 题 , 预 留 了 较多 的 可 扩 展 I/ O 口 和 通 信 口 , 这 样 能 够
28、 具 有 更 广 泛 应 用 前 景 。参 考 文 献 : 1 何 立 民 . 单 片 机 应 用 系 统 设 计 M . 北 京 : 航 空 航 天 大 学 出 版社 , 1990.2 李 厚 春 , 史 延 东 , 宁 飞 . 通 用 学 习 式 智 能 红 外 遥 控 检 测 仪 的 设 计J . 计 算 机 测 量 与 控 制 , 2005 年 , 13 (1) : 98 - 100. 3 肖 景 和 , 赵 健 . 红 外 线 热 释 电 与 超 声 波 遥 控 电 路 M . 北 京 : 人民 邮 电 出 版 社 , 2003.(上 接 第 660 页 )此 对 并 行 处 理 系
29、 统 结 构 和 并 行 算 法 及 并 行 设 计 语 言 进 行 深 入 研究 具 有 深 远 的 现 实 意 义 。参 考 文 献 : 1 杜 金 榜 , 王 跃 科 . 仪 器 仪 表 技 术 的 发 展 趋 向 J . 仪 器 仪 表 学 报 ,2002 , 5 (s) : 228 - 230.2 苏 涛 , 吴 顺 君 , 廖 晓 群 . 高 性 能 数 字 信 号 处 理 器 与 高 速 实 时 信 号处 理 M . 西 安 : 电 子 科 技 大 学 出 版 社 , 1999. 3 王 跃 科 , 杜 金 榜 . 基 于 ADSP2106X 的 并 行 处 理 系 统 的 设
30、计 J .电 子 工 程 师 , 2001.4 杜 金 榜 , 王 跃 科 . 基 于 多 DSP 并 行 处 理 的 发 动 机 综 合 参 数 测 试 系统 设 计 J . 计 算 机 测 量 与 控 制 , 2005 , 8 (13) : 763 - 765. 5 杜 金 榜 , 王 跃 科 . 军 用 自 动 测 试 设 备 的 发 展 趋 向 J . 计 算 机 测量 与 控 制 , 2001 , 9 (5) : 1 - 3. 6 孙 阳 , 余 锋 , 高 昆 . 支 持 多 DSP 并 行 处 理 的 多 功 能 VXI 仪 器 平 台J . 电 子 测 量 与 仪 器 学 报 , 2004 , 18 (1) : 3.
