華工北校宿舍的們是沒有外置門把的，每次同學(xué)來敲門都要走到門口開房門，非常麻煩，如果出門忘記帶鑰匙就沒辦法從外面打開門。因此，使用紅外遙控開門就能很方便實(shí)現(xiàn)門的自動(dòng)開啟。本課題要求使用紅外遙控器控制來控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而達(dá)到開門效果。通過51單片機(jī)設(shè)定密碼鎖，并對(duì)紅外遙控器的信號(hào)進(jìn)行解碼，輸入正確密碼時(shí)可以開鎖。主要是需要實(shí)現(xiàn)單片機(jī)最小電路的設(shè)計(jì)，紅外接收電路的設(shè)計(jì)，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)以及液晶顯示模塊的電路設(shè)計(jì)等。

　　方案論證

　　2.1設(shè)計(jì)題目要求

　　制作紅外遙控開門裝置，使得開關(guān)門可以通過紅外遙控器控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)來控制。

　　（1） 當(dāng)用上遙控器上鎖后，需輸入相應(yīng)的開門密碼，單片機(jī)判斷后，若正確，蜂鳴器發(fā)出“滴滴”，代表開門，若錯(cuò)誤，蜂鳴器發(fā)出較快的“滴滴滴滴”。

　?。?） 在下次用遙控器上鎖之前，直接按開門鍵即可開門。

　?。?） 單片機(jī)斷電之后，所設(shè)密碼不會(huì)丟失。

　?。?） 實(shí)現(xiàn)修改密碼功能：以原密碼修改舊密碼，或者有更高層的密碼可直接修改舊密碼（類似于安全碼）。

　　（5） 平時(shí)不用時(shí)，單片機(jī)處于休眠模式（降低功耗），但接收到遙控器的消息后，單片機(jī)進(jìn)入工作模式。

　　2.2方案設(shè)計(jì)與論證

　　2.2.1設(shè)計(jì)思路

　　單片機(jī)最小系統(tǒng)部分：設(shè)計(jì)使單片機(jī)運(yùn)行起來的最小系統(tǒng)，控制外圍電路；

　　紅外信號(hào)解碼部分：設(shè)計(jì)紅外接收電路，與單片機(jī)連接，并編寫解碼程序利用單片機(jī)對(duì)紅外信號(hào)進(jìn)行解碼；

　　顯示部分：設(shè)計(jì)液晶與單片機(jī)連接的接口電路，編寫控制液晶顯示的程序，將開門過程的信息實(shí)時(shí)顯示在液晶屏上；

　　報(bào)警部分：由單片機(jī)控制外圍的蜂鳴器，當(dāng)密碼輸入正確是，輸出方波使其發(fā)出“滴滴”聲，輸入錯(cuò)誤時(shí)，則發(fā)出較快“滴滴滴滴”；

　　電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分：設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，當(dāng)按下開門鍵時(shí)，由單片機(jī)控制其轉(zhuǎn)；

　　信息保存部分：利用單片機(jī)內(nèi)部自帶的EEPROM，將密碼實(shí)時(shí)寫入EEPROM中，重新執(zhí)行程序時(shí)從EEPROM中讀取密碼數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)掉電保存。

　　2.2.2設(shè)計(jì)方案論證與比較

　　（1）紅外遙控電路：

　　方案一：使用紅外發(fā)射管與紅外接收管組合

　　紅外發(fā)射管與接收管組合硬件電路簡單，制作簡便；但是需要外加電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，增加按鍵電路，同時(shí)接收效率不高，難以實(shí)現(xiàn)題目要求

　　方案二：使用紅外遙控器與紅外一體接收管1838

　　紅外遙控器內(nèi)置調(diào)制電路，按下某個(gè)按鍵即發(fā)射出特定的調(diào)制信號(hào)，信號(hào)穩(wěn)定，且傳輸效率高；紅外一體接收管1838對(duì)紅外遙控器發(fā)射的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸出到輸出管腳，利用單片機(jī)可以很方便地對(duì)信號(hào)進(jìn)行解碼，同時(shí)外圍電路設(shè)計(jì)簡單。

　　綜上所述，選擇方案二。

　?。?）顯示模塊

　　方案一：使用LCD12864液晶進(jìn)行顯示

　　LCD12864是一款常用的中文圖形點(diǎn)陣液晶，128x64點(diǎn)陣，內(nèi)含中文字庫，可以顯示SCAII碼跟中文，同時(shí)，硬件電路簡單，支持并行與串行操作時(shí)序，當(dāng)使用串行操作時(shí)，只需要少量IO口便能進(jìn)行控制，由單片機(jī)進(jìn)行控制時(shí)需要遵守讀寫時(shí)序，能比較詳細(xì)顯示程序運(yùn)行過程的信息。

　　方案二：是用移位寄存器74HC595與數(shù)碼管配合顯示

　　74HC595是一種8位串行輸入，8位串行輸入或并行輸出的三態(tài)移位寄存器，利用74HC595可以大量節(jié)省單片機(jī)的IO口資源，實(shí)現(xiàn)對(duì)外數(shù)據(jù)的傳輸；數(shù)碼管是多個(gè)發(fā)光二極管組成的“8”字形器件，通過8根管腳來控制內(nèi)部對(duì)應(yīng)二極管的亮與滅。但是數(shù)碼管只能顯示數(shù)字，且外圍接口電路復(fù)雜，顯示多位數(shù)字時(shí)需要不停進(jìn)行動(dòng)態(tài)掃描，顯示效果單一。

　　綜上所述，選擇方案一。

　?。?）掉電保存模塊

　　方案一：使用AT24C02作為外部ROM

　　AT24C02是一個(gè)串行的E2PROM，內(nèi)部含256個(gè)8位字節(jié)，通過I2C總線進(jìn)行操作，數(shù)據(jù)保密性好，能保存100年，操作簡便，外部接口電路簡單，需要遵守I2C協(xié)議與單片機(jī)進(jìn)行通訊，能對(duì)單片機(jī)數(shù)據(jù)進(jìn)行保存。

　　方案二：使用STC12C5A60S2內(nèi)部自帶的E2PROM

　　STC12C5A60S2將內(nèi)部的Data Flash當(dāng)做E2PROM，擦寫次數(shù)達(dá)10萬次以上，并且內(nèi)部擁有相應(yīng)的控制寄存器，可以很方便對(duì)程序執(zhí)行過程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，執(zhí)行速度快，指令操作簡單，不需要添加外圍元件即能實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的保存。

　　綜上所述，選擇方案二。