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红外线遥控智能密码锁设计
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The Design of Intelligent Code Lock Remote Controlled
by Infrared Ray
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■淮阴工学院电气工程系 付丽辉 戴峻峰
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红外遥控技术在工农业生产，通信技术，家用电器等多种领域中得到了广泛的应用，特别是在门禁系统中的应用，更加受到了人们的瞩目。本设计的红外线遥控智能密码锁就是将红外遥控技术和单片机应用相结合的一种方案。它的特点是：抗干扰能力强，工作可靠，使用方便，具有较强的隐蔽性、保密性，而且可以智能修改密码。
它与传统锁具的不同之处在于：它与微电脑相结合，能够实现适时、智能控制管理功能。
总体设计
如图1，密码锁的红外线遥控器是由发射器与接收器两部分构成。发射器又由指令键、指令信号产生电路、调制电路、驱动电路及红外发射器件组成。当指令按键被按下时，发射电路可以输出一定数量被调制的脉冲信号。接收器由红外接受器件、前置放大电路、解调整形电路、解码电路及单片机系统组成。当接收器件收到发射器的红外指令信号时，它将红外信号变成电信号，再经放大、解调、整形、解码处理后送入CPU，由CPU进行识别处理，以控制密码锁的工作。
主要单元电路的设计
红外线发射器
如图2，CD4520为四位二进制加法器。当时钟脉冲输入端CP（或EN）有时钟脉冲作用时，输出端输出0000-1111的二进制码。CD4514为二进制码至16线时序译码器，可将二进制译为16线时序输出。由它们构成的15通道脉冲编码器如图2所示。平时，当指令键K1-K14均未按下时，非门A1的输入端被VDD与R1偏置为高电平，其输出为低电平；非门A4、A6都输出高电平；CD4520处于清零状态。同时，D2将A3输入端钳位成低电平;脉冲振荡器处于停振状态。当按任意指令键KI（I=1、2、3、------）时，电路中A1的输入端与译码器CD4514的QI（I=1、2、3、4------）相连，从而使A1输出端由高电平变低电平（因原始状态时QI为低电平）。一方面，A1输出的高电平使A4输出低电平，D1导通，C2通过D1迅速放电，A6立刻输出低电平，使CD4520退出清零状态；另一方面，A1输出的高电平使D2截止。由于D2此时相当开路，不再钳制A3输入端电位，
A2、A3构成的脉冲振荡器起振。A2输出方波脉冲，脉冲的速率为1000个/S，周期为1mS，宽度为0.5mS。A2输出的第一个方波脉冲的下降沿作用于CD4520的EN端，使其加1，即Q1=1；A2输出的第二个方波脉冲的下降沿使CD4520又加1，Q2=1；------直到QI=1由于KI已按下，故QI与KI键相连，A1输入端由低电平变高电平，输出由高电平变成低电平。此时，一方面，脉冲振荡器停振，不再输出脉冲；另一方面，A4输出高电平，D1截止，VDD通过R6向C2充电。经过一段时间，A6输出高电平，作用于CD4520的R端，使其清零，即:使Q1~Q14都输出低电平，等待下一次按键。上述A1的输出由高电平变成低电平至A6输出高电平使CD4520清零的延时时间为T=0.693R6C2。一般该时间设计应较长，不可太短，否则可能由于按动指令键的手还未移开，CD4520已清零，造成同一指令的重复发出；但也不要太长，否则影响指令键的操作速度。可见，由按下指令键KI至QI为高电平，CD4520的EN端共有1个脉冲作用，即脉冲振荡器输出1个编码脉冲，其脉冲数目与指令键号码相对应。A2输出的信号，除输出给CD4520的EN管脚外，还输出给与非门A7。此信号经由A7、A8、R4、R5、C3组成的载波振荡器调制后，作用于三极管T的基极，由T驱动红外发光二极管L1、L2发出调制载波红外线脉冲。
红外接收器
如图3，在接收电路中，由CX20106完成前置放大、载波选频、脉冲解调等工作。由于在红外接收管VD1收到红外光脉冲时，CX20106的7脚输出低电平。由于7脚输出的解调脉冲信号与原发射电路的编码脉冲信号相位相反，所以经反相器B1进行反相后，再作用于脉冲解码器的输入端。脉冲解码器由脉冲计数器CD4520等构成，当第一脉冲到来时，其上升沿通过VD2经C1、R1微分后，作用于CD4520的清零端R，使其清零。清零脉冲的有效宽度小于编码脉冲的脉宽。第一个及以后的脉冲下降沿将使CD4520计数，并同时在输出端输出计数值。每次当最后一个脉冲输入结束时，B1由VCC通过R3输入高电平,其输出为低电平。此时VD2截止，C1通过R1、R2放电，Q点由低电平变高电平（0.693C1*（R2+R1）>1mS）。经过B2、B3整形后向CPU提中断。CPU响应后，从由74LS373构成的缓冲器读回脉冲个数值。CPU根据读入的脉冲值进行处理，以实现该密码锁的各种功能，并可驱动显示电路进行显示，驱动声光报警电路进行声光报警。
程序流程
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。在中断服务程序中置"有键入"标志后，由CPU读取输入的脉冲数，根据该脉冲数向固定单元写键号。主程序根据"有键入"标志和此固定单元中的键号来分别完成不同处理。密码存储在外部存储器或程序存储器中，可采用能够动态存储、电可擦写的存储器，如FlashROM等。密码比较区在内存储器中，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。流程简图如图4。
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