无线智能锁的设计与实现
【】本课题主要对一种具有开锁识别信息无线读取、快速感应射频卡片、精确计时以及高清度液晶显示等功能的无线智能锁进行了全方面设计，采用了最为经典的STC89C51来对无线智能锁控制系统内部的程序进行执行，这个系统以一个尤为低廉的价格而完成，但是含有非常高的功效，这是由于STC89C51的MCS-51内核的强大数据处理作用，搭配上LCD1602、有源蜂鸣器、RC522型RFID模块和DS1302实时时钟芯片等器件模块的应用，使得主控器件和各个必要模块进行了良好的功能对接。此无线智能锁系统使用了数字电路结合模拟电路的配置形式，完成了高速的数据交互能力，各功能模块电路输入输出的数据信号可以以最小的延迟时间传入后级电路。本论文还对这个系统进行了较长时间的环境试验测试，通过变化幅度较大的温度和湿度参数施加在该系统上，经过了长时间的测试，该款无线智能锁系统仍然保持正常工作状态。
目录
引言 1
一、 系统的组成 2
二、 单片机的概述 3
（一） 主控芯片STC89C51单片机简介 3
（二） 最小系统电路设计 3
三、 硬件电路的设计 4
（一） RC522型RFID模块电路设计 4
（二） RTC时钟电路设计 5
（三） 显示电路设计 6
（四） 报警电路设计 7
（五） 按键电路设计 8
四、 软件系统的设计 9
（一） 无线智能锁的主程序设计 9
（二） RC522型RFID模块驱动子程序设计 10
（三） DS1302时钟驱动子程序设计 10
（四） 液晶显示子程序设计 12
（五） 报警子程序设计 13
五、 实物的制作与调试 13
（一） 实物制作 13
（二） 实物调试 14
结束语 15
参考文献 16
致 谢 17
附录一 原理图 18
附录二 PCB图 20
附录三 元件列表 21
附录四 源程序 22
引言
以控制器作为主控核心的无线智能锁控 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
制系统里面将以STC89C51最小系统作为系统硬件中最为关键的一部分，在最小系统电路周围布置了各类智能传感器、人机交互模块、液晶显示器和其它必要必要模块，通过C程序代码的构建，将以最高效的程序执行流程来对无线智能锁系统的指标进行控制。因为老式无线智能锁控制系统在长时间的使用过程中出现了非常多无法规避的问题，设计人员正在不断积极探究解决这些存在问题的有效措施和可行办法，这其中应用控制器等微处理器来当作控制器的无线智能锁系统是最为妥善的一套措施，由于单片机是对代码程序的一种执行器件，因此它把完全遵循技术人员的思想进行工作，而较早期的无线智能锁系统全部使用技术含量低的模拟技术或机械结构作为主要架构，因此几乎没有办法定期对系统进行改进，而处理器芯片的可更新程序特点则完全解决了这一重大方案缺陷。本课题将对无线智能锁控制系统作为研究目标并且使用了STC89C51来当作这款系统的主控核心部分，通过软硬件系统的设计完成了一种含有一切预期功能指标的电子系统，本课题配置的该款无线智能锁控制系统是对现如今市场上现有产品成果的一次或多或少的提升，本次论文从课题确立到器材选取、从硬件设计再到软件设计，处处体现出了对当前相关无线智能锁控制系统研究现状的优化和增加。以主控处理器等微处理器方案完成的崭新无线智能锁系统是对传统无线智能锁系统的一种全盘革新换代，它将高速数据采集、高清度液晶显示以及智能传感器等崭新技术良好的嵌入到了无线智能锁控制系统中，这是传统无线智能锁控制系统不可能实现的，即使是在运行过程中出现众多错误，也不用担心此系统的质量，所以只需对目标代码进行优化改进并且重新烧写就行了，这些特征全是传统无线智能锁控制系统所无法比拟的。本课题通过这款STC89C51来完成本课题将要配置的该款无线智能锁系统将以高效的软件执行流程来对信号进行运算，并以人机交互体验感较佳的界面来完成使用人员与系统相互间的交流。因为控制器芯片具有多管脚性而且开发者可以通过程序代码对每一个管脚进行灵活的操控，因此以控制器芯片作为主控的无线智能锁控制系统能够完成对众多总数的传感模块、电路模块的驱动，不论是在性能还是目标上，运行效果中的参数精度和指标丰富性都把被极大的增加。
2016年的行业研究报告显示，以主控处理器作为主控的无线智能锁在此行业的市场占有率实现50%以上，作比较去年上涨近10%，这个信号强有力的表示通过单片机设计实现的无线智能锁系统正在被越来越多的人所接受，它所表现出来的高性能是其它产品所无法比拟的，也正是因为这个原因愈来愈多的人开始了对无线智能锁系统的研发和制造。对国内的无线智能锁产品市场进行调研后知道目前六成以上的无线智能锁产品出自进口，而国产的品牌优势却不是很明显，这主要和我国国内对无线智能锁系统的研发起步较晚有较大关系，而作为后起之秀，我国的研究人员加大了对无线智能锁的研究力度，每隔一段时间他们都会推出他们最新的研究成果。
本课题主要完成以下指标：
1．使用价格低并且显示效果良好的LCD1602液晶屏作为显示模块，具有高清晰度的液晶显示功能，能够通过并行接口与单片机进行接口连接，实现对系统参数的显示；
2．能够发出蜂鸣式报警信号，为系统提供报警功能；
3．能够通过C语言进行软件SPI接口的模拟，通过该接口对RC522模块进行驱动，实现对射频IC卡的身份读取和识别；
4．能够对北京时间进行计时，计时误差不高于1秒/24小时；
5．采用+5V直流电压供电。
系统的组成
本论文通过Visio软件绘制了一个无线智能锁系统的结构框图，无线智能锁控制系统的单片机最小系统电路由复位电路和时钟电路和STC89C51芯片组成，它是整个系统的关键核心，用做完成对LCD1602、有源蜂鸣器、RC522型RFID模块和DS1302实时时钟芯片等器件进行控制。
1．液晶屏显示电路以LCD1602液晶屏作为核心部件，用于实现点阵显示的功能，从而对锁卡号码以及其他信息进行显示；
2．报警信号生成电路以蜂鸣器作为核心部件，用于实现当刷卡错误时进行蜂鸣式报警的功能；
3．身份识别电路采用RC522型RFID功能模块，单片机将通过软件式SPI接口对其进行驱动，实现卡片感应以及识别的功能；
4．RTC时钟芯片模块用于自动对北京时间和日期进行计时，实现系统时间精准的计量。
图1 无线智能锁构造框图
单片机的概述
主控芯片STC89C51单片机简介
这里必需对STC89C51的性能参数以及资源配置等基本情况进行简要描述，便捷对下文的系统硬件和软件的设计过程进行表述。下面的图片为本无线智能锁系统所使用的STC89C51芯片外形图，本课题采用的是DIP40型的40管脚双排直插封装。
目录
引言 1
一、 系统的组成 2
二、 单片机的概述 3
（一） 主控芯片STC89C51单片机简介 3
（二） 最小系统电路设计 3
三、 硬件电路的设计 4
（一） RC522型RFID模块电路设计 4
（二） RTC时钟电路设计 5
（三） 显示电路设计 6
（四） 报警电路设计 7
（五） 按键电路设计 8
四、 软件系统的设计 9
（一） 无线智能锁的主程序设计 9
（二） RC522型RFID模块驱动子程序设计 10
（三） DS1302时钟驱动子程序设计 10
（四） 液晶显示子程序设计 12
（五） 报警子程序设计 13
五、 实物的制作与调试 13
（一） 实物制作 13
（二） 实物调试 14
结束语 15
参考文献 16
致 谢 17
附录一 原理图 18
附录二 PCB图 20
附录三 元件列表 21
附录四 源程序 22
引言
以控制器作为主控核心的无线智能锁控 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
制系统里面将以STC89C51最小系统作为系统硬件中最为关键的一部分，在最小系统电路周围布置了各类智能传感器、人机交互模块、液晶显示器和其它必要必要模块，通过C程序代码的构建，将以最高效的程序执行流程来对无线智能锁系统的指标进行控制。因为老式无线智能锁控制系统在长时间的使用过程中出现了非常多无法规避的问题，设计人员正在不断积极探究解决这些存在问题的有效措施和可行办法，这其中应用控制器等微处理器来当作控制器的无线智能锁系统是最为妥善的一套措施，由于单片机是对代码程序的一种执行器件，因此它把完全遵循技术人员的思想进行工作，而较早期的无线智能锁系统全部使用技术含量低的模拟技术或机械结构作为主要架构，因此几乎没有办法定期对系统进行改进，而处理器芯片的可更新程序特点则完全解决了这一重大方案缺陷。本课题将对无线智能锁控制系统作为研究目标并且使用了STC89C51来当作这款系统的主控核心部分，通过软硬件系统的设计完成了一种含有一切预期功能指标的电子系统，本课题配置的该款无线智能锁控制系统是对现如今市场上现有产品成果的一次或多或少的提升，本次论文从课题确立到器材选取、从硬件设计再到软件设计，处处体现出了对当前相关无线智能锁控制系统研究现状的优化和增加。以主控处理器等微处理器方案完成的崭新无线智能锁系统是对传统无线智能锁系统的一种全盘革新换代，它将高速数据采集、高清度液晶显示以及智能传感器等崭新技术良好的嵌入到了无线智能锁控制系统中，这是传统无线智能锁控制系统不可能实现的，即使是在运行过程中出现众多错误，也不用担心此系统的质量，所以只需对目标代码进行优化改进并且重新烧写就行了，这些特征全是传统无线智能锁控制系统所无法比拟的。本课题通过这款STC89C51来完成本课题将要配置的该款无线智能锁系统将以高效的软件执行流程来对信号进行运算，并以人机交互体验感较佳的界面来完成使用人员与系统相互间的交流。因为控制器芯片具有多管脚性而且开发者可以通过程序代码对每一个管脚进行灵活的操控，因此以控制器芯片作为主控的无线智能锁控制系统能够完成对众多总数的传感模块、电路模块的驱动，不论是在性能还是目标上，运行效果中的参数精度和指标丰富性都把被极大的增加。
2016年的行业研究报告显示，以主控处理器作为主控的无线智能锁在此行业的市场占有率实现50%以上，作比较去年上涨近10%，这个信号强有力的表示通过单片机设计实现的无线智能锁系统正在被越来越多的人所接受，它所表现出来的高性能是其它产品所无法比拟的，也正是因为这个原因愈来愈多的人开始了对无线智能锁系统的研发和制造。对国内的无线智能锁产品市场进行调研后知道目前六成以上的无线智能锁产品出自进口，而国产的品牌优势却不是很明显，这主要和我国国内对无线智能锁系统的研发起步较晚有较大关系，而作为后起之秀，我国的研究人员加大了对无线智能锁的研究力度，每隔一段时间他们都会推出他们最新的研究成果。
本课题主要完成以下指标：
1．使用价格低并且显示效果良好的LCD1602液晶屏作为显示模块，具有高清晰度的液晶显示功能，能够通过并行接口与单片机进行接口连接，实现对系统参数的显示；
2．能够发出蜂鸣式报警信号，为系统提供报警功能；
3．能够通过C语言进行软件SPI接口的模拟，通过该接口对RC522模块进行驱动，实现对射频IC卡的身份读取和识别；
4．能够对北京时间进行计时，计时误差不高于1秒/24小时；
5．采用+5V直流电压供电。
系统的组成
本论文通过Visio软件绘制了一个无线智能锁系统的结构框图，无线智能锁控制系统的单片机最小系统电路由复位电路和时钟电路和STC89C51芯片组成，它是整个系统的关键核心，用做完成对LCD1602、有源蜂鸣器、RC522型RFID模块和DS1302实时时钟芯片等器件进行控制。
1．液晶屏显示电路以LCD1602液晶屏作为核心部件，用于实现点阵显示的功能，从而对锁卡号码以及其他信息进行显示；
2．报警信号生成电路以蜂鸣器作为核心部件，用于实现当刷卡错误时进行蜂鸣式报警的功能；
3．身份识别电路采用RC522型RFID功能模块，单片机将通过软件式SPI接口对其进行驱动，实现卡片感应以及识别的功能；
4．RTC时钟芯片模块用于自动对北京时间和日期进行计时，实现系统时间精准的计量。
图1 无线智能锁构造框图
单片机的概述
主控芯片STC89C51单片机简介
这里必需对STC89C51的性能参数以及资源配置等基本情况进行简要描述，便捷对下文的系统硬件和软件的设计过程进行表述。下面的图片为本无线智能锁系统所使用的STC89C51芯片外形图，本课题采用的是DIP40型的40管脚双排直插封装。
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