基于單片機(jī)的電子密碼鎖設(shè)計—大學(xué)畢業(yè)論文畢業(yè)設(shè)計學(xué)位論文范文模板參考資料

1、畢業(yè)設(shè)計題目：基于單片機(jī)的電子密碼鎖設(shè)計摘 要隨著電子產(chǎn)品向智能化和微型化的不斷開展，單片機(jī)已成為電子產(chǎn)品研制和開發(fā)中首選的控制器。隨著人們生活水平的提高，如何實現(xiàn)家庭防盜這一問題也變的尤其的突出，傳統(tǒng)的機(jī)械鎖由于其構(gòu)造的簡單，平安性能低，無法滿足人們的需要。本文從經(jīng)濟(jì)實用的角度出發(fā)，采用美國Atmel公司的單片機(jī)AT89S51與低功耗CMOS型E2PROM AT24C02作為主控芯片與數(shù)據(jù)存儲器單元，結(jié)合外圍的鍵盤輸入、顯示、報警、開鎖等電路，用匯編語言編寫主控芯片的控制程序，設(shè)計了一款可以屢次更改密碼具有報警功能的電子密碼鎖。經(jīng)實驗證明，該密碼鎖具有設(shè)計方法合理，簡單易行，本錢低，平安實用

2、等特點，符合住宅、辦公室用鎖要求，具有推廣價值。關(guān)鍵詞密碼鎖 單片機(jī) 報警AbstractAs electronic products are developing towards intelligence and minimization, singlechip computers (SCM ) have become the first choice for controllers in the development of electronic products. With the improvement of peoples living standards, it has becom

3、e particularly prominent about how to achieve Anti-theft family. The traditional mechanical lock has such shortcoming as simple structure , Low security, it cant meet peoples demands.For practicality, this paper designs a new electronic cipher lock, which has the function of alarm and whose cipher c

4、an be changed many times. This cipher lock uses AT89S51 SCM and E2PROM HYPERLINK :/ dzsc /icstock/145/AT24C02.html t _blank AT24C02 as main chip and data memory cell . The author made this ciphor lock by use of making controlled program of master CMOS with periphery electrocircuit of keyboard input,

5、 display, alarm and unlock.Experiments show that the designed cipher lock is characterized by its reasonable designing methods, simple operation, low cost and property of safety and practicalityBesides，it works well as a residence lock and has great potential for commercial developmentKey words: Cip

6、her lock SCM Alarm 目 錄 TOC o 1-2 h z u HYPERLINK l _Toc202143233 1 引言 PAGEREF _Toc202143233 h 1 HYPERLINK l _Toc202143234 1.1 電子密碼鎖簡介 PAGEREF _Toc202143234 h 1 HYPERLINK l _Toc202143235 1.2 電子密碼鎖的開展趨勢 PAGEREF _Toc202143235 h 1 HYPERLINK l _Toc202143236 1.3 本設(shè)計所要實現(xiàn)的目標(biāo) PAGEREF _Toc202143236 h 2 HYPERL

7、INK l _Toc202143237 2 設(shè)計方案的選擇 PAGEREF _Toc202143237 h 3 HYPERLINK l _Toc202143238 2.1 方案一：采用數(shù)字電路控制 PAGEREF _Toc202143238 h 3 HYPERLINK l _Toc202143239 2.2 方案二：采用以單片機(jī)為核心的控制方案 PAGEREF _Toc202143239 h 3 HYPERLINK l _Toc202143240 3 主要元器件介紹 PAGEREF _Toc202143240 h 4 HYPERLINK l _Toc202143241 3.1 主控芯片AT89

8、S51 PAGEREF _Toc202143241 h 4 HYPERLINK l _Toc202143242 3.2 存儲芯片AT24C02 PAGEREF _Toc202143242 h 9 HYPERLINK l _Toc202143243 LCD1602顯示器 PAGEREF _Toc202143243 h 10 HYPERLINK l _Toc202143244 3.4 晶體振蕩器 PAGEREF _Toc202143244 h 12 HYPERLINK l _Toc202143245 4 系統(tǒng)硬件構(gòu)成 PAGEREF _Toc202143245 h 13 HYPERLINK l _

9、Toc202143246 4.1 設(shè)計原理 PAGEREF _Toc202143246 h 13 HYPERLINK l _Toc202143247 4.2 電路總體構(gòu)成 PAGEREF _Toc202143247 h 13 HYPERLINK l _Toc202143248 4.3 電源輸入局部 PAGEREF _Toc202143248 h 14 HYPERLINK l _Toc202143249 4.4 鍵盤輸入局部 PAGEREF _Toc202143249 h 15 HYPERLINK l _Toc202143250 4.5 密碼存儲局部 PAGEREF _Toc202143250

10、h 15 HYPERLINK l _Toc202143251 4.6 復(fù)位部位 PAGEREF _Toc202143251 h 16 HYPERLINK l _Toc202143252 4.7 晶振局部 PAGEREF _Toc202143252 h 17 HYPERLINK l _Toc202143253 4.8 顯示局部 PAGEREF _Toc202143253 h 18 HYPERLINK l _Toc202143254 4.9 報警局部 PAGEREF _Toc202143254 h 18 HYPERLINK l _Toc202143255 4.10 開鎖局部 PAGEREF _To

11、c202143255 h 19 HYPERLINK l _Toc202143256 5 系統(tǒng)軟件設(shè)計 PAGEREF _Toc202143256 h 20 HYPERLINK l _Toc202143257 6 結(jié)論 PAGEREF _Toc202143257 h 24 HYPERLINK l _Toc202143259 參考文獻(xiàn)： PAGEREF _Toc202143259 h 25 HYPERLINK l _Toc202143261 附錄一 PAGEREF _Toc202143261 h 27 HYPERLINK l _Toc202143262 附錄二 PAGEREF _Toc202143

12、262 h 錯誤！未定義書簽。1 引言 電子密碼鎖簡介電子密碼鎖是一種通過密碼輸入來控制電路或是芯片工作，從而控制機(jī)械開關(guān)的閉合，完成開鎖、閉鎖任務(wù)的電子產(chǎn)品。它的種類很多，有簡易的電路產(chǎn)品，也有基于芯片的性價比擬高的產(chǎn)品?，F(xiàn)在應(yīng)用較廣的電子密碼鎖是以芯片為核心，通過編程來實現(xiàn)的。其性能和平安性已大大超過了機(jī)械鎖。其特點如下：1) 保密性好，編碼量多，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于彈子鎖。隨機(jī)開鎖成功率幾乎為零。2) 密碼可變，用戶可以隨時更改密碼，防止密碼被盜，同時也可以防止因人員的更替而使鎖的密級下降。3) 誤碼輸入保護(hù)，當(dāng)輸入密碼屢次錯誤時，報警系統(tǒng)自動啟動。4) 無活動零件，不會磨損，壽命長。5) 使用靈活

13、性好，不像機(jī)械鎖必須佩帶鑰匙才能開鎖。6) 電子密碼鎖操作簡單易行，一學(xué)即會。 電子密碼鎖的開展趨勢在日常生活和工作中，住宅與部門的平安防范、單位的文件檔案、財務(wù)報表以及一些個人資料的保存多以加鎖的方法來解決。目前門鎖主要用彈子鎖，其鑰匙容易喪失；保險箱主要用機(jī)械密碼鎖，其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，制造精度要求高，本錢高，且易出現(xiàn)故障，人們常需攜帶多把鑰匙，使用極不方便，且鑰匙喪失后平安性即大打折扣。針對這些鎖具給人們帶來的不便假設(shè)使用機(jī)械式鑰匙開鎖，為滿足人們對鎖的使用要求，增加其平安性，用密碼代替鑰匙的密碼鎖應(yīng)運(yùn)而生。它的出現(xiàn)為人們的生活帶來了很大的方便，有很廣闊的市場前景。由于電子器件所限，以前開發(fā)

14、的電子密碼鎖，其種類不多，保密性差，最根本的就是只依靠最簡單的模擬電子開關(guān)來實現(xiàn)的，制作簡單但很不平安，在后為多是基于EDA來實現(xiàn)的，其電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，電子元件繁多，也有使用早先的20引角的2051系列單片機(jī)來實現(xiàn)的，但密碼簡單，易破解。隨著電子元件的進(jìn)一步開展，電子密碼鎖也出現(xiàn)了很多的種類，功能日益強(qiáng)大，使用更加方便，平安保密性更強(qiáng)，由以前的單密碼輸入開展到現(xiàn)在的，密碼加感應(yīng)元件，實現(xiàn)了真真的電子加密，用戶只有密碼或電子鑰匙中的一樣，是打不開鎖的，隨著電子元件的開展及人們對保密性需求的提高出現(xiàn)了越來越多的電子密碼鎖。出于平安、方便等方面的需要許多電子密碼鎖已相繼問世。但這類產(chǎn)品的特點是針對特定

15、有效卡、指紋或聲音有效，且不能實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，只能適用于保密要求高且供個人使用的箱、柜、房間等。由于數(shù)字、字符、圖形圖像、人體生物特征和時間等要素均可成為鑰匙的電子信息，組合使用這些信息能夠使電子防盜鎖獲得高度的保密性，如防范森嚴(yán)的金庫，需要使用復(fù)合信息密碼的電子防盜鎖，這樣對盜賊而言是“道高一尺、魔高一丈。組合使用信息也能夠使電子防盜鎖獲得無窮擴(kuò)展的可能，使產(chǎn)品多樣化，對用戶而言是“千挑百選、自得其所。可以看出組合使用電子信息是電子密碼鎖以后開展的趨勢。1.3 本設(shè)計所要實現(xiàn)的目標(biāo)本設(shè)計采用單片機(jī)為主控芯片，結(jié)合外圍電路，組成電子密碼鎖，用戶想要翻開鎖，必先通過提供的鍵盤輸入正確的密碼才能將鎖

16、翻開，密碼輸入錯誤有提示，為了提高平安性，當(dāng)密碼輸入錯誤三次將報警。密碼可以由用戶自己修改設(shè)定，鎖翻開后才能修改密碼。修改密碼之前必須再次輸入密碼，在輸入新密碼時候需要二次確認(rèn)，以防止誤操作。2 設(shè)計方案的選擇2.1 方案一：采用數(shù)字電路控制用以74LS112雙JK觸發(fā)器構(gòu)成的數(shù)字邏輯電路作為密碼鎖的核心控制，共設(shè)了9個用戶輸入鍵，其中只有4個是有效的密碼按鍵，其它的都是干擾按鍵，假設(shè)按下干擾鍵，鍵盤輸入電路自動清零，原先輸入的密碼無效，需要重新輸入；如果用戶輸入密碼的時間超過10秒一般情況下，用戶不會超過10秒，假設(shè)用戶覺得不便，還可以修改電路將報警20秒，假設(shè)電路連續(xù)報警三次，電路將鎖定鍵

17、盤2分鐘，防止他人的非法操作。采用數(shù)字電路設(shè)計的方案好處就是設(shè)計簡單但控制的準(zhǔn)確性和靈活性差。故不采用 方案二：采用以單片機(jī)為核心的控制方案由于單片機(jī)種類繁多，各種型號都有其一定的應(yīng)用環(huán)境，因此在選用時要多加比擬，合理選擇，以期獲得最正確的性價比。一般來說在選取單片機(jī)時從下面幾個方面考慮：性能、存儲器、運(yùn)行速度、I/O口、定時/計數(shù)器、串行接口、模擬電路功能、工作電壓、功耗、封裝形式、抗干擾性、保密性，除了以上的一些的還有一些最根本的比方：中斷源的數(shù)量和優(yōu)先級、工作溫度范圍、有沒有低電壓檢測功能、單片機(jī)內(nèi)有無時鐘振蕩器、有無上電復(fù)位功能等。在開發(fā)過程中單片機(jī)還受到：開發(fā)工具、編程器、開發(fā)本錢、

18、開發(fā)人員的適應(yīng)性、技術(shù)支持和效勞等等因素?；谝陨弦蛩乇驹O(shè)計選用單片機(jī)AT89S51作為本設(shè)計的核心元件，利用單片機(jī)靈活的編程設(shè)計和豐富的I/O端口，及其控制的準(zhǔn)確性，實現(xiàn)根本的密碼鎖功能。在單片機(jī)的外圍電路外接輸入鍵盤用于密碼的輸入和一些功能的控制，外接AT24C02芯片用于密碼的存儲，外接LCD1602顯示器用于顯示作用。當(dāng)用戶需要開鎖時，先按鍵盤開鎖鍵之后按鍵盤的數(shù)字鍵09輸入密碼。密碼輸完后按下確認(rèn)鍵，如果密碼輸入正確那么開鎖，不正確顯示密碼錯誤重新輸入密碼，當(dāng)三次密碼錯誤那么發(fā)出報警；當(dāng)用戶需要修改密碼時，先按下鍵盤設(shè)置鍵后輸入原來的密碼，只有當(dāng)輸入的原密碼正確后才能設(shè)置新密碼。新密

19、碼輸入無誤后按確認(rèn)鍵使新密碼將得到存儲，密碼修改成功。可以看出方案二控制靈活準(zhǔn)確性好且保密性強(qiáng)還具有擴(kuò)展功能，根據(jù)現(xiàn)實生活的需要此次設(shè)計采用此方案3 主要元器件介紹3.1 主控芯片AT89S51AT89S51是一個低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元，功能強(qiáng)大的微型計算機(jī)的AT89S51可為許多嵌入式控制應(yīng)用

20、系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。3.1.1 AT89S51性能簡介AT89S51具有如下特點：40個引腳，4k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲器，128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器RAM，32個外部雙向輸入/輸出I/O口，5個中斷優(yōu)先級2層中斷嵌套中斷，2個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，看門狗WDT電路，片內(nèi)時鐘振蕩器。此外，AT89S51設(shè)計和配置了振蕩頻率可為0Hz并可通過軟件設(shè)置省電模式?？臻e模式下，CPU暫停工作，而RAM定時計數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時該芯片還具有PDIP

21、、TQFP和PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。圖3-1 AT89S51 芯片引腳圖其主要功能特性： 兼容MCS-51指令系統(tǒng) 4k可反復(fù)擦寫(1000次ISP Flash ROM 32個雙向I/O口 工作電壓 2個16位可編程定時/計數(shù)器 時鐘頻率0-33MHz 全雙工UART串行中斷口線 128x8 bit內(nèi)部RAM 2個外部中斷源 低功耗空閑和省電模式 中斷喚醒省電模式 3級加密位 看門狗WDT電路 軟件設(shè)置空閑和省電功能 靈活的ISP字節(jié)和分頁編程 雙數(shù)據(jù)存放器指針 可以看出AT89S51提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4K字節(jié)Flash閃速存儲器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32個I/O口線，

22、看門狗WDT，兩個數(shù)據(jù)指針，兩個16位定時器/計數(shù)器，一個5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘。同時, AT89S51可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時/計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式何在RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直接到一個硬件復(fù)位。 AT89S51引角功能說明Vcc：電源電壓GND：地P0口：P0口是一組8位漏極開路型雙向I/O口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口，作為輸出口用時，每位能驅(qū)動8個TTL邏輯門電路，對端口寫“1”可作為高阻抗輸入端口。在訪問外部數(shù)據(jù)存

23、儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址低8位和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。在Flash編程時，P0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻。P1口：P1是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖級可驅(qū)動吸收或輸出電流4個TTL邏輯門電路。對端口寫“1”,通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號校驗期間，P1接收低8位地址。表3-1為P1口第二功能。表3-1 P1口第二功能端口引腳第二功能MOSI用于ISP編程MISO用于ISP編程SCK用于ISP編程P2口：P2是一個帶

24、有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2的輸出緩沖級可驅(qū)動4個TTL邏輯門電路。對端口寫“1”,通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流I。在訪問位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器如執(zhí)行：MOVX Ri 指令時，P2口線上的內(nèi)也即特殊功能存放器，在整個訪問期間不改變。Flash 編程或校驗時，P2也接收高位地址和其它控制信號。P3口：P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P3口輸出緩沖級可驅(qū)動吸收或輸出電流4個TTL邏輯門電路。對P3口寫入“1”時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。作輸入端口時，被外部拉

25、低的P3口將用上拉電阻輸出電流I。P3口除了作為一般的I/O口線外，更重要的用途是它的第二功能，P3口的第二功能如下表3-2。 表3-2 P3口的第二功能端口功能第二功能端口引腳第二功能RXDP3.0串行輸入口T0P3.4定時/計數(shù)器0外部輸入TXDP3.1串行輸出口T1P3.5定時/計數(shù)器1外部輸入INT0P3.2外中斷0WRP3.6外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通INT1P3.3外中斷1RDP3.7外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩工作時，RST引腳出現(xiàn)兩個機(jī)器周期上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。WDT益出將使該引腳輸出高電平，設(shè)置SFR AUXR 的 DISRTO 位地址8EH可翻開或關(guān)閉該功能。

26、DISRTO 位缺省為RESET輸出高電平翻開狀態(tài)。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ALE地址鎖存允許輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器，ALE仍以時鐘振蕩頻率的1/6輸出的正脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目地，要注意的是：第當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ALE脈沖。如有必要，可通過對特殊功能存放器SFR區(qū)中的8EH單元的D0位置位，可禁止ALE操作。該位禁位后，只有一條MOVX 和MOVC指令A(yù)LE才會被激活。此外，該引腳伎被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時，應(yīng)設(shè)置ALE無效。PSEN：程序儲存允許PSEN輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，

27、當(dāng)AT89S51由外部程序存儲器取指令或數(shù)據(jù)時，每個機(jī)器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個脈沖。當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，高有兩次有效的PSEN信號。EA/VPP：外部訪問允許。欲使CPU公訪問外部程序存儲器地址0000HFFFFH，EA端必須保持低電平接地。需注意的是：如果加密位LB1被編程，復(fù)位時內(nèi)部會鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平接Vcc端，CPU那么執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。Flash存儲器編程時,該引腳加上12V的編程電壓Vpp。XTAL1：振蕩器反相放大器及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。3.1.3 AT89S51芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)特殊功能存放器：特殊功能存放

28、器的片內(nèi)空間分存如下列圖3-2所示。這些地址并沒有全部占用，沒有占用的地址不可使用，讀這些地址將得到一個隨意的數(shù)值。而寫這些地址單元將不能得到預(yù)期的結(jié)果。中斷存放器：各中斷允許控制位于IE存放器，5個中斷源的中斷優(yōu)先級控制位于IP存放器。圖3-3為AUXR輔助存放器。圖3-2 AUXR輔助存放器雙時鐘指針存放器：為方便地訪問內(nèi)部和外部數(shù)據(jù)存儲器，提供了兩個16位數(shù)據(jù)指針存放儲器：PD0位于SFR區(qū)塊中的地址82H、83H和DP1位于地址84H、85H，當(dāng)SFR中的位DPS=0時選擇DP0,而DPS=1時選擇DP1。在使用前初始化DPS。圖3-3 雙時鐘指針存放器電源空閑標(biāo)志：電源空閑標(biāo)志POF

29、在特殊功能存放儲器SFR中PCON的第4位PCON.4,電源翻開時POF置“1,它可由軟件設(shè)置睡眠狀態(tài)并不為復(fù)位所影響。存儲器結(jié)構(gòu)：MCS-51單片機(jī)內(nèi)核采用程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器空間分開的結(jié)構(gòu)，均具有64KB外部程序和數(shù)據(jù)的尋址空間。程序存儲器：如果EA引腳接地GND，全部程序均執(zhí)行外部存儲器。在AT89S51,假設(shè)接至Vcc電源，程序首先執(zhí)行從地址0000H0FFFH4KB內(nèi)部程序存儲器，再執(zhí)行地址為1000HFFFFH60KB的外部程序存儲器。數(shù)據(jù)存儲器：在AT89S51的具有128字節(jié)的內(nèi)部RAM，這128字節(jié)可利用直接或間接尋址方式訪問，堆棧操作可利用間接尋址方式進(jìn)行，128字節(jié)均可

30、設(shè)置為堆棧區(qū)空間?？撮T狗定時器WDT：WDT是為了解決CPU程序運(yùn)行時可能進(jìn)入混亂或死循環(huán)而設(shè)置，它由一個14bit計數(shù)器和看狗復(fù)位SFRWDTRST構(gòu)成。外部復(fù)位時，WDT默認(rèn)為關(guān)閉狀態(tài)，要翻開WDT，必按順序?qū)?1H和0E1H寫到WDTRST存放器，當(dāng)啟動了WDT，它會隨晶體振蕩器在每個機(jī)器周期計數(shù)，除硬件復(fù)位或WDT溢出復(fù)位外沒有其它方法關(guān)閉WDT，當(dāng)WDT溢出，將使RST引腳輸出高電平的復(fù)位脈沖。 存儲芯片AT24C02 HYPERLINK :/ dzsc /icstock/145/AT24C02.html t _blank AT24C02是美國Atmel公司的低功耗CMOS型E2PR

31、OM，內(nèi)含2568位存儲空間，具有工作電壓寬(2.55.5 V)、擦寫次數(shù)多(大于10000次)、寫入速度快(小于10 ms)、抗干擾能力強(qiáng)、數(shù)據(jù)不易喪失、體積小等特點。而且他是采用了I2C總線式進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫的串行器件，占用很少的資源和IO線，并且支持在線編程，進(jìn)行數(shù)據(jù)實時的存取十分方便。 HYPERLINK :/ dzsc /icstock/145/AT24C02.html t _blank AT24C02中帶有的片內(nèi)地址存放器。每寫入或讀出一個數(shù)據(jù)字節(jié)后，該地址存放器自動加1，以實現(xiàn)對下一個存儲單元的讀寫。所有字節(jié)均以單一操作方式讀取。為降低總的寫入時間，一次操作可寫入多達(dá)8個字節(jié)的數(shù)據(jù)。

32、I2C總線是一種用于IC器件之間連接的二線制總線。他通過SDA(串行數(shù)據(jù)線)及SCL(串行時鐘線)兩根線在連到總線上的器件之間傳送信息，并根據(jù)地址識別每個器件。 HYPERLINK :/ dzsc /icstock/145/AT24C02.html t _blank AT24C02正是運(yùn)用了I2C規(guī)程，使用主從機(jī)雙向通信，主機(jī)(通常為單片機(jī))和從機(jī)( HYPERLINK :/ dzsc /icstock/145/AT24C02.html t _blank AT24C02)均可工作于接收器和發(fā)送器狀態(tài)。主機(jī)產(chǎn)生串行時鐘信號(通過SCL引腳)并發(fā)出控制字，控制總線的傳送方向，并產(chǎn)生開始和停止的條件

33、。無論是主機(jī)還是從機(jī)，接收到一個字節(jié)后必須發(fā)出一個確認(rèn)信號ACK。 HYPERLINK :/ dzsc /icstock/145/AT24C02.html t _blank AT24C02的控制字由8位二進(jìn)制數(shù)構(gòu)成，在開始信號發(fā)出以后，主機(jī)便會發(fā)出控制字，以選擇從機(jī)并控制總線傳送的方向。 SOIC PDIP 圖3-4 AT24C02的兩種引腳圖圖3-5 AT24C02的電路接線圖圖中AT24C02的1、2、3腳是三條地址線，用于確定芯片的硬件地址。在AT89C51試驗開發(fā)板上它們都接地，第8腳和第4腳分別為正、負(fù)電源。第5腳SDA為串行數(shù)據(jù)輸入/輸出，數(shù)據(jù)通過這條雙向I2C總線串行傳送，在AT

34、89C51試驗開發(fā)板上和單片機(jī)的連接。第6腳SCL為串行時鐘輸入線，在AT89C51試驗開發(fā)板上和單片機(jī)的連接。SDA和SCL都需要和正電源間各接一個的電阻上拉。第7腳需要接地。24C02中帶有片內(nèi)地址存放器。每寫入或讀出一個數(shù)據(jù)字節(jié)后，該地址存放器自動加1，以實現(xiàn)對下一個存儲單元的讀寫。所有字節(jié)均以單一操作方式讀取。為降低總的寫入時間，一次操作可寫入多達(dá)8個字節(jié)的數(shù)據(jù)。 LCD1602顯示器 現(xiàn)在的字符型液晶模塊已經(jīng)是單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計中最常用的信息顯示器件了。1602型LCD顯示模塊具有體積小，功耗低，顯示內(nèi)容豐富等特點。1602型LCD可以顯示2行16個字符，有8位數(shù)據(jù)總線D0D7和RS，R

35、/W，EN三個控制端口，工作電壓為5V，并且具有字符比照度調(diào)節(jié)和背光功能。 接口信號說明1602型LCD的接口信號說明如表3-3所示： 表3-3 1602型LCD的接口信號說明編號符號引腳說明編號符號引腳說明1VSS電源地9D2Data I/O2VDD電源正極10D3Data I/O3V0液晶顯示偏壓信號11D4Data I/O4RS數(shù)據(jù)/命令選擇端H/L12D5Data I/O5R/W讀寫選擇端H/L13D6Data I/O6E使能信號14D7Data I/O7D0Data I/O15BLA背光源正極8D1Data I/O16BLK背光源負(fù)極3.3.2 主要技術(shù)參數(shù)1602型LCD的主要技術(shù)

36、參數(shù)如下表所示： 表3-4 1602型LCD的主要技術(shù)參數(shù)顯示容量16X2個字符芯片工作電壓工作電流2.0mA5.0V模塊最正確工作電壓字符尺寸2.95X4.35(WXH)mm 根本操作程序讀狀態(tài)：輸入：RS=L，RW=L， E=H 輸出：D0D7=狀態(tài)字讀數(shù)據(jù)：輸入：RS=H，RW=H， E=H 輸出：無寫指令：輸入：RS=L，RW=L， D0D7=指令碼，E=高脈沖 輸出：D0D7=數(shù)據(jù)寫數(shù)據(jù)：輸入：RS=H，RW=L， D0D7=數(shù)據(jù)， E=高脈沖 輸出：無3.4 晶體振蕩器晶體振蕩器，簡稱晶振，其作用在于產(chǎn)生原始的時鐘頻率，這個頻率經(jīng)過頻率發(fā)生器的放大或縮小后就成了電腦中各種不同的總線

37、頻率。以聲卡為例，要實現(xiàn)對模擬信號或48kHz的采樣，頻率發(fā)生器就必須提供一個或48kHz的時鐘頻率。如果需要對這兩種音頻同時支持的話，聲卡就需要有兩顆晶振。但是現(xiàn)在的娛樂級聲卡為了降低本錢，通常都采用SCR將輸出的采樣頻率固定在48kHz，但是SRC會對音質(zhì)帶來損害，而且現(xiàn)在的娛樂級聲卡都沒有很好地解決這個問題?，F(xiàn)在應(yīng)用最廣泛的是石英晶體振蕩器。 石英晶體振蕩器是一種高精度和高穩(wěn)定度的振蕩器，石英晶體振蕩器也稱石英晶體諧振器，它用來穩(wěn)定頻率和選擇頻率，是一種可以取代LC諧振回路的晶體諧振元件。石英晶體振蕩器廣泛地應(yīng)用在電視機(jī)、影碟機(jī)、錄像機(jī)、無線通訊設(shè)備、電子鐘表、單片機(jī)、數(shù)字儀器儀表等電子

38、設(shè)備中。為數(shù)據(jù)處理設(shè)備產(chǎn)生時鐘信號和為特定系統(tǒng)提供基準(zhǔn)信號。在單片機(jī)中為其提供時鐘頻率。石英晶體振蕩器是利用石英晶體二氧化硅的結(jié)晶體的壓電效應(yīng)制成的一種諧振器件，它的根本構(gòu)成大致是：從一塊石英晶體上按一定方位角切下薄片簡稱為晶片，它可以是正方形、矩形或圓形等，在它的兩個對應(yīng)面上涂敷銀層作為電極，在每個電極上各焊一根引線接到管腳上，再加上封裝外殼就構(gòu)成了石英晶體諧振器，簡稱為石英晶體或晶體、晶振。其產(chǎn)品一般用金屬外殼封裝，也有用玻璃殼、陶瓷或塑料封裝的。只要在晶體振子板極上施加交變電壓，就會使晶片產(chǎn)生機(jī)械變形振動，此現(xiàn)象即所謂逆壓電效應(yīng)。當(dāng)外加電壓頻率等于晶體諧振器的固有頻率時，就會發(fā)生壓電諧振

39、，從而導(dǎo)致機(jī)械變形的振幅突然增大。4 系統(tǒng)硬件構(gòu)成 設(shè)計原理本設(shè)計主要由單片機(jī)、矩陣鍵盤、液晶顯示器和密碼存儲等局部組成。其中矩陣鍵盤用于輸入數(shù)字密碼和進(jìn)行各種功能的實現(xiàn)。由用戶通過連接單片機(jī)的矩陣鍵盤輸入密碼，后經(jīng)過單片機(jī)對用戶輸入的密碼與自己保存的密碼進(jìn)行比照，從而判斷密碼是否正確，然后控制引腳的上下電平傳到開鎖電路或者報警電路控制開鎖還是報警，實際使用時只要將單片機(jī)的負(fù)載由繼電器換成電子密碼鎖的電磁鐵吸合線圈即可，當(dāng)然也可以用繼電器的常開觸點去控制電磁鐵吸合線圈。本系統(tǒng)共有兩局部構(gòu)成，即硬件局部與軟件局部。其中硬件局部由電源輸入局部、鍵盤輸入局部、密碼存儲局部、復(fù)位局部、晶振局部、顯示局

40、部、報警局部、開鎖局部組成，軟件局部對應(yīng)的由主程序、初始化程序、LCD顯示程序、鍵盤掃描程序、啟動程序、關(guān)閉程序、建功能程序、密碼設(shè)置程序、EEPROM讀寫程序和延時程序等組成。其原理框圖如圖4-1所示。AT89C51鍵盤輸入復(fù)位電路密碼存儲電路晶振電路電源輸入顯示電路報警電路開鎖電路圖4-1 電子密碼鎖原理框圖 電路總體構(gòu)成在確定了選用什么型號的單片機(jī)后，就要確定在外圍電路，其外圍電路包括電源輸入局部、鍵盤輸入局部、密碼存儲局部、復(fù)位局部、晶振局部、顯示局部、報警局部、開鎖局部組成，根據(jù)實際情況鍵盤輸入局部選擇4*4矩陣鍵盤，顯示局部選擇字符型液晶顯示LCD1602，密碼存儲局部選用AT24

41、C02芯片來完成。其原理圖如圖4-2所示：圖4-2 電路原理圖 電源輸入局部 密碼鎖主控制局部電源需要用5V直流電源供電，其電路如圖4-3所示，把頻率為50Hz、有效值為220V的單相交流電壓轉(zhuǎn)換為幅值穩(wěn)定的5V直流電壓。其主要原理是把單相交流電經(jīng) 過電源變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電壓。由于輸入電壓為電網(wǎng)電壓，一般情況下所需直流電壓的數(shù)值和電網(wǎng)電壓的有效值相差較大，因而電源變壓器的作用顯現(xiàn)出來起到降壓作用。降壓后還是交流電壓，所以需要整流電路把交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓。由于經(jīng)整流電路整流后的電壓含有較大的交流分量，會影響到負(fù)載電路的正常工作。需通過低通濾波電路濾波，使輸

42、出電壓平滑。穩(wěn)壓電路的功能是使輸出直流電壓根本不受電網(wǎng)電壓波動和負(fù)載電阻變化的影響，從而獲得穩(wěn)定性足夠高的直流電壓。本電路使用集成穩(wěn)壓芯片7805解決了電源穩(wěn)壓問題。圖4-3 電源輸入電路原理圖 4.4 鍵盤輸入局部由于本設(shè)計所用到的按鍵數(shù)量較多而不適合用獨立按鍵式鍵盤。采用的是矩陣式按鍵鍵盤，它由行線和列線組成，也稱行列式鍵盤，按鍵位于行列的交叉點上，密碼鎖的密碼由鍵盤輸入完成，與獨立式按鍵鍵盤相比，要節(jié)省很多I/O口。本設(shè)計中使用的這個4*4鍵盤不但能完成密碼的輸入還能作特別功能鍵使用，比方清空顯示功能等。鍵盤的每個按鍵功能在程序設(shè)計中設(shè)置。其大體功能看鍵盤按鍵上的標(biāo)記及與單片機(jī)引腳接法如

43、圖4-4所示：圖4-4 鍵盤輸入原理圖4.5 密碼存儲局部用EPROM芯片AT24C02存儲密碼。AT24C02是美國Atmel公司的低功耗CMOS型E2PROM，內(nèi)含2568位存儲空間，具有工作電壓寬(2.55.5 V)、擦寫次數(shù)多(大于10000次)、寫入速度快(小于10 ms)、抗干擾能力強(qiáng)、數(shù)據(jù)不易喪失、體積小等特點。而且他是采用了I2C總線式進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫的串行器件，占用很少的資源和IO線，并且支持在線編程，進(jìn)行數(shù)據(jù)實時的存取十分方便。 HYPERLINK :/ dzsc /icstock/145/AT24C02.html t _blank AT24C02中帶有的片內(nèi)地址存放器。每寫入

44、或讀出一個數(shù)據(jù)字節(jié)后，該地址存放器自動加1，以實現(xiàn)對下一個存儲單元的讀寫。所有字節(jié)均以單一操作方式讀取。為降低總的寫入時間，一次操作可寫入多達(dá)8個字節(jié)的數(shù)據(jù)。I2C總線是一種用于IC器件之間連接的二線制總線。他通過SDA(串行數(shù)據(jù)線)及SCL(串行時鐘線)兩根線在連到總線上的器件之間傳送信息，并根據(jù)地址識別每個器件。AT24C02正是運(yùn)用了I2C規(guī)程，使用主從機(jī)雙向通信，主機(jī)(通常為單片機(jī))和從機(jī)(AT24C02)均可工作于接收器和發(fā)送器狀態(tài)。主機(jī)產(chǎn)生串行時鐘信號(通過SCL引腳)并發(fā)出控制字，控制總線的傳送方向，并產(chǎn)生開始和停止的條件。無論是主機(jī)還是從機(jī)，接收到一個字節(jié)后必須發(fā)出一個確認(rèn)信號

45、ACK。 HYPERLINK :/ dzsc /icstock/145/AT24C02.html t _blank AT24C02的控制字由8位二進(jìn)制數(shù)構(gòu)成，在開始信號發(fā)出以后，主機(jī)便會發(fā)出控制字，以選擇從機(jī)并控制總線傳送的方向。其接線如圖4-5所示：圖4-5 密碼存儲電路原理圖4.6 復(fù)位部位 單片機(jī)復(fù)位是使CPU和系統(tǒng)中的其他功能部件都處在一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作，例如復(fù)位后PC0000H，使單片機(jī)從第個單元取指令。無論是在單片機(jī)剛開始接上電源時，還是斷電后或者發(fā)生故障后都要復(fù)位。在復(fù)位期間即RST為高電平期間，P0口為高組態(tài)，P1P3口輸出高電平；外部程序存儲器讀選通信號

46、PSEN無效。地址鎖存信號ALE也為高電平。根據(jù)實際情況選擇如圖4-6所示的復(fù)位電路。該電路在最簡單的復(fù)位電路下增加了手動復(fù)位按鍵，在接通電源瞬間，電容C1上的電壓很小，復(fù)位下拉電阻上的電壓接近電源電壓，即RST為高電平，在電容充電的過程中RST端電壓逐漸下降，當(dāng)RST端的電壓小于某一數(shù)值后，CPU脫離復(fù)位狀態(tài)，由于電容C1足夠大，可以保證RST高電平有效時間大于24個振蕩周期，CPU能夠可靠復(fù)位。增加手動復(fù)位按鍵是為了防止死機(jī)時無法可靠復(fù)位。當(dāng)復(fù)位按鍵按下后電容C1通過R5放電。當(dāng)電容C1放電結(jié)束后，RST端的電位由R5與R6分壓比決定。由于R53?報警程序NYNY返回確認(rèn)程序再次輸新密碼兩

47、次新密碼輸入相同？NY 圖5-3 密碼設(shè)置流程圖初始化按開鎖鍵輸入密碼確認(rèn)程序所輸入密碼正確？Y開鎖成功開鎖程序輸入次數(shù)加1次數(shù)3?報警程序返回NYN 圖5-4 開鎖流程圖6 結(jié)論本設(shè)計從經(jīng)濟(jì)實用的角度出發(fā)，采用美國Atmel公司的單片機(jī)AT89S51與低功耗CMOS型E2PROM HYPERLINK :/ dzsc /icstock/145/AT24C02.html t _blank AT24C02作為主控芯片與數(shù)據(jù)存儲器單元，結(jié)合外圍的鍵盤輸入、顯示、報警、開鎖等電路并用匯編編寫主控芯片的控制程序，研制了一款可以屢次更改密碼具有報警功能的電子密碼鎖。設(shè)計完全可行可以到達(dá)設(shè)計目地。使用單片機(jī)

48、制作的電子密碼鎖具有軟硬件設(shè)計簡單，易于開發(fā)，本錢較低，平安可靠，操作方便等特點，可應(yīng)用于住宅、辦公室的保險箱及檔案柜等需要防盜的場所，有一定的實用性。該電路設(shè)計還具有按鍵有效提示，輸入錯誤提示，控制開鎖電平，控制報警電路，修改密碼等多種功能?？稍谝馔庑姑艿那闆r下隨時修改密碼。保密性強(qiáng)，靈活性高，特別適用于家庭、辦公室、學(xué)生宿舍及賓館等場所。5參考文獻(xiàn)：1 石文軒,宋薇.基于單片機(jī)MCS一51的智能密碼鎖設(shè)計M.武漢工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報,2004,(01);2 祖龍起,劉仁杰. HYPERLINK :/ckrd t _top 一種新型可編程密碼鎖J. HYPERLINK :/ckrd t _b

49、lank 大連輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報, HYPERLINK :/ckrd t _blank 2002,(01);3 葉啟明. HYPERLINK :/ckrd o 單片機(jī)制作的新型平安密碼鎖 t _blank 單片機(jī)制作的新型平安密碼鎖J. HYPERLINK :/ckrd t _blank 家庭電子, HYPERLINK :/ckrd t _blank 2005,(10);4 郭海英. HYPERLINK javascript:EnterDetail(5577148,0,-KeyWord_C=基于單片機(jī)的電子平安密碼鎖的設(shè)計-Title_C=基于單片機(jī)的電子平安密碼鎖的設(shè)計,TP,97360A,基于

50、單片機(jī)的電子平安密碼鎖的設(shè)計,15934607); 基于單片機(jī)的電子平安密碼鎖的設(shè)計M.現(xiàn)代電子技術(shù),2005,(13);5 李明喜. HYPERLINK :/ckrd o 新型電子密碼鎖的設(shè)計 t _blank 新型電子密碼鎖的設(shè)計J. HYPERLINK :/ckrd t _blank 機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新, HYPERLINK :/ckrd t _blank 2004,(03);6 董繼成. HYPERLINK :/ckrd t _top 一種新型平安的單片機(jī)密碼鎖J. HYPERLINK :/ckrd t _blank 電子技術(shù), HYPERLINK :/ckrd t _blank 20

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53、技術(shù)選編M，北京：北京航空大學(xué)出版社，1998;15 李華.MCS-51系列單片機(jī)使用接口技術(shù)M，北京航空航天大學(xué)出版社，1993;16 彭為.單片機(jī)典型系統(tǒng)設(shè)計實例精講M，北京：電子工業(yè)出版社，2006;17 潘永雄.新編單片機(jī)原理與應(yīng)用M，西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2003;18 童詩白,華成英，模擬電子技術(shù)根底M，北京：高等教育出版社，2000;19 閻石主.數(shù)字電子技術(shù)根底M，北京：高等教育出版社，1998;20 樊昌信,曹麗娜.通信原理M，北京：國防工業(yè)出版社，2007;21 李瀚蓀.電路分析根底M，北京：高等教育出版社1991;附錄一程序清單:;* ;* 電子密碼鎖 * ;*

54、;* 2008/6/10 * ;*;顯示緩沖區(qū) LED1 EQU 6FH BUFF EQU 6EH TIMERS1 EQU 6DH ;輸入回車的次數(shù) TIMERS2 EQU 6CH ;報警的次數(shù) LED6 EQU 6AH ;密碼緩沖區(qū) PS1 EQU 69H PS2 EQU 78H PS3 EQU 67H PS4 EQU 66H PS5 EQU 65H PS6 EQU 64H PS7 EQU 63H PS8 EQU 62H ;AT24C02讀取緩沖區(qū) AT1 EQU 61H AT2 EQU 60H AT3 EQU 5FH AT4 EQU 5EH AT5 EQU 5DH AT6 EQU 5CH

55、AT7 EQU 5BH AT8 EQU 5AH ;按鍵標(biāo)志位 F_0 BIT 20H F_1 BIT 21H F_2 BIT 22H F_3 BIT 23H F_4 BIT 24H F_5 BIT 25H F_6 BIT 26H F_7 BIT 27H F_8 BIT 28H F_9 BIT 29H CH_STATE BIT 2AH ;系統(tǒng)更改的狀態(tài)標(biāo)志位，為1表示busy FLAG1 BIT 2BH ;功能鍵標(biāo)志位，為1表示功能按鍵。 F_F1 BIT 2CH F_F2 BIT 2DH PSW_F BIT 2EH ;密碼是否正確的標(biāo)志位 ;口資源定義 SDA BIT P3.6 ;定義串口數(shù)據(jù)

56、端 ORG 0000H AJMP MAIN ORG 000BH ;AJMP TIMER0 ORG 001BH ;AJMP TIMER1 ORG 0030H MAIN:MOV SP, #70H MOV TMOD, #11H MOV TH0, #3CH MOV TL0, #0B0H MOV TH1, #3CH MOV TL1, #0B0H CLR F_0 ;去除標(biāo)志位 CLR F_1 CLR F_2 CLR F_3 CLR F_4 CLR F_5 CLR F_6 CLR F_7 CLR F_8 CLR F_9 CLR BUF_FULL CLR CH_STATE CLR FLAG1 CLR F_F1

57、 CLR F_F2 CLR PSW_F MOV BUFF,#00H ;調(diào)用 LCALL INITPS ;初始化環(huán)境 LCALL INITAT LCALL XSA ;調(diào)用默認(rèn)顯示 MOV TIMERS1,#00H NOP MOV PS1, #11H ;初始化密碼830620 MOV PS2, #0AH MOV PS3, #02H MOV PS4, #13H MOV PS5, #0BH MOV PS6, #02H START:NOP ;程序開始 LCALL CH_KEY ;檢查鍵盤 AJMP START ;返回 CH_KEY:LCALL KS ;檢查有沒有按鍵按下 JNZ LK1 AJMP CH_

58、KEY LK1: LCALL T12MS ACALL KS JNZ LK2 RET LK2: NOP LCALL SBIE ;按鍵識別子程序 MOV BUFF, A ;送緩沖區(qū)以識別是數(shù)字鍵還是功能鍵？ LCALL CH_KF ;判斷按鍵功能。 JB FLAG1 ,KEY_FUN ;標(biāo)志為1，那么為功能鍵;*數(shù)字按鍵輸入并且存放到緩沖區(qū)內(nèi)等待比擬*KEY_DIG:NOP ;設(shè)一標(biāo)志，區(qū)分輸入是否滿 ;SETB TR0 INC TIMERS ;輸入數(shù)字的位數(shù) MOV A, TIMERS CLR C SUBB A, #01H JNZ PS_2 MOV PS1, BUFF ;依照順序存放密碼 AJM

59、P NEXT PS_2:MOV A, TIMERS SUBB A, #02H CLR C JNZ PS_3 MOV PS2, BUFF AJMP NEXT PS_3:MOV A, TIMERS CLR C SUBB A, #03H JNZ PS_4 MOV PS3, BUFF AJMP NEXT PS_4:MOV A, TIMERS CLR C SUBB A, #04 JNZ PS_5 MOV PS4, BUFF AJMP NEXT PS_5:MOV A, TIMERS CLR C SUBB A, #05 JNZ PS_6 MOV PS5, BUFF AJMP NEXT PS_6:MOV A, TIMERS CLR C SUBB A, #06H JNZ CH_KEY MOV PS6, BUFF NEXT:LCALL XSC MOV R7, TIMERS ;比擬輸入的次數(shù)。 CJNE R7, #06H ,FULL FULL:JC NEXT9 SETB BUF_FULL MOV TIMERS,#06H CLR L3 NOP LCALL T100MSD NOP AJMP CH_KEY NEXT9:CLR P2.1 ;密碼輸入一位，鳴叫一聲。 CLR L3 LCALL T100MSD ;延時100ms SETB L3 AJMP CH_KEY;*開