畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-基于單片機(jī)的多功能密碼鎖.doc

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1、摘 要隨著社會(huì)物質(zhì)財(cái)富的日益增長，安全防盜已成為社會(huì)問題。而鎖自古以來就是把守門戶的鐵將軍，人們對它要求甚高，既要安全可靠地防盜，又要使用方便。而傳統(tǒng)的機(jī)械式鑰匙開鎖，人們常需攜帶多把鑰匙, 使用極不方便, 且鑰匙丟失后安全性即大打折扣。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對日常生活中的安全保險(xiǎn)要求越來越高。為滿足人們對鎖的使用要求，增加其安全性，用密碼代替鑰匙的密碼鎖應(yīng)運(yùn)而生。密碼鎖具有安全性高、成本低、功耗低、易操作等優(yōu)點(diǎn)?；谝陨咸攸c(diǎn)，本論文主要用ATMEL公司的AT89S51實(shí)現(xiàn)一種基于單片機(jī)的密碼鎖設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)介紹了AT89S51的主要特性和引腳功能，密碼鎖的硬件電路和軟件設(shè)計(jì)流程。使它具有

2、設(shè)置6位密碼，密碼通過鍵盤輸入，若密碼正確，則將鎖打開。密碼可以由用戶自己修改設(shè)定，鎖打開后才能修改密碼。修改密碼之前必須再次輸入密碼，在輸入密碼時(shí)需要輸入兩次確認(rèn)，以防止誤操作。同時(shí)，此密碼鎖還有報(bào)警、鎖定鍵盤等功能，密碼輸入錯(cuò)誤數(shù)碼顯示器會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤指示，若密碼輸入錯(cuò)誤次數(shù)超過3次，蜂鳴器報(bào)警并且鎖定鍵盤。系統(tǒng)主要有三部分組成：鍵盤接口電路、密碼鎖控制電路、LCD顯示電路。另外還有提示燈、報(bào)警蜂鳴器等。關(guān)鍵詞：AT89S51；密碼鎖；矩陣鍵盤AbstractWith the growing community of material wealth, security, anti-theft

3、has become a social problem. Since ancient times,and locked the iron door is guarded by generals, the people demanding ,it is necessary to safe and reliable anti-theft, but also easy to use. The traditional mechanical key to unlock, people often need to carry more than the key, the use of a very inc

4、onvenient, and the key is lost or greatly reduced after the security. With the continuous development of science and technology, people have insurance for the safty of everyday life become increasingly demanding devices. People to meet the requirements of the use of locks to increase their security,

5、 with password password to replace the key lock came into being. Locks with safe, low cost, low power consumption, easy operation and so on.Based on the above characteristics, the paper ATMEL Corporation AT89S51 with the realization of a microcontroller-based design locks. AT89S51 introduced the des

6、ign of the main characteristics and pin function locks the hardware circuit and software design process. It has set up six password, keyboard password, if the password is correct , it will open the lock. Password can be modified by the users own settings,open the lock in order to modify the password

7、. Change Password Re-enter password before,the need to enter a password twice to confirm the time in order to prevent misoperation. At the same time, the police have the password lock, lock keyboard and other functions, the password input error error digital display instructions, if the wrong passwo

8、rd more than 3 times a buzzer alarm and lock the keypad. System has three main components: a keyboard interface circuit, control circuit locks, LCD display circuit. There are also tips lights, such as alarm buzzer.Key words: AT89S51; password lock; matrix keyboard目 錄1 緒論11.1 電子密碼鎖的特點(diǎn)11.2 電子密碼鎖的發(fā)展趨勢1

9、1.3 密碼鎖設(shè)計(jì)的意義和目的12 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)32.1 總體設(shè)計(jì)框圖32.2 方案比較與可行性分析32.3 AT89S51簡介42.3.1 主要性能參數(shù)：42.3.2 引腳功能說明52.3.3 振蕩特性72.3.4 芯片擦除73 硬件電路設(shè)計(jì)93.1 4*4矩陣鍵盤93.2 復(fù)位電路93.3 振蕩電路103.4 外存儲器電路103.5 蜂鳴器113.6 密碼鎖控制電路113.7 LCD電路123.8 完整電路圖134 軟件程序部分設(shè)計(jì)144.1 流程圖154.2 具體功能軟件實(shí)施154.2.1 開始等待流程154.2.2 密碼檢查功能164.2.3 顯示功能164.2.4 鍵盤掃描184.2

10、.5 修改密碼19總結(jié)與展望20參考文獻(xiàn)21致謝221 緒論1.1 電子密碼鎖的特點(diǎn)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(jià)比較高的產(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(shí)現(xiàn)的。其性能和安全性已大大超過了機(jī)械鎖，特點(diǎn)如下：（1）具有按鍵有效指示和輸入錯(cuò)誤指示的功能。（2）具有解碼有效指示功能。（3）具有控制開鎖電平、定時(shí)中斷功能。（4）具有控制報(bào)警、密碼修改等功能，可在意外泄密的情況下及時(shí)修改密碼。（5）保密性強(qiáng)、靈活性高，容易實(shí)現(xiàn)，適用范圍廣，具有很好的市場推

11、廣價(jià)值，特別適用于家庭、賓館等場合。（6）門鎖外觀典雅大方，智能化程度高，功能完善，方便。1.2 電子密碼鎖的發(fā)展趨勢電子鎖的發(fā)展趨勢核心是防盜。無論運(yùn)用在哪些場合，都必須保證由精良的“鎖具”擔(dān)當(dāng)承載結(jié)構(gòu)部件，實(shí)現(xiàn)開啟、閉鎖的功能，而且承擔(dān)實(shí)體防護(hù)作用，抵抗住或盡量延遲破壞行為，讓電子防盜鎖“軟、硬不吃”。一般情況下，鎖具防盜的關(guān)鍵是鎖身外殼、閉鎖的部件（如伸縮的鎖舌或鎖栓、鎖扣盒鎖扣板以及依靠電磁力直接閉鎖的電磁部件等）的強(qiáng)度（應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和剛度，能夠承受一定數(shù)值、一定方向的靜壓力和沖擊力以及力矩）、鎖止型式（能承受某些方式和工具的作用）、配合間隙（防止采用機(jī)械的、電子的方法探入鎖具內(nèi)

12、部而被開啟）和布局（將薄弱的、與鎖的開啟直接相關(guān)的零部件和電路置于殼體保護(hù)之下，并且不易被識別出來）。 提高電子防盜鎖之防護(hù)能力的必然途徑是報(bào)警，在金融業(yè)的許多場所有人值守、有電視監(jiān)控，具有報(bào)警功能，可以綜合物理防范和人力防范兩種作用。報(bào)警的前提是具備探測功能，根據(jù)電子防盜鎖的使用場所和防護(hù)要求，可選擇多種多樣的探測手段。在中國的城市金融業(yè)中，實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)報(bào)警已經(jīng)成為對各金融網(wǎng)點(diǎn)的基本要求。 根據(jù)國內(nèi)外的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在各個(gè)有必要的場合，實(shí)行安全防范風(fēng)險(xiǎn)等級很有必要，即依據(jù)使用的防盜報(bào)警器材的性能、安裝布局和人員值守狀況等，可以評估被防護(hù)物或區(qū)域的防護(hù)能力，得出風(fēng)險(xiǎn)等級，其中，電子防盜鎖的性能至關(guān)重要

13、。1.3 密碼鎖設(shè)計(jì)的意義和目的基于單片機(jī)的密碼鎖是采用單片機(jī)、數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)對密碼的控制。密碼鎖行業(yè)市場空間巨大，前景廣闊。因此，本人結(jié)合所學(xué)專業(yè)開發(fā)基于單片機(jī)(AT89S51)控制的密碼鎖系統(tǒng)，有著非?，F(xiàn)實(shí)的意義。其目的在于：(1)鞏固、加深和擴(kuò)大單片機(jī)應(yīng)用的知識面，提高綜合及靈活運(yùn)用所學(xué)知識解決控制問題的能力；(2)培養(yǎng)針對課題需要，選擇和查閱有關(guān)手冊、圖表及文獻(xiàn)資料的自學(xué)能力，提高組成系統(tǒng)、編程、調(diào)試的動(dòng)手能力；(3)過對課題設(shè)計(jì)方案的分析、選擇、比較、熟悉單片機(jī)用系統(tǒng)開發(fā)、研制的過程，軟硬件設(shè)計(jì)的方法、內(nèi)容及步驟；2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)2.1 總體設(shè)計(jì)框圖圖2-1 總體設(shè)計(jì)框圖如圖21所示系

14、統(tǒng)主要由AT89S51(51系列)、八位數(shù)碼管、蜂鳴器、LCD顯示器、44矩陣鍵盤、復(fù)位電路等組成。2.2 方案比較與可行性分析方案一：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(gè)用戶輸入鍵，其中只有4個(gè)是有效的密碼按鍵，其它的都是干擾按鍵，若按下干擾鍵，鍵盤輸入電路自動(dòng)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(shí)間超過10秒（一般情況下，用戶不會(huì)超過10秒，若用戶覺得不便，還可以修改）電路將報(bào)警20秒，若電路連續(xù)報(bào)警三次，電路將鎖定鍵盤2分鐘，防止他人的非法操作。采用數(shù)字電路設(shè)計(jì)的方案好處就是設(shè)計(jì)簡單但控制的準(zhǔn)確性和靈活性差

15、。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(shí)要多加比較，合理選擇，以期獲得最佳的性價(jià)比。一般來說在選取單片機(jī)時(shí)從下面幾個(gè)方面考慮：性能、存儲器、運(yùn)行速度、I/O口、定時(shí)/計(jì)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1。除了以上的一些的還有一些最基本的，比如：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(shí)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)成本、開發(fā)人員的適應(yīng)性、技術(shù)支持和服務(wù)等等因素。基于以上因素本設(shè)計(jì)選用單片機(jī)AT89S51作為本

16、設(shè)計(jì)的核心元件，利用單片機(jī)靈活的編程設(shè)計(jì)和豐富的I/O端口，及其控制的準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)基本的密碼鎖功能。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，當(dāng)用戶需要開鎖時(shí)，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，如果密碼輸入正確則開鎖，不正確顯示密碼錯(cuò)誤重新輸入密碼，當(dāng)三次密碼錯(cuò)誤則發(fā)出報(bào)警；當(dāng)用戶需要修改密碼時(shí)，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?？梢钥闯龇桨付刂旗`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(shí)生活的需要此次設(shè)計(jì)采用此方案2.3 AT89S51簡

17、介AT89S51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含4K bytes的可系統(tǒng)編程的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)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)8051指令系統(tǒng)及引腳2。它集Flash程序存儲器既可在線編程（ISP）也可用傳統(tǒng)方法進(jìn)行編程及通用8位處理器于單片芯片中，ATMEL 公司的功能強(qiáng)大，低價(jià)位AT89S51 單片機(jī)可提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域4。2.3.1 主要性能參數(shù)：（1） 與MCS-51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容（2） 4k字節(jié)在系統(tǒng)編程（ISP）Flash閃速存儲器（3） 1000次擦寫周期（4） 4.

18、0-5.5V的工作電壓范圍（5） 全靜態(tài)工作模式:0Hz-33MHz（6） 三級程序加密鎖（7） 128*8字節(jié)內(nèi)部RAM（8） 32個(gè)可編程I/O口線（9） 2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器（10） 6個(gè)中斷源（11） 全雙工串行UART通道（12） 低功耗空閑和掉電模式（13） 中斷可從空閑模喚醒系統(tǒng)（14） 看門狗（WDT）及雙數(shù)據(jù)指針（15） 掉電標(biāo)識和快速編程特性（16） 靈活的在系統(tǒng)編程（ ISP字節(jié)或頁寫模式）2.3.2 引腳功能說明(1).Vcc:電源電壓(2).GND:地(3).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(shí)，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TT

19、L邏輯門電路，對端口寫“1”可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時(shí)，這組口線分時(shí)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(shí)，P0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。(4). P1口： P1是一個(gè)內(nèi)部上拉阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖級可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè) TTTL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(shí)可作為輸入口。作輸入口時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流。Flash編程和程序校驗(yàn)期間，P1接收低8位地址。(5).P2口：P2是一

20、個(gè)帶有內(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(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)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(shí)可作為輸入口。作輸入口時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流。 在訪問外部程序存儲器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，P2口線上的內(nèi)容（也即特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的內(nèi)容），在整個(gè)訪問期間不改變。Flash編程或校驗(yàn)時(shí)，P2亦接收高位地址和其它控制信號。(6).P3口：P3口帶有內(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(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)

21、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(shí)可作為輸入口。作輸入口時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流。 P3口除了作為一般的I/O口線外，更重要的是它的第二功能，如下表所示： 管腳 第二功能:P3.0 RXD（串行輸入口）P3.1 TXD（串行輸出口）P3.2 /INT0（外部中斷0）P3.3 /INT1（外部中斷1）P3.4 T0（記時(shí)器0外部輸入）P3.5 T1（記時(shí)器1外部輸入）P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） P3口還接收一些用于Flash閃速存儲器和程序校驗(yàn)的控制信號。(7).

22、RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。WDT溢出將使該引腳輸出高電平，設(shè)置SFR AUXR的DISRT0位（地址8EH）可打開或關(guān)閉該功能。DISRT0位缺省位RESET輸出高電平打開狀態(tài)。(8).ALE/PROG：當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，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(shí)鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的正脈沖信號，因此它可對外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)將跳過一個(gè)ALE脈沖。對Flash存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖。如有必要，可通過對特殊

23、功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH單元的D0位置位，可禁止ALE操作。該位值位后，只有一條M0VX和M0VC指令A(yù)LE才會(huì)被激活。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置ALE無效。(9).PSEN：程序存儲允許輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng)AT89S51由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個(gè)脈沖。當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，沒有兩次有效的PSEN信號。(10).EA/VPP:外部訪問允許。欲使CPU僅訪問外部程序存儲器（地址為0000H-FFFFH）,EA必須保持低電平。需要注意的是：如果加密位LB1被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存EA端狀態(tài)。如EA

24、端為高電平， CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。Flash存儲器編程時(shí)，該引腳加上+12V的編程電壓Vpp.(11).XTAL1:振蕩器反相放大器及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。(12).XTAL2: 振蕩器反相放大器的輸出端。2.3.3 振蕩特性AT89S51中有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益方向放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是放大器的輸入端和輸出端。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷振蕩器一起構(gòu)成自激振蕩器。外接石英晶體及電容C1、C2接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。對外接電容C1、C2雖然沒有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會(huì)輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定

25、性、起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性。也可以采用外部時(shí)鐘。如圖5右圖所示。這時(shí)，外部時(shí)鐘脈沖接到XTAL1端，即內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端，XTAL2則懸空。由于外部時(shí)鐘信號是通過一個(gè)2分頻觸發(fā)器后作為內(nèi)部時(shí)鐘信號的，所以對外部時(shí)鐘信號的占空比沒有特殊要求，但最小高電平持續(xù)時(shí)間和最大的低電平持續(xù)時(shí)間應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)條件的要求。2.3.4 芯片擦除在并行編程模式，利用控制信號的正確組合并保持ALE/PROG引腳200ns-500ns的低電平脈沖寬度即可完成擦除操作。在串行編程模式，芯片擦除操作是利用擦除指令進(jìn)行。在這種方式，擦除周期是自身定時(shí)的，大約為500ms . 擦除期間，用串行方式讀任何地址數(shù)據(jù)，返回

26、值均為00H。整個(gè)PEROM陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。 此外，AT89S51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。3 硬件電路設(shè)計(jì)3.1 4*4矩陣鍵盤本系統(tǒng)采用44矩陣鍵盤，16個(gè)按鍵分為輸入數(shù)字鍵：*、0、#、1、2、3、4、5

27、、6、7、8、9；功能鍵lock、modify、cle、Enter。圖3-1鍵盤電路3.2 復(fù)位電路89系列單片機(jī)與其他微處理器一樣，在啟動(dòng)時(shí)都需要復(fù)位，使CPU及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初態(tài)開始工作。有兩種復(fù)位方式：手動(dòng)復(fù)位和上電復(fù)位。手動(dòng)復(fù)位需要人為在復(fù)位輸入端RST上加入高電平。一般采用的辦法是在RST端和正電源之間接一個(gè)按鈕。AT89S51的上電復(fù)位，只要在RST復(fù)位輸入引腳上接一電容至Vcc端，下接一個(gè)電阻到地即可。當(dāng)系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，內(nèi)部寄存器的狀態(tài)，在SFRS中，除了端口鎖存器、堆棧指針SP和串行口的SBUF外，其余的寄存器全部清零，端口鎖存器的復(fù)位值為0FFH，堆棧指針值為

28、07H，SBUF內(nèi)為不定值。內(nèi)部RAM的狀態(tài)不受復(fù)位的影響，在系統(tǒng)上電時(shí)，RAM的內(nèi)容是不定的。時(shí)鐘電路工作后，在REST管腳上加兩個(gè)機(jī)器周期的高電平，芯片內(nèi)部開始進(jìn)行初始復(fù)位（如下圖3-1所示）。圖3-1 復(fù)位電路 3.3 振蕩電路 本設(shè)計(jì)晶振選擇頻率為12MHZ，電容選擇30pF（如圖3-2所示）。經(jīng)計(jì)算得單片機(jī)工作機(jī)器周期為：12（1/12M）=1us。圖3-2 振蕩電路3.4 外存儲器電路存儲密碼鎖的代碼，由于AT89S51內(nèi)部的數(shù)據(jù)存儲器RAM所能存儲的數(shù)據(jù)有限而且不能掉電保護(hù)。所以就需要合適大小的外存儲器來存儲密碼鎖代碼。本文采用AT24C02，內(nèi)含256 x 8位存儲空間，具有工

29、作電壓寬(2555 V)、擦寫次數(shù)多(大于10 000次)、寫入速度快(小于10 ms)、抗干擾能力強(qiáng)、數(shù)據(jù)不易丟失、體積小等特點(diǎn)。單片機(jī)通過P35和P36兩個(gè)管腳聯(lián)接AT24C02的兩個(gè)總線SCLSDA)接口7，并通過程序在P35和P36兩個(gè)管腳上面來形成I2C總線協(xié)議來與AT24C02進(jìn)行信息交互。圖3-3外存儲器電路3.5 蜂鳴器 由于蜂鳴器使用P2口驅(qū)動(dòng)要加上上拉電阻5（如圖3-4）。圖3-4 蜂鳴器3.6 密碼鎖控制電路開鎖控制電路的功能是當(dāng)輸入正確的密碼后將鎖打開。系統(tǒng)使用單片機(jī)其中一引腳線發(fā)出信號，經(jīng)三極管放大后，由繼電器驅(qū)動(dòng)電磁閥動(dòng)作將鎖打開。用戶通過鍵盤任意設(shè)置密碼，并儲存在

30、EEPROM中作為鎖碼指令6。只有用戶操作鍵盤時(shí)，單片機(jī)的電源端才能得到3V電源，否則單片機(jī)處于節(jié)電工作方式。開鎖步驟如下：首先按下鍵盤上的開鎖按鍵，然后利用鍵盤上的數(shù)字鍵09輸入密碼，最后按下確認(rèn)鍵。當(dāng)用戶輸入一密碼后，單片機(jī)自動(dòng)識碼，如果識碼不符，則報(bào)警。只有當(dāng)識碼正確，單片機(jī)才能控制電子鎖內(nèi)的微型繼電器吸臺8。當(dāng)繼電器吸臺以后帶動(dòng)鎖桿伸縮，這時(shí)，鎖勾在彈簧的作用下彈起，完成本次開鎖。開鎖以后，單片機(jī)自動(dòng)清除掉由用戶輸人的這個(gè)密碼。如下圖3-5所示： 圖3-5 開鎖控制電路3.7 LCD顯示器電路LCD顯示接入系統(tǒng)中能清晰的顯示開密碼鎖的操作步驟及提示，由P0驅(qū)動(dòng)LCD電路圖如圖3-7所示

31、圖3-7 LCD電路3.8 完整電路圖圖3-7 完整電路圖 4 軟件程序部分設(shè)計(jì)系統(tǒng)程序部分使用C語言編寫，C語言是一種高級程序設(shè)計(jì)語言，它的優(yōu)點(diǎn)是簡潔明了、可移植性強(qiáng)9。主要完成，開始時(shí)顯示器顯示提示“INPUT”輸入密碼。輸入密碼后按下確認(rèn)鍵，系統(tǒng)會(huì)將所輸入與系統(tǒng)密碼進(jìn)行比對。若輸入密碼正確則顯示“PASS”開鎖。然后可以選擇上鎖或者修改密碼。開鎖后，按下上鎖“LOCK”鍵，系統(tǒng)上鎖并返回；選擇修改密碼則可以對系統(tǒng)進(jìn)行修改密碼操作。在修改密碼前要輸入正確舊的密碼。正確輸入舊密碼之后，會(huì)有提示輸入兩次新密碼，若兩次密碼一致，則修改成功。期間操作出現(xiàn)失誤，系統(tǒng)會(huì)返回初始狀態(tài)，操作錯(cuò)誤超過3次，

32、系統(tǒng)會(huì)鎖定鍵盤，并報(bào)警用以防止惡意試探密碼10。4.1 流程圖圖4-1 總流程圖4.2 具體功能軟件實(shí)施4.2.1 開始等待流程系統(tǒng)開始一直顯示提示“INPUT”,并判斷有否按鍵，當(dāng)有鍵按下跳出等待。 圖4-2 開始等待流程4.2.2 密碼檢查功能本系統(tǒng)使用數(shù)組PASSWORD6存儲密碼,系統(tǒng)初始化對數(shù)組負(fù)值PASSWORD65,6,7,9,10,11相當(dāng)于鍵盤上的1，2，3，4，5，6。輸入密碼的時(shí)候，先將輸入的每一位密碼分別放置在數(shù)組check6中，然后再將check6與PASSWORD6的每一位分別對照。若每一位都相等，密碼檢查通過。圖4-3 密碼檢查4.2.3 顯示功能本系統(tǒng)LCD管顯

33、示。選碼由P3口輸出高電平有效，選位由P1口輸出低電平有效。顯示原理如下圖及下表：顯示方式有靜態(tài)顯示與動(dòng)態(tài)顯示兩種。在顯示提示信息如：輸入密碼“INPUT”,操作通過“PASS”,操作錯(cuò)誤“ERROR”,輸入舊密碼“OLD”,輸入新密碼“NE”,再次輸入“AGAIN”等信息時(shí)使用的是動(dòng)態(tài)顯示。由于8個(gè)顯示器的段碼同名端是連接在一起的，如果選碼的管腳（本系統(tǒng)中為P1）都為0，那么8個(gè)顯示器則顯示同一字符。要使各個(gè)數(shù)碼管出現(xiàn)不同字符必須采用“分時(shí)動(dòng)態(tài)掃描”的方法顯示。即每次點(diǎn)亮一個(gè)LED顯示器，延時(shí)一段時(shí)間再點(diǎn)亮下一個(gè)LED顯示器周而復(fù)始，8個(gè)LED顯示器輪流動(dòng)態(tài)掃描。利用人視覺余輝的暫留效應(yīng)，看

34、起來好像幾個(gè)顯示器上“同時(shí)”顯示不同的字符。如子程序view-input-password(): Void view-input-password(void): for(i=0;i200;i+) p3=0X48;p1=0XFe;/第四個(gè)顯示器顯示I for(i=0;i200;i+) P3=0X43;P1=0X7F;/第五個(gè)顯示器顯示N for(i=0;i200;i+) P3=0XCD;P1=0XBF;/第六個(gè)顯示器顯示P for(i=0;i200;i+) P3=0X62;P1=0XDF;/第七個(gè)顯示器顯示U for(i=0;i200;i+) P3=0X69;P1=0XEF;/第八個(gè)顯示器顯示T

35、 靜態(tài)顯示應(yīng)用在輸入密碼時(shí)數(shù)碼管的顯示進(jìn)行輸入密碼操作時(shí)，每輸入一位密碼數(shù)碼管顯示一個(gè)“”，實(shí)施方法為：當(dāng)有第一個(gè)按鍵時(shí)，第八個(gè)數(shù)碼管的片選信號為低電平，其他為高。當(dāng)有第二個(gè)按鍵時(shí)，第八、第七個(gè)數(shù)碼管的片選信號為低，其他為高，如此類推。如子程序input- view()：void input-view(void) /k為判斷輸入第幾位的變量switch(k) case 0:P1=0XEF;P3=0X01;/顯示由右至左1個(gè)“” case 1:P1=0XcF;P3=0X01;/顯示由右至左2個(gè)“” case 2:P1=0X8F;P3=0X01;/顯示由右至左3個(gè)“” case 3:P1=0X0F

36、;P3=0X01;/顯示由右至左4個(gè)“” case 4:P1=0X0E;P3=0X01;/顯示由右至左5個(gè)“” case 5:P1=0X0A;P3=0X01;/顯示由右至左6個(gè)“” 4.2.4 鍵盤掃描如圖3-2，本系統(tǒng)使用44矩陣鍵盤。當(dāng)沒有鍵按下時(shí)，行線和列線之間是不相連的，若第N行與第M列的鍵被按下，那么第N行與第M列的線就被接通。根據(jù)上述原理，本系統(tǒng)的鍵盤掃描方法是利用P2口的低四位作為行掃描線，P2口的高四位作為列回掃線。具體實(shí)施方法為：先使P2.0口輸出低電平，P2口其他口輸出高電平，然后對P2.4、P2.5、P2.6、P2.7四個(gè)口分別作判斷。若此四口都為高電平，則沒有鍵按下；若

37、有鍵按下，P2.4、P2.5、P2.6、P2.7四個(gè)口必定有一個(gè)口輸入為低電平，再判斷P2.4、P2.5、P2.6、P2.7哪個(gè)口為低電平則可判斷按鍵在哪列上。如P2.4、P2.5、P2.6、P2.7沒有低電平，再使P2.1為低電平，其他口為高電平，依次掃描下去，找到按鍵所在的行，再判斷P2口的高四位哪一位為低，便可知道鍵在哪一列上。鍵盤掃描子程序key()如下:/*加上行掃描信號后，判斷P2口高四位同時(shí)給標(biāo)記變量falg賦值并跳出循環(huán)*/void key(void)while(1) P2=0XFE;if(P2_4=0)falg=1;break; if(P2_5=0)falg=2;break;

38、 if(P2_6=0)falg=3;break; if(P2_7=0)falg=4;break; P2=0XFd;if(P2_4=0)falg=5;break; if(P2_5=0)falg=6;break; if(P2_6=0)falg=7;break; if(P2_7=0)falg=8;break; P2=0XFb;if(P2_4=0)falg=9;break; if(P2_5=0)falg=10;break; if(P2_6=0)falg=11;break; if(P2_7=0)falg=12;break; P2=0XF7;if(P2_4=0)falg=13;break; if(P2_5

39、=0)falg=14;break; if(P2_6=0)falg=15;break; if(P2_7=0)falg=16;break; 4.2.5 修改密碼本系統(tǒng)設(shè)定的修改密碼過程為，在輸入正確的密碼后，按modify，此時(shí)提示輸入舊密碼“old”，輸入正確的舊密碼后，可以輸入新密碼。此時(shí)鍵入的六位新密碼將保存到數(shù)組check6中。然后顯示器提示再次輸入，輸入完畢后，第二次輸入的密碼將保存在check26中，然后將check6中六位分別與check26中的六位比對，若兩次密碼輸入一致，即將新的密碼，也就是check26和check26中的六位賦值到PASSWORD6中。此時(shí)修改密碼工作完成，系

40、統(tǒng)將跳翻到開始，即提示輸入密碼“INPUT”?？偨Y(jié)與展望這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我對以前的知識進(jìn)行了復(fù)習(xí)，學(xué)到了很多以前沒有意識到的知識，同時(shí)鍛煉了我查閱資料的能力。在設(shè)計(jì)中，我遇到了很多問題，但卻鍛煉了我篩選資料、并將這些資料運(yùn)用到自己設(shè)計(jì)中的能力。還有，這次的論文書寫，使我對電子知識、元器件和繪圖軟件visio和Protell99有了更深層次的了解。設(shè)計(jì)中還有很多不足之處，和市場上的還有一定差距，例如沒有液晶顯示屏。希望能夠在以后的不斷深入學(xué)習(xí)中彌補(bǔ)自己的不足之處，朝著單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域繼續(xù)邁進(jìn)。參考文獻(xiàn)1 張毅剛，彭喜元.單片機(jī)原理及應(yīng)用M.北京:高等教育出版社，2003，122 石東海.單片機(jī)數(shù)據(jù)

41、通信技術(shù)從入門到精通M.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2002，3 林鋼.常用電子元器件.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004，84 余永權(quán).ATMEL89系列單片機(jī)應(yīng)用技術(shù).北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2002，45 李鐘實(shí)實(shí)用電子報(bào)警器精選百例M北京：科技技術(shù)文獻(xiàn)出版社，20026 趙新民智能儀器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)M哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1999年7 胡漢才單片機(jī)原理及其接口技術(shù)M清華大學(xué)出版社，1996年8 閻石數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)M高等教育出版社，1998年9 Brian W. Kernighan.The C Programming Language. Prentice Hall PTR,198810 Janice Mazidi.8051 Microcontroller and Embedded Systems. Prentice Hall,1999致謝