單片機(jī)密碼保險柜

1、安徽建筑大學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文) 專 業(yè) 電子信息工程學(xué)院 此處要把線都調(diào)對齊 班 級_ 09計算機(jī)（1）班 學(xué)生姓名 朱進(jìn)山 學(xué) 號 09205010125 課 題 _ 基于單片機(jī)的密碼 保險柜設(shè)計與仿真 指導(dǎo)教師 梁祥瑩 2013年 6 月 10日摘要摘要去掉目前單片機(jī)已經(jīng)在家電領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，而且在安全密保什么是“安全密保”？方面，具有防盜報警功能的電子密碼鎖逐漸取代了傳統(tǒng)的機(jī)械密碼鎖，克服了機(jī)械密碼鎖密碼過少的安全性問題。本密碼鎖密碼保險柜，不是密碼鎖！的主控芯片采用價格實惠而且容易購買的 STC89C52芯片。密碼輸入采用矩陣鍵盤及獨立鍵盤有兩個鍵盤嗎？，密碼顯示采用

2、LCD1602液晶液晶什么？說完整。系統(tǒng)能完成密碼輸入、正確開鎖、超次報警等基本功能。系統(tǒng)的軟件實現(xiàn)采用功能強(qiáng)大且易于開發(fā)的KeilC51環(huán)境這句話不通順，且支持ISP下載。因此沒使用編程器，用C語言實現(xiàn)系統(tǒng)的軟件部分。由于51單片機(jī)也有一些不足之處如斷電后內(nèi)部RAM儲存的數(shù)據(jù)會完全丟失，為了克服這一缺點，這句話去掉系統(tǒng)的外圍加了以AT24C02芯片為核心的掉電存儲電路防止斷電后數(shù)據(jù)丟失。此設(shè)計具有安全性高、價格低廉便于實現(xiàn)、易于改進(jìn)等優(yōu)點。 關(guān)鍵詞：電子密碼鎖 ；STC89C52；矩陣鍵盤 ABSTRACTMCU had been widely used in home appliance

3、field，in the security password protection aspect anti-theft alarm function electronic combination lock gradually replace the traditional mechanical trick lock，it also overcome the security problems that the password of machinery combination lock are too few. This combination lock's master chip a

4、dopts STC89C52 which is affordable and easy to buy. Passwords input adopt matrix keyboard and independent keyboard, password's display using LCD1602 display digital. This system can accomplish password input, correct unlock, super times alarm ，these basic combination lock function . Software rea

5、lization of this system is used in KeilC51 environment .it is powerful and easy to develop, and to support ISP to download. Therefore it is not use programmer, use C language implementation software of system components. Because 51MCU also has some disadvantages ，such as the internal RAM stored data

6、 will be completely lose after power failure, in order to, the system's periphery added off electricity storage circuit and use AT24C02 chip to overcome these shortcomings. This design has a high security, a low prices，which is easy to be realized and improved.【Key words】Electronic Combination l

7、ock STC89C52 Matrix keyboard 目錄1. 緒論11.1 研究的目的和意義21.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀21.3 課題的主要任務(wù)21.4 本章小結(jié)32. 系統(tǒng)總體設(shè)計思路33. 硬件設(shè)計43.1 單片機(jī)AT89C5143.1.1 主要特性53.1.2 管腳說明63.1.3 時鐘電路83.1.4 復(fù)位電路83.2 模塊介紹93.2.1 鍵盤輸入電路93.2.2 密碼存儲電路103.2.3 開鎖電路113.2.4 報警電路123.2.3 顯示電路123.2.3 晶振電路134. 軟件設(shè)計144.1 模塊劃分144.1.1 鍵盤掃描模塊154.1.2 密碼修改模塊154.1.3 密

8、碼比較判斷模塊154.1.4 顯示模塊154.1.5報警模塊154.2 系統(tǒng)程序設(shè)計流程圖155. 系統(tǒng)調(diào)試與仿真195.1 Proteus軟件介紹195.2 keil軟件介紹205.3 下載工具STC-ISP21 5.4 系統(tǒng)調(diào)試仿真及結(jié)果215.4.1 仿真結(jié)果截圖215.4.2 結(jié)果分析26設(shè)計總結(jié)27致謝28參考文獻(xiàn)28附錄29附錄A 整體電路圖 29附錄B 源程序代碼30基于Proteus的密碼保險柜設(shè)計這個題目是否和任務(wù)書上的一模一樣？另外，你的子課題呢？電子與信息工程學(xué)院 計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè) 2009級1班 朱進(jìn)山指導(dǎo)教師 梁祥瑩1 緒 論頂行寫！ 隨著新技術(shù)的不斷開發(fā)與應(yīng)用，

9、近年來單片機(jī)發(fā)展十分迅速，一個以微機(jī)應(yīng)用為主的新技術(shù)革命浪潮正在蓬勃興起，單片機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)滲透到冶金、電力、建材、化工、機(jī)械、石油、食品等各個行業(yè)。單片機(jī)控制無疑是人們追求的目標(biāo)之一，它所給人們帶來的方便也是不可否認(rèn)的。MCS-51系列單片機(jī)應(yīng)用廣泛，是學(xué)習(xí)單片機(jī)技術(shù)較好的系統(tǒng)平臺，同時也是單片機(jī)微型計算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的一個重要系列。目前，單片機(jī)原理與應(yīng)用教材大都采用匯編語言講解和設(shè)計程序?qū)嵗?，但匯編語言學(xué)習(xí)困難。在實際應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)調(diào)試中，特別是開發(fā)比較復(fù)雜的應(yīng)用系統(tǒng)時，為了提高開發(fā)效率和使程序便于移植，現(xiàn)在多用C語言。 全文行間距是否為固定值22磅？ 在信息產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展的今天，我們生活中必不

10、可需的設(shè)備都向著小型化、便攜化、智能化、自動化的方向發(fā)展。所以電子密碼保險柜隨著快節(jié)奏的生活應(yīng)運而生。在我國六七十年代還是傳統(tǒng)的一把鑰匙配一把鎖，不管是單位還是個人每天都要認(rèn)真檢查是否鎖上了門，而且鑰匙還不能隨便亂放，一旦不小心忘記放在哪里很可能就打不開門了。傳統(tǒng)的鎖也相當(dāng)?shù)牟话踩?，會有一些不法分子想盡辦法打開你的房鎖去偷盜東西。電子密碼保險柜的產(chǎn)生使得這些問題都不再是問題，我們只需簡單的記住六位密碼即可。1.1 研究的目的和意義人們從前使用的鎖不但不方便，而且安全系數(shù)也比較低。隨著社會的進(jìn)步和人們生活水平的提高，老式的鎖已經(jīng)跟不上人們的要求，況且人們對防盜的要求越來越高，特別是對使用的便捷性

11、也有了更高的需求。因此近幾年一種新型的電子密碼保險柜應(yīng)運而生，受到了人們的青睞。有報警功能的密碼保險柜這時正為人們解決了不少問題。但是市場上的密碼保險柜大部分都是用于一些大公司財政機(jī)構(gòu)、價格高昂，一般人們難以接受。如果再設(shè)計和生產(chǎn)一種價格低廉、性能靈敏可靠的密碼保險柜，必將在防盜和保證財政安全方面發(fā)揮更加有效的作用。 電子密碼保險柜克服了機(jī)械式密碼保險柜安全性能差的缺點，特別是使用單片機(jī)控制的智能電子密碼保險柜，不但功能全，而且具有更高的安全性和可靠性。并且電子密碼保險柜只需記住一組密碼，無需攜帶鑰匙，免除了人們攜帶鑰匙的煩惱，被越來越多的人所喜歡。隨著我國第三產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，電子密

12、碼保險柜會在不久的將來得到廣泛的應(yīng)用。 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀20世紀(jì)80年代后，隨著電子鎖專用集成電路的出現(xiàn)，電子鎖的體積縮小，同時可靠性提高，成本也相對提高，所以只適合使用在安全性要求較高的場合，且需要有電源提供能量，使用還局限在一定范圍，難以普及，所以對密碼鎖的研究一直沒有明顯進(jìn)展。到了90年代，美國、意大利、德國、日本、加拿大、韓國以及我國的臺灣、香港等地的微電子技術(shù)的進(jìn)步和通信技術(shù)的發(fā)展為密碼鎖提供了技術(shù)上的支持，從而推動密碼鎖走向?qū)嶋H應(yīng)用的階段。目前，在西方國家，電子密碼鎖技術(shù)相對先進(jìn)，種類齊全，電子密碼鎖已被廣泛應(yīng)用于智能門禁系統(tǒng)中，使之更加安全更加可靠實現(xiàn)大門的管理。我國于90

13、年代初期開始對密碼鎖進(jìn)行初步的探索。到目前為止，隨著電子技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展，電子密碼鎖的技術(shù)領(lǐng)域已發(fā)展的十分成熟。從目前的技術(shù)水平和市場認(rèn)可程度看，使用最為廣泛的是鍵盤式電子密碼鎖，該產(chǎn)品主要應(yīng)用于保險箱、保險柜和金庫，還有一部分應(yīng)用于保管箱和運鈔車。在其他技術(shù)領(lǐng)域還有遙控式電子密碼鎖以及卡片式密碼鎖等。1.3 課題的主要任務(wù) 本設(shè)計的任務(wù)采用單片機(jī)AT89C52作為單片機(jī)的核心單元這句不通，C52本身就是單片機(jī)，利用單片機(jī)豐富的功能而設(shè)計的一款具有本機(jī)開鎖什么叫本機(jī)開鎖?，密碼更改和報警功能的電子密碼鎖。主要實現(xiàn)以下幾個功能：1、密碼顯示為了幫助用戶確認(rèn)是否有鍵按下，特在電路中設(shè)置了模擬顯

14、示電路；而為了防止密碼外泄，顯示時并不是顯示用戶按下的數(shù)字符號，而是以一個特定的字母符號提醒用戶是否有鍵按下。有鍵按下，就會顯示出字符-“*”實際系統(tǒng)中顯示的是“”，沒鍵按下，則不會顯示字符。2、密碼更改設(shè)置6位密碼，密碼通過密碼正確，不是密碼通過鍵盤輸入，當(dāng)按下更改密碼的功能鍵時功能鍵是那個鍵？，要先輸入原來的密碼，正確無誤后，再輸入新的密碼，最后按下確認(rèn)鍵即可。3、密碼錯誤報警當(dāng)用戶鍵入錯誤密碼時，系統(tǒng)就會報警，由揚(yáng)聲器發(fā)出警告聲。當(dāng)連續(xù)三次出現(xiàn)密碼錯誤時，則系統(tǒng)會報警聲。這段話是什么意思？這時必須按復(fù)位方可停止。4、本機(jī)鍵開鎖當(dāng)用戶鍵入正確密碼后，便會自動開鎖。但用戶鍵入密碼時應(yīng)注意：數(shù)

15、字與數(shù)字之間的間隔時間為30秒，例如密碼為123456，當(dāng)鍵入第一個數(shù)字1后應(yīng)在30秒內(nèi)鍵入第二個數(shù)字2，否則就會視為無效。1.4 本章小結(jié)無論是在工業(yè)生產(chǎn)中還是在日常生活中通過對電子密碼保險柜的應(yīng)用越來越普及，應(yīng)用場合也越來越多。因此，對于密碼保險柜的需求也在逐漸增加。本文基于以上方面的考慮，研究并設(shè)計了一種簡單的基于單片機(jī)的密碼保險柜具有重要的意義。2. 系統(tǒng)總體設(shè)計思路以AT89C52單片機(jī)為主控制單元，鍵盤為主要輸入單元，結(jié)合開鎖裝置、報警器和顯示器完成整個系統(tǒng)設(shè)計。系統(tǒng)的運行過程大致如下：假設(shè)初始狀態(tài)為閉鎖什么叫閉鎖？，此時系統(tǒng)等待按鍵輸入，數(shù)碼管前面說用的是液晶顯示，此處怎么變成數(shù)

16、碼管了？到底是什么顯示？顯示“please input password”。每按下一個數(shù)據(jù)鍵（即每輸入一位密碼），數(shù)碼管相應(yīng)的顯示一個“*”標(biāo)志，當(dāng)密碼全部輸入完成后，系統(tǒng)判斷密碼是否正確，正確則開鎖（仿真中以繼電器動作導(dǎo)致發(fā)光二極管點亮為標(biāo)志），錯誤則顯示“password error try again”，此后數(shù)碼管顯示“please input password”續(xù)等待按鍵；如果連續(xù)輸入錯誤密碼三次，則顯示“password error no chance”，需復(fù)位后才能繼續(xù)使用。系統(tǒng)是否具有這個功能？在開鎖狀態(tài)下，按下密碼重置鍵，則需先輸入原密碼，正確后輸入新密碼，輸入密碼過程中，數(shù)碼

17、管顯示 “*”，到底顯示什么？以保證密碼的隱秘性系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)框圖呢？各個功能模塊的劃分呢？。3. 硬件設(shè)計3.1 單片機(jī)AT89C52由于此設(shè)計需要編寫程序，并將程序載入單片機(jī)中，因此單片機(jī)必須具有足夠多的存儲空間，本次設(shè)計采用的ATMEL公司生產(chǎn)的AT89C52型單片機(jī)具有8K字節(jié)的FLASH完全滿足要求。16位的定時/計數(shù)器使得讀取數(shù)據(jù)變得更加簡單，同時其結(jié)構(gòu)有利于晶振電路和復(fù)位電路的連接。最重要的是，能夠在掉電狀態(tài)下保存RAM內(nèi)的數(shù)據(jù)。因此，對于本設(shè)計來說，選擇AT89C52是最有利的。AT89C51是一種帶8K字節(jié)FLASH存儲器（FPEROMFlash Programmable a

18、nd Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機(jī)。AT89C52是一種帶4K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C52是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本。AT89C52單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。3.1.1 主要特性AT89C52具有如下特點：AT89C52有40

19、個引腳，32個外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時內(nèi)含2個外中斷口，3個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，2個讀寫口線，AT89C52可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程,但不可以在線編程(S系列的才支持在線編程)。其將通用的微處理器和Flash存儲器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的Flash存儲器可有效地降低開發(fā)成本。AT89C52有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖3-1所示。 ·兼容MCS51指令系統(tǒng)  ·8k可反復(fù)擦寫(>1000次）Flash RO ·4k字節(jié)可編程FLA

20、SH存儲器 · 32個雙向I/O口  · 256x8bit內(nèi)部RAM   · 3個16位可編程定時/計數(shù)器中斷  · 時鐘頻率0-24MHz     · 2個串行中斷 · 可編程UART串行通道   · 2個外部中斷源 · 共6個中斷源     · 2個讀寫中斷口線 

21、· 3級加密位  · 低功耗空閑和掉電模式  · 軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能此處要修改圖3-1 AT89C52內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖3.1.2 管腳說明AT89C52引腳排列圖如圖3-2所示。 圖3-2 AT89C52引腳圖引腳功能說明：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，每位能吸收電流的方式驅(qū)動8個TTL邏輯門電路，對端口P0寫“1”時，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，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)

22、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口是一個帶內(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，此時可作輸出口。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。與AT89C51不同之處是，P1.0和P1.1還可分別作為定時/計數(shù)器2的外部計數(shù)輸入（P1.0/T2）和輸入（P1.1/T2EX），參見下表。要把格式完整的刷一遍引腳號功能特性表頭呢？P1.0T2（定時/計數(shù)器2外部計數(shù)脈沖輸入）

23、，時鐘輸出P1.1T2EX（定時/計數(shù)2捕獲/重裝載觸發(fā)和方向控制）P2口P2是一個帶內(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（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對端口P2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。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（例如執(zhí)行MOVXDPTR指令）時，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（如執(zhí)行MOVXRI指令）時，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。FLASH編程或校驗時，P2亦接收高位地址和一些控制信號。P3口P3口是

24、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。此時，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流。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，如下表所示：端口引腳第二功能此處表頭呢？P3.0RXD(串行輸入口)P3.1TXD(串行輸出口)P3.2INTO(外中斷0)P3.3INT1(外中斷1)P3.4TO(定時/計數(shù)器0)P3.5T1(定時/計數(shù)器1)P3.6WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)P3.7RD(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通)此外，P3口還接收一些用于FLASH閃存編程

25、和程序校驗的控制信號。RST復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時，RST引腳出現(xiàn)兩個機(jī)器周期以上高電平將是單片機(jī)復(fù)位。ALE/PROG當(dāng)訪問外部程存儲器或數(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)。一般情況下，ALE仍以時鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ALE脈沖。對FLASH存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH單元的D0位置位，可禁止ALE操作。該位置位后，只有一條MOVX和MOVC指令才能將ALE激活。此外，該引腳會被

26、微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時，應(yīng)設(shè)置ALE禁止位無效。PSEN程序儲存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng)AT89C52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，在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次PSEN信號。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則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器的指令。FLASH存儲器編程時，該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp，當(dāng)然這必須

27、是該器件是使用12V編程電壓Vpp.。P1.0和P1.1的第二功能它接手鍵盤的輸入并作出判斷,控制6位7段數(shù)碼管和LED指示燈的顯示。3.1.3 時鐘電路圖3-3時鐘電路AT89C52內(nèi)有時鐘發(fā)生器、振蕩電路（高增益反相放大器），振蕩電路與外界振蕩元件（晶振）構(gòu)成振蕩器，振蕩器與時鐘發(fā)生器一起構(gòu)成內(nèi)部時鐘方式，產(chǎn)生AT89C52工作所需的時鐘信號。它使單片機(jī)在唯一的時鐘信號控制下嚴(yán)格地按一定的節(jié)拍該系統(tǒng)中的晶振是多少？進(jìn)行工作（即按一定的時序工作），如圖3-3所示。3.1.4 復(fù)位電路本設(shè)計采用簡單的上電復(fù)位電路，如圖3-4所示。其實通過外部電容充電來實現(xiàn)復(fù)位的，上電瞬間，RST引腳的電位與V

28、cc相同，隨著充電電流的減小，此引腳電位將逐漸下降。RST引腳的高電平持續(xù)時間取決于電容的充電時間，應(yīng)大于兩個機(jī)器周期。圖中的電阻值、電容值為12MHz晶振時的常用值9。圖3-4復(fù)位電路3.2 模塊介紹根據(jù)整體設(shè)計思路與設(shè)計要求，本設(shè)計共分為單片機(jī)主控制模塊（含晶振、復(fù)位基本工作電路）、鍵盤輸入模塊、顯示模塊、報警模塊、開鎖模塊五個部分組成。這里有5個模塊嗎？3.2.1 鍵盤輸入電路鍵盤的原理呢？鍵盤輸入電路采用的是4×4的矩陣鍵盤，因為本設(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因此采用的是矩陣式按鍵鍵盤，它由行和列組成，也稱行列式鍵盤，按鍵位于行線和列線的交叉點上，密碼鎖的

29、密碼輸入由鍵盤輸入完成，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4X4鍵盤不但能完成密碼的輸入還能作特別功能鍵使用，設(shè)置功能等。鍵盤的每個按鍵功能在程序設(shè)計中設(shè)置。平時無按鍵按下時，行線電平狀態(tài)將由與此電平相連的列線電平?jīng)Q定。列線電平如果為低，則行線電平為低；列線電平為高，則行線電平也為高。這是識別矩陣鍵盤是否被按下的關(guān)鍵所在。由于矩陣鍵盤中的行、列為多鍵公用，各按鍵均影響該按鍵所在行和列的電平，因此，各按鍵彼此將相互發(fā)生影響，所以必須將行列線信號配合起來，并作適當(dāng)?shù)奶幚恚@樣才能決定閉合鍵的位置。其按鍵結(jié)構(gòu)及與單片機(jī)引腳接法如圖3-5所示。圖3-5圖的名稱呢？3.2.2

30、密碼存儲電路介紹存儲電路的原理。芯片的主要功能和引腳由于51單片機(jī)掉電后會丟失數(shù)據(jù)存儲器里的數(shù)據(jù)，因此必須外加掉電存儲電路。并由AT24C02芯片來實現(xiàn)。AT24C02芯片的管腳圖如圖3-6 所示。圖3-6 AT24C02芯片的管腳圖這個圖分明是接線圖本設(shè)計采用的是美國Atmel公司生產(chǎn)的AT24C02。AT24C02是一個2K位串行CMOS型 E2PROM， 內(nèi)部含有256個8位字節(jié)，CATALYST公司的先進(jìn)CMOS技術(shù)實質(zhì)上減少了器件的功耗。AT24C02有一個16字節(jié)頁寫緩沖器。該器件通過IIC總線接口進(jìn)行操作，有一個專門的寫保護(hù)功能。AT24C02支持IC，總線數(shù)據(jù)傳送協(xié)議IC，總線

31、協(xié)議規(guī)定任何將數(shù)據(jù)傳送到總線的器件作為發(fā)送器。任何從總線接收數(shù)據(jù)的器件為接收器。數(shù)據(jù)傳送是由產(chǎn)生串行時鐘和所有起始停止信號的主器件控制的。主器件和從器件都可以作為發(fā)送器或接收器，但由主器件控制傳送數(shù)據(jù)（發(fā)送或接收）的模式，通過器件地址輸入端A0、A1和A2可以實現(xiàn)將最多8個AT24C02器件連接到總線上。3.2.3開鎖電路用的是繼電器嗎？不是電機(jī)啊？ 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)動電磁閥動作將鎖打開。用戶通過鍵盤任意設(shè)置密碼，并儲存在EEPROM中作為鎖碼指令。只有用戶操作鍵盤時，單片機(jī)的電源端才能得到3V電源，

32、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)自動識碼，如果識碼不符，則報警。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。當(dāng)繼電器吸臺以后帶動鎖桿伸縮，這時，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)自動清除掉由用戶輸人的這個密碼。如圖3-7所示：圖3-7繼電器電路鎖3.2.4 報警電路 報警電路由一個蜂鳴器驅(qū)動電路來實現(xiàn)的，包括以下幾個部分：一個蜂鳴器、一個三極管、一個連續(xù)流二極管和一個電阻。蜂鳴器的作用：用來發(fā)聲，在其兩端加直流電壓（有源蜂鳴器）或者方波（無源蜂鳴器）

33、就可以發(fā)聲，其主要參數(shù)是外形尺寸、發(fā)聲方向、工作電壓、工作頻率、驅(qū)動方式（直流/方波）等。這些都可以根據(jù)需要來選擇。連續(xù)流二極管的作用：蜂鳴器本質(zhì)上是一個感性元件，其電流不能瞬變，因此必須有一個連續(xù)流二極管提供連續(xù)流。否則，在蜂鳴器兩端會產(chǎn)生幾十伏的尖峰電壓，可能損壞驅(qū)動三極管，并干擾整個電路系統(tǒng)的其他部分。三極管：三極管起開關(guān)作用，其基極的高電平使三極管飽和導(dǎo)通，使蜂鳴器發(fā)聲，而基極低電平則使三極管關(guān)閉，蜂鳴器停止發(fā)聲。報警電路如圖3-8所示。圖3-8 報警電路3.2.5 顯示電路 為了提高密碼鎖的密碼顯示效果能力。本設(shè)計的顯示部分由液晶顯示器LCD1602取代普通的數(shù)碼管來完成。只有按下鍵

34、盤上的開啟按鍵后，顯示器才處于開啟狀態(tài)。同理只有按下關(guān)閉按鍵后顯示器才處于關(guān)閉狀態(tài)。否則顯示器將一直處于初始狀態(tài)，當(dāng)需要對密碼鎖進(jìn)行開鎖時，按下鍵盤上的開鎖按鍵后利用鍵盤上的數(shù)字鍵09輸入密碼，每按下一個數(shù)字鍵后在顯示器上顯示一個*，輸入多少位就顯示多少個*。當(dāng)密碼輸入完成時，按下確認(rèn)鍵，如果輸入的密碼正確的話， LCD子顯示“RIGHT”，單片機(jī)其中P2.0引角會輸出低電平，使三極管T2導(dǎo)通，電磁鐵吸合，電子密碼鎖被打開，如果密碼不正確，LCD顯示屏?xí)@示“ERROR”，P2.0輸出的是高電平，電子密碼鎖不能被打開。通過LCD顯示屏，可以清楚的判斷出鎖所處的狀態(tài)。其顯示部分引腳接口。如圖3-

35、9所示 圖2.7 1602液晶電路3.2.6晶振電路前面已經(jīng)介紹過了 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)生器的放大或者縮小就成了電腦中各種不同的總線頻率。以聲卡來說，要實現(xiàn)對模擬信號44.1kHz或48kHz的采樣，頻率發(fā)生器就必須提供一個44.1kHz或48kHz的時鐘頻率。如果需要對這兩種音頻同時支持通話，聲卡就需要有兩個晶振。但是現(xiàn)在的娛樂級聲卡為了降低成本，通常都采用SCR將輸出的采樣頻率固定在48kHz，但是SCR會對音質(zhì)帶來傷害，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。晶振電路圖如圖3-10所示。 圖3-10

36、 晶振電路 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)字儀器儀表電子設(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的壓電效應(yīng)制成的一種諧振元件，它的基本構(gòu)成是：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

37、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、陶瓷或塑料封裝了的。只要在晶體振蕩器子板上施加交變電壓，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，從而導(dǎo)致機(jī)械變形的振幅突然增大。 4. 軟件設(shè)計4.1 模塊劃分本設(shè)計軟件部分要實現(xiàn)的功能分別為：鍵盤掃描，數(shù)碼管顯示，延時部分，蜂鳴器報警，蜂鳴器唱歌以及掉電存儲。4.1.1鍵盤掃描模塊鍵盤采用查詢的方式，放在主程序中，當(dāng)沒有按鍵按下的時候，單片機(jī)循環(huán)主程序，一旦有按鍵按下，便轉(zhuǎn)向相應(yīng)的子程序處理，處理結(jié)束再返回。4.1.2密碼修改模塊該模塊的功能

38、是修改設(shè)置密碼。密碼修改程序要求密碼要輸入兩次，程序?qū)纱屋斎氲拿艽a比較一致時，即用此密碼代替原先的密碼，如果兩次輸入的密碼不一致，則重復(fù)操作。這樣就避免了修改密碼的隨機(jī)性。4.1.3密碼比較判斷模塊該模塊的功能是將鍵盤輸入的密碼與設(shè)定的密碼進(jìn)行比較，若密碼正確，則開鎖；若不正確，則密碼輸入次數(shù)計數(shù)單元計數(shù)，如達(dá)不到3次，返回鍵盤掃描模塊；若計數(shù)已達(dá)3次，則調(diào)用報警模塊。4.1.4顯示模塊該模塊的功能是顯示，由于是分屏顯示數(shù)據(jù)，所以需要調(diào)用各顯示子程序。4.1.5報警模塊該模塊為了保證安全性，當(dāng)密碼輸入的次數(shù)超過3次，就會發(fā)出報警，以便引起人們的注意。4.2 系統(tǒng)程序設(shè)計流程圖 開始初始化鍵盤

39、掃描啟動程序鍵盤掃描鍵功能程序結(jié)束關(guān)閉程序流程圖有錯誤。重畫 圖4-1 主程序流程圖鍵功能程序鍵值09？鍵值開鎖？鍵值清除？鍵值設(shè)置？鍵值確認(rèn)？密碼輸入程序設(shè)置程序清除程序開鎖程序確認(rèn)程序YYYYYNNNN返回N 圖4-2 鍵功能流程圖鍵掃描流程圖，且流程圖有錯誤設(shè)置程序初始化按下設(shè)置鍵輸舊密碼確認(rèn)程序所輸入舊密碼正確？輸新密碼確認(rèn)程序設(shè)置成功輸入次數(shù)加1次數(shù)>3?報警程序NYNY返回確認(rèn)程序再次輸新密碼兩次新密碼輸入相同？NY流程圖有錯誤 圖4-3 密碼設(shè)置流程圖 5. 系統(tǒng)調(diào)試與仿真本次設(shè)計使用Proteus軟件進(jìn)行原理圖編輯，用keil軟件程序編寫程序。5.1 Proteus軟件介

40、紹Proteus軟件是英國Labcenter electronics公司出版的EDA工具軟件（該軟件中國總代理為廣州風(fēng)標(biāo)電子技術(shù)有限公司）。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。雖然目前國內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計，真正實現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計平臺，其處

41、理器模型支持8051、HC11、AVR、ARM、8086 PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33和MSP430等，2010年即將增加Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯器。Proteus與其他單片機(jī)仿真軟件不同的是，它不僅能仿真單片機(jī)CPU的工作情況，也能仿真單片機(jī)外圍電路或沒有單片機(jī)參與的其他電路的工作情況。因此在仿真和程序調(diào)用時，關(guān)心的不再是某些語句執(zhí)行時單片機(jī)寄存器和儲存器內(nèi)容的改變，而是從工程的角度直接看程序運行和電路工作過程和結(jié)果。Proteus主要由ISIS和ARES兩部分組成，I

42、SIS的主要功能是原理圖設(shè)計及與電路原理圖的交互仿真，ARES主要用于印制電路板的設(shè)計。本次設(shè)計主要用的是ISIS部分。Proteus ISIS是一種操作簡便而又功能強(qiáng)大的原理圖編譯工具，它運行于Windows操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析各種模擬器件和集成電路，該軟件的特點有：實現(xiàn)了單片機(jī)仿真和SPICE電路仿真結(jié)合。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)仿真、RS232動態(tài)仿真、IC調(diào)試器、SPI調(diào)試器、鍵盤和LCD系統(tǒng)仿真等功能；有各種虛擬儀器。如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等。支持主流單片機(jī)系統(tǒng)的仿真。目前支持的單片機(jī)類型有68000系列、8051系列、ARM系列、

43、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、PIC24系列、BSTAMP系列、Z80系列、HC11系列以及各種外圍芯片。提供軟件調(diào)試功能。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置斷點等調(diào)試功能，同時可以觀察各種變量、寄存器等的當(dāng)前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中，也必須具有這些功能；同時支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境。如KeiluVision3等軟件。具有強(qiáng)大的原理圖繪制功能。運行Proteus的ISIS程序后，進(jìn)入該仿真軟件的主界面。在工作前，要設(shè)置VIEW菜單下的捕捉對齊和system下的顏色、圖形界面大小等項目。通過工作欄中的P（從庫中選擇元件命令）命令。在pick device

44、s窗口中選擇電路所需的元件，放置元件并調(diào)整其相對位置，元件參數(shù)設(shè)置，元器件間連線，編寫程序；在source菜單的Define code generation tools 菜單命令下，選擇程序編譯的工具、路徑、擴(kuò)展名的項目：在source菜單的Add/remove source files命令下，加入單片機(jī)硬件電路的對應(yīng)程序：通過debug菜單的相應(yīng)命令仿真程序和電路的運行情況。Proteus提供了比較豐富的測試信號用于電路的測試。對于單片機(jī)硬件電路和軟件的調(diào)試，Proteus提供了兩種方法；一種是系統(tǒng)總執(zhí)行效果，一種是對軟件的分部調(diào)試以看具體的執(zhí)行情況。對于總體執(zhí)行效果的調(diào)試方法，只需要執(zhí)行d

45、ebug菜單下的execute菜單項或F12快捷鍵啟動執(zhí)行，用debug菜單下的pause animation 菜單項或pause鍵暫停系統(tǒng)的運行。對于軟件的分部調(diào)試，應(yīng)先執(zhí)行debug菜單下的start/restart debugging菜單項命令，此時可以選擇step over、step into和step out命令執(zhí)行程序，執(zhí)行的效果是單句執(zhí)行、進(jìn)入子程序執(zhí)行和跳出子程序執(zhí)行。在執(zhí)行了start/restart debugging命令后，在debug菜單的下面要出現(xiàn)仿真中所涉及到的軟件列表和單片機(jī)的系統(tǒng)資源等，可供調(diào)試時分析和查看。5.2 keil軟件介紹 Keil C51標(biāo)準(zhǔn)C編譯器

46、為8051微控制器的軟件開發(fā)提供了C語言環(huán)境,同時保留了匯編代碼高效,快速的特點。C51編譯器的功能不斷增強(qiáng)，使你可以更加貼近CPU本身，及其它的衍生產(chǎn)品。C51已被完全集成到uVision2的集成開發(fā)環(huán)境中，這個集成開發(fā)環(huán)境包含：編譯器，匯編器，實時操作系統(tǒng)，項目管理器，調(diào)試器。uVision2 IDE可為它們提供單一而靈活的開發(fā)環(huán)境。C51 V7版本是目前最高效、靈活的8051開發(fā)平臺。它可以支持所有8051的衍生產(chǎn)品，也可以支持所有兼容的仿真器，同時支持其它第三 方開發(fā)工具。Keil C51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點，只要看一下

47、編譯后生成的匯編代碼，就能體會到Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。 5.3下載工具STC-ISPSTC-ISP 是一款單片機(jī)下載編程燒錄軟件，是針對STC系列單片機(jī)而設(shè)計的，可下載STC89系列、12C2052系列和12C5410等系列的STC單片機(jī)，使用簡便，現(xiàn)已被廣泛使用。使用時只要將Keil C51生成的.HEX文件燒進(jìn)單片機(jī)就可以了，操作非常簡單。5.4系統(tǒng)調(diào)試仿真及結(jié)果首先在Proteus的ISIS環(huán)境下根據(jù)上述設(shè)計思路選擇元件，畫出原理圖（完整電路圖見附錄A）。然后在keil中寫好代碼并生成k

48、eil文件(完整代碼見附錄B）。完成電路連接后，在電路圖中雙擊單片機(jī)，輸入hex文件的路徑，然后保存，仿真執(zhí)行即可。5.4.1 仿真結(jié)果截圖1、 打開密碼保險柜電源時顯示如圖5-1所示： 圖5-1 初始界面2、輸入密碼界面如圖5-2所示： 圖5-2輸入密碼界面 3、開鎖后界面如圖5-3所示: 圖5-3 開鎖后界面4、 按下設(shè)置密碼鍵后如圖5-4所示： 圖5-4 改密界面5、 改密時輸完舊密碼后顯示： 圖5-5 輸入新密碼界面5.4.2 結(jié)果分析根據(jù)以上仿真結(jié)果看，此設(shè)計符合設(shè)計要求。再輸入密碼時，不顯示輸入數(shù)字，用“*”代替輸入數(shù)字；輸入錯誤密碼三次后會報警；輸入正確密碼后，指示燈亮，代表保險

49、柜開鎖；可以修改密碼，并設(shè)有掉電保護(hù)。 設(shè)計總結(jié)本次設(shè)計主要是要求使用一款大學(xué)時候沒有接觸過的工程管理及仿真軟件，一切都是新的，對自己來說是個挑戰(zhàn)挑戰(zhàn)自己的自學(xué)能力，跳幀自我對新知識的接受能力，從確定選題開始的查閱資料，到最后系統(tǒng)地聯(lián)調(diào)，遇到過很多困難，比如芯片的選擇、各模塊電路的設(shè)計、模塊整合，尤其是程序設(shè)計部分，各個子模塊最后整合的時候出現(xiàn)了編譯不通過、通過后顯示屏亂碼、報警系統(tǒng)不工作等問題，最后通過一行行查程序，問老師，問同學(xué)，逐一解決了上述問題。整個過程使我對C語言有了更加進(jìn)一步的理解，也明白了當(dāng)初老師嚴(yán)格要求我們寫程序之前必須有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牧鞒虉D的良苦用心。當(dāng)然，由于種種原因，本次設(shè)計的基

50、于單片機(jī)的保險柜設(shè)計還有很多不足之處，現(xiàn)在無論工業(yè)還是生活中，人們已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足于僅僅可以修改密碼，我們設(shè)想以后可以在此系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行完善，還可以添加多賬號、多密碼的組合，以起到監(jiān)測誰打過密碼箱的作用。通過本次畢業(yè)設(shè)計，我的知識得到鞏固和提升，并將理論應(yīng)用于實踐，獲得了書本上沒有的知識，使我對該課題步步深入，極大地提高了自己的實踐能力。對我以后的工作和生活也有重要的影響。致謝通過大學(xué)四年的學(xué)習(xí)，我獲得了很多專業(yè)相關(guān)的知識，在此感謝所有教過我的老師們，感謝你們的諄諄教誨，感謝你們的耐心指導(dǎo)，感謝你們帶給我的不可或缺的知識。通過本次畢業(yè)設(shè)計，我的知識得到升華，應(yīng)用知識的能力得到極大的提高。在此

51、對我的指導(dǎo)老師梁祥瑩老師致以深深的敬意，梁老師積極、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，認(rèn)真、努力的工作態(tài)度給了我極其深遠(yuǎn)的影響。同時，在設(shè)計的過程中，梁老師也給予我莫大的幫助，他幫助我制定研究過程的計劃，督促我每天努力學(xué)習(xí)，他的嚴(yán)格要求和悉心講解對我的畢業(yè)設(shè)計的順利完成起到了至關(guān)重要的作用。同時還要特別感謝同組的三位同學(xué)，是你們給了我強(qiáng)大的支持與理解，使這次畢業(yè)設(shè)計能圓滿地完成。 參考文獻(xiàn)1 程國鋼 案例解說單片機(jī)C語言開發(fā)M. 北京：電子工業(yè)出版社2 陳忠平 基于Proteus的51系列單片機(jī)設(shè)計與仿真（第二版）M .北京：電子工業(yè)出版社3 張靖武,周靈彬. 單片機(jī)系統(tǒng)PROTEUS設(shè)計與仿真M北京：電子工業(yè)出版社，20074 周潤景,張麗娜. 基于proteus的電路及單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計與仿真M. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，20065 李廣弟. 單片機(jī)基礎(chǔ)M. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社, 20086 田鑫. OP07功率放大器J. 武漢理工大學(xué)，2009，5-68 朱清慧, 張鳳蕊, 崔天嵩. 王志奎 .Proteus教程M. 北京：清華大學(xué)出版社9 基于單片機(jī)的溫度測量系統(tǒng). ，200910陳進(jìn)超.新型無線遙控電子密碼鎖系統(tǒng)的研究（D）湖北：