基于MCS_51單片機(jī)電子密碼鎖的畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、 PAGE44 / NUMPAGES562013屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）材 料院 、 部：學(xué)生：指導(dǎo)教師：職 稱： 講師 專 業(yè)： 電子信息工程 班 級(jí)：學(xué) 號(hào)：2013年6月材料清單1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題任務(wù)書(shū)2、開(kāi)題報(bào)告3、工作進(jìn)度檢查表4、指導(dǎo)教師評(píng)閱表5、評(píng)閱評(píng)語(yǔ)表6、答辯資格審查表7、答辯與最終成績(jī)?cè)u(píng)定表8、畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告題目基于MCS-51單片機(jī)電子密碼鎖的設(shè)計(jì)學(xué)生班級(jí)學(xué)號(hào)專業(yè)電子信息工程一、文獻(xiàn)綜述電子防盜鎖應(yīng)用于金融業(yè)，其根本的作用是“授權(quán)”，即被“授權(quán)”的人才可以存取錢、物。廣義上講，金融業(yè)的“授權(quán)”主要包括以下三種層次的容：1、授予保管權(quán)，如使用保

2、管箱、保險(xiǎn)箱和保險(xiǎn)柜；2、授予出入權(quán)，如出入金庫(kù)、運(yùn)鈔車和保管室；3、授予流通權(quán)，如自動(dòng)存取款。目前，金融行業(yè)電子防盜鎖的應(yīng)用主要集中在前兩個(gè)層面上。下面將介紹幾種在金融行業(yè)中使用較多的電子防盜鎖以與它們的技術(shù)發(fā)展方向。 當(dāng)然，以上所說(shuō)的授權(quán)技術(shù)再高超，都必須由精良的“鎖具”擔(dān)當(dāng)承載結(jié)構(gòu)部件，實(shí)現(xiàn)開(kāi)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、閉鎖的部件的強(qiáng)度、鎖止型式、配合間隙和布局。 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(chǎng)所有人值守、有電視監(jiān)控，具有報(bào)警功能，可以綜合物理防和人力防兩種作

3、用。報(bào)警的前提是具備探測(cè)功能，根據(jù)電子防盜鎖的使用場(chǎng)所和防護(hù)要求，可選擇多種多樣的探測(cè)手段。在中國(guó)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(duì)各金融網(wǎng)點(diǎn)的基本要求。 根據(jù)國(guó)外的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，金融業(yè)實(shí)行安全防風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)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(píng)估被防護(hù)物或區(qū)域的防護(hù)能力，得出風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，其中，電子防盜鎖的性能至關(guān)重要。由于數(shù)字、字符、圖形圖像、人體生物特征和時(shí)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性，如防森嚴(yán)的金庫(kù)，需要使用復(fù)合信息密碼的電子防盜鎖，這樣對(duì)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(wú)窮

4、擴(kuò)展的可能，使產(chǎn)品多樣化，對(duì)用戶而言是“千挑百選、自得其所”。二、課題發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)在日常生活和工作中，住宅與部門的安全防、單位的文件檔案、財(cái)務(wù)報(bào)表以與一些個(gè)人資料的保存多以加鎖的辦法來(lái)解決。目前門鎖主要用彈子鎖其鑰匙容易丟失，保險(xiǎn)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、成本高且鑰匙丟失后安全性即大打折扣。由于電子器件所限，以前開(kāi)發(fā)的電子密碼鎖其種類不多、性差，最基本的就是只依靠最簡(jiǎn)單的模擬電子開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。制作簡(jiǎn)單但很不安全，在后為多是基于EDA來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、電子元件繁多，但密碼簡(jiǎn)單易破解。隨著電子元件的進(jìn)一步發(fā)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

5、更加方便、安全性更強(qiáng)。由以前的單密碼輸入發(fā)展到現(xiàn)在的密碼加感應(yīng)元件。實(shí)現(xiàn)了真正的電子加密。用戶只有密碼或電子鑰匙中的一樣是打不開(kāi)鎖的。隨著電子元件的發(fā)展與人們對(duì)性需求的提高出現(xiàn)了越來(lái)越多的電子密碼鎖。三、主要容擬在此電子密碼鎖的系統(tǒng)中設(shè)計(jì)主要由三部分組成：44矩陣鍵盤接口電路、密碼鎖的控制電路、輸出八段顯示電路。另外系統(tǒng)還有LED提示燈，報(bào)警蜂鳴器等。系統(tǒng)能完成本機(jī)超次鎖定、修改用戶密碼基本的密碼鎖的功能。本設(shè)計(jì)的任務(wù)擬采用單片機(jī)（C51）作為單片機(jī)的核心單元，利用單片機(jī)串行發(fā)射、接收等功能而設(shè)計(jì)的一款具有本機(jī)開(kāi)鎖和報(bào)警功能的電子密碼鎖。本系統(tǒng)成本低廉，功能實(shí)用。主要分為以下幾個(gè)部分： （1）

6、設(shè)置密碼與修改設(shè)置6位密碼，密碼可以由用戶自己修改設(shè)定（只支持6位密碼），密碼通過(guò)鍵盤輸入，若密碼正確，則將鎖打開(kāi)。鎖打開(kāi)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(shí)候需要二次確認(rèn)，以防止誤操作。(2）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)置了模擬顯示電路；而為了防止密碼外泄；顯示時(shí)，并不是顯示用戶按下的數(shù)字符號(hào)，而是以一個(gè)特定的字母符號(hào)提醒用戶是否有鍵按下。有鍵按下，就會(huì)顯示出字符“*”，沒(méi)鍵按下，則不會(huì)顯示字符。這樣既巧妙的提醒了用戶又保護(hù)了用戶密碼，此乃本設(shè)計(jì)可靠性優(yōu)點(diǎn)之一。 (3）密碼錯(cuò)誤報(bào)警當(dāng)用戶鍵入錯(cuò)誤密碼時(shí)，密碼輸入錯(cuò)誤數(shù)碼顯示器會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤提示。當(dāng)連續(xù)

7、三次出現(xiàn)密碼錯(cuò)誤時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)報(bào)警，由蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲，鎖定鍵盤且系統(tǒng)會(huì)長(zhǎng)期報(bào)警不止。這時(shí)必須按復(fù)位方可停止。此乃安全可靠性之一。四、設(shè)計(jì)的重點(diǎn)與難點(diǎn) 1、設(shè)計(jì)的重點(diǎn)（1）設(shè)計(jì)密碼與修改。密碼通過(guò)鍵盤輸入，鎖打開(kāi)后才能修改密碼，修改密碼前需輸入密碼，且修改新密碼需要二次輸入，以防出錯(cuò)。 （2）密碼顯示，為了防止密碼泄露，每按下一個(gè)鍵均以“*”代替。 （3）密碼出錯(cuò)的報(bào)警。按了確認(rèn)鍵，如果密碼出錯(cuò)，則顯示密碼錯(cuò)誤，密碼連續(xù)三次輸入錯(cuò)誤，則發(fā)出警報(bào)聲。2、設(shè)計(jì)難點(diǎn)（1）軟件的設(shè)計(jì)，程序編輯貫穿整個(gè)設(shè)計(jì)，程序是本次設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。（2）密碼按鍵的實(shí)現(xiàn)，以與對(duì)密碼的存儲(chǔ)。五、設(shè)計(jì)方法和實(shí)施方案決定采用一種是

8、用以（AT89C52）為核心的單片機(jī)控制方案。選用單片機(jī)（AT89C52） 作為本設(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IO端口，與其控制的準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)基本的密碼鎖功能。初步方案設(shè)計(jì)原理如下圖所示：圖1 設(shè)計(jì)方案六 、設(shè)計(jì)進(jìn)程1、2013年3月份完成開(kāi)題報(bào)告2、2013年3月份到2013年4月份查閱相關(guān)資料，熟悉單片機(jī)的編程與原理3、2013年4月份到5月份完成對(duì)原理圖的繪制4、2013年5月上旬到5月中旬完成軟件的編寫(xiě)和仿真5、2013年5月下旬到2013年6月初論文定稿，完成答辯七 、參考文獻(xiàn)1巧媛，單片機(jī)原理與應(yīng)用M.：電子工業(yè)，1997.7；2秀珍，單永磊，單片微型計(jì)算機(jī)原理

9、與其應(yīng)用M.：中國(guó)水利水電，2001.8；3洪潤(rùn)，蘭清華，單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)教程M.：清華大學(xué)，1997.11； 4華，MCS-51系列單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù)M.：航空航天大學(xué)，1993.8；5馬忠梅，單片機(jī)的C語(yǔ)言Windows環(huán)境編程寶典M. ：航空航天大學(xué)，2003.6；6廣弟, 單片機(jī)基礎(chǔ)M：航空航天大學(xué)，2007.6；7王千.實(shí)用電子電路大全M.：電子工業(yè)，2001.2；8童詩(shī)白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)M.：高等教育，2000.6；9閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)M.：高等教育，1998.2；10偉.單片機(jī)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)100例M.：電子工業(yè),2010.2；指導(dǎo)教師批閱意見(jiàn) 指導(dǎo)教師(簽名)： 年 月

10、 日2013屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)基于MCS-51單片機(jī)電子密碼鎖的設(shè)計(jì)院 、 部：學(xué)生：指導(dǎo)教師：職稱專 業(yè)： 電子信息工程 班 級(jí)：完成時(shí)間：2013年5月25日摘 要本設(shè)計(jì)采用的是AT89C52作為主控芯片與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器單元所設(shè)計(jì)的電子密碼鎖。通過(guò)單片機(jī)與外圍的矩陣鍵盤輸入、LCD液晶顯示、報(bào)警等電路相結(jié)合，利用單片機(jī)的靈活性和豐富的I/O口線資源，用C語(yǔ)言編寫(xiě)的主控芯片控制程序與EEPROMAT24C02讀寫(xiě)程序相結(jié)合，并用Keil軟件進(jìn)行編譯，設(shè)計(jì)了一款簡(jiǎn)單、實(shí)用、方便的電子密碼控制系統(tǒng)。在本次設(shè)計(jì)中，能夠?qū)崿F(xiàn)密碼輸入正確與錯(cuò)誤的不同顯示，在密碼泄露后，合法用戶能夠修改并存儲(chǔ)密碼，當(dāng)輸入密碼

11、錯(cuò)誤次數(shù)超過(guò)三次時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警，并且鍵盤被鎖定2分鐘，防止被非法用戶無(wú)限制的套取密碼。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，采用矩陣鍵盤減少了對(duì)I/O口線的占用，優(yōu)化了系統(tǒng)。采用的顯示元件是LCD1602液晶顯示，使得顯示更加清楚，用戶使用時(shí)也更明白。存儲(chǔ)芯片采用的是AT24C02芯片，具有掉電保護(hù)的作用。通過(guò)在Proteus中仿真測(cè)試,能夠很好的實(shí)現(xiàn)密碼鎖的所有功能，達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求。關(guān)鍵詞:單片機(jī)；密碼鎖；AT24C02 ABSTRACTThis design is used as the master chip AT89C52 data memory unit designed electronic lo

12、cks. Through the microcontroller and peripheral matrix keyboard, LCD liquid crystal display, alarm and other circuits combine the flexibility of the use of single and rich I / O port line resources, using C language master chip control procedures and EEPROM AT24C02 literacy program combined and comp

13、iled using Keil software, designed a simple, practical and convenient electronic code control system. In this design, enabling the wrong password is entered correctly and the different display, the password is leaked, the legitimate user can modify and store the password, enter the password when mor

14、e than three times the number of errors, the system will automatically alarm, to prevent unauthorized users unlimited the taking of passwords. In the design process, using matrix keyboard reduces the I / O port lines occupied, optimize system. LCD1602 display element is used in a liquid crystal disp

15、lay, making the display more clearly, the user is also greater. Memory chip is AT24C02 chip with power-down protection. Through simulation testing in Proteus, can achieve good locks all functions to achieve the design requirements.Keywords microcontroller; locks; at24c02目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK

16、 l _Toc3585368471 緒論 PAGEREF _Toc358536847 h 1HYPERLINK l _Toc3585368481.1 引言 PAGEREF _Toc358536848 h 1HYPERLINK l _Toc3585368491.2 課題背景和意義 PAGEREF _Toc358536849 h 1HYPERLINK l _Toc3585368502 總體設(shè)計(jì)方案的確定 PAGEREF _Toc358536850 h 3HYPERLINK l _Toc3585368512.1 電子密碼鎖設(shè)計(jì)的具體要求 PAGEREF _Toc358536851 h 3HYPERL

17、INK l _Toc3585368522.2 總體設(shè)計(jì)方案選定 PAGEREF _Toc358536852 h 3HYPERLINK l _Toc3585368533 主要元器件介紹 PAGEREF _Toc358536853 h 5HYPERLINK l _Toc3585368543.1 主控芯片AT89C52 PAGEREF _Toc358536854 h 5HYPERLINK l _Toc3585368553.1.1 主要特性 PAGEREF _Toc358536855 h 5HYPERLINK l _Toc3585368563.1.2 引腳功能說(shuō)明 PAGEREF _Toc358536

18、856 h 6HYPERLINK l _Toc3585368573.2 存儲(chǔ)芯片AT24C02 PAGEREF _Toc358536857 h 7HYPERLINK l _Toc3585368583.2.1管腳的描述 PAGEREF _Toc358536858 h 8HYPERLINK l _Toc3585368593.2.2功能的描述 PAGEREF _Toc358536859 h 8HYPERLINK l _Toc3585368603.3 LCD1602顯示器 PAGEREF _Toc358536860 h 9HYPERLINK l _Toc3585368613.3.1 LCD1602的引

19、腳功能說(shuō)明 PAGEREF _Toc358536861 h 9HYPERLINK l _Toc3585368623.3.2 LCD1602的指令說(shuō)明 PAGEREF _Toc358536862 h 10HYPERLINK l _Toc3585368634 硬件電路的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc358536863 h 12HYPERLINK l _Toc3585368644.1 最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc358536864 h 12HYPERLINK l _Toc3585368654.1.1 單片機(jī)的復(fù)位電路 PAGEREF _Toc358536865 h 12HYPERLINK

20、 l _Toc3585368664.1.2 單片機(jī)的時(shí)鐘電路 PAGEREF _Toc358536866 h 13HYPERLINK l _Toc3585368674.2 鍵盤電路 PAGEREF _Toc358536867 h 14HYPERLINK l _Toc3585368684.3 顯示電路 PAGEREF _Toc358536868 h 15HYPERLINK l _Toc3585368694.4 密碼鎖存電路 PAGEREF _Toc358536869 h 16HYPERLINK l _Toc3585368704.5 報(bào)警電路 PAGEREF _Toc358536870 h 16H

21、YPERLINK l _Toc3585368715 軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc358536871 h 17HYPERLINK l _Toc3585368725.1 主函數(shù)模塊 PAGEREF _Toc358536872 h 17HYPERLINK l _Toc3585368735.2 鍵盤掃描與識(shí)別子函數(shù) PAGEREF _Toc358536873 h 17HYPERLINK l _Toc3585368745.3 延時(shí)子函數(shù) PAGEREF _Toc358536874 h 19HYPERLINK l _Toc3585368755.4 LCD1602初始化函數(shù) PAGEREF _T

22、oc358536875 h 19HYPERLINK l _Toc3585368765.5 AT24C02的初始化函數(shù) PAGEREF _Toc358536876 h 20HYPERLINK l _Toc3585368776 在Proteus中的仿真 PAGEREF _Toc358536877 h 21HYPERLINK l _Toc3585368786.1 仿真原理圖 PAGEREF _Toc358536878 h 21HYPERLINK l _Toc3585368796.2 仿真結(jié)果 PAGEREF _Toc358536879 h 21HYPERLINK l _Toc358536880結(jié)束語(yǔ)

23、 PAGEREF _Toc358536880 h 25HYPERLINK l _Toc358536881參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc358536881 h 26HYPERLINK l _Toc358536882致 PAGEREF _Toc358536882 h 28HYPERLINK l _Toc358536883附錄 PAGEREF _Toc358536883 h 29HYPERLINK l _Toc3563157691 緒論1.1 引言隨著人們生活水平的提高，如何實(shí)現(xiàn)家庭防盜這一問(wèn)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(jiǎn)單，被撬的事件屢見(jiàn)不鮮，電子鎖由于其性高，使用的靈活性和安

24、全系數(shù)都很高，受到了廣大用戶的喜愛(ài)。鎖是置于可啟閉的器物上,用以關(guān)住某個(gè)確定的空間圍或某種器具的,必須以HYPERLINK :/baike.baidu /view/19541.htm t _blank鑰匙或暗碼打開(kāi)的扣件。鎖具發(fā)展到現(xiàn)在已有若干年的歷史了，人們對(duì)它的結(jié)構(gòu)、機(jī)理也研究得很透徹，因此，不用鑰匙就能打開(kāi)的方法和工具也層出不窮?，F(xiàn)代人類文明社會(huì)里，由于社會(huì)中各種矛盾沖突十分劇烈，人們的思想道德觀念，價(jià)值觀念，文化修養(yǎng)水平等差異，群眾中良莠不齊，善良的人們能夠自覺(jué)規(guī)自已的行為，“非禮不為”，雖無(wú)鑰匙亦不會(huì)亂闖。然而，那些毫無(wú)道德觀念的盜賊卻想方設(shè)法利用高科技手段撬門開(kāi)鎖，使廣大居民防不勝

25、防。為什么會(huì)出現(xiàn)這種情況呢？因?yàn)閭鹘y(tǒng)鎖具都存在致命的弱點(diǎn)：第一、 鎖芯采用常見(jiàn)的銅、鋁、鋅等材料，抵抗不了強(qiáng)力破壞；第二、 鎖具制作工藝，技術(shù)落后，無(wú)法阻止技術(shù)手段的開(kāi)啟。目前，市場(chǎng)上很多國(guó)外的鎖具，實(shí)際上都不具備真正的防盜功能。在慣偷面前，兩根鋼絲或幾件簡(jiǎn)單的工具就可以把這些鎖打開(kāi)，有的慣偷甚至公開(kāi)揚(yáng)言：“沒(méi)有我打不開(kāi)的鎖。”其實(shí)，不是他們多高明，而是一般鎖具技術(shù)原理太過(guò)簡(jiǎn)單。面對(duì)這一殘酷的現(xiàn)狀，新時(shí)代提出了鎖具必須革命的迫切的要求。1.2 課題背景和意義隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，單片機(jī)性能不斷完善，性能價(jià)格比顯著提高，技術(shù)日趨完善。由于單片機(jī)具有體積小、重量輕、價(jià)格便宜、功耗低、

26、控制功能強(qiáng)與運(yùn)算速度快等特點(diǎn)，因而在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、軍事與家用電器等各個(gè)領(lǐng)域均得到了廣泛的應(yīng)用。本設(shè)計(jì)利用單片機(jī)與附加電子元器件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和控制算法，來(lái)完成某一實(shí)際功能，檢驗(yàn)并提高對(duì)整體電路設(shè)計(jì)和把握的能力，了解單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程，以與仿真和調(diào)試能力。同時(shí)也加強(qiáng)對(duì)數(shù)字電路、單片機(jī)和微機(jī)原理等課程知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用能力，也為同類產(chǎn)品的進(jìn)一步發(fā)展奠定理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。隨著人們生活水平的提高和安全意識(shí)的加強(qiáng)，對(duì)安全的要求也就越來(lái)越高。鎖自古以來(lái)就是把守護(hù)門的鐵將軍，人們對(duì)它要求甚高，既要安全可靠的防盜，又要使用方便，這也是制鎖者長(zhǎng)期以來(lái)研制的主題。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，各類電子產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生，電子密碼鎖就是其

27、中之一。據(jù)有關(guān)資料介紹，電子密碼鎖的研究從20世紀(jì)30年代就開(kāi)始了，在一些特殊場(chǎng)所早就有所應(yīng)用。這把鎖是通過(guò)鍵盤的輸入密碼就可以完成解鎖的過(guò)程。之所以要研究這種鎖，就是為提高鎖的安全性。由于電子密碼鎖的密碼量很大，可以配合機(jī)械鎖一起使用，還可以防止由于鑰匙被仿制而留下的安全隱患。電子密碼鎖只需要記住一組密碼，不用攜帶一般的金屬鑰匙，去除了用戶攜帶鑰匙的麻煩，從而受到很多人的贊賞。電子鎖的種類繁多，例如數(shù)碼鎖，指紋鎖，磁卡鎖，IC卡鎖，生物鎖等。但較實(shí)用的還是按鍵式電子密碼鎖。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，可靠性提高，成本較高，是適合使用在安全性要求較高的場(chǎng)

28、合，且需要有電源提供能量，使用仍局限于一定的圍，難以普與到廣大人民群眾，因此研究它沒(méi)有得到一定的顯著進(jìn)展。目前，在西方發(fā)達(dá)國(guó)家的電子密碼鎖的技術(shù)相對(duì)比較先進(jìn)的，種類比較齊全，電子密碼鎖已被廣泛應(yīng)用于智能門禁系統(tǒng)過(guò)多種更安全，更可靠的技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)大門的管理。在我國(guó)電子鎖整體水平尚處于國(guó)際上70年代左右，電子密碼鎖的成本還很高，市場(chǎng)上仍以按鍵電子鎖為主，按鍵式和卡片鑰匙式電子鎖已引進(jìn)國(guó)際先進(jìn)水平，現(xiàn)國(guó)有幾個(gè)廠生產(chǎn)供應(yīng)市場(chǎng)。但國(guó)自行研制開(kāi)發(fā)的電子鎖，其市場(chǎng)結(jié)構(gòu)尚未形成，應(yīng)用還不廣泛。國(guó)的不少企業(yè)也引進(jìn)了世界上先進(jìn)的技術(shù)，發(fā)展前景非常可觀。希望通過(guò)不斷的努力，使電子密碼鎖在我國(guó)也能得到廣泛應(yīng)用。2 總

29、體設(shè)計(jì)方案的確定2.1 電子密碼鎖設(shè)計(jì)的具體要求（1）、本設(shè)計(jì)為了防止密碼被竊取要求在輸入密碼時(shí)在LCD屏幕上顯示*號(hào)。（2）、設(shè)計(jì)開(kāi)鎖密碼為六位密碼的電子密碼鎖。（3）、密碼輸入正確時(shí)LCD顯示Unlock OK!，密碼錯(cuò)誤時(shí)顯示ERROR，輸入密碼時(shí)顯示Your Password。（4）、當(dāng)密碼鎖輸入正確時(shí)，LED指示燈亮，開(kāi)鎖成功。（5）、44的矩陣鍵盤其中包括0-9的數(shù)字鍵和A-F的功能鍵。（6）、本產(chǎn)品具備報(bào)警功能，當(dāng)輸入密碼錯(cuò)誤的次數(shù)超過(guò)3次時(shí)蜂鳴器響。（7）、密碼可以由用戶自己修改設(shè)定，修改密碼之前必須輸入原來(lái)的密碼，在輸入新密碼時(shí)候需要二次確認(rèn)，才能修改成功，以防止誤操作 。2

30、.2 總體設(shè)計(jì)方案選定方案一：采用數(shù)字電路控制。74LS112雙JK觸發(fā)器所構(gòu)成的數(shù)字邏輯電路作為電子密碼鎖控制的核心，共設(shè)置了9個(gè)用戶輸入鍵，其中只有4個(gè)按鍵是作為密碼按鍵，其它的都是作為干擾按鍵而設(shè)置的，如果是按下干擾按鍵，鍵盤輸入電路自動(dòng)清零，開(kāi)始輸入的密碼變?yōu)闊o(wú)效，需要再次輸入；如果用戶在輸入密碼的時(shí)候超過(guò)了20秒（在一般情況下，用戶不會(huì)超過(guò)20秒）電路就會(huì)報(bào)警十幾秒，如果電路報(bào)警超過(guò)了三次，鍵盤將被鎖定1分鐘，防止他人的非法操作。采用數(shù)字電路設(shè)計(jì)方案的好處就是設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，但控制的準(zhǔn)確性和靈活性差。故不采用。方案二：采用以AT89C52為核心的單片機(jī)控制方案。選用單片機(jī)AT89C52作為

31、本設(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IO端口，與其控制的準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)密碼鎖的功能。在單片機(jī)的外圍電路接入輸入鍵盤用于密碼的輸入和一些功能的控制，外接LCD1602顯示器用于顯示作用。其原理如下圖1所示：圖1 系統(tǒng)總設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖經(jīng)過(guò)對(duì)比，可知采用單片機(jī)控制更容易實(shí)現(xiàn)，更簡(jiǎn)易。所以本次設(shè)計(jì)采用的是此方案。本設(shè)計(jì)由主控芯片51單片機(jī)，單片機(jī)時(shí)鐘電路，鍵盤，和開(kāi)鎖電路組成。單片機(jī)負(fù)責(zé)控制整個(gè)系統(tǒng)的執(zhí)行過(guò)程。3 主要元器件介紹3.1 主控芯片AT89C52美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的AT89C52是一種低功耗，高性能的CMOS 8位微控制器，可以被讀取的閃存程序存儲(chǔ)器占了4K bytes，該設(shè)備

32、采用ATMEL公司的高密度非易失性存技術(shù)生產(chǎn)兼容標(biāo)準(zhǔn)8051指令集和指針。它集閃存程序存儲(chǔ)器，無(wú)論是在線編程（ISP）也可以用來(lái)編程的傳統(tǒng)方法和一般片上8位微處理器芯片中，ATMEL公司的AT89C52功能強(qiáng)大，低成本的微控制器可以提供你許多高性價(jià)的應(yīng)用程序，可以靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。3.1.1 主要特性AT89C52具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳，4k Bytes Flash片程序存儲(chǔ)器，128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2層中斷嵌套中斷，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)串行通信口，看門狗（WDT）電路，片時(shí)鐘振蕩器。此外，AT

33、89C52設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為0Hz并可通過(guò)軟件設(shè)置省電模式?？臻e模式下，CPU暫停工作，而RAM定時(shí)計(jì)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者有硬件來(lái)復(fù)位。同時(shí)該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。其主要的功能特性有：（1）兼容MCS51指令系統(tǒng)（2）8kB可反復(fù)擦寫(xiě)(大于1000次）Flash ROM；（3）32個(gè)雙向I/O口；（4）256x8bit部RAM；（5）3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷；（6）時(shí)鐘頻率0-24MHz；（7）2個(gè)串行中斷，可編程UART串行通道；（8）2

34、個(gè)外部中斷源，共8個(gè)中斷源；（9）2個(gè)讀寫(xiě)中斷口線，3級(jí)加密位；3.1.2 引腳功能說(shuō)明圖2 單片機(jī)引腳圖VCC：電源電壓 GND：接地 P0口：P0口是8位雙向的數(shù)據(jù)口線，由于P0部是高阻抗的輸入狀態(tài)，當(dāng)外接電路時(shí)，需要接上拉電阻。P1口和P2口是雙向的數(shù)據(jù)口線 ，可直接外接電路。P3口：P3 口是一組帶有部上拉電阻的8 位雙向I0 口。P3 口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè)TTL邏輯門電路。P3口除了作為一般的I0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1所示。表1 P3口的第二功能端口引腳第二功能端口引腳第二功能RXD（P3.0）串行輸入口T0（P3.4）定時(shí)

35、/計(jì)數(shù)器0外部輸入TXD（P3.1）串行輸出口T1（P3.5）定時(shí)/計(jì)數(shù)器1外部輸入INT0（P3.2）外中斷0 WR（P3.6）外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通INT1（P3.3）外中斷1RD（P3.7）外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通RST：復(fù)位輸入。當(dāng)輸入的復(fù)位信號(hào)延續(xù)2個(gè)機(jī)器周期以上高電平時(shí)即為有效，用于完成單片機(jī)的復(fù)位操作。ALEPROG：在系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)，ALE用于控制把P0口輸出的低8位地址送入鎖存器鎖存起來(lái)，以實(shí)現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的分時(shí)傳送。此外由于ALE是以1/6晶振頻率的固定頻率輸出的正脈沖，因此，可作為外部時(shí)鐘或外部定時(shí)脈使用。PSEN：在讀外部ROM時(shí)PSEN有效（低電平），以實(shí)現(xiàn)外部ROM單元的讀

36、操作。EAVPP：外部訪問(wèn)允許。欲使CPU僅訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000HFFFFH），EA必須保持低電平（接地）。而當(dāng)EA信號(hào)為高電平時(shí)，對(duì)ROM的讀操作是從部程序存儲(chǔ)器開(kāi)始，并可延續(xù)至外部程序存儲(chǔ)器。XTAL1和XTAL2：當(dāng)使用芯片部時(shí)鐘時(shí)，XTAL1和XTAL2用于外接石英晶體諧振器和微調(diào)電容；當(dāng)使用外部時(shí)鐘時(shí)，用于接入外部時(shí)鐘脈沖信號(hào)。3.2 存儲(chǔ)芯片AT24C02美國(guó)Atmel公司生產(chǎn)的AT24C02是一種低功耗的CMOS型的E2PROM，含2568位的存儲(chǔ)的空間，其工作電壓的寬度為(2.55.5 V)、擦寫(xiě)次數(shù)多(大于10000次)、抵抗干擾的能力很強(qiáng)、不容易丟失數(shù)據(jù)、體積

37、小、寫(xiě)入的速度快(小于10 ms)等特點(diǎn)。并用它來(lái)讀取和寫(xiě)入I2C總線串行數(shù)據(jù)設(shè)備，占用很少的資源和I/O口線，支持在線編程，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)訪問(wèn)是非常方便的。AT24C02芯片的地址寄存器。每次讀或者寫(xiě)一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，地址寄存器會(huì)自動(dòng)的加1，用來(lái)讀寫(xiě)下一個(gè)存儲(chǔ)單元。每一個(gè)字節(jié)都是用單一的操作方式來(lái)讀取的。為了達(dá)到降低寫(xiě)入時(shí)間的目的，每一次操作所寫(xiě)入的數(shù)據(jù)都可以達(dá)到8個(gè)字節(jié)。I2C總線是一種用來(lái)連接兩個(gè)或多個(gè)IC器件的二線制總線。它通過(guò)SDA與SCL兩根口線連到總線上的器件之間來(lái)傳送數(shù)據(jù)，根據(jù)不同的地址識(shí)別不同的器件。AT24C02就是運(yùn)用了這種I2C的規(guī)程，從而使得主/從機(jī)之間能夠?qū)崿F(xiàn)雙向通信，主機(jī)

38、和從機(jī)都可以工作在接收器和發(fā)送器的狀態(tài)上。串行時(shí)鐘信號(hào)(通過(guò)SCL引腳)由主機(jī)產(chǎn)生并發(fā)送控制字和控制總線的傳送方向，還會(huì)產(chǎn)生起始和終止的條件。不管是主機(jī)（單片機(jī)）還是從機(jī)（AT24C02），每次接收到一個(gè)字節(jié)都需要發(fā)送一個(gè)確認(rèn)信號(hào)ACK。AT24C02的控制字是由8位的二進(jìn)制數(shù)構(gòu)成的，在起始信號(hào)發(fā)送后，主機(jī)會(huì)立馬發(fā)送其控制字，來(lái)選擇從機(jī)和傳送控制總線的方向。圖3為AT24C02的兩種引腳圖。圖3 AT24C02的兩種引腳圖3.2.1 管腳的描述SCL：串行時(shí)鐘。AT24C02的串行時(shí)鐘輸入管腳用于產(chǎn)生器件，所有數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收的時(shí)鐘都是一個(gè)輸入管腳輸入的。SDA：串行數(shù)據(jù)/地址。A0、A1、A

39、2 ：器件地址輸入引腳。當(dāng)需要多個(gè)器件級(jí)聯(lián)時(shí)，地址可由這些引腳來(lái)設(shè)置。當(dāng)這些腳懸空時(shí)默認(rèn)值為0。AT24C02最大可級(jí)聯(lián)8個(gè)器件WP：寫(xiě)保護(hù)。如果該管腳連接到+5V，24C02的容都被寫(xiě)保護(hù)（只能讀）。當(dāng)該管腳接到VSS或懸空，允許器件進(jìn)行正常的讀/寫(xiě)操作。3.2.2 功能的描述IIC總線協(xié)議:IIC總線協(xié)議定義如下，（1）只有在總線空閑時(shí)才允許啟動(dòng)數(shù)據(jù)傳送。（2）在數(shù)據(jù)傳送過(guò)程中，當(dāng)時(shí)鐘線為高電平，數(shù)據(jù)線必須保持穩(wěn)定狀態(tài)，不允許有跳變。時(shí)鐘線為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)線的任何電平變化將被看作總線的起始或停止信號(hào)。起始信號(hào):時(shí)鐘線保持高電平期間，數(shù)據(jù)線電平從高到低的跳變作為IIC總線的起始信號(hào)。停止信號(hào)

40、:時(shí)鐘線保持高電平期間，數(shù)據(jù)線電平從低到高的跳變作為IIC總線的停止信號(hào)。應(yīng)答信號(hào):IIC總線數(shù)據(jù)傳送時(shí)，每成功地傳送一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)后，接收器都必須產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)答信號(hào)。應(yīng)答的器件在第9 個(gè)時(shí)鐘周期時(shí)將SDA 線拉低，表示其已收到一個(gè)8 位數(shù)據(jù)。AT24C02在接收到起始信號(hào)和從器件地址之后響應(yīng)一個(gè)應(yīng)答信號(hào)，如果器件已選擇了寫(xiě)操作，則在每接收一個(gè)8 位字節(jié)之后響應(yīng)一個(gè)應(yīng)答信號(hào)。器件尋址:主器件通過(guò)發(fā)送一個(gè)起始信號(hào)啟動(dòng)發(fā)送過(guò)程然后發(fā)送它所要尋址的從器件的地址。它的址由圖4上的地址位來(lái)決定。AT24C02監(jiān)視總線時(shí)，當(dāng)其地址與發(fā)送的從地址相符合時(shí)就響應(yīng)一個(gè)應(yīng)答信號(hào)（通過(guò)SDA 線）。AT24C02再通過(guò)

41、讀寫(xiě)控制位（R/W） 的狀態(tài)來(lái)進(jìn)行讀或?qū)懖僮?。圖4 從器件地址位寫(xiě)保護(hù):當(dāng)WP 管腳接的是高電平時(shí)，整個(gè)寄存器區(qū)域的容全都被保護(hù)了，用戶不能對(duì)里面的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，但是可以從中讀取容。立即地址讀:AT24C02 的地址計(jì)數(shù)器里面的容是最后操作字節(jié)的地址加1。 即如果上一次讀或?qū)懙牟僮鞯刂窞镸 則立即讀的地址從地址M+1 開(kāi)始。主器件不需要發(fā)送一個(gè)應(yīng)答信號(hào)，但需要產(chǎn)生一個(gè)停止信號(hào)。3.3 LCD1602顯示器在現(xiàn)代日常生活中，字符型液晶模塊已經(jīng)運(yùn)用到很多的顯示器件中了，如計(jì)算器、萬(wàn)用表、電子表等，顯示的主要是專用符號(hào)和圖形。在單片機(jī)系統(tǒng)中，使用液晶顯示器作為顯示器件具有顯示質(zhì)量高、體積小、功耗低等

42、優(yōu)點(diǎn)。3.3.1LCD1602的引腳功能說(shuō)明1602型LCD的引腳如下表2所示。表2 1602型LCD的接口信號(hào)說(shuō)明編號(hào)符號(hào)引腳說(shuō)明編號(hào)符號(hào)引腳說(shuō)明1VSS電源地9D2Data I/O2VDD電源正極10D3Data I/O3V0液晶偏壓信號(hào)端11D4Data I/O4RS數(shù)據(jù)/命令選擇端（H/L）12D5Data I/O5R/W讀寫(xiě)選擇端（H/L）13D6Data I/O6E使能信號(hào)14D7Data I/O7D0Data I/O15BLA正極背光源8D1Data I/O16BLK負(fù)極背光源第1腳：VSS接地。第2腳：VDD接+5V。第3腳：VL可以接10K的滑動(dòng)變阻器，用來(lái)調(diào)節(jié)液晶顯示的亮度

43、。第4腳：RS腳。用來(lái)選擇寄存器，當(dāng)需要選擇數(shù)據(jù)寄存器時(shí)，RS腳接的是高電平、當(dāng)選擇指令寄存器時(shí)，接的是低電平。第5腳：R/W為信號(hào)線，當(dāng)接高電平時(shí)進(jìn)行讀的操作，當(dāng)接低電平時(shí)進(jìn)行寫(xiě)的操作。當(dāng)RS和R/W共同為低電平時(shí)寫(xiě)入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平R/W為高電平時(shí)讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平R/W為低電平時(shí)寫(xiě)入數(shù)據(jù)。第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。第714腳：D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。3.3.2LCD1602的指令說(shuō)明在1602型LCD中，一共有11條控制指令，如表3所示。表3 LCD1602的指令表序號(hào) 指令 RS R/W D7D6D5D4D3 D2 D

44、1 D0 1 清顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 光標(biāo)返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * 3 置輸入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 4 顯示開(kāi)/關(guān)控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 5 光標(biāo)或字符移位 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * * 6 置功能 0 0 0 0 1 DLN F * * 7 置字符發(fā)生存貯器地址 0 0 0 1 字符發(fā)生存貯器地址 8 置數(shù)據(jù)存貯器地址 0 0 1 顯示數(shù)據(jù)存貯器地址 9 讀忙標(biāo)志或地址 0 1 BF計(jì)數(shù)器地址 10 寫(xiě)數(shù)到CGRAM或DDRAM） 1 0 要寫(xiě)的數(shù)據(jù)容 11 從CGRAM或DD

45、RAM讀數(shù) 1 1 讀出的數(shù)據(jù)容 LCD1602液晶模塊的讀寫(xiě)操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過(guò)指令編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。LCD1602共有11條指令，在初始化的時(shí)候主要使用的是前6條指令。這里主要介紹第三條到第六條指令。第三條指令是設(shè)置光標(biāo)和顯示模式，當(dāng)D1為高電平是，光標(biāo)右移，當(dāng)為低電平時(shí)，光標(biāo)左移。當(dāng)D0為高電平時(shí)，液晶顯示的全部文字均左移或者右移，當(dāng)D0為低電平時(shí)，文字不移動(dòng)。第四條指令是控制顯示的開(kāi)或關(guān)，D2為高電平時(shí)顯示打開(kāi)，為低電平時(shí)顯示關(guān)閉；D1為高電平時(shí)顯示光標(biāo)，為低電平時(shí)關(guān)閉光標(biāo)；D0為高電平時(shí)光標(biāo)閃爍，為低電平時(shí)光標(biāo)不閃爍。第五條指令控制光標(biāo)或顯示的移位，D3為高電平時(shí)移動(dòng)顯示的文字

46、，為低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo)。第六條指令功能設(shè)置命令，當(dāng)D4為高電平時(shí)，連接的是4位總線，為低電平時(shí)，連接的是八位總線；當(dāng)D3為高電平時(shí)顯示兩行，為低電平時(shí)顯示一行；當(dāng)D2為高電平時(shí)顯示的是5x10點(diǎn)陣字符，為低電平時(shí)顯示的是5x7點(diǎn)陣字符?；镜牟僮鞒绦颍鹤x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(wú)寫(xiě)指令：輸入：RS=L，RW=L， D0D7=指令碼，E=高脈沖 輸出：D0D7=數(shù)據(jù)寫(xiě)數(shù)據(jù)：輸入：RS=H，RW=L， D0D7=數(shù)據(jù)， E=高脈沖 輸出：無(wú)4 硬件電路的設(shè)計(jì)4.1 最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)單片機(jī)所有的電路設(shè)計(jì)和應(yīng)用都是基于

47、它的最小系統(tǒng)的,或者稱為最小應(yīng)用系統(tǒng)的。單片機(jī)的最小系統(tǒng)是指用最少的元件組成的單片機(jī)可以工作的系統(tǒng)。對(duì)于系列單片機(jī)來(lái)說(shuō),一般的最小系統(tǒng)應(yīng)該包括:單片機(jī)芯片、時(shí)鐘電路以與復(fù)位電路。如圖6所示，就是單片機(jī)的最常見(jiàn)的最小系統(tǒng)。圖6 單片機(jī)的最小系統(tǒng)電路圖4.1.1單片機(jī)的復(fù)位電路復(fù)位電路的作用是使單片機(jī)能夠在死機(jī)狀態(tài)時(shí)重新回到程序的起始段。單片機(jī)的復(fù)位方式一般有兩種。一種是上電復(fù)位，在系統(tǒng)一上電時(shí)利用電容兩端電壓不能突變的原理給系統(tǒng)一個(gè)短時(shí)的低電平；手動(dòng)復(fù)位，通過(guò)按鈕接通低電平給系統(tǒng)復(fù)位。手動(dòng)按鍵復(fù)位電路如圖7所示。圖7 單片機(jī)的復(fù)位電路4.1.2單片機(jī)的時(shí)鐘電路單片機(jī)的時(shí)鐘電路由振蕩電路和分頻電路

48、組成。其中振蕩電路由反相器以與并聯(lián)外接的石英晶體和電容構(gòu)成，用于產(chǎn)生振蕩脈沖。而分頻電路則用于把振蕩脈沖分頻，以得到所需要的時(shí)鐘信號(hào)。振蕩電路單片機(jī)芯片中的高增益反相放大器，其輸入端為引腳XTAL1，輸出端為引腳XTAL2。通過(guò)這兩個(gè)引腳在芯片外并接石英晶體振蕩器和兩只電容器（電容的容量一般取30pF）。石英晶體為一感性元件，與電容構(gòu)成振蕩回路，為片放大器提供正反饋和振蕩所需的相移條件，從而構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器，如圖8所示。圖8 單片機(jī)的晶振電路4.2 鍵盤電路由于本次設(shè)計(jì)需要用到10個(gè)數(shù)字鍵和其它的一些功能鍵，按鍵較多，為了不增加I/O的使用數(shù)目，因此本設(shè)計(jì)采用的是44的矩陣鍵盤。當(dāng)在使

49、用較多數(shù)量的按鍵時(shí)，為了減少對(duì)單片機(jī)數(shù)據(jù)口線的的占用，通常要把按鍵排列成矩陣形式。在矩陣式鍵盤中，分為行和列。每個(gè)按鍵分別接行線和列線，每一行接一個(gè)根數(shù)據(jù)口，每一列也接一根數(shù)據(jù)口。所以，單片機(jī)的每一個(gè)I/O口都可以接16個(gè)按鍵。而直接與單片機(jī)相接的話就要多出一倍多。這樣就節(jié)約了很多的口線資源。在本次設(shè)計(jì)中，由于需要16個(gè)按鍵，所以就把P1口外接了距陣鍵盤。把單片機(jī)P1口的高四位接了鍵盤的四行,把P1口的低四位接了鍵盤的四列。在鍵盤掃描之前，先給P1口賦初值0 x0F,當(dāng)有鍵按下的時(shí)候P1口的值就會(huì)發(fā)生變化,這樣就可以判斷按鍵是發(fā)生在哪一列,再通過(guò)給P1口賦值0Xf0,就可以確定按鍵發(fā)生在哪一行

50、。再通過(guò)計(jì)算得到具體的按鍵鍵值。本設(shè)計(jì)鍵盤電路的接法如圖9所示。圖9 矩陣式鍵盤的接法4.3 顯示電路顯示設(shè)計(jì)采用字符型液晶屏設(shè)計(jì)，由單片機(jī)的P0口控制顯示，由P2.0P2.2控制LCD的控制端口。圖10為顯示電路的電路圖。圖10 LCD顯示電路4.4 密碼鎖存電路在本次設(shè)計(jì)中，密碼的保存采用的是串行CMOS EEPROM的AT24C02芯片，它和單片機(jī)的接法如圖11所示。圖11密碼鎖存電路圖4.5 報(bào)警電路當(dāng)有鍵按下時(shí)，“?！币宦?，每按一下，發(fā)聲一次，密碼輸入正確時(shí)，蜂鳴器不響直接開(kāi)鎖，當(dāng)輸入錯(cuò)誤密碼的次數(shù)有三次時(shí)，蜂鳴器報(bào)警10秒。蜂鳴器電路如圖12所示。圖12 蜂鳴器電路5 軟件系統(tǒng)的設(shè)

51、計(jì)5.1 主函數(shù)模塊本設(shè)計(jì)的主函數(shù)主要是完成系統(tǒng)初始化、調(diào)用鍵掃函數(shù)、調(diào)用顯示函數(shù)等。主函流程圖如圖12所示。圖12 主函數(shù)流程圖5.2 鍵盤掃描與識(shí)別子函數(shù)鍵盤掃描是采用查詢的方式，在主程序中進(jìn)行調(diào)用，在沒(méi)有鍵按下的時(shí)候，進(jìn)行循環(huán)查詢，只要有鍵按下，立即執(zhí)行相應(yīng)的功能鍵函數(shù)，處理結(jié)束后再返回。鍵盤掃描函數(shù)流程圖如圖13所示。圖13 鍵盤掃描函數(shù)流程圖鍵盤掃描子函數(shù)如下：uchar Keys_Scan() uchar Tmp, KeyNo=0; P1=0 x0F; /高四位置0，放入四行 Delay_ms(1); /按鍵后00001111將變成0000 xxxx,x中1個(gè)為0，3個(gè)仍為1/異或

52、操作會(huì)把3個(gè)1變成0，唯一的0變成1 Tmp=P1 0 x0F; switch (Tmp) / 判斷發(fā)生于03列中的哪一列 case 1: KeyNo=0; break;case 2: KeyNo=1; break;case 4: KeyNo=2; break;case 8: KeyNo=3; break;default: KeyNo=16; /無(wú)鍵按下 P1=0 xF0; /低四位置0，放入四列 Delay_ms(1);/按鍵后11110000將變成xxxx0000,x中1個(gè)為0，3個(gè)仍為1/將高四位移至低四位，并將其中的唯一的0變?yōu)?，其余為0Tmp=P14 0 x0F; switch(T

53、mp) case 1: KeyNo+=0; break;case 2: KeyNo+=4; break;case 4: KeyNo+=8; break;case 8: KeyNo+=12; break; return KeyNo; 5.3 延時(shí)子函數(shù)本次設(shè)計(jì)采用的延時(shí)函數(shù)為語(yǔ)句循環(huán)延時(shí)。通過(guò)預(yù)設(shè)循環(huán)變量來(lái)得到不同的延時(shí)時(shí)間，既方便、又準(zhǔn)確。延時(shí)子函數(shù)如下：void Delay_ms(uint x) uint i,j;for(i = 0;i x; i+)for(j = 0; j 110; j+);5.4 LCD1602初始化函數(shù)由于LCD1602液晶顯示需要預(yù)先進(jìn)行初始化，才能得到需要的顯示要求

54、，因此需要進(jìn)行液晶顯示器的初始化。先給LCD1602寫(xiě)不同的指令命令，再向LCD1602發(fā)送要顯示的容。初始化函數(shù)如下：void LCD_Init() Write_LCD_Command(0 x38); /設(shè)置兩行顯示，8位數(shù)據(jù)總線，5*7的點(diǎn)陣字符Delay_ms(1); Write_LCD_Command(0 x06); /寫(xiě)一個(gè)字符后地址指針加1Delay_ms(1); Write_LCD_Command(0 x0C); /設(shè)置開(kāi)顯示，不顯示光標(biāo)Delay_ms(1); Write_LCD_Command(0 x01); /顯示清0，數(shù)據(jù)指針清0Delay_ms(1);5.5 AT24C

55、02的初始化函數(shù)24C02是一種存儲(chǔ)芯片，它可以和單片機(jī)進(jìn)行串行通信，但是在通信之前，需要用軟件進(jìn)行初始化，以便單片機(jī)能夠明白串行通信的方式。本設(shè)計(jì)中的AT24C02的總線初始化函數(shù)如下所示：void i2cinit() /總線初始化SDA = 1;Delay();SCK = 1;Delay();6 在PROTEUS中的仿真6.1 仿真原理圖根據(jù)設(shè)計(jì)的方案，在Proteus中畫(huà)出了仿真的原理圖進(jìn)行仿真，原理圖如圖14所示。圖14 原理圖6.2 仿真結(jié)果通過(guò)在Protues中的仿真，電子密碼鎖的功能都能在仿真中實(shí)現(xiàn)，仿真的結(jié)果如下：（1）當(dāng)處于上鎖狀態(tài)時(shí)的結(jié)果如圖15所示。圖15 上鎖狀態(tài)的顯示

56、結(jié)果（2）當(dāng)開(kāi)鎖成功時(shí)的結(jié)果如圖16所示。圖16 開(kāi)鎖成功時(shí)的顯示結(jié)果（3）當(dāng)輸入密碼錯(cuò)誤時(shí)的結(jié)果如圖17所示。圖17 密碼輸入錯(cuò)誤時(shí)的顯示結(jié)果（4）當(dāng)修改密碼時(shí)的結(jié)果如圖18所示。圖18 修改密碼時(shí)的顯示結(jié)果（5）當(dāng)修改密碼成功時(shí)的結(jié)果如圖19所示。圖19 密碼修改成功時(shí)的顯示結(jié)果（6）當(dāng)密碼連續(xù)三次輸入錯(cuò)誤時(shí)的結(jié)果如圖20所示。圖20 密碼連續(xù)三次輸入錯(cuò)誤時(shí)的顯示結(jié)果結(jié)束語(yǔ)本次課題研究的是基于單片機(jī)的電子密碼鎖，經(jīng)過(guò)多次的修改與調(diào)試，達(dá)到了密碼鎖設(shè)計(jì)的要求。該設(shè)計(jì)的電子密碼鎖具有按鍵有效提示，輸入錯(cuò)誤提示，控制報(bào)警電路，鎖定鍵盤，修改密碼等多種功能?？稍谝馔庑姑艿那闆r下隨時(shí)修改密碼。本次設(shè)

57、計(jì)的電子密碼鎖可用于實(shí)際應(yīng)用中，具有良好的效果。通過(guò)對(duì)該課題的研究，加深了對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解和鞏固，提高了對(duì)課外知識(shí)的學(xué)習(xí)能力,增強(qiáng)了對(duì)知識(shí)的應(yīng)用能力，提高了對(duì)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，培養(yǎng)了自我創(chuàng)新的意識(shí)。同時(shí)也積累了一些實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為以后的發(fā)展打下一定的基礎(chǔ)，同時(shí)也能夠在這方面培養(yǎng)自己的興趣。畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力有很大的幫助，同時(shí)也是檢驗(yàn)學(xué)生發(fā)現(xiàn),提出,分析以與解決實(shí)際問(wèn)題的能力。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)目前已經(jīng)成為了當(dāng)今計(jì)算機(jī)應(yīng)用中很活躍的領(lǐng)域，在生活中也可以說(shuō)是無(wú)處不在。因此，對(duì)于二十一世紀(jì)的大學(xué)生來(lái)說(shuō)，掌握單片機(jī)的開(kāi)發(fā)技術(shù)是十分重要的。在本次設(shè)計(jì)中，也存在著一些不足，比如現(xiàn)在的密碼的

58、位數(shù)只有6位，還應(yīng)該可以由用戶自已來(lái)決定。希望能夠在以后做得更好。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(jì)J.工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2004,(01),23Shi Wenxuan,Song Wei.MCS-51 microcontroller-based intelligent locks designedJ.Wuhan Engineering Institute,2004,(01):23(in Chinese)2 葉啟明.HYPERLINK :/grid20/detail.aspx?dbname=CJFD2005&filename=JTDZ200510026&file

59、title=%e5%8d%95%e7%89%87%e6%9c%ba%e5%88%b6%e4%bd%9c%e7%9a%84%e6%96%b0%e5%9e%8b%e5%ae%89%e5%85%a8%e5%af%86%e7%a0%81%e9%94%81 o 單片機(jī)制作的新型安全密碼鎖 t _blank單片機(jī)制作的新型安全密碼鎖J. HYPERLINK :/grid20/Navi/Bridge.aspx?DBCode=cjfd&LinkType=BaseLink&Field=BaseID&TableName=CJFDBASEINFO&NaviLink=%e5%ae%b6%e5%ba%ad%e7%94%

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