電子密碼鎖畢業(yè)設(shè)計

word文檔可自由復(fù)制編輯word文檔可自由復(fù)制編輯（填上封面、設(shè)計任務(wù)書和目錄）摘要隨著電子產(chǎn)品向智能化和微型化的不斷發(fā)展，單片機已成為電子產(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)的機械鎖由于其構(gòu)造的簡單，安全性能低，無法滿足人們的需要。本文從經(jīng)濟實用的角度出發(fā)，采用美國Atmel公司的單片機AT89S51與低功耗CMOS型E2PROMAT24C02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C語言編寫主控芯片的控制程序，設(shè)計了一款可以多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，成本低，安全實用等特點，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，LCD前言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較高的產(chǎn)品。現(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。其性能和安全性已大大超過了機械鎖。其特點如下：1)保密性好，編碼量多，遠遠大于彈子鎖。隨機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，同時也可以避免因人員的更替而使鎖的密級下降。3)無活動零件，不會磨損，壽命長。4)使用靈活性好，不像機械鎖必須佩帶鑰匙才能開鎖。5)電子密碼鎖操作簡單易行，一學(xué)即會。 目錄第1章緒論 11.1電子密碼鎖的發(fā)展趨勢 11.2本設(shè)計所要實現(xiàn)的目標(biāo) 2第2章設(shè)計方案的選擇 32.1方案一：采用數(shù)字電路控制 32.2方案二：采用以單片機為核心的控制方案 3第3章主要元器件介紹 53.1主控元件 53.1.1AT89S51的簡介 53.1.2AT89S51引角功能說明 63.1.3AT89S51芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu) 83.2存儲芯片AT24C02 113.3LCD1602顯示器 123.3.1接口信號說明 123.3.2主要技術(shù)參數(shù) 133.3.3基本操作程序 133.4晶體振蕩器 13第4章系統(tǒng)硬件構(gòu)成 154.1設(shè)計原理 154.2電路總圖構(gòu)成 164.3電源輸入部分 164.4鍵盤輸入部分 174.5密碼存儲部分 184.6復(fù)位部分 194.7晶振部分 204.8顯示部分 204.9報警部分 214.10開鎖部分 22第5章系統(tǒng)軟件設(shè)計及調(diào)試 235.1主程序流程圖 235.2按鍵功能流程圖 245.3密碼設(shè)置流程圖 245.4開鎖流程圖 25第6章結(jié)論 27致謝 28參考文獻： 29附錄 30word文檔可自由復(fù)制編輯第1章緒論1.1電子密碼鎖的發(fā)展趨勢在日常生活和工作中，住宅與部門的安全防范、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辦法來解決。目前門鎖主要用彈子鎖，其鑰匙容易丟失；保險箱主要用機械密碼鎖其較為復(fù)雜，制造精度要求高，成本高，且易出現(xiàn)故障，人們常需攜帶多把鑰，匙，使用極不結(jié)構(gòu)方便，且鑰匙丟失后安全性即大打折扣。針對這些鎖具給人們帶來的不便若使用機械式鑰匙開鎖，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)的電子密碼鎖，其種類不多，保密性差，最基本的就是只依靠最簡單的模擬電子開關(guān)來實現(xiàn)的，制作簡單但很不安全，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系列單片機來實現(xiàn)的，但密碼簡單，易破解。隨著電子元件的進一步發(fā)展，電子密碼鎖也出現(xiàn)了很多的種類，功能日益強大，使用更加方便，安全保密性更強，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，隨著電子元件的發(fā)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。出于安全、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有效卡、指紋或聲音有效，且不能實現(xiàn)遠程控制，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發(fā)展的趨勢。1.2本設(shè)計所要實現(xiàn)的目標(biāo)本設(shè)計采用單片機為主控芯片，結(jié)合外圍電路，組成電子密碼鎖，用戶想要打開鎖，必先通過提供的鍵盤輸入正確的密碼才能將鎖打開，密碼輸入錯誤有提示，為了提高安全性，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，在輸入新密碼時候需要二次確認(rèn)，以防止誤操作。第2章設(shè)計方案的選擇（改為設(shè)計原理）格式參考：2．1設(shè)計要求與基本思路2．2設(shè)計方案選擇（選擇依據(jù)）2．3設(shè)計框圖2．4設(shè)計原理圖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，若按下干擾鍵，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，若用戶覺得不便，還可以修改）電路將報警20秒，若電路連續(xù)報警三次，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。2.2方案二：采用以單片機為核心的控制方案由于單片機種類繁多，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較，合理選擇，以期獲得最佳的性價比。一般來說在選取單片機時從下面幾個方面考慮：性能、存儲器、運行速度、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)計選用單片機AT89S51作為本設(shè)計的核心元件，利用單片機靈活的編程設(shè)計和豐富的I/O端口，及其控制的準(zhǔn)確性，實現(xiàn)基本的密碼鎖功能。在單片機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0－9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，不正確顯示密碼錯誤重新輸入密碼，當(dāng)三次密碼錯誤則發(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)確性好且保密性強還具有擴展功能，根據(jù)現(xiàn)實生活的需要此次設(shè)計采用此方案第3章主要元器件介紹（改為硬件電路設(shè)計）3.1主控元件（簡單論述）AT89C51是一個低功耗，高性能CMOS8位單片機，片內(nèi)含4kBytes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AT80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISPFlash存儲單元，功能強大的微型計算機的AT89C513.1.1AT89S51的簡介AT89C51具有如下特點：40個引腳，4kBytesFlash片內(nèi)程序存儲器，128bytes的隨機存取數(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，片內(nèi)時鐘振蕩器。此外，AT89C51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、TQFP和PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。圖3-1AT89C51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）ISPFlashROM32個雙向I/O口4.5-5.5V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128x8bit內(nèi)部RAM2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)寄存器指針可以看出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，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。3.1.2AT89S51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”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”P2口：P2是一個帶有內(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８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)（也即特殊功能寄存器，在整個訪問期間不改變。Flash編程或校驗時，P2P3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3-1表3-1為P3口的第二功能端口功能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/計數(shù)器0外部輸入TXD（P3.1）串行輸出口T1（P3.5）定時/計數(shù)器1外部輸入INT0（P3.2）外中斷0WR（P3.6）外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通INT1（P3.3）外中斷1RD（P3.7）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)兩個機器周期上高電平將使單片機復(fù)位。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)。即使不再訪問外部存儲器，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：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，當(dāng)AT89S51由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩次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訪問外部程序存儲器（地址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。3.1.3AT89S51芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)特殊功能寄存器：特殊功能寄存器的片內(nèi)空間分存如下圖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。中斷寄存器：各中斷允許控制位于IE寄存器，5個中斷源的中斷優(yōu)先級控制位于IP寄存器。表3-2為AUXR輔助寄存器。表3-2為AUXR輔助寄存器ARXR地址=8EH復(fù)位狀態(tài)=XXX00XX0BNotBitAddressable———WDIDLEDISRTO——DISALEBit76543210保留為將來擴展用途位DISALEALE禁止/使用DISALE操作模式0ALE輸出1/6震蕩時鐘頻率脈沖1ALE僅在執(zhí)行MOVX或MOVC指令期間輸出脈沖DISRTO禁止/使能復(fù)位輸出DISRTO0復(fù)位引腳在WET溢出時變高1復(fù)位引腳僅為輸入WDIDLE禁止/使能IDLE模式的WDTWDIDLE0IDLE模式WDT繼續(xù)計數(shù)1IDLE模式WDT停止計數(shù)雙時鐘指針寄存器：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)指針寄存儲器：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。表3-3雙時鐘指針寄存器AUXR1地址=A2H不可尋址位復(fù)位狀態(tài)=XXXXXXX0B———————DPSBit76543210保留為今后擴展用途DPS數(shù)據(jù)指針選擇位DPS0選擇DPTR寄存器DP0L.DP0H1選擇DPTR寄存器DP1L.DP1H電源空閑標(biāo)志：電源空閑標(biāo)志（POF）在特殊功能寄存儲器SFR中PCON的第4位（PCON.4）,電源打開時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,假如接至VCC（電源＋），程序首先執(zhí)行從地址0000H－0FFFH（4KB）內(nèi)部程序存儲器，再執(zhí)行地址為1000H－FFFFH（60KB）的外部程序存儲器。數(shù)據(jù)存儲器：在AT89C51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行，128字節(jié)均可設(shè)置為堆棧區(qū)空間。看門狗定時器（WDT）：WDT是為了解決CPU程序運行時可能進入混亂或死循環(huán)而設(shè)置，它由一個14bit計數(shù)器和看狗復(fù)位SFR（WDTRST）構(gòu)成。外部復(fù)位時，WDT默認(rèn)為關(guān)閉狀態(tài)，要打開WDT，必按順序?qū)?1H和0E1H寫到WDTRST寄存器，當(dāng)啟動了WDT，它會隨晶體振蕩器在每個機器周期計數(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。3.2存儲芯片AT24C02AT24C02是美國Atmel公司的低功耗CMOS型E2PROM，內(nèi)含256×8位存儲空間，具有工作電壓寬(2.5～5.5V)、擦寫次數(shù)多(大于10000次)、寫入速度快(小于10ms)、抗干擾能力強、數(shù)據(jù)不易丟失、體積小等特點。而且他是采用了I2C總線式進行數(shù)據(jù)讀寫的串行器件，占用很少的資源和I／O線，并且支持在線編程，進行數(shù)據(jù)實時的存取十分方便。AT24C02中帶有的片內(nèi)地址寄存器。每寫入或讀出一個數(shù)據(jù)字節(jié)后，該地址寄存器自動加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正是運用了I2C規(guī)程，使用主／從機雙向通信，主機(通常為單片機)和從機(AT24C02)均可工作于接收器和發(fā)送器狀態(tài)。主機產(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。無論是主機還是從機，接收到一個字節(jié)后必須發(fā)出一個確認(rèn)信號ACK。AT24C02的控制字由8位二進制數(shù)構(gòu)成，在開始信號發(fā)出以后，主機便會發(fā)出控制字，以選擇從機并控制總線傳送的方向。圖3-4AT24C02管腳圖圖3-5AT24C02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AT89C51試驗開發(fā)板上和單片機的P3.5連接。第6腳SCL為串行時鐘輸入線，在AT89C51試驗開發(fā)板上和單片機的P3.6連接。SDA和SCL都需要和正電源間各接一個5.1K的電阻上拉。第7腳需要接地。24C02中帶有片內(nèi)地址寄存器。每寫入或讀出一個數(shù)據(jù)字節(jié)后，該地址寄存器自動加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8個字節(jié)的數(shù)據(jù)。3.3LCD1602顯示器現(xiàn)在的字符型液晶模塊已經(jīng)是單片機應(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D0~D7和RS，R/W，EN三個控制端口，工作電壓為5V，并且具有字符對比度調(diào)節(jié)和背光功能。3.3.1接口信號說明1602型LCD的接口信號說明如表3-3所示：表3-31602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9D2DataI/O2VDD電源正極10D3DataI/O3V0液晶顯示偏壓信號11D4DataI/O4RS數(shù)據(jù)/命令選擇端（H/L）12D5DataI/O5R/W讀寫選擇端（H/L）13D6DataI/O6E使能信號14D7DataI/O7D0DataI/O15BLA背光源正極8D1DataI/O16BLK背光源負極3.3.2主要技術(shù)參數(shù)1602型LCD的主要技術(shù)參數(shù)如下表所示：表3-41602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4.5～5.5V工作電流2.0mA（5.0V）模塊最佳工作電壓5.0V字符尺寸2.95X4.35(WXH)mm3.3.3基本操作程序讀狀態(tài)：輸入：RS=L，RW=L， E=H 輸出：D0~D7=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，D0~D7=指令碼，E=高脈沖輸出：D0~D7=數(shù)據(jù)寫數(shù)據(jù)：輸入：RS=H，RW=L，D0~D7=數(shù)據(jù)，E=高脈沖輸出：無3.4晶體振蕩器（時鐘電路設(shè)計）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頻率。以聲卡為例，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成本，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、影碟機、錄像機、無線通訊設(shè)備、電子鐘表、單片機、數(shù)字儀器儀表等電子設(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，它的基本構(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)致機械變形的振幅突然增大。第4章系統(tǒng)硬件構(gòu)成（可以和第3章合起來論述）格式：第3章硬件電路設(shè)計3．1時鐘電路設(shè)計3．2復(fù)位電路設(shè)計3．3輸入電路設(shè)計3．4輸出電路（顯示電路、報警電路）設(shè)計3．5擴展電路設(shè)計4.1設(shè)計原理本設(shè)計主要由單片機、矩陣鍵盤、液晶顯示器和密碼存儲等部分組成。其中矩陣鍵盤用于輸入數(shù)字密碼和進行各種功能的實現(xiàn)。由用戶通過連接單片機的矩陣鍵盤輸入密碼，后經(jīng)過單片機對用戶輸入的密碼與自己保存的密碼進行對比，從而判斷密碼是否正確，然后控制引腳的高低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的負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)共有兩部分構(gòu)成，即硬件部分與軟件部分。其中硬件部分由電源輸入部分、鍵盤輸入部分、密碼存儲部分、復(fù)位部分、晶振部分、顯示部分、報警部分、開鎖部分組成，軟件部分對應(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原理框圖4.2電路總圖構(gòu)成在確定了選用什么型號的單片機后，就要確定在外圍電路，其外圍電路包括電源輸入部分、鍵盤輸入部分、復(fù)位部分、晶振部分、顯示部分、報警部分組成，根據(jù)實際情況鍵盤輸入部分選擇4*4矩陣鍵盤，顯示部分選擇字符型液晶顯示LCD1602。其原理圖如圖4-2所示：圖4-2原理圖4.3電源輸入部分密碼鎖主控制部分電源需要用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，會影響到負載電路的正常工作。需通過低通濾波電路濾波，使輸出電壓平滑。穩(wěn)壓電路的功能是使輸出直流電壓基本不受電網(wǎng)電壓波動和負載電阻變化的影響，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電源輸入原理圖4.4鍵盤輸入部分由于本設(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，比如清空顯示功能等。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）及與單片機引腳接法如圖4-4所示：圖4-4鍵盤輸入原理圖4.5密碼存儲部分用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256×8位存儲空間，具有工作電壓寬(2.5～5.5V)、擦寫次數(shù)多(大于10000次)、寫入速度快(小于10ms)、抗干擾能力強、數(shù)據(jù)不易丟失、體積小等特點。而且他是采用了I2C總線式進行數(shù)據(jù)讀寫的串行器件，占用很少的資源和I／O線，并且支持在線編程，進行數(shù)據(jù)實時的存取十分方便。AT24C02中帶有的片內(nèi)地址寄存器。每寫入或讀出一個數(shù)據(jù)字節(jié)后，該地址寄存器自動加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正是運用了I2C規(guī)程，使用主／從機雙向通信，主機(通常為單片機)和從機(AT24C02)均可工作于接收器和發(fā)送器狀態(tài)。主機產(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。無論是主機還是從機，接收到一個字節(jié)后必須發(fā)出一個確認(rèn)信號ACK。AT24C02的控制字由8位二進制數(shù)構(gòu)成，在開始信號發(fā)出以后，主機便會發(fā)出控制字，以選擇從機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)位部分單片機復(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PC＝0000H，使單片機從第—個單元取指令。無論是在單片機剛開始接上電源時，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)，P1－P3口輸出高電平；外部程序存儲器讀選通信號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4-5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)位按鍵是為了避免死機時無法可靠復(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R5<<R6因此RST為高電平，CPU處于復(fù)位狀態(tài)，松手后，電容C1充電，RST端電位下降，CPU脫離復(fù)位狀態(tài)。R5的作用在于限制按鍵按下瞬間電容C1的放電電流，避免產(chǎn)生火花，以保護按鍵觸電。圖4-6復(fù)位電路原理圖4.7晶振部分AT89C51引腳XTAL1和XTAL2與晶體振蕩器及電容C2、C1按圖4-6所示方式連接。晶振、電容C1／C2及片內(nèi)與非門（作為反饋、放大元件）構(gòu)成了電容三點式振蕩器，振蕩信號頻率與晶振頻率及電容C1、C2的容量有關(guān)，但主要由晶振頻率決定，范圍在0～33MHz之間，電容C1、C2取值范圍在5～30pF之間。根據(jù)實際情況，本設(shè)計中采用12MHZ做系統(tǒng)的外部晶振。電容取值為20pF圖4-7晶振電路原理圖4.8顯示部分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0－9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，可以清楚的判斷出密碼鎖所處的狀態(tài)。其顯示部分引腳接口如圖4-7所示：圖4-8顯示電路原理圖4.9報警部分報警部分由陶瓷壓電發(fā)聲裝置及外圍電路組成，加電后不發(fā)聲，當(dāng)有鍵按下時，“?！甭?，每按一下，發(fā)聲一次，密碼正確時，不發(fā)聲直接開鎖，當(dāng)密碼輸入錯誤時，單片機的P2.1引腳為低電平，三極管T3導(dǎo)通轟鳴器發(fā)出噪鳴聲報警。如圖4-8所示：圖4-9報警電路原理圖4.10開鎖部分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，單片機的電源端才能得到3V電源，否則．單片機處于節(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0－9輸入密碼，最后按下確認(rèn)鍵。當(dāng)用戶輸入一密碼后，單片機自動識碼，如果識碼不符，則報警。只有當(dāng)識碼正確，單片機才能控制電子鎖內(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，單片機自動清除掉由用戶輸人的這個密碼。如圖4-10所示：圖4-10開鎖部分原理圖第5章系統(tǒng)軟件設(shè)計及調(diào)試本系統(tǒng)軟件設(shè)計由主程序、初始化程序、LCD顯示程序、鍵盤掃描程序、鍵功能程序、密碼設(shè)置程序、EEPROM讀寫程序和延時程序等組成。5.1主程序流程圖如圖5-1所示為主程序流程圖，開始接上電源，程序進行初始化設(shè)置，然后在鍵盤上輸入密碼，此系統(tǒng)進行鍵盤掃描，然后啟動程序，進行保護，再次在鍵盤上輸入密碼，系統(tǒng)進行掃描，如和之前一樣，則執(zhí)行程序，如不是，則執(zhí)行另一種程序，最后結(jié)束。開始開始初始化鍵盤掃描啟動程序鍵盤掃描鍵功能程序結(jié)束關(guān)閉程序圖5-1主程序流程圖5.2按鍵功能流程圖如圖5-2為按鍵功能流程圖，在按鍵當(dāng)中，有與輸入、開鎖、清除、設(shè)置、確認(rèn)的程序相對應(yīng)的按鍵，并按順序與輸入的數(shù)相比較，當(dāng)輸入正確時，進入密碼程序，錯誤時進行清除，輸入兩次正確的，可進行重新設(shè)置，最后確認(rèn)程序。鍵功能程序鍵功能程序鍵值＝‘輸入’？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5-2按鍵功能流程圖5.3密碼設(shè)置流程圖如圖5-3為密碼設(shè)置流程圖，開始按下設(shè)置鍵，輸入舊密碼，如果錯誤，累計三次錯誤，進行報警程序。如輸入正確，可以改密碼，確認(rèn)后再次輸入更改后密碼，如兩次輸入一樣，則更改成功。按下設(shè)置鍵按下設(shè)置鍵輸舊密碼所輸入舊密碼正確？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設(shè)置程序圖5-3密碼設(shè)置流程圖5.4開鎖流程圖如圖5-4為開鎖流程圖，開始時按開鎖鍵，輸入密碼，如果輸入正確，則開鎖成功。如果輸入錯誤累計達到三次，則執(zhí)行報警程序。初始化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開鎖流程圖程序調(diào)試：在硬件支持的環(huán)境下，用proteus設(shè)計好的電路，KeilC編好的程序編譯成芯片可識別的S51文件，利用PC機寫進proteus程序圖芯片內(nèi)進行仿真測試，并對其出現(xiàn)的錯誤進行修改，直到最終調(diào)試成功。加上程序清單第6章結(jié)論實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)然也是檢驗學(xué)習(xí)成果的標(biāo)準(zhǔn)。在經(jīng)過一段時間的學(xué)習(xí)之后，我們需要了解自己的所學(xué)應(yīng)該如何應(yīng)用在實踐中，因為任何知識都源于實踐，歸于實踐，所以要將所學(xué)的知識在實踐中來檢驗。在做畢業(yè)設(shè)計期間，在老師的指導(dǎo)下，通過自身的不斷努力，無論是思想上，學(xué)習(xí)上，都取得了長足的發(fā)展和巨大的收獲，現(xiàn)將工作總結(jié)如下：思想上，學(xué)會了用科學(xué)的精神去解決問題。很多事情看起來是很簡單的問題，但實際做起來去會發(fā)現(xiàn)有許多奧妙！這是因為其中蘊含著許多科學(xué)的問題。運用科學(xué)的方法去解決問題，這是我這次實訓(xùn)給我?guī)淼乃枷肷系母淖?。學(xué)習(xí)上，使自已在大學(xué)所以的知識在這次得到實踐，學(xué)到一些書本上無法學(xué)到的經(jīng)驗，對電子元件有了進一步的認(rèn)識。電子鎖是信息化時代發(fā)展的產(chǎn)物，應(yīng)時而生，我相信隨著科技的不斷發(fā)展，將來的電子鎖一定更加完美，更加人性化，更加便宜，更加安全。致謝三年的大學(xué)生活不知不覺中就要結(jié)束了，在這段難忘的生活中，有我許多美好的回憶。我的心中，除了不舍，還是不舍,我想，有許多人是我要用一輩子去銘記的。本次畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，作為一名本科生的畢業(yè)設(shè)計，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有考慮不周到的地方，在導(dǎo)師的督促指導(dǎo)下順利完成。在此，深深地感謝宋玉琴老師，作為我的畢業(yè)指導(dǎo)老師，宋老師對我的畢業(yè)設(shè)計傾注了很多的心血。正是由于宋老師的全心指導(dǎo)，我才得以順利的完成畢業(yè)設(shè)計，在這里，我真誠的說聲：謝謝您！現(xiàn)在即將揮別我的學(xué)校、老師、同學(xué)，還有我四年的大學(xué)生活，雖然依依不舍，但是對未來的路，我充滿了信心。最后，感謝在大學(xué)期間認(rèn)識我和我認(rèn)識的所有人，有你們伴隨，才有我大學(xué)生活的豐富多彩，絢麗多姿。參考文獻：[1]石文軒,宋薇.基于單片機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.一種新型可編程密碼鎖[J].大連輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報,2002,(01);[3]葉啟明.\o"單片機制作的新型安全密碼鎖"單片機制作的新型安全密碼鎖[J].家庭電子,2005,(10);[4]郭海英.基于單片機的電子安全密碼鎖的設(shè)計[M].現(xiàn)代電子技術(shù),2005,(13);[5]李明喜.\o"新型電子密碼鎖的設(shè)計"新型電子密碼鎖的設(shè)計[J].機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新,2004,(03);[6]董繼成.一種新型安全的單片機密碼鎖[J].電子技術(shù),2004,(03);[7]祖龍起,劉仁杰,孫乃凌.一種新穎的電子密碼鎖[J].電子世界,HYPERLINK"/grid20/Navi/Bridge.aspx?DBCode=cjfd&LinkType=IssueLink&Field=BaseID*year*issue&TableName=CJFDYEARINFO&Value=EL