電子密碼鎖的設(shè)計(jì)

PAGEPAGE25電子密碼鎖的設(shè)計(jì)摘要隨著社會(huì)物質(zhì)財(cái)富的日益增長(zhǎng)，安全防盜已成為社會(huì)問(wèn)題。而鎖自古以來(lái)就是把守門(mén)戶的鐵將軍，人們對(duì)它要求甚高，既要安全可靠地防盜，又要使用方便，這也是制鎖者長(zhǎng)期以來(lái)研制的主題。目前國(guó)內(nèi)，大部分人使用的還是傳統(tǒng)的機(jī)械鎖。然而，眼下假冒偽劣的機(jī)械鎖泛濫成災(zāi)，互開(kāi)率非常之高。所謂互開(kāi)率，是各種鎖具的一個(gè)技術(shù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，也就是1把鑰匙能開(kāi)幾把鎖的比率。經(jīng)國(guó)家工商局、國(guó)家內(nèi)貿(mào)局、中國(guó)消協(xié)等部門(mén)對(duì)鎖具市場(chǎng)的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)個(gè)別產(chǎn)品的互開(kāi)率居然超標(biāo)26倍。為何彈子鎖的“互開(kāi)率”會(huì)如此之高？據(jù)有關(guān)專(zhuān)家人士剖析，彈子鎖質(zhì)量好壞主要取決于彈子數(shù)量的多少以及彈子的大小，而彈子的多少和大小受一定條件的限制。此外，即使是一把質(zhì)量過(guò)關(guān)的機(jī)械鎖，通過(guò)急開(kāi)鎖，甚至可以在不損壞鎖的前提下將鎖打開(kāi)。機(jī)械鎖的這些弊端為一種新型的鎖電子密碼鎖，提供了發(fā)展的空間。關(guān)鍵詞：AT89C51，AT24C02,電子密碼鎖，矩陣鍵盤(pán)目錄TOC\o"1-2"\h\z\u1緒論 11.1引言 11.2電子鎖簡(jiǎn)介 21.3電子密碼鎖的特點(diǎn) 21.4方案論證與比較 32AT89C51單片機(jī)概況 52.1AT89C51單片機(jī)的簡(jiǎn)介 52.2AT89C51單片機(jī)的引腳 62.3AT89C51單片機(jī)復(fù)位方式 83電路的功能單元設(shè)計(jì) 93.1開(kāi)鎖機(jī)構(gòu) 93.2按鍵電路設(shè)計(jì) 103.3顯示電路設(shè)計(jì) 123.4AT24C02掉電存儲(chǔ)單元的設(shè)計(jì) 143.5密碼鎖的電源電路設(shè)計(jì) 153.6設(shè)計(jì)總框圖 173.7設(shè)計(jì)總體電路圖 184程序設(shè)計(jì) 194.1主程序流程圖 194.2鍵盤(pán)掃描子程序模塊 204.3數(shù)字處理程序模塊 214.4開(kāi)鎖程序 224.5密碼設(shè)置程序 235總結(jié) 23致謝 25參考文獻(xiàn) 261緒論1.1引言在日常的生活和工作中,住宅與部門(mén)的安全防范、單位的文件檔案、財(cái)務(wù)報(bào)表以及一些個(gè)人資料的保存多以加鎖的辦法來(lái)解決。若使用傳統(tǒng)的機(jī)械式鑰匙開(kāi)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(duì)日常生活中的安全保險(xiǎn)器件的要求越來(lái)越高。為滿足人們對(duì)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)。在安全技術(shù)防范領(lǐng)域，具有防盜報(bào)警功能的電子密碼鎖逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械式密碼鎖，克服了機(jī)械式密碼鎖密碼量少、安全性能差的缺點(diǎn)，使密碼鎖無(wú)論在技術(shù)上還是在性能上都大大提高一步。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，特別是單片機(jī)的問(wèn)世，出現(xiàn)了帶微處理器的智能密碼鎖，它除具有電子密碼鎖的功能外，還引入了智能化管理、專(zhuān)家分析系統(tǒng)等功能，從而使密碼鎖具有很高的安全性、可靠性，應(yīng)用日益廣泛。隨著人們對(duì)安全的重視和科技的發(fā)展，許多電子智能鎖（指紋識(shí)別、IC卡辨認(rèn)）已在國(guó)內(nèi)外相繼面世。但是這些產(chǎn)品的特點(diǎn)是針對(duì)特定的指紋和有效卡，只能適用于保密要求的箱、柜、門(mén)等。而且指紋識(shí)識(shí)別器若在公共場(chǎng)所使用存在容易機(jī)械損壞，IC卡還存在容易丟失、損壞等特點(diǎn)。加上其成本較高，一定程度上限制了這類(lèi)產(chǎn)品的普及和推廣。鑒于目前的技術(shù)水平與市場(chǎng)的接收程度，電子密碼鎖是這類(lèi)電子防盜產(chǎn)品的主流?；谝陨纤悸罚敬卧O(shè)計(jì)使用ATMEL公司的AT89C51實(shí)現(xiàn)一基于單片機(jī)的電子密碼鎖的設(shè)計(jì)，其主要具有如下功能：（1）

設(shè)置6位密碼，密碼通過(guò)鍵盤(pán)輸入，若密碼正確，則將鎖打開(kāi)。（2）密碼可以由用戶自己修改設(shè)定（只支持6位密碼），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。（3）報(bào)警、鎖定鍵盤(pán)功能。密碼輸入錯(cuò)誤數(shù)碼顯示器會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤提示，若密碼輸入錯(cuò)誤次數(shù)超過(guò)3次，蜂鳴器報(bào)警并且鎖定鍵盤(pán)。電子密碼鎖的設(shè)計(jì)主要由三部分組成：4×4矩陣鍵盤(pán)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。密碼鎖設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問(wèn)題是實(shí)現(xiàn)密碼的輸入、清楚、更改、開(kāi)鎖等功能：（1）密碼輸入功能：按下一個(gè)數(shù)字鍵，一個(gè)“－”就顯示在最右邊的數(shù)碼管上，同時(shí)將先前輸入的所有“－”向左移動(dòng)一位。（2）密碼清除功能：當(dāng)按下清除鍵時(shí)，清除前面輸入的所有值，并清除所有顯示。（3）密碼更改功能：將輸入的值作為新的密碼。（4）開(kāi)鎖功能：當(dāng)按下開(kāi)鎖鍵，系統(tǒng)將輸入與密碼進(jìn)行檢查核對(duì)，如果正確鎖打開(kāi)，否則不打開(kāi)。1.2電子鎖簡(jiǎn)介電子鎖是采取電子電路控制，以電磁鐵或者衛(wèi)星電機(jī)和鎖體作為執(zhí)行裝置的機(jī)電一體化鎖具，相比傳統(tǒng)的機(jī)械鎖具，電子鎖不使用金屬鑰匙，保密性、精度都有很大提高。電子鎖的發(fā)明思路，源自古代發(fā)明的自動(dòng)機(jī)械，例如古希臘數(shù)學(xué)家赫倫的液壓自動(dòng)門(mén)，中國(guó)古代諸葛亮的木牛流馬，它們以重力或蒸汽壓力驅(qū)動(dòng)，最廣泛的用途乃是用在古代墓道的地下機(jī)關(guān)。電子工業(yè)的誕生，使得以微小電量驅(qū)動(dòng)機(jī)械成為可能，于是有了電子鎖一日千里的躍進(jìn)。1.3電子密碼鎖的特點(diǎn)本系統(tǒng)由單片機(jī)系統(tǒng)、矩陣鍵盤(pán)、LED顯示和報(bào)警系統(tǒng)組成。系統(tǒng)能完成開(kāi)鎖、超時(shí)報(bào)警、超次鎖定、管理員解密、修改用戶密碼基本的密碼鎖的功能。除上述基本的密碼鎖功能外，還具有掉電存儲(chǔ)、聲光提示等功能，依據(jù)實(shí)際的情況還可以添加遙控功能。本系統(tǒng)成本低廉，功能實(shí)用1.4方案論證與比較設(shè)計(jì)本課題時(shí)構(gòu)思了兩種方案：一種是用以AT89c51為核心的單片機(jī)控制方案；另一種是用以74LS112雙JK觸發(fā)器構(gòu)成的數(shù)字邏輯電路控制方案?？紤]到數(shù)字電路方案原理過(guò)于簡(jiǎn)單，而且不能滿足現(xiàn)在的安全需求，所以本文采用前一種方案。我們的密碼所控制器就是以單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)的，本設(shè)計(jì)采用的是ATMEL公司的AT89C51芯片，此芯片根據(jù)了充分的靜止CMOS控制器與三級(jí)節(jié)目記憶鎖，共有32條I/O線,2定時(shí)計(jì)數(shù)器，6個(gè)中斷來(lái)源，4K閃存,128個(gè)字節(jié)在芯片RAM。方案一：采用數(shù)字電路控制。其原理方框圖如圖1.1所示。圖1.1數(shù)字密碼鎖電路方案采用數(shù)字密碼鎖電路的好處就是設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單。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(pán)輸入電路自動(dòng)清零，原先輸入的密碼無(wú)效，需要重新輸入；如果用戶輸入密碼的時(shí)間超過(guò)40秒（一般情況下，用戶不會(huì)超過(guò)40秒，若用戶覺(jué)得不便，還可以修改）電路將報(bào)警80秒，若電路連續(xù)報(bào)警三次，電路將鎖定鍵盤(pán)5分鐘，防止他人的非法操作。電路由兩大部分組成：密碼鎖電路和備用電源(UPS)，其中設(shè)置UPS電源是為了防止因?yàn)橥ｋ娫斐傻拿艽a鎖電路失效，使用戶免遭麻煩。密碼鎖電路包含：鍵盤(pán)輸入、密碼修改、密碼檢測(cè)、開(kāi)鎖電路、執(zhí)行電路、報(bào)警電路、鍵盤(pán)輸入次數(shù)鎖定電路。方案二：采用一種是用以AT89C51為核心的單片機(jī)控制方案。利用單片機(jī)靈活的編程設(shè)計(jì)和豐富的IO端口，及其控制的準(zhǔn)確性，不但能實(shí)現(xiàn)基本的密碼鎖功能，還能添加調(diào)電存儲(chǔ)、聲光提示甚至添加遙控控制功能。其原理如圖1－2所示。矩陣鍵盤(pán)控制89S51矩陣鍵盤(pán)控制89S51單片機(jī)輸入錯(cuò)誤鎖定鍵盤(pán)延時(shí)報(bào)警控制電路延時(shí)報(bào)警控制電路開(kāi)鎖控制電路AT24C02掉電存儲(chǔ)開(kāi)鎖控制電路AT24C02掉電存儲(chǔ)指示電路串口顯示電路指示電路串口顯示電路圖1.2單片機(jī)控制方案通過(guò)比較以上兩種方案，單片機(jī)方案有較大的活動(dòng)空間，不但能實(shí)現(xiàn)所要求的功能而且能在很大的程度上擴(kuò)展功能，而且還可以方便的對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)，所以我們采用后一種方案。

2AT89C51單片機(jī)概況2.1AT89C51單片機(jī)的簡(jiǎn)介AT89C51是MCS-51系列單片機(jī)的典型產(chǎn)品，我們就這一代表性的機(jī)型進(jìn)行系統(tǒng)的講解。AT89C51單片機(jī)包含中央處理器、程序存儲(chǔ)器(ROM)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線，現(xiàn)在我們分別加以說(shuō)明：圖2.1單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖1、中央處理器中央處理器(CPU)是整個(gè)單片機(jī)的核心部件，是8位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處理8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼，CPU負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個(gè)單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運(yùn)算和控制輸入輸出功能等操作。2、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)AT89C51內(nèi)部有128個(gè)8位用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和128個(gè)專(zhuān)用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專(zhuān)用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶只能訪問(wèn)，而不能用于存放用戶數(shù)據(jù)，所以，用戶能使用的RAM只有128個(gè)，可存放讀寫(xiě)的數(shù)據(jù)，運(yùn)算的中間結(jié)果或用戶定義的字型表。3、程序存儲(chǔ)器(ROM)AT89C51共有4KB掩膜ROM，最大可擴(kuò)展64K字節(jié)，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格。4、定時(shí)/計(jì)數(shù)器：89C5、并行輸入輸出(I/O)口：89C6、中斷系統(tǒng)89C2.2AT89C51單片機(jī)的引腳AT89C51單片機(jī)內(nèi)部總線是單總線結(jié)構(gòu),即數(shù)據(jù)總線和地址總線是公用的.89C51有40條引腳,與其他51系列單片機(jī)引腳是兼容的.這40條引腳可分為I/O接口線、電源線、控制線、外接晶體線4部分.AT89C51單片機(jī)為雙列直插式封裝結(jié)構(gòu),如圖2.2所示.主要特性：1、與MCS-51兼容2、4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器3、壽命：1000寫(xiě)/擦循環(huán)4、數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年5、全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz6、三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定7、128*8位內(nèi)部RAM8、32可編程I/O線9、兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器10、5個(gè)中斷源11、可編程串行通道12、低功耗的閑置和掉電模式13、片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路圖2.2AT89C51引腳分配圖AT89C51單機(jī)的電源線有以下兩種：（1）VCC：+5V電源線。電源線（2）GND：接地線。AT89C51單片機(jī)的外接晶體引腳有以下兩種:（1）XTAL1：片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸入端和內(nèi)部時(shí)鐘工作的輸入端。采用內(nèi)部振蕩器時(shí)，它接外部石英晶體和微調(diào)電容的一個(gè)引腳。（2）XTAL2：片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸出端，接外部石英晶體和微調(diào)電容的另一端。采用外部振蕩器時(shí)，該引腳懸空。外接晶體引腳?？刂凭€AT89C51單片機(jī)的控制線有以下幾種：（1）RST：復(fù)位輸入端，高電平有效。（2）ALE/PROG：地址鎖存允許/編程線。（3）PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的讀選通線。（4）EA/Vpp：片外ROM允許訪問(wèn)端/編程電源端。2.3AT89C51單片機(jī)復(fù)位方式單片機(jī)在開(kāi)機(jī)時(shí)或在工作中因干擾而使程序失控，或工作中程序處于某種死循環(huán)狀態(tài)，在這種情況下都需要復(fù)位.復(fù)位的作用是使中央處理器CPU以及其他功能部件都恢復(fù)到一個(gè)確定的初始狀態(tài),并從這個(gè)狀態(tài)重新開(kāi)始工作.AT89C51單片機(jī)的復(fù)位靠外部電路實(shí)現(xiàn),信號(hào)由RESET(RST)引腳輸入,高電平有效,在振蕩器工作時(shí),只要保持RST引腳高電平兩個(gè)機(jī)器周期,單片機(jī)即復(fù)位.復(fù)位后,PC程序計(jì)數(shù)器的內(nèi)容為0000H,片內(nèi)RAM中內(nèi)容不變.復(fù)位電路一般有上電復(fù)位、手動(dòng)開(kāi)關(guān)復(fù)位和自動(dòng)復(fù)位電路3種,如圖2.3所示.a.上電復(fù)位電路b.手動(dòng)復(fù)位電路c.自動(dòng)復(fù)位電路圖2.3單片機(jī)復(fù)位電路由于設(shè)計(jì)所需，我們?cè)谶@里選用手動(dòng)式復(fù)位電路。由外部擴(kuò)展M24C01設(shè)定功能鍵控制手動(dòng)式復(fù)位電路。

3電路的功能單元設(shè)計(jì)3.1開(kāi)鎖機(jī)構(gòu)通過(guò)單片機(jī)送給開(kāi)鎖執(zhí)行機(jī)構(gòu)，電路驅(qū)動(dòng)電磁鎖吸合，從而達(dá)到開(kāi)鎖的目的。其原理如圖3.1所示。單片機(jī)微控制器單片機(jī)微控制器開(kāi)鎖驅(qū)動(dòng)電路電磁鎖密碼正確？Y返回N圖3.1密碼鎖開(kāi)鎖機(jī)構(gòu)示意圖當(dāng)用戶輸入的密碼正確而且是在規(guī)定的時(shí)間（普通用戶要求在12s內(nèi)輸入正確的密碼，管理員要求在5s輸入正確的密碼）輸入的話，單片機(jī)便輸出開(kāi)門(mén)信號(hào)，送到開(kāi)鎖驅(qū)動(dòng)電路，然后驅(qū)動(dòng)電磁鎖，達(dá)到開(kāi)門(mén)的目的。其實(shí)際電路如圖3.2所示。電路驅(qū)動(dòng)和開(kāi)鎖兩級(jí)組成。由D5、R1、T10組成驅(qū)動(dòng)電路，其中T10可以選擇普通的小功率三極管如9014、9018都可以滿足要求。D5作為開(kāi)鎖的提示；由D6、C24、T11組成。其中D6、C24是為了消除電磁鎖可能產(chǎn)生的反向高電壓以及可能產(chǎn)生的電磁干擾。T11可選用中功率的三極管如8050，電磁鎖的選用要視情況而定，但是吸合力要足夠且由一定的余量。在本次設(shè)計(jì)中，基于節(jié)省材料的原則，暫時(shí)用發(fā)光二極管代替電磁鎖，發(fā)光管亮，表示開(kāi)鎖；滅，表示沒(méi)有開(kāi)鎖。圖3.2密碼鎖開(kāi)鎖機(jī)構(gòu)電路圖3.2按鍵電路設(shè)計(jì)由于設(shè)計(jì)要求使用矩陣鍵盤(pán)，所以本設(shè)計(jì)就采用行列式鍵盤(pán)，同時(shí)也能減少鍵盤(pán)與單片機(jī)接口時(shí)所占用的I/O線的數(shù)目，在按鍵比較多的時(shí)候，通常采用這樣方法。其原理如圖3.3所示。89s5189s51D0D1D2D3D4D5D6D7D8D9D105.1KX45.1KX4VCC圖3.3行列式鍵盤(pán)原理電路圖每一條水平（行線）與垂直線（列線）的交叉處不相通，而是通過(guò)一個(gè)按鍵來(lái)連通，利用這種行列式矩陣結(jié)構(gòu)只需要N條行線和M條列線，即可組成具有N×M個(gè)按鍵的鍵盤(pán)。在這種行列式矩陣鍵盤(pán)非鍵盤(pán)編碼的單片機(jī)系統(tǒng)中，鍵盤(pán)處理程序首先執(zhí)行等待按鍵并確認(rèn)有無(wú)按鍵按下的程序段。當(dāng)確認(rèn)有按鍵按下后，下一步就要識(shí)別哪一個(gè)按鍵按下。對(duì)鍵的識(shí)別通常有兩種方法：一種是常用的逐行掃描查詢法；另一種是速度較快的線反轉(zhuǎn)法。對(duì)照?qǐng)D3.4所示的4*4鍵盤(pán)，說(shuō)明線反轉(zhuǎn)個(gè)工作原理。首先辨別鍵盤(pán)中有無(wú)鍵按下，有單片機(jī)I/O口向鍵盤(pán)送全掃描字，然后讀入行線狀態(tài)來(lái)判斷。方法是：向行線輸出全掃描字00H，把全部列線置為低電平，然后將列線的電平狀態(tài)讀入累加器A中。如果有按鍵按下，總會(huì)有一根行線電平被拉至低電平從而使行線不全為1。判斷鍵盤(pán)中哪一個(gè)鍵被按下使通過(guò)將列線逐列置低電平后，檢查行輸入狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。方法是：依次給列線送低電平，然后查所有行線狀態(tài)，如果全為1，則所按下的鍵不在此列；如果不全為1，則所按下的鍵必在此列，而且是在與零電平行線相交的交點(diǎn)上的那個(gè)鍵。按鍵的操作面板如圖圖3.4所示。共計(jì)數(shù)字鍵10個(gè)，功能鍵6個(gè)。鍵盤(pán)上還有3個(gè)指示燈和一個(gè)蜂鳴器。CLRCLR01EN69F448F337F226F1L1L2L3圖3.4按鍵操作面板示意圖10個(gè)數(shù)字鍵用來(lái)輸入密碼，另外6個(gè)功能鍵分別是：CLR、EN、F1、F2、F3、F4。其中CLR鍵的功能是當(dāng)輸入密碼錯(cuò)誤的時(shí)候，清除前面已經(jīng)輸入的數(shù)據(jù)，重新輸入。EN鍵的功能是確認(rèn)輸入的密碼。F1是管理模式切換鍵，當(dāng)用戶不小心三次輸入密碼都沒(méi)有正確，鍵盤(pán)被鎖定，這個(gè)時(shí)候就可以啟動(dòng)管理模式，使用管理員的密碼來(lái)開(kāi)門(mén)。F2是用來(lái)進(jìn)入修改密碼的狀態(tài)。F3用來(lái)關(guān)閉顯示器，一來(lái)可以節(jié)省電量，另外也可以防止不法分子偷窺密碼。F4用來(lái)作電鈴。上面的3個(gè)指示燈L1、L2、L3是用來(lái)指示操作的狀態(tài)：L1鎖定及輸入指示狀態(tài)燈，正常的情況下顯示紅色，當(dāng)鍵盤(pán)動(dòng)作的時(shí)候，L1燈開(kāi)始閃動(dòng)，當(dāng)鍵盤(pán)處于鎖定狀態(tài)時(shí)，指示燈也顯示紅色。L2開(kāi)門(mén)指示燈，當(dāng)用戶在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)正確的輸入了密碼，此燈轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色，表示開(kāi)門(mén)，否則不顯示。L3是管理員狀態(tài)指示燈，當(dāng)按下F1后，指示燈自動(dòng)點(diǎn)亮。面板上還有一個(gè)蜂鳴器，其中一個(gè)功能是用來(lái)指示操作的按鍵是否在成功的按下；另外一個(gè)功能是當(dāng)用戶輸入密碼錯(cuò)誤的次數(shù)超過(guò)了3次，鳴笛以示報(bào)警。3.3顯示電路設(shè)計(jì)本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的顯示電路是為了給使用者以提示而設(shè)置的?？紤]到為了節(jié)約單片機(jī)的口資源，本系統(tǒng)的顯示采用串行顯示的方式，只使用單片機(jī)的兩個(gè)串行口，就可以完成單片機(jī)的顯示功能，顯示電路的電路原理圖如圖3.5所示。電路設(shè)定：當(dāng)程序檢測(cè)在5分鐘內(nèi)沒(méi)有按鍵操作的時(shí)候，就關(guān)閉顯示。這個(gè)功能使用程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的，一旦沒(méi)有按鍵動(dòng)作就啟動(dòng)一個(gè)定時(shí)器，檢測(cè)在5分鐘內(nèi)沒(méi)有按鍵動(dòng)作的時(shí)候，啟動(dòng)一個(gè)程序，關(guān)閉顯示，這樣可以達(dá)到節(jié)省電能的目的。從單片機(jī)串口輸出的信號(hào)先送到左邊的移位寄存器（74HC164）,由于移位脈沖的作用，使數(shù)據(jù)向右移，達(dá)到顯示的目的。移位寄存器74HC164還兼作數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)，插頭1（header1）接電源，插頭2（header2）接數(shù)據(jù)和脈沖輸出端。電路中的三個(gè)整流管D1~D3的作用是降低數(shù)碼管的工作電壓，增加其使用壽命。圖3.5顯示器原理圖顯示器主顯示幾個(gè)字符，給用戶提供指示見(jiàn)圖3.6所示。2--OFF--2--OFF--圖3.6a關(guān)閉狀態(tài)1--888--1--888--圖3.6b開(kāi)鎖狀態(tài)圖3.6c密碼輸入及修改狀態(tài)SRERROSRERRO圖3.6d密碼輸入錯(cuò)誤后的提示--K--LOC--K--LOC圖3.6e密碼在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)輸入錯(cuò)誤次數(shù)超過(guò)3次后的鎖定狀態(tài)3.4AT24C02掉電存儲(chǔ)單元的設(shè)計(jì)掉電存儲(chǔ)單元的作用是在電源斷開(kāi)的時(shí)候，存儲(chǔ)當(dāng)前設(shè)定的單價(jià)信息。AT24C02是ATMEL公司的2KB字節(jié)的電可擦除存儲(chǔ)芯片，采用兩線串行的總線和單片機(jī)通訊，電壓最低可以到2.5V，額定電流為1mA，靜態(tài)電流10Ua(5.5V)，芯片內(nèi)的資料可以在斷電的情況下保存40年以上，而且采用8腳的DIP封裝，使用方便。其電路如圖3.7所示。圖3.7掉電存儲(chǔ)電路原理圖圖中R8、R10是上拉電阻，其作用是減少AT24C02的靜態(tài)功耗，由于AT24C02的數(shù)據(jù)線和地址線是復(fù)用的，采用串口的方式傳送數(shù)據(jù)，所以只用兩根線SCL（移位脈沖）和SDA（數(shù)據(jù)/地址）與單片機(jī)傳送數(shù)據(jù)。每當(dāng)設(shè)定一次單價(jià)，系統(tǒng)就自動(dòng)調(diào)用存儲(chǔ)程序，將單價(jià)信息保存在芯片內(nèi)；當(dāng)系統(tǒng)重新上電的時(shí)候，自動(dòng)調(diào)用讀存儲(chǔ)器程序，將存儲(chǔ)器內(nèi)的單價(jià)等信息，讀到緩存單元中，供主程序使用。3.5密碼鎖的電源電路設(shè)計(jì)為了防止停電情況的發(fā)生，本電路后備了UPS電源，它包括市電供電電路，停電檢測(cè)電路，電子開(kāi)關(guān)切換電路，蓄電池充電電路和蓄電池組成。電源電路圖如圖3.8所示。圖3.8市電供電電路220V市電通過(guò)變壓器降壓成12V的交流電,再經(jīng)過(guò)整流橋整流,7805穩(wěn)壓到5V送往電子切換電路，由于本電路功耗較少，所以選用10W的小型變壓器。由R8，R9，R6，R7及IC14構(gòu)成電壓比較器，正常情況下，V+<V-IC14輸出高電平，繼電器的常閉觸點(diǎn)和市電相連；當(dāng)市電斷開(kāi)，V+>V-IC14輸出高電平，由T3，T4構(gòu)成的達(dá)林頓管使繼電器J開(kāi)啟，將其常開(kāi)觸電將蓄電池和電路相連，實(shí)現(xiàn)市電和蓄電池供電的切換，保證電子密碼鎖的正常工作（視電池容量而定持續(xù)時(shí)間）。其電路圖如下圖3.9所示：圖3.9停電檢測(cè)及電子開(kāi)關(guān)切換電路T1，T2構(gòu)成的蓄電池自動(dòng)充電電路，它在電池充滿后自動(dòng)停止充電，其中D1亮為正在充電，D2為工作指示。由R4，R5，T1構(gòu)成電壓檢測(cè)電路，蓄電池電壓低，則T1，T2導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)對(duì)其充電；充滿后，T1，T2截止，停止充電，同時(shí)D1熄滅，電路中C4的作用是濾除干擾信號(hào)。其電路圖如圖3.10所示：圖3.10蓄電池自動(dòng)充電電路3.6設(shè)計(jì)總框圖輸入錯(cuò)誤鎖定鍵盤(pán)89S51單片機(jī)矩陣輸入錯(cuò)誤鎖定鍵盤(pán)89S51單片機(jī)矩陣鍵盤(pán)控制延時(shí)報(bào)警控制電路延時(shí)報(bào)警控制電路電源電路及UPS電路開(kāi)鎖控制電路電源電路及UPS電路開(kāi)鎖控制電路AT24CAT24C02掉電存儲(chǔ)指示電路指示電路串口顯示電路串口顯示電路圖3.11總體設(shè)計(jì)框圖3.7設(shè)計(jì)總體電路圖圖3.12總體電路圖4程序設(shè)計(jì)4.1主程序流程圖主程序主要完成初始化、設(shè)置中斷向量、檢查有無(wú)按鍵按下、以及調(diào)用顯示等等。主程序的流程圖如下所示。開(kāi)始開(kāi)始初始化有鍵按下？調(diào)用顯示啟動(dòng)定時(shí)識(shí)別按鍵全部按完？超時(shí)？比較密碼開(kāi)門(mén)開(kāi)始自動(dòng)清除>3次？鎖定NNYYYYNN圖4.1主程序流程圖4.2鍵盤(pán)掃描子程序模塊鍵盤(pán)采用查詢的方式，放在主程序中，當(dāng)沒(méi)有按鍵按下的時(shí)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。其程序流程如圖所示.圖4.2鍵盤(pán)掃描程序流程圖CHKEY:CLRP2.5MOVXA,@R0CPLAJZTZ1LJMPKEY04.3數(shù)字處理程序模塊圖4.3數(shù)字處理程序流程圖CHECK:INC47HMOVA,47HCJNEA,#07HTRANDEC47HLCALLDISPLAYLJMPJANTRAN:LCALLNEXTLCALLDISPLAYLCALLDISPLAYLJMPCHKEY4.4開(kāi)鎖程序圖4.4開(kāi)鎖程序流程圖OPEN:MOVA,47HCJNEA,#06HJCHECKLJMPCMPJHECK:LCALLDISPLAYLJMPCHKEYCMP:MOVR0,#35HMOVR2#6MOVR1,#45HC1:MOVA,@R1XRLA,@R0JNZC3DECR1DECR0DJNZR2,C1MOVR5,#74.5密碼設(shè)置程序圖4.5密碼設(shè)置程序流程圖EPASS:MOVA,47HCJNEA,#06HERRLCALLWRITESETBP1.7LCALLDISPLAY