基于51單片機(jī)電子密碼鎖設(shè)計講明

千里之行，始于足下。第2頁/共2頁精品文檔推薦基于51單片機(jī)電子密碼鎖設(shè)計講明一、設(shè)計目的

1.1課題簡介

怎么實(shí)現(xiàn)防盜是非常多人關(guān)懷的咨詢題，傳統(tǒng)的機(jī)械鎖由于其構(gòu)造簡單，被撬的事件屢見別鮮，使人們的人身及財產(chǎn)安全受到非常大威脅。電子密碼鎖是一種依賴電子電路來操縱電磁鎖的開與閉的裝置，開鎖需要輸入正確密碼，若密碼泄露，用戶能夠隨時更改密碼。所以其性高，使用靈便性好，安全系數(shù)高，能夠滿腳廣闊用戶的需要，如今廣泛使用的有紅外遙控電子密碼鎖，聲控密碼鎖，按鍵密碼鎖等。

1.2課題研究目的

本設(shè)計是一種基于單片機(jī)的密碼鎖方案，依照基本要求規(guī)劃單片碼鎖的硬件電路和軟件程序，并且對單片機(jī)的型號挑選、硬件設(shè)計、軟件流程圖、單片機(jī)存儲單元的分配等都有注釋。如今非常多地點(diǎn)都需要密碼鎖，電子密碼鎖的性能和安全性大大超過了機(jī)械鎖，為了提高密碼的性，必須能夠經(jīng)常更改密碼，以便密碼被盜時能夠修改密碼。

本次設(shè)計的密碼鎖具備的功能：LED數(shù)碼管顯示初始狀態(tài)“——————”，用戶經(jīng)過鍵盤輸入密碼，每輸入一位密碼，LED數(shù)碼管相應(yīng)有一位變?yōu)椤癙”，若想重新輸入密碼，只需按下“CLR”鍵。密碼輸入完畢后按確認(rèn)鍵“#”，密碼鎖操縱芯片將輸入的密碼與密碼鎖操縱芯片中存儲的密碼相比，若密碼錯誤，則別開鎖，會有紅燈亮提示，并且顯示“Error”。若正確，則開鎖，會有綠燈亮提示，并且顯示“PASS”。用戶能夠依照實(shí)際事情隨意改變密碼值或密碼長度，密碼輸入正確后能夠按下“CHG”修改密碼，輸入新密碼時每輸入一位新密碼相應(yīng)有一位變?yōu)椤癏”，以便提示用戶此刻輸入的是新密碼，修改新密碼時若想重新輸入新密碼只需按下“CLR”鍵即可。輸入新密碼后按確認(rèn)鍵即修改成功，新密碼寫入單片機(jī)部RAM中，以便往后用來確認(rèn)密碼的正確性。按下復(fù)位鍵，系統(tǒng)恢復(fù)初始狀態(tài)，密碼也恢復(fù)初始密碼，本設(shè)計中初始密碼是“096168”。

本次設(shè)計中硬件要緊由我完成，軟件要緊由振完成。

二、硬件設(shè)計

2.1概述

本系統(tǒng)要緊由單片機(jī)最小系統(tǒng)、電源電路、輸入鍵盤電路、輸出顯示電路、開鎖電路等組成,系統(tǒng)框圖如圖1所示:

圖1系統(tǒng)框圖2.2最小系統(tǒng)

1.單片機(jī)：單片機(jī)最小系統(tǒng)包括單片機(jī)、晶振電路、復(fù)位電路等,最小系

統(tǒng)是整個系統(tǒng)的核心部分,也是設(shè)計中首先應(yīng)該設(shè)計的部分,其中單片機(jī)的挑選直截了當(dāng)決定著之后整個設(shè)計應(yīng)該怎么舉行,因?yàn)槲覀儎偛艑W(xué)完單片機(jī),學(xué)習(xí)時是以MCS-51單片機(jī)為主的,對51系列單片機(jī)最熟悉,所以決定

選用51系列單片機(jī),51系列單片機(jī)中Atmel89C51應(yīng)用最為廣泛，且價格較低，性能徹底能滿腳本次設(shè)計，所以決定選用AT89C51芯片。AT89C51外形及引足羅列如圖2所示：

圖2AT89C51外形及引足羅列

單片機(jī)最小系統(tǒng)

鍵盤電路

數(shù)碼管顯示

操縱開鎖電路發(fā)光二極管指示

AT89C51要緊特性：

·與MCS-51兼容

·4K字節(jié)可編程閃耀存儲器

·1000次寫入/擦除循環(huán)

·數(shù)據(jù)保留時刻：10年

·全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz

·三級程序存儲器鎖定

·128×8位部RAM

·32可編程I/O線

·兩個16位定時器/計數(shù)器

·5個中斷源

·可編程串行通道

·低功耗的閑置和掉電模式

·片振蕩器和時鐘電路

2.晶振電路

圖3晶振電路

AT89C51中有一具用于構(gòu)成部振蕩器的高增益反相放大器，引足XTAL1和XTAL2分不是該放大器的輸入端和輸出端。那個放大器與作為反饋元件的片外石英晶體一起構(gòu)成自激振蕩器，晶振電路如圖3所示。

石英晶體振蕩電路對外接電容C2和C3雖沒有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會輕微妨礙振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程度，普通電容使用30pF±10pF,這個地方使用30pF的獨(dú)石電容。

所以晶振電路中使用12M晶振，30pF獨(dú)石電容。

3.復(fù)位電路

如圖4所示為80C51單片機(jī)復(fù)位電路。結(jié)合實(shí)際需求，本次設(shè)計加入了手動復(fù)位。RC構(gòu)成微分電路，在接電眨眼，產(chǎn)生一具微分脈沖，其寬度若大于2個機(jī)器周期，80C51型單片機(jī)將復(fù)位，為保證微分脈沖寬度腳夠大，這個地方取10μF電容、10KΩ電阻。若按下復(fù)位鍵，則C1被短路，R1兩端電壓為Vcc，產(chǎn)生的高電平常間腳以使單片機(jī)復(fù)位

圖4復(fù)位電路

對于復(fù)位電路的計算如下：

AT89C51的最低復(fù)位電平是0.7Vcc

V1為電容最后可充到的電壓值

Vt為t時間電容上的電壓值

則，

Vt=V1×[1-exp(-t/RC)]

即，

t=RC×Ln[V1/(V1-Vt)]

在C1充電到0.7Vcc前，R1上電壓均大于0.7Vcc，即為有效復(fù)位電壓，所以需要求電容充電到0.3Vcc的時刻。

將V1=Vcc，Vt=0.3Vcc代入上式：0.3VCC=Vcc×[1-exp(-t/RC)]

即[1-exp(-t/RC)]=0.3；

∴exp(-t/RC）=0.7

∴-t/RC=ln(0.7)

∴t/RC=ln(1.43)ln（1.43）≈0.35

也算是t=0.35RC。帶入R=10KC=10μF得。

t=0.35×10K×10uf=35ms

∵時鐘周期T=1／f=1／12M=1μs

∴2個機(jī)器周期=2T=4μs

∴t＞＞2μs

因此復(fù)位電路中電容選10μF電解電容，10K電阻，一只按鍵開關(guān)能夠使電路上電復(fù)位和手動復(fù)位。

4.存儲器設(shè)定電路

最小系統(tǒng)電路的最終部分是存儲器的

設(shè)定，假如把31足（EA）接地，則采納外

部程序存儲器，假如將其接Vcc，則采納部

程序存儲器。AT89C51具有4KB可編程閃

爍存儲器，腳以滿腳本設(shè)計要求，所以

別采納外部程序存儲器，即將31足（EA）

接Vcc，如圖5所示：

圖5存儲器設(shè)定電路

2.3電源電路

本次設(shè)計的電源采納往常模擬電路課程設(shè)計做的直流

穩(wěn)壓電源，電源采納LM7805三端穩(wěn)壓器，外形及引足排

列如圖6所示用LM7805來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件

較少，LM7805電路部還有過流、過熱及調(diào)整管的愛護(hù)電

路，使用起來可靠、方便，而且價格廉價。該系列集成

穩(wěn)壓IC型號中的LM78xx后面的數(shù)字代表該三端集成穩(wěn)

壓電路的輸出電壓，如lm7805表示輸出電壓為正5V，因

為本設(shè)計中單片機(jī)和各個芯片的工作電壓均為5V，因而

采納LM7805。圖6

LM7805

圖7直流穩(wěn)壓源電路

電源電路如圖7所示，220V市電經(jīng)過變壓器落壓成12V的交流電,通過整流橋整流,再經(jīng)7805穩(wěn)壓到5V。C1、C2和C3具有濾波功能，使電流更加穩(wěn)定，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

2.4鍵盤電路

本設(shè)計采納矩陣式鍵盤，又稱行列式鍵盤，是將I/O線的一部分作為行線，

另一部分作為列線，按鍵設(shè)置在行線和列線的交叉點(diǎn)上，行列線分不連接到按鍵開關(guān)的兩端，當(dāng)鍵按下時，兩導(dǎo)線連通。這種設(shè)計能減少鍵盤與單片機(jī)I/O接線的數(shù)目，只需要N個行線和M個列線就能夠?qū)崿F(xiàn)N×M個鍵的操作，在按鍵比較多的時候，通常采納這種辦法。其電路如圖8所示：

圖8矩陣式鍵盤電路圖

行線作為輸入，經(jīng)過上拉電阻接+5V，被鉗位在高電平狀態(tài)。列線作為輸出，經(jīng)過列線輸出掃描碼，經(jīng)過行線讀入行線狀態(tài)來推斷是哪一鍵被按下。圖示電路中各鍵的鍵值從第一行左起依次為11H、12H、14H、18H、21H、

1

2JP112

JP2D1

D2

D3

D4

D5

R11K

C1100

C20.1

C3100

123

22H、24H、28H、41H、42H、44H、48H、81H、82H、84H、88H。

鍵盤各鍵值經(jīng)過查鍵值表能夠轉(zhuǎn)換為相

應(yīng)的代碼，代表別同的值。本設(shè)計中要用到

13個鍵，分不為0～9鍵用于輸入六位密碼，

確認(rèn)鍵‘#’用于輸入密碼完畢后確認(rèn)，清除

鍵‘CLR’用于想重新輸入時清晰之前輸入的

密碼，修改密碼鍵‘CHG’用于輸入密碼驗(yàn)證

正確后挑選修改密碼，剩余三個鍵未用，可

以留待往后擴(kuò)展功能，鍵盤如圖9所示：圖9鍵盤

2.5顯示電路

本系統(tǒng)設(shè)計的顯示電路是為了給用戶以提示而設(shè)置的。思考到節(jié)省單片機(jī)的口資源，本系統(tǒng)的顯示采納串行顯示的方式，只使用單片機(jī)的兩個串行口P3.0（RXD）和P3.1（TXD），就能夠完成單片機(jī)的顯示功能。本部分電路要緊使用七段數(shù)碼管和移位寄存器芯片74LS164。單片機(jī)將要顯示的數(shù)據(jù)信號傳送到移位寄存器芯片74LS164寄存，再由移位寄存器操縱數(shù)碼圖1074LS164管足圖管的顯示，從而實(shí)現(xiàn)移位寄存點(diǎn)亮數(shù)碼管顯示。由于單片機(jī)的時鐘頻率達(dá)到12M，移位寄存器的移位速度相當(dāng)快，因此我們?nèi)豢磩e到數(shù)據(jù)是一位一位傳輸?shù)?。宛然是全部?shù)碼管并且顯示的一樣。74LS164是串行輸