智能密碼鎖系統(tǒng)總體設計和要緊芯片介紹

千里之行，始于足下。第2頁/共2頁精品文檔推薦智能密碼鎖系統(tǒng)總體設計和要緊芯片介紹第三章系統(tǒng)總體設計和要緊芯片介紹

3.1系統(tǒng)總體設計

本設計要緊由單片機、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字密碼和舉行各種功能的實現。由用戶經過連接單片機的矩陣鍵盤輸入密碼，后通過單片機對用戶輸入的密碼與自個兒保存的密碼舉行對照，從而推斷密碼是否正確，然后操縱引足的高低電平傳到開鎖電路或者報警電路操縱開鎖依然報警，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。系統(tǒng)整體框圖如圖3-1所示。

圖3-1系統(tǒng)結構框圖

各模塊功能如下：

1．鍵盤輸入模塊：分為密碼輸入按鍵與幾個功能按鍵，用于完成密碼鎖輸入功能。2．顯示模塊：用于完成對系統(tǒng)狀態(tài)顯示及操作提示功能。3．復位電路：完成系統(tǒng)的復位。

4．報警電路：用于完成輸錯密碼時候的警報功能。

5．密碼存儲模塊：用于完成掉電存儲功能，使修改的密碼斷電后仍能保存。6．開鎖電路：應用繼電器及發(fā)光二極管模擬開鎖，完成開鎖及開鎖提示。

AT89S52

顯示模塊

報警電路開鎖電路密碼存儲模塊復位電路

鍵盤輸入模塊

3.2要緊芯片介紹

3.2.1AT89S52

AT89S52單片機是一具低功耗，高性能CMOS8位單片機，片內含8KBytesISP(In-systemprogrammable)的可反復擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采納ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術創(chuàng)造，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引足結構，芯片內集成了通用8位中央處理器和ISPFlash存儲單元，功能強大的微型計算機的AT89S52可為許多嵌入式操縱應用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案[10]。

AT89S52具有以下標準功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門狗定時器，2個數據指針，三個16位定時器/計數器，一具6向量2級中斷結構，全雙工串行口，片內晶振及時鐘電路。另外，AT89S52可落至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可挑選節(jié)電模式?？障灸Ｊ较拢珻PU停止工作，允許RAM、定時器/計數器、串口、中斷接著工作。掉電愛護方式下，RAM內容被保存，振蕩器被凍結，單片機一切工作停止，直到下一具中斷或硬件復位為止。AT89S52的管足分布如圖3-2所示。

圖3-2AT89S52芯片管足

P0口為一具8位漏級開路雙向I/O口，每足可汲取8TTL門電流。當P1口的管足第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0可以用于外部程序數據存儲器，它能夠被定義為數據/地址的第八位。

P1口是一具內部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出

4TTL門電流。P1口管足寫入1后，被內部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部

下拉為低電平常，將輸出電流，這是由于內部上拉的原因。

P2口為一具內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管足被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。并所以作為輸入時，P2口的管足被外部拉低，將輸出電流。這是由于內部上拉的原因。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數據存儲器舉行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數據存儲器舉行讀寫時，P2口輸出其特別功能寄存器的內容。

P3口作為AT89S52的一些特別功能管足備選功能，

P3.0RXD（串行輸入口）

P3.1TXD（串行輸出口）

P3.2/INT0（外部中斷0）

P3.3/INT1（外部中斷1）

P3.4T0（記時器0外部輸入）

P3.5T1（記時器1外部輸入）

P3.6/WR（外部數據存儲器寫選通）

P3.7/RD（外部數據存儲器讀選通）

AT89S52要緊特性如表3-1所示。

表3-1AT89S52要緊特性

兼容MCS-51指令系統(tǒng)8k可反復擦寫(>1000次）ISPFlash

ROM

32個雙向I/O口4.5-5.5V工作電壓3個16位可編程定時/計數器時鐘頻率0-33MHz

全雙工UART串行中斷口線256x8bit內部RAM

2個外部中斷源低功耗空暇和省電模式

中斷喚醒省電模式3級加密位

看門狗（WDT）電路軟件設置空暇和省電功能靈便的ISP字節(jié)和分頁編程雙數據寄存器指針

3.2.2存儲芯片AT24C02

AT24C02是美國Atmel公司的低功耗CMOS型E2PROM，內含256×8位存儲空間，具有工作電壓寬(2.5～5.5V)、擦寫次數多(大于10000次)、寫入速度快(小于10ms)、抗干擾能力強、數據別易丟失、體積小等特點。而且他是采納了I2C總線式舉行數據讀寫的串行器件，占用非常少的資源和I/O線，同時支持在線編程，舉行數據實時的存取十分方便。AT24C02中帶有的片內地址寄存器。每寫入或讀出一具數據字節(jié)后，該地址寄存器自動加1，以實現對下一具存儲單元的讀寫。所有字節(jié)均以單一操作方式讀取。為落低總的寫入時刻，一次操作可寫入多達8個字節(jié)的數據。I2C總線是一種用于IC器件之間連接的二線制總線。他經過SDA(串行數據線)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，并依照地址識不每個器件。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)。主機產生串行時鐘信號(經過SCL引足)并發(fā)出操縱字，操縱總線的傳送方向，并產生開始和停止的條件。不管是主機依然從機，接收到一具字節(jié)后必須發(fā)出一具確認信號ACK。AT24C02的操縱字由8位二進制數構成，在開始信號發(fā)出往后，主機便會發(fā)出操縱字，以挑選從機并操縱總線傳送的方向。

管足描述：

SCL為串行時鐘：

串行時鐘輸入管足用于產生器件所有數據發(fā)送或接收的時鐘這是一具輸入管足。

SDL為串行數據/

雙向串行數據/地址管足用于器件所有數據的發(fā)送或接收SDL，是一具開漏輸出管足可與其它開漏輸出或集電極開路輸出舉行線或。

A0、A1、A2為器件地址輸入端：

當使用24C02時最大可級聯(lián)8個器件，假如惟獨一具24C02被總線尋址，這三個地址輸入足A0、A1、A2可懸空或連接到Vss。

WP為寫愛護：

假如WP管足連接到Vcc所有的內容都被寫愛護只能讀當WP,管足連接到Vss或懸空,允許器件舉行正常的讀/寫操作[12]。管足圖如圖3-3所示。

圖3-3AT24C02引足圖

3.2.2LCD1602顯示器

如今的字符型液晶模塊差不多是單片機應用設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，顯示內容豐富等特點。1602型LCD能夠顯示2行16個字符，有8位數據總線D0~D7和RS，R/W，EN三個操縱端口，工作電壓為5V，同時具有字符對照度調節(jié)和背光功能。

接口信號講明：

1602型LCD的接口信號講明如表3-2所示。

表3-21602型LCD的接口信號講明

第1足VSS電源地第9足D2雙向數據線

第2足VDD+5V電源第10足D3雙向數據線

第3足VEE液晶顯示偏壓信號第11足D4雙向數據線

第4足RS數據/命令挑選端第12足D5雙向數據線

第5足R/W讀/寫挑選端第13足D6雙向數據線

第6足E使能端第14足D7雙向數據線

第7足D0雙向數據線第15足BLA背光源正極

第8足D1雙向數據線第16足BLK背光源負極

要緊技術參數：

1602型LCD的要緊技術參數如表3-3所示。

表3-31602型LCD的要緊技術參數

顯示容量16×2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2.95×4.35(WXH)m

m

基本操作程序：

讀狀態(tài)：令RS=L，RW=L，E=H輸出：D0~D7=狀態(tài)字讀數據：令RS=H，RW=H，E=H輸出：無

寫指令：令RS=L，RW=L，D0~D7=指令碼，E=高脈沖輸出：D0~D7=數據寫數據：令RS=H，RW=L，D0~D7=數據，E=高脈沖輸出：無

第四章硬件設計

本系統(tǒng)外圍電路包括鍵盤輸入部分、密碼存儲部分、復位部分、顯示部分、報警部分、開鎖部分組成，依照實際事情鍵盤輸入部分挑選4×4矩陣鍵盤，顯示部分挑選字符型液晶顯示LCD1602，密碼存儲部分選用AT24C02芯片來完成。其原理圖如圖4-1所示。

圖4-1電路原理圖

4.1鍵盤輸入模塊

由于本設計所用到的按鍵數量較多而別適合用獨立按鍵式鍵盤。采納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)約非常多I/O口。本設計中使用的那個4×4鍵盤別但能完成密碼的輸入還能作特殊功能鍵使用。鍵盤的每個按鍵功能在程序設計中設置。它與單片機的連接如圖4-2所示。

圖4-2鍵盤輸入模塊

4.2密碼存儲模塊

圖4-3所示AT24C02的1、2、3足是三條地址線，用于確定芯片的硬件地址。在AT89S51試驗開辟板上它們都接地，第5足和第8足分不為正、負電源。第8足SDL為串行數據輸入/輸出，數據經過這條雙向I2C總線串行傳送，在AT89S52試驗開辟板上和單片機的P3.6連接。第6足SCL為串行時鐘輸入線，在AT89S52試驗開辟板上和單片機的P3.7連接。SDL和SCL都需要和正電源間各接一具5.1K的電阻上拉。第6足接P3.5。AT24C02中帶有片內地址寄存器。每寫入或讀出一具數據字節(jié)后，該地址寄存器自動加1，以實現對下一具存儲單元的讀寫。所有字節(jié)均以單一操作方式讀取。為落低總的寫入時刻，一次操作可寫入多達8個字節(jié)的數據。

圖4-3密碼存儲電路

4.3復位部分

單片機復位是使CPU和系統(tǒng)中的其他功能部件都處在一具確定的初始狀態(tài)，并從那個狀態(tài)開始工作。該電路在最簡單的復位電路下增加了手動復位按鍵，在接通電源眨眼，電容C1上的電壓非常小，復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端電壓逐漸下落，當RST端的電壓小于某一數值后，CPU脫離復位狀態(tài)，由于電容C1腳夠大，能夠保證RST高電平有效時刻大于24個振蕩周期，CPU可以可靠復位。增加手動復位按鍵是為了幸免死機時無法可靠復位。當復位按鍵按下后電容C1經過R5放電。當電容C1放電結束后，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處于復位狀態(tài)，松手后，電容C1充電，RST端電位下降，CPU脫離復位狀態(tài)。R5的作用在于限制按鍵按下瞬間電容C1的放電電流，避免產生火花，以保護按鍵觸電。其電路如圖4-4

所示。

4.4晶振部分

AT89S52引足XTAL1和XTAL2與晶體振蕩器及電容C2、C3按圖4-5所示方式連接。晶振、電容C2／C3及片內與非門（作為反饋、放大元件）構成了電容三點式振蕩器，振蕩信號頻率與晶振頻率及電容C2、C3的容量有關，但要緊由晶振頻率決定，范圍在0～33MHz之間，電容C2、C3取值范圍在5～30pF之間。依照實際事情，本設計中采納12MHZ作為系統(tǒng)的外部晶振。電容取值為10pF。其電路圖如圖4-5所示。

圖4-5晶振電路

4.5顯示模塊

顯示部分由液晶顯示器LCD1602取代一般的數碼管完成。開鎖時，按下鍵盤上的開鎖按鍵后，利用鍵盤上的數字鍵0－9輸入密碼，每按下一具數字鍵后在顯示器上顯示一具*，輸入多少位就顯示多少個*。當密碼輸入完成時，按下確認鍵，假如輸入的密碼正確的話，LCD顯示“DOOROPEN”，單片機其中P2.0引足會輸出低電平，使三極管T2導通，電磁鐵吸合，繼電器開關跳轉，電子密碼鎖被打開，假如密碼別正確，LCD顯示屏會顯示“CODEWRONG”，P2.0輸出的是高電平，電子密碼鎖別能打開。經過LCD顯示屏，能夠清晰地推斷出密碼鎖所處的狀態(tài)。電路圖如圖4-6所示。

圖4-6顯示電路

4.6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，加電后別發(fā)聲，當有鍵按下時，“叮”聲，每按一下，發(fā)聲一次，密碼正確時，別發(fā)聲直截了當開鎖，當密碼輸入錯誤時，單片機的P2.1引足為低電平，三極管T3導通蜂鳴器發(fā)出噪聲報警。如圖