基于51單片機的紅外密碼鎖（設(shè)計及測試報告）

1、基于基于 5151 單片機的紅外密碼鎖單片機的紅外密碼鎖 （設(shè)計及測試報告）（設(shè)計及測試報告） 目錄目錄： 第一章第一章 緒論緒論 .3 1.1 課題背景及目的.3 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀.4 1.3 課題研究方法.4 第二章第二章 紅外遙控系統(tǒng)介紹紅外遙控系統(tǒng)介紹 .5 2.1 紅外通訊原理.5 2.2.2發(fā)射系統(tǒng).7 2.3 紅外編碼格式紅外編碼格式.10 第第 3 3 章章 硬件電路設(shè)計硬件電路設(shè)計 .12 3.1 整系統(tǒng)框圖整系統(tǒng)框圖.12 3.23.2 紅外發(fā)送紅外發(fā)送/ /接收接收.12 3.2.13.2.1 紅外遙控器紅外遙控器.12 3.2.2紅外接收頭.14 3.3 單片機單

2、片機 at89c51 簡介簡介.16 3.3.1主要特性主要特性.16 3.3.2 管腳說明管腳說明.17 3.3.3 震蕩特性震蕩特性.18 3.3.4 芯片擦除芯片擦除.18 3.4 44 矩陣鍵盤矩陣鍵盤.19 3.5 復位電路復位電路.19 3.63.6 振蕩電路振蕩電路.19 3.7 1602 液晶顯示液晶顯示 .20 3.8 發(fā)光二極管發(fā)光二極管 led .24 3.9 繼電器繼電器.24 3.10 24c02.25 3.11 元器件列表元器件列表.32 第四章第四章系統(tǒng)的軟件設(shè)計系統(tǒng)的軟件設(shè)計.33 5.1 紅外發(fā)射編碼部分紅外發(fā)射編碼部分.34 5.2 紅外接收解碼部分紅外接收

3、解碼部分.34 1 單片機解碼過程單片機解碼過程.34 2.紅外解碼程序代碼紅外解碼程序代碼.34 5.3 單片機接收終端部分單片機接收終端部分.39 1.密碼的輸入與確認密碼的輸入與確認.39 2.密碼的修改密碼的修改.39 3.矩陣鍵盤的掃描矩陣鍵盤的掃描.39 4.iic.39 5.1602液晶顯示液晶顯示.40 6.終端程序部分終端程序部分.40 第五章第五章 設(shè)計調(diào)試與方案選擇設(shè)計調(diào)試與方案選擇 .54 5.1 編碼的方案選擇編碼的方案選擇.54 5.2 解碼的方案選擇解碼的方案選擇.55 5.3 紅外接收部分調(diào)試紅外接收部分調(diào)試.55 54 總結(jié)總結(jié).56 參考文獻參考文獻.57

4、第一章第一章 緒論緒論 1.1課題背景及目的 在日常的生活和工作中, 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。若使用傳統(tǒng)的機械式鑰 匙開鎖，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。隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對日常生活中的安全保險器件的要求越 來越高。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。密碼鎖具有安全性高、成本低、功耗低、易操作等優(yōu)點。 在安全技術(shù)防范領(lǐng)域，具有防盜報警功能的電子密碼鎖逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機 械式密碼鎖，克服了機械式密碼鎖密碼量少、安全性能差的缺點，使密碼鎖無 論

5、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， 特別是單片機的問世，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。 隨著人們對安全的重視和科技的發(fā)展，許多電子智能鎖（指紋識別、ic 卡 辨認）已在國內(nèi)外相繼面世。但是這些產(chǎn)品的特點是針對特定的指紋和有效卡， 只能適用于保密要求的箱、柜、門等。而且指紋識識別器若在公共場所使用存 在容易機械損壞，ic 卡還存在容易丟失、損壞等特點。加上其成本較高，一定 程度上限制了這類產(chǎn)品的普及和推廣。鑒于目前的技術(shù)水平與市場的接收程度，

6、 電子密碼鎖是這類電子防盜產(chǎn)品的主流。 但是接觸式密碼鎖系統(tǒng)都相應(yīng)的存在著不同的缺點。例如：接觸式密碼鎖 系統(tǒng)成本較低，體積小，卡片本身無須電源，但使用不太方便，而且有接觸磨 損。相比之下，紅外遙控密碼鎖系統(tǒng)的成本與接觸式密碼鎖系統(tǒng)相當，而且可 以進行近距離遙控，使用十分方便。而且它已經(jīng)與 pc 機的數(shù)據(jù)庫相結(jié)合，可 以組成一套酒店房間的門禁管理系統(tǒng)。 由于紅外遙控具有許多優(yōu)點， 例如紅外線發(fā)射裝置采用紅外發(fā)光二極管遙 控發(fā)射器易于小型化且價格低廉； 采用數(shù)字信號編碼和二次調(diào)制方式，不僅可 以實現(xiàn)多路信息的控制，增加遙控功能，提高信號傳輸?shù)目垢蓴_性，減少誤動 作，而且功率消耗低；紅外線不會向室

7、外泄露，不會產(chǎn)生信號串擾；反應(yīng)速度 快、傳輸效率高、工作穩(wěn)定可靠等。工業(yè)設(shè)備中，在高壓、輻射、有毒氣體、 粉塵等環(huán)境下，采用紅外線遙控不僅完全可靠而且能有效地隔離電氣干擾。所 以紅外線遙控是目前使用最廣泛的一種通信和遙控手段。 在本設(shè)計中，紅外遙 控密碼鎖和 pc 機、數(shù)據(jù)庫相結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)適時的、強大的管理，使得整個 紅外遙控系統(tǒng)得到更好的完善。 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 目前大部分的鎖采用的都是機械式的，其最大的缺點是利用簡單工具就能 很容易地把鎖打開。針對這種情況，我們設(shè)計了一種紅外遙控密碼鎖，而一般 設(shè)備都采用專用的遙控編碼及解碼集成電路，其制作簡單、容易，但由于特定 功能的限制，只適用

8、于專用的電器產(chǎn)品，其應(yīng)用范圍受到限制。而設(shè)計的紅外 遙控密碼鎖系統(tǒng)能提高門禁系統(tǒng)的可靠性和安全性,適應(yīng)市場需要。該系統(tǒng)具有 普通電子密碼鎖功能的同時,還增加了遙控功能。該系統(tǒng)具有較強的實際應(yīng)用價 值,所涉及的技術(shù)包括:紅外載波數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、單片機控制技術(shù)、紅外遙控系統(tǒng) 編碼及譯碼技術(shù)、電路設(shè)計與演示板制作技術(shù)等。 1.3 課題研究方法 主要的設(shè)計實施過程：首先，選用 atmel 公司的單片機 at89c51，以及選 購其他電子元器件。第二步，使用 protel99 完成原理圖，并設(shè)計 pcb 圖完成人 工布線（后因 pcb 板損壞決定采用萬能板焊接的方法） 。第三步，使用 keil uvisi

9、on3 軟件編寫單片機的 c 語言程序、仿真、軟件調(diào)試。第四部，使用 proteus 軟件進行模擬軟、硬件調(diào)試。最后，聯(lián)合軟、硬件調(diào)試電路板，完成 本次設(shè)計。 第二章第二章 紅外遙控系統(tǒng)介紹紅外遙控系統(tǒng)介紹 2.1 紅外通訊原理 紅外遙控是單工的紅外通信方式，本設(shè)計的紅外遙控采用以通信方式為基 礎(chǔ)的紅外遙控，而且本設(shè)計也使用了紅外通信技術(shù)，故著重分析紅外通信的基 本原理。 紅外通信是利用紅外技術(shù)實現(xiàn)兩點間的近距離保密通信和信息轉(zhuǎn)發(fā)。它一 般由紅外發(fā)射和接收系統(tǒng)兩部分組成。發(fā)射系統(tǒng)對一個紅外輻射源進行調(diào)制后 發(fā)射紅外信號，而接收系統(tǒng)用光學裝置和紅外探測器進行接收，就構(gòu)成紅外通 信系統(tǒng)。 紅外線是

10、波長在 750nm 至 1mm 之間的電磁波，它的頻率高于微波而低于可 見光，是一種人的眼睛看不到的光線。紅外通信一般采用紅外波段內(nèi)的近紅外 線，波長在 0.75um 至 25um 之間。紅外數(shù)據(jù)協(xié)會（irda）成立后，為了保證不 同廠商的紅外產(chǎn)品能夠獲得最佳的通信效果，紅外通信協(xié)議將紅外數(shù)據(jù)通信所 采用的光波波長的范圍限定在 850 至 900nm 之內(nèi)。 紅外通信的基本原理是發(fā)送端將基帶二進制信號調(diào)制為一系列的脈沖串信 號（載波信號） ，通過紅外發(fā)射管發(fā)射紅外信號。常用的有通過脈沖寬度來實 現(xiàn)信號調(diào)制的脈寬調(diào)制（pwm）和通過脈沖串之間的時間間隔來實現(xiàn)信號調(diào)制的 脈時調(diào)制（ppm）兩種方法

11、。脈時調(diào)制（ppm）是紅外數(shù)據(jù)協(xié)會(irda)和國際電 子電工委員會(ieee)都推薦的調(diào)制方式，本設(shè)計采用 ppm 調(diào)制方法，即用兩個 脈沖串之間的時間間隔來表示二進制信息，數(shù)據(jù)比特的傳送仿照不帶奇偶校驗 的 rs232 通信，首先產(chǎn)生一個同步頭，然后接著 8 位數(shù)據(jù)比特。如圖 2.1 所 示。 圖 2.1 ppm 調(diào)制波形圖 普通的紅外遙控采用面向指令的幀結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)幀由同步碼，地址碼和指令 碼組成，指令碼長度多為 816 個比特，傳送多字節(jié)遙控協(xié)議時效率偏低，而 增加指令碼的長度不利于接收器同步，為此本設(shè)計選用一種面向字節(jié)的幀結(jié)構(gòu)， 采用類似于異步串行通信的幀結(jié)構(gòu)，每幀由一個起始位（二進制

12、數(shù) 0） 、8 個 數(shù)據(jù)位和 2 個停止位（二進制數(shù) 1）構(gòu)成，如圖 2.2 所示。每幀傳送 1 個字 節(jié)的數(shù)據(jù)，幀與幀間隔大于 2ms，幀結(jié)構(gòu)不含地址信息，尋址問題由高層協(xié)議 解決8。 圖 2.2 數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)示意圖 由于紅外光存在反射,在全雙工的方式下發(fā)送的信號也可能會被本身接收， 因此，紅外通信應(yīng)采用異步半雙工方式，即通信的某一方發(fā)送和接收是交替進 行的。 2.22.2 紅外遙控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)紅外遙控系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 紅外遙控系統(tǒng)主要分為調(diào)制、發(fā)射和接收三部分，如圖 2.3 所示： 圖 2.3 2.2.1 調(diào)制 紅外遙控發(fā)射數(shù)據(jù)時采用調(diào)制的方式，即把數(shù)據(jù)和一定頻率的載波進行“與”操 作，這樣可以提高發(fā)射

13、效率和降低電源 功耗。 調(diào)制載波頻率一般在 30khz 到 60khz 之間，大多數(shù)使用的是 38khz，占空比 1/3 的方波，如圖 2.4 所示，這是由發(fā)射端所使用的 455khz 晶振決定的。在發(fā)射端要對晶振進行整數(shù)分頻，分頻系數(shù)一般取 12， 所以 455khz1237.9 khz38khz。 圖 2.4 載波波形 2.2.2 發(fā)射系統(tǒng) 目前有很多種芯片可以實現(xiàn)紅外發(fā)射，可以根據(jù)選擇發(fā)出不同種類的編碼。由 于發(fā)射系統(tǒng)一般用電池供電，這就要求芯片 的功耗要很低，芯片大多都設(shè)計成可以處于休眠狀態(tài)，當有按鍵按下時才工作， 這樣可以降低功耗芯片所用的晶振應(yīng)該有 足夠的耐物理撞擊能力，不能選用普

14、通的石英晶體，一般是選用陶瓷共鳴器， 陶瓷共鳴器準確性沒有石英晶體高，但通常 一點誤差可以忽略不計。 紅外線通過紅外發(fā)光二極管(led)發(fā)射出去，紅外發(fā)光二極管內(nèi)部材料和普通 發(fā)光二極管不同，在其兩端施加一定電壓時， 它發(fā)出的是紅外線而不是可見光。 圖 2.5a 簡單驅(qū)動電路 圖 2.5b 射擊輸出驅(qū)動電路 如圖 2.5a 和圖 2.5b 是 led 的驅(qū)動電路，圖 3a 是最簡單電路， 選用元件時 要注意三極管的開關(guān)速度要快，還要考慮到 led 的正向 電流和反向漏電流，一般流過 led 的最大正向電流為 100ma，電流越大，其 發(fā)射的波形強度越大。 圖 2.5a 電路有一點缺陷，當電池電

15、壓下降時，流過 led 的電流會降低，發(fā)射 波形強度降低，遙控距離就會變小。圖 2.5b 所示的 射極輸出電路可以解決這個問題，兩個二極管把三級管基極電壓鉗位在 1.2v 左右，因此三級管發(fā)射極電壓固定在 0.6v 左右， 發(fā)射極電流 ie 基本不變，根據(jù) ieic,所以流過 led 的電流也基本不變，這 樣保證了當電池電壓降低時還可以保證一定的遙 控距離。 2.2.3 一體化紅外接收頭 紅外接收電路通常被廠家集成在一個元件中，成為一體化紅外接收頭。 內(nèi)部電路包括紅外監(jiān)測二極管，放大器，限副器，帶通濾波器，積分電路，比 較器等。紅外監(jiān)測二極管監(jiān)測到紅外信號， 然后把信號送到放大器和限幅器，限幅

16、器把脈沖幅度控制在一定的水平，而不 論紅外發(fā)射器和接收器的距離遠近。交流 信號進入帶通濾波器，帶通濾波器可以通過 30khz 到 60khz 的負載波，通過 解調(diào)電路和積分電路進入比較器，比較器輸出 高低電平，還原出發(fā)射端的信號波形。注意輸出的高低電平和發(fā)射端是反相的， 這樣的目的是為了提高接收的靈敏度。 一體化紅外接收頭，如圖 2.6 所示： 圖 2.6 紅外接收頭 紅外接收頭的種類很多，引腳定義也不相同，一般都有三個引腳，包括供電 腳，接地和信號輸出腳。根據(jù)發(fā)射端調(diào)制 載波的不同應(yīng)選用相應(yīng)解調(diào)頻率的接收頭。 本設(shè)計選擇 hx1383，因為其性價比較高，且易于購得，如圖 2.7： 圖 2.7

17、 紅外接收頭內(nèi)部放大器的增益很大，很容易引起干擾，因此在接收頭的供 電腳上須加上濾波電容，一般在 22uf 以上。 有的廠家建議在供電腳和電源之間接入 330 歐電阻，進一步降低電源干擾。 2.3 紅外編碼格式紅外編碼格式 遙控發(fā)射器專用芯片很多，紅外遙控的編碼目前廣泛使用的是：nec protocol 的 pwm(脈沖寬度調(diào)制)和 philips rc-5 protocol 的 ppm，本設(shè)計基于 nec 協(xié) 議。其編碼特征如下： 1、8 位地址和 8 位指令長度； 2、地址和命令 2 次傳輸（確?？煽啃裕?3、pwm 脈沖位置調(diào)制，以發(fā)射紅外載波的占空比代表“0”和“1” ； 4、載波頻率

18、為 38khz； 5、位時間為 1.125ms 或 2.25ms； nec 碼的位定義： 一個脈沖對應(yīng) 560us 的連續(xù)載波，一個邏輯 1 傳輸需要 2.25ms（560us 脈沖+1680us 低電平） ，占空比 1/4；一個邏輯 0 的傳輸 需要 1.125ms（560us 脈沖+560us 低電平）,占空比 1/2。而遙控接收頭 在收到脈沖的時候為低電平，在沒有脈沖的時候為高電平，這樣，我們在接收 頭端收到的信號為：邏輯 1 應(yīng)該是 560us 低+1680us 高，邏輯 0 應(yīng)該是 560us 低+560us 高。 如圖 2.8 圖 2.8 nec 遙控指令的數(shù)據(jù)格式為： 同步碼頭、

19、地址碼、地址反碼、控制碼、控制反碼。同步碼由一個 9ms 的低電平和一個 4.5ms 的高電平組成，地址碼、地址反碼、控制碼、控制反 碼均是 8 位數(shù)據(jù)格式。按照低位在前，高位在后的順序發(fā)送。采用反碼是為了 增加傳輸?shù)目煽啃裕捎糜谛ｒ灒?。如圖 2.9 圖 2.9 重復碼： 一個命令只發(fā)送一次，即使遙控器上的按鍵一直按著。但是會每 110ms 發(fā)送一 次代碼，直到遙控器按鍵釋放。如圖 2.10 圖 2.10 重復碼比較簡單：一個 9ms 的 agc 脈沖、2.25ms 間隔、560us 脈沖。如圖 2.11 圖 2.11 本設(shè)計采用網(wǎng)上購買的 lc7641 芯片為內(nèi)核的小型遙控器作為發(fā)送端，

20、其編碼基 于 nec 協(xié)議。接收端為 hx1383，數(shù)據(jù)流入 51 單片機解碼。 第第 3 3 章章 硬件電路設(shè)計硬件電路設(shè)計 3.13.1 整系統(tǒng)框圖整系統(tǒng)框圖 at89c51 lcd 繼電器 led 44 鍵盤 復位電路 接收部分系統(tǒng)主要由 at89c51(51 系列)、lcd、繼電器、led、44 矩陣鍵 盤、復位電路等組成。由紅外接收頭 hx1383 接收信號，數(shù)據(jù)流入 51 單片機解 碼。 發(fā)送部分本設(shè)計采用網(wǎng)上購買的 lc7641 芯片為內(nèi)核的小型遙控器作為發(fā) 送端，其編碼基于 nec 協(xié)議。 3.23.2 紅外發(fā)送紅外發(fā)送/ /接收接收 3.2.13.2.1 紅外遙控器紅外遙控器

21、 發(fā)送部分本設(shè)計采用網(wǎng)上購買的 lc7641 芯片為內(nèi)核的小型遙控器作為發(fā)送端， 其編碼基于 nec 協(xié)議。 圖 3-1 1.外型尺寸： 1.1 鍵數(shù): 1-18 鍵 1.2 主尺寸：86mm長38mm寬6mm厚 2.材質(zhì)： 2.1 面貼：0.125mmpet 光面面料 2.2 外殼：abs 料黑色 2.3 電池：cr20253v 2.4 按鍵彈力：180-230 克力 3.控制角度： 3.1 有效發(fā)射角度：30 度 4.控制距離： 4.1 有效距離8m 5.按鍵壽命測試： 5.1 3 萬次以上 遙控器技術(shù)參數(shù)及標準 項目單位測試條件最小值標準值最大值 靜態(tài)電流ua無鍵按下 5 10 動態(tài)電流

22、ma鍵按下時612 沿光軸方向8發(fā)射距離m 30 度自選范圍6 工作電壓v2.233.5 振蕩頻率khz可定制455 栽波頻率khz可定制38khz 紅外波長nm940 功能鍵數(shù) 18 適用環(huán)境溫度 -102540 相對溫度rh4090 3.2.2紅外接收頭 圖 32 規(guī)格：規(guī)格：hx1838(hx1838(鐵殼鐵殼) ) 寬電壓適應(yīng)、低功耗、高靈敏度、優(yōu)良的抗干擾特性； 應(yīng)用廣泛：家用電器、空調(diào)、玩具等紅外遙控接收； 極限參數(shù)：極限參數(shù)： 電源電壓 vcc (v) 6.0工作溫度 topr () -25 +85 功 耗pd(mw)35儲存溫度 tstg () -40 +125 光電參數(shù)：光電

23、參數(shù)： (t=25 vcc=5v f0=38khz) 參參 數(shù)數(shù)符號符號測試條件測試條件mintypemax單單 位位 工作電壓 vcc 2.7 5.5 v 接收距離 ll5ir5 if =300ma （測試信號） 10 17 m 載波頻率 f0 38k hz 接收角度 1/2 距離衰減 1/2 +/-45 deg bmp 寬度 fbw -3db bandwidth 2 3.3 5khz 靜態(tài)電流 icc 無信號輸入時 - 0.8 1.5 ma 低電平輸出 vol vin=0v vcc=5v 0.2 0.4 v 高電平輸出 vohvcc=5v 4.5 vcc v tpwl vin=500vp-

24、p 500 600 700 s 輸出脈沖 寬 度 tpwh vin=50mvp-p 500 600 700 s ：光軸上測試，以寬度為 600/900s 為發(fā)射脈沖,在 5cm 之接收范圍內(nèi),取 50 次接收脈 沖之平均值（參見測試波形） 。 測試波形：測試波形： 圖 33 電原理框圖：電原理框圖： 圖 3-5 3.3 單片機單片機 at89c51 簡介簡介 at89c51 是美國 atmel 公司生產(chǎn)的低電壓，高性能 cmos8 位單片機， 片內(nèi)含 4k bytes 的可反復擦寫的只讀程序存儲器（eprom）和 128bytes 的隨 機存取數(shù)據(jù)序存器（ram） ，器件采用 atmel 公司

25、的高密度/非易失性存儲技 術(shù)生產(chǎn)，兼容標準 mcs-51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器（cpu）和 flash 存儲單元，at89c51 單片機為許多嵌入式 控制系統(tǒng)提供了一種靈活行高且價廉的方案。 3.3.1 主要特性主要特性 8031 cpu 與 mcs-51 兼容 4k 字節(jié)可編程 flash 存儲器(壽命：1000 寫/ 擦循環(huán)) 全靜態(tài)工作：0hz-24khz 三級程序存儲器保密鎖定 128*8 位內(nèi)部 ram 32 條可編程 i/o 線 兩個 16 位定時器/計數(shù)器 6 個中斷源 圖 36 可編程串行通道 低功耗的閑置和掉電模式 片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 3.3.2 管腳說明

26、管腳說明 vcc：供電電壓。 gnd：接地。 p0 口：p0 口為一個 8 位漏級開路雙向 i/o 口，每腳可吸收 8ttl 門電流。當 p1 口的管腳第一次寫 1 時，被定義為高阻輸入。p0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存 儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在 fiash 編程時，p0 口作為原碼 輸入口，當 fiash 進行校驗時，p0 輸出原碼，此時 p0 外部必須被拉高。 p1 口：p1 口是一個內(nèi)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 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，p1 口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于

27、內(nèi)部上拉的緣故。在 flash 編程和校驗時，p1 口作為第八位地址接收。 p2 口：p2 口為一個內(nèi)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，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作 為輸入。并因此作為輸入時，p2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于 內(nèi)部上拉的緣故。p2 口當用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進 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(nèi)部上拉優(yōu)勢， 當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，p2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 p2 口在 flash 編程和校驗時接收高

28、八位地址信號和控制信號。 p3 口：p3 口管腳是 8 個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 i/o 口，可接收輸出 4 個 ttl 門電流。當 p3 口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸 入，由于外部下拉為低電平，p3 口將輸出電流（ill）這是由于上拉的緣故。 p3 口也可作為 at89c51 的一些特殊功能口，如下表所示： 管腳 備選功能: p3.0 rxd（串行輸入口） p3.1 txd（串行輸出口） p3.2 /int0（外部中斷 0） p3.3 /int1（外部中斷 1） p3.4 t0（記時器 0 外部輸入） p3.5 t1（記時器 1 外部輸入） p3.6 /wr（外部

29、數(shù)據(jù)存儲器寫選通） p3.7 /rd（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） p3 口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。 rst：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持 rst 腳兩個機器周期的高 電平時間。 ale/prog：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的 地位字節(jié)。在 flash 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ale 端 以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作 對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲 器時，將跳過一個 ale 脈沖。如想禁止 ale 的輸出可在 sfr8eh 地址上置 0。此時，

30、ale 只有在執(zhí)行 movx，movc 指令是 ale 才起作用。另外，該 引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ale 禁止，置位無效。 /psen：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個 機器周期兩次/psen 有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/psen 信號將不出現(xiàn)。 /ea/vpp：當/ea 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000h- ffffh），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式 1 時，/ea 將內(nèi)部鎖定 為 reset；當/ea 端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在 flash 編程期 間，此引腳也用于施加 12v 編程電源

31、（vpp）。 xtal1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 xtal2：來自反向振蕩器的輸出。 3.3.3 震蕩特性震蕩特性 xtal1 和 xtal2 分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配 置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件， xtal2 應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外 部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 3.3.4 芯片擦除芯片擦除 整個 perom 陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并 保持 ale 管腳處于低電平 10ms 來完成。在芯片擦操作中，代

32、碼陣列全被寫 “1”且在任何非空存儲字節(jié)被重復編程以前，該操作必須被執(zhí)行。 此外，at89c51 設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支 持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，cpu 停止工作。但 ram，定時 器，計數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存 ram 的內(nèi)容并 且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復位為止。 3.4 44 矩陣鍵盤矩陣鍵盤 如圖所示，本系統(tǒng)采用 44 矩陣鍵盤，16 個按鍵分為輸入數(shù)字鍵： 0、 1、2、3、4、5、6、7、8、9；功能鍵 lock、modify、cel、enter。矩陣鍵盤。 圖 37 3.5 復位電路復位電

33、路 圖 38 時鐘電路工作后，在 rest 管腳上加兩個機器周期的高電平，芯片內(nèi)部開 始進行初始復位（如圖 38） 。 3.63.6 振蕩電路振蕩電路 圖 39 本設(shè)計晶振選擇頻率為 12mhz，電容選擇 30pf 如圖（39）。經(jīng)計算得單 片機工作機器周期為： 12（112m）=1us。 3.7 1602 液晶顯示液晶顯示 圖 3-10 lcd1602 可顯示兩行英文字符，并且內(nèi)帶 ascii 字符庫。lcd1602 模塊 內(nèi)部可以完成顯示掃描，單片機只要向 lcd1602 發(fā)送命令和顯示內(nèi)容的 ascii 碼。 表表 3-1 引腳功能說明引腳功能說明 引引 腳腳 符號符號功能說明功能說明

34、1vss一般接地 2vdd接電源（+5v） 3v0液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最 高（對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，可以通過一個 10k 的電位器調(diào)整對比度） 。 4rsrs 為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。 5r/wr/w 為讀寫信號線，高電平(1)時進行讀操作，低電平(0)時進行寫操作。 6ee(或 en)端為使能(enable)端，下降沿使能。 7db0底 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 0 位（最低位） 8db1底 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 1 位 9db2底 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 2 位 10db3底 4 位三態(tài)、 雙

35、向數(shù)據(jù)總線 3 位 11db4高 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 4 位 12db5高 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 5 位 13db6高 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 6 位 14db7高 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 7 位（最高位） （也是 busy flag） 15bla背光電源正極 16blk背光 電源負極 圖 3.11 lcd1602 引腳圖 表表 3-2 寄存器選擇控制表寄存器選擇控制表 r s r/w操作說明操作說明 00寫入指令寄存器（清除屏等） 01讀 busy flag（db7） ，以及讀取位址計數(shù)器（db0db6）值 10寫入數(shù)據(jù)寄存器（顯示各字型等） 11從數(shù)據(jù)寄存器讀取數(shù)據(jù)

36、1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器（cgrom)已經(jīng)存儲了 160 個不 同的點陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯數(shù)字、英文字母的大小寫、常用的 符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字 母“a”的代碼是 01000001b（41h） ，顯示時模塊把地址 41h 中的點陣字符圖 形顯示出來，我們就能看到字母“a”。 因為 1602 識別的是 ascii 碼，試驗可以用 ascii 碼直接賦值，在單片 機編程中還可以用字符型常量或變量賦值，如a。 圖 3.9 是 1602 的 16 進制 ascii 碼值： 讀的時候，先讀上面那列，再讀左邊那行，如：感嘆號！的 asci

37、i 為 0 x21，字母 b 的 ascii 為 0 x42（前面加 0 x 表示十六進制） 。 圖 3.12 1602 的 16 進制 ascii 碼值 表表 3-3 顯示地址顯示地址 12345678910111213141516 00 h 01 h 02 h 03 h 04 h 05 h 06 h 07 h 08 h 09 h 0a h 0b h 0c h 0d h 0e h 0f h 40 h 41 h 42 h 43 h 44 h 45 h 46 h 47 h 48 h 49 h 4a h 4b h 4c h 4d h 4e h 4f h 指令集 1602 通過 d0d7 的 8 位

38、數(shù)據(jù)端傳輸數(shù)據(jù)和指令。 顯示模式設(shè)置： (初始化) 0011 0000 0 x38 設(shè)置 162 顯示，57 點陣，8 位數(shù)據(jù)接口； 顯示開關(guān)及光標設(shè)置： (初始化) 0000 1dcb d 顯示(1 有效)、c 光標顯示(1 有效)、b 光標閃爍(1 有效) 0000 01ns n=1(讀或?qū)懸粋€字符后地址指針加 1 / 紅外接收數(shù)據(jù)線 /- / 外部變量聲明 /- extern uchar ch; / 紅外原碼數(shù)據(jù)存放單元 extern bit intx0f; / 初始為 0;為 1 表示響應(yīng)外 0 中斷 extern bit irvalidf; / 紅外解碼解碼有效標志位,為 1 表示有

39、效 /- / 外部函數(shù)聲明 /- extern void delay_1ms (unsigned char t); / 時基為 1ms 的延時 extern void delay_882us(void); / 時基為 882us 的延時 extern void decoder (void); / 遙控解碼 extern void intx0_isr (void); / 外 0 中斷服務(wù)程序,接收到紅外信號(下 降沿)響應(yīng)中斷 #endif /紅外接收子程序 /說明：單片機使用晶振為 12mhz #include #include #include remote.h /- / 全局變量:內(nèi) ra

40、m 存儲單元定義 /- uchar ch; / 紅外原碼數(shù)據(jù)存放單元 /- / 全局變量:內(nèi) ram 位定義 /- bit intx0f; / 初始為 0;為 1 表示響應(yīng)外 0 中斷 bit irvalidf; / 紅外解碼解碼有效標志位,為 1 表示有 效 /- / 功能程序區(qū) /- /- / void delay_1ms (unsigned char t) /- / 函數(shù)功能: 時基為 1ms 的延時 / 例子提示: 調(diào)用 delay_1ms(20),得到 20ms 延時 / 入口參數(shù): 無符號 8bit 整數(shù) / 返回參數(shù): 無 / 全局變量: 無 / 調(diào)用模塊: 無 / 注意事項:

41、基于使用外 12mhz 晶振的標準 8051(如 at89s51)單片機 /* 令 x=165,y=2,n=1,則延時時間 =3y+(n+2)xy+3*t+5t=(999t+5)t 單位： 1sysclk sysclk=12mhz 誤差 delay_1ms(1):延時 1 004 1.004ms 4us delay_1ms(2):延時 2 003 2.003ms 3us delay_1ms(3):延時 3 002 3.002ms 2us delay_1ms(5):延時 5 000 5.000ms 0us delay_1ms(10):延時 9 995 9.995ms 5us delay_1ms(

42、20):延時 19 985 19.985ms 15us delay_1ms(40):延時 39 965 39.965ms 35us delay_1ms(60):延時 59 945 59.945ms 55us delay_1ms(100):延時 99 905 99.905ms 95us delay_1ms(200):延時 199 805 199.805ms 195us delay_1ms(255):延時 254 750 254.750ms 250us */ /- void delay_1ms (unsigned char t) unsigned char i,j; do j = 2; do i

43、= 165; do _nop_(); while (-i); while (-j); while (-t); /- / void delay_882us (void) /- / / 函數(shù)功能: 時基為 882us 的延時 / 入口參數(shù): 無 / 返回參數(shù): 無 / 全局變量: 無 / 調(diào)用模塊: 無 / 注意事項: 延時時間為 881us,誤差為 1us /- void delay_882us (void) uchar i,j; for (i=20; i0; i-) for(j=20; j0; j-) ; for (i=5; i0; i-) _nop_(); /- / void decoder

44、 (void) /- / / 函數(shù)功能: 遙控解碼 / 入口參數(shù): 無 / 返回參數(shù): 無 / 全局變量: irvalidf:紅外解碼有效標志位,為 1 表示有效 / ch:紅外原碼數(shù)據(jù)存放單元 / 調(diào)用模塊: delay_882us();delay_1ms(unsigned char) / 注意事項: /- void decoder (void) uchar i,j; uchar tmp2; / tmp0:暫存原碼數(shù)據(jù);tmp1:暫存反碼 數(shù)據(jù) irvalidf = 1; / 先設(shè)紅外解碼有效 for (i=0; i10; i+)/ 循環(huán) 10 次,檢測在 8.820ms 內(nèi)信號的 電平狀態(tài)

45、 delay_882us(); / 延時 882us if (hongwai) / 若信號為高電平,則為干擾信 號 irvalidf = 0; / 紅外解碼解碼無效 break; if (irvalidf) while (!hongwai); / 等待引導碼中的 9ms 低電平結(jié)束 delay_1ms(5); / 延時 5ms,屏蔽引導碼中的 4.5ms 高電平 for (j=0; j16; j+)/ 檢測 26 位系統(tǒng)識別碼 while (!hongwai); / 等待系統(tǒng)識別碼第一位數(shù)據(jù)的上 升沿 delay_882us();/ 高電平開始后,用 882us 的時 間尺檢測信號的電平狀態(tài)

46、if (hongwai) / 若該信號為高電平,則延時 1ms 等待高電平結(jié)束 delay_1ms(1);/ 延時 1ms for (i=0; i2; i+) / 接收原碼和反碼數(shù)據(jù)并暫存 for (j=0; j= 1; / 先接收低位數(shù)據(jù) if (hongwai) / 若該信號為高電平,則延時 1ms 等 待高電平結(jié)束 delay_1ms(1); / 延時 1ms tmpi = tmpi | 0 x80; / 暫存信號此時的電平狀態(tài) if (tmp0 = tmp1) / 將原碼取反后與反碼進行比較,若兩者 的值相同則完成解碼 ch = tmp0; / 保存原碼數(shù)據(jù) else irvalidf

47、 = 0;/ 若原碼和反碼不等,則本次接收的 數(shù)據(jù)無效 /- / 中斷服務(wù)子程序 /- /- / void intx0_isr (void) /- / / 函數(shù)功能: 外 0 中斷服務(wù)程序,接收到紅外信號(下降沿)響應(yīng)中斷 / 入口參數(shù): 無 / 出口參數(shù): 無 / 全局變量: intx0f:初始為 0;為 1 表示響應(yīng)了外 0 中斷 / 調(diào)用模塊: 無 / 注意事項: /- void intx0_isr (void) interrupt 0 _nop_(); / 目的:跳過尖峰干擾脈沖 intx0f = 1; /- / end of file /- 5.3 單片機接收終端部分單片機接收終端部

48、分 1. 密碼的輸入與確認密碼的輸入與確認 初始狀態(tài)紅燈亮，表示閉鎖。設(shè)定初始密碼為1，2，3，4 ，通過按輸 入鍵開始輸入密碼，依次輸入 4 個數(shù)字，最后與 24c02 當中儲存的密碼相比較， 密碼相等則開鎖，綠燈亮。否則開鎖失敗閉鎖，紅燈亮。 2. 密碼的修改密碼的修改 通過按下密碼修改鍵，重現(xiàn)設(shè)定密碼。重新設(shè)定密碼首先要輸入原密碼， 正確則進行新密碼的設(shè)定，不相等則退出修改。重新修改密碼時需輸入兩次密 碼，第一次為新設(shè)定的密碼，第二次為新密碼的確認修改密碼成功時 lcd 提示 修改成功并有 led 閃爍。稍后返回歡迎界面。 3.矩陣鍵盤的掃描矩陣鍵盤的掃描 鍵盤設(shè)計為 4*4 矩陣鍵盤。

49、16 個按鍵用到的實際為 14 個按鍵，其中包括 10 個 數(shù)字鍵，一個輸入鍵，一個確認鍵，一個取消鍵，一個修改密碼鍵。矩陣鍵盤 的掃描方式采用線反轉(zhuǎn)法。 4.iic 程序開始就從 24c02 讀出密碼儲存，為以后輸入密碼比較。當修改密 碼成功時將新的密碼寫入 24c02 中，掉電不丟失。 5.1602 液晶顯示液晶顯示 本設(shè)計采取 1602 液晶顯示界面進行人機交互， 液晶初始狀態(tài)為歡迎登 錄界面 每次操作都有相應(yīng)的提示語言顯示，密碼輸入輸入正確與錯誤都有相應(yīng)的提示。 6.終端程序部分終端程序部分 1602 顯示 /1602 頭文件 #ifndef _lcd1602_h #define _l

50、cd1602_h #include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit rs=p23; sbit rw=p24; sbit en=p25; sbit lcd=p27; /背光燈端口 /table 中存放相應(yīng)必要提示語 uchar code table =welcome!; uchar code table1=successful!; uchar code table2=wrong!; uchar code table3=modify success!; uchar code table4=enter passwo

51、rd:; uchar code table5=modify password:; uchar code table6=new password:; uchar code table7=new pwd again:; uchar code table8=modify fail!; uchar code table9=exit later!; void delay(uint n) uint x,y; for (x=n;x0;x-) for (y=110;y0;y-); /1602 寫命令子函數(shù) void lcd_wcom(uchar com) rs = 0; rw = 0; p0 = com; d

52、elay(5); en = 1; en = 0; / 1602 寫數(shù)據(jù)子函數(shù) void lcd_wdat(uchar dat) rs = 1; rw = 0; p0 = dat; delay(5); en = 1; en = 0; / 1602 初始化 void lcd_init() lcd_wcom(0 x38); lcd_wcom(0 x0c); lcd_wcom(0 x06); lcd_wcom(0 x01); #endif 矩陣鍵盤掃描 /*判斷按鍵按下及按鍵值確定*/ uint keyin() uchar t, keydown; uint x=16; p1 = 0 xf0; if (

53、p1!=0 xf0) /按鍵操作 delay_ms(10); p1 = 0 xf0; if (p1!=0 xf0) t = p1; p1 = 0 x0f; keydown = p1 | t; switch(keydown) /判斷按鍵值 case 0 xed: x=14; break; / 密碼輸入 case 0 xe7: x=0; break; / 0 case 0 xde: x=12; break; / 取消 case 0 xdd: x=3; break; / 3 case 0 xdb: x=2; break; / 2 case 0 xd7: x=1; break; / 1 case 0

54、xbe: x=11; break; / 確認 case 0 xbd: x=6; break; / 6 case 0 xbb: x=5; break; / 5 case 0 xb7: x=4; break; / 4 case 0 x7e: x=10; break; / 設(shè)定修改密碼 case 0 x7d: x=9; break; / 9 case 0 x7b: x=8; break; / 8 case 0 x77: x=7; break; / 7 default: break; while (p1!=0 x0f); /松鍵檢測 return x; iic #ifndef _24cxx_h #de

55、fine _24cxx_h #include #include #include #include delay.h #define uint unsigned int #define uchar unsigned char sbit scl = p36; /時鐘線 sbit sda = p37; /數(shù)據(jù)線 / 24c02 初始化 void init() scl = 1; delay_us(2); sda = 1; delay_us(2); /24c02 啟動 void start() sda = 1; delay_us(2); scl = 1; delay_us(2); sda = 0; de

56、lay_us(2); scl = 0; delay_us(2); /24c02 結(jié)束 void stop() sda = 0; delay_us(2); scl = 1; delay_us(2); sda = 1; delay_us(2); /24c02 寫一字節(jié)數(shù)據(jù) void writex(uchar temp) uchar i; for (i=0;i8;i+) sda = (bit)(temp delay_us(2); scl = 1; delay_us(2); scl = 0; delay_us(2); temp = 1; /從 24c02 讀一字節(jié)數(shù)據(jù) uchar readx() uc

57、har i,j,k; scl = 0; delay_us(2); sda = 1; for (i=0;i8;i+) delay_us(2); scl = 1; delay_us(2); if (sda=1) j = 1; else j = 0; k = (k1)|j; scl = 0; delay_us(2); return k; /軟件模擬時鐘信號 void clock() uchar i; scl = 1; delay_us(2); while (sda=1) scl = 0; delay_us(2); /24c02 從相應(yīng)地址讀數(shù)據(jù) uchar aread(uchar address)

58、uchar i; start(); writex(0 xa0); clock(); writex(address); clock(); start(); writex(0 xa1); clock(); i = readx(); stop(); delay_us(5); return (i); /24c02 向相應(yīng)地址寫入數(shù)據(jù) void awrite(uchar address,uchar info) ea = 0; start(); writex(0 xa0); clock(); writex(address); clock(); writex(info); clock(); stop();

59、ea = 1; delay_us(5); #endif 密碼輸入確認及修改 /*密碼輸入及設(shè)定密碼*/ void mimakey() uchar key; /key 為暫存鍵值 uchar j; static uchar i=0; static uchar fin; static uchar in = 0; static uchar ms = 1; static uchar mk = 1; static uchar mj = 0; static uchar mb = 1; static uchar modif = 0; static uchar keyok; /開鎖閉鎖判斷標志 key = k

60、eyin();/按鍵操作 if (key = 14)/輸入鍵開啟才能輸入密碼 in = 1; fin = 1; intx0f = 0; if (key=10 lcd_wcom(0 x80); for (j=0;j16;j+) lcd_wdat(table5j); modif = 1; mk = 1; in = 1; fin = 1; if (key=12 intx0f = 0; lcd_wcom(0 x01); lcd_wcom(0 xc0); for (j=0;j11;j+) lcd_wdat(table9j); delay_ms(1000); lcd_wcom(0 x01); lcd_wc