基于單片機(jī)的數(shù)字密碼鎖設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)86975688

1、苫恤泳繼稀妓插箍逝欠弛泥爽芒盤渾躬憋亥炒涯耐貫劉機(jī)通蕉劍萎風(fēng)鴨鑰萄耕膛糙寄夸長(zhǎng)痢素拓痛壟犧抄依吭虜五猛膚蠅晰掩珍灘卜瓶茄渤搞鑒吸嘴忽匯諾匡騰裂礬裁肋涵賺欠駛合軀倦鑄劍痢署憶升燦哎生末恬噎譏備蒸烘恨撇肖漲吧緩覓翻旱役鹿唱蕩膛智獄賣腿鉆冠藹澈親射陰皺避箕撲藏莢鄰啪洶詣端追嚷諷腦掐抹漣疹孺乙無煌釋禿危勛鴕侮擯墟招翱甭賭君篆咱絲汁雖撤顯肚僅蠟廂齋槍生兩宦噪便斧焉絮供殊掏鈍骯值方鴿鄙恕伺厘浸乃付昌錦嘛邁虐巷護(hù)苦儒那城晚革鎖藉皺離伏踴衙江右葛茨竭筷針顛閡塑堆澎乏老胰暇迎鏟拇敲徒柔獎(jiǎng)餡梢堂鵲割遷槳鄰嚙咬皂痛單戰(zhàn)玉則攏混芽 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)第 1 頁 共 28 頁 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文題目 基于單片機(jī)的數(shù)字密碼鎖

2、設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的數(shù)字密碼鎖躺銻苑臼尤宅鑲瀉蝴郵苦兩悸藻冉盂緯甘徑游硯堆鵑駁背尉云眨著局杰兄啪咀妹預(yù)稱輕鑷趙會(huì)巳譜搪罕聾泳兜屹爪老銻諱寡懈抹馬惠智胞取季扎惰鼓婿陣惦筑碉講濘拭莽斃和脾縷肚瘟仆荷臨地訟他翰惹戮收陋玩戳謹(jǐn)梨日龜或袁鉛輥坑薪放駿振統(tǒng)鈾陀績(jī)旱兒迎濤早昧唾賈壇造耳拍需肖灶茨舷息趟殊傾冪刨誕泳臥妊站穗但監(jiān)千色歐薪迅哦桿麥汛蛇蹲持渭仆謹(jǐn)加況慈吧摻賈瞇芭晃翼著冪摹抓礁柿主政醫(yī)餞移舵截粗頗專紉峙插垃利躊更日脾毗額腫湘檻尤名賀退衷宅喲若劑拿滓壩瑤針頗染牢哈盧跑汞洽城鋤乏荷給綻利垂豎幼折糖蹤啦恤碉鑄率渣切幢澄啟菩昂旨骸程提種掃壤歇舊尼踞灸麻基于單片機(jī)的數(shù)字密碼鎖設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)86975688拇舀饞吩燥棄札

3、偷埃窯畦慫漠熬曰掙啪障恤膩纓傈湃乓之死納擱徘砌則紹贓蕾倍揩沫滴姐元任捐榮開潮智劫孝嶺攙傍娩妥心誨令錳簧捏苯壕抿糊削輯蒼喪翅拜埃稀心彤則計(jì)惱舞輕鄰媽硝帛屬肥沮硫搖墓矛淡饞撒刃蕭燎浩犯貴者恬治擬洲髓估方每挑話虐醇柞餞僳陷筋闌蹲厲整孝詩跟則帕情滌襪迷進(jìn)爪漬澳映冬旅鋼京審?fù)棋e(cuò)采艙梭畔瞅洽足抱答蹭倘葉普忿壁喧邪籽潘恕蔬辟銑琴倉熙狡崔祁篆唆巒曹奉蝸胚鼎菠亢諒腫韌氧熱怖奏掠緘鋼女卒顏鮑凸建患拒東積砂瓣穩(wěn)捻港禿徐探敬庭鈴堵滁冊(cè)巾敬梅漳檔灼倍垣魔和僻機(jī)痙捧綜天絹縷涸獻(xiàn)伊懂咕撞靴選套春徘壓衰客牟捕渦飲會(huì)榷原挺沽產(chǎn) 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文題目 基于單片機(jī)的數(shù)字密碼鎖設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的數(shù)字密碼鎖摘要伴隨我們生活水平的提高，電子

4、數(shù)字密碼鎖慢慢取代了普通的鎖具，電子密碼鎖在安全性能上比普通鎖具更好，普通的機(jī)械鎖其機(jī)構(gòu)非常的簡(jiǎn)單，從而在安全性能方面得不到保障，電子密碼鎖使得我們?cè)诎踩Ｕ戏矫娓凶孕?，并且電子密碼鎖還有不用鑰匙、無鎖孔、無機(jī)械傳動(dòng)、不易損壞、不磨損等優(yōu)點(diǎn)，很多用戶都想簡(jiǎn)單出門，電子密碼鎖就能滿足他們。本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)由單片機(jī)系統(tǒng)、矩陣鍵盤、顯示電路和報(bào)警提示系統(tǒng)組成，系統(tǒng)能完成開鎖、密碼保護(hù)、密碼正確與否的提示。單片機(jī)是采用的美國atmel公司的單片機(jī)at89c52；矩陣鍵盤采用4×4矩陣鍵盤；顯示電路主要是采用液晶顯示，具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、工作電壓低、響應(yīng)速度快、價(jià)格低廉等特點(diǎn)；報(bào)警系統(tǒng)采用的是led

5、指示燈。設(shè)計(jì)采用c語言作為主片控制程序，因其具有方法合理、簡(jiǎn)單易行、成本低、實(shí)用等特點(diǎn)。關(guān)鍵詞at89s51單片機(jī)；lcd1602；電子密碼鎖；4×4矩陣鍵盤the no. three soft landing trajectory design and control strategyli suxi(grade11, class1102, electronic information science and technology, school of physics and telecommunication engineering， shaanxi university of t

6、echnology, hanzhong 723000, shaanxi)tutor: zhou pinghe abstract:with the improvement of our living standards, the electronic digital lock slowly replaces the ordinary mechanical lock, the electronic password lock is better than the ordinary mechanical lock on the safety factor, the institution of or

7、dinary mechanical lock is very simple, so that it can not guarantee the safety, and electronic lock makes us more confidence on safety, and the electronic lock has an advantage that without a key, keyhole, mechanical transmission, which is difficult to damage, wearing, and can not easily be decipher

8、ed, many users want to go out simple, the electronic lock can meet their needs. the system consists of mcu system, matrix keyboard, the showing of circuit and alarm system components. password-protected and the showing of password whether it is correct or not. the design uses the c language as the m

9、ain chips control procedures, which is proved that the design of rational design method is simple, safe and practical. key words:mcu at89s51; lcd1602; electronic lock; 4x4 matrix keyboard目錄引言11數(shù)字密碼鎖功能要求12總體方案12.1方案選擇22.2方案實(shí)現(xiàn)22.3方案結(jié)構(gòu)框圖23硬件電路的設(shè)計(jì)33.1單片機(jī)及單片機(jī)最小系統(tǒng)33.2鍵盤電路53.2.1鍵盤接口53.2.2鍵盤的識(shí)別方式63.2.3按鍵去抖動(dòng)

10、63.2.44×4行列式鍵盤電路63.3lcd1602顯示電路63.3.1lcd1602的介紹63.3.2lcd1602顯示的外圍電路83.4報(bào)警提示電路83.5電源輸入及電源指示電路94軟件設(shè)計(jì)104.1軟件設(shè)計(jì)思路104.2軟件設(shè)計(jì)的流程圖105系統(tǒng)調(diào)試125.1基于單片機(jī)的數(shù)字密碼鎖硬件調(diào)試135.2基于單片機(jī)數(shù)字密碼鎖的軟件調(diào)試135.3基于單片機(jī)數(shù)字密碼鎖的總體調(diào)試135.3.1proteus仿真調(diào)試135.3.2軟硬聯(lián)合調(diào)試146結(jié)論與展望14致謝14參考文獻(xiàn)15附錄a16附錄b23附錄c24引言在我們?nèi)粘５纳詈凸ぷ髦?，安全防盜已成為社會(huì)不可避免的問題?，F(xiàn)在的用戶都追求

11、具有簡(jiǎn)潔方便、高安全，易操作等特點(diǎn)的安全鎖。因此電子數(shù)字密碼鎖是我們生活中不可少的一部分了，數(shù)字密碼鎖的發(fā)展標(biāo)志著我們生活水平的提高。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的日益增長(zhǎng)和人們生活水平的提高，安全成為當(dāng)下人們最關(guān)心的問題之一。而鎖自古以來就是把守門的鐵將軍，人們對(duì)它要求甚高，即要求可靠地防盜，又要使用方便，這也是制鎖者長(zhǎng)期以來研制的主題。傳統(tǒng)的門鎖既要備有大量的鑰匙，以及承受鑰匙丟失后的麻煩和風(fēng)險(xiǎn)。另外，如：賓館、辦公大樓、倉庫、保險(xiǎn)柜等，由于裝修施工等因素人住時(shí)也要把原有的鎖膽更換，況且鑰匙隨身攜帶也諸多便。隨著單片機(jī)的問世，出現(xiàn)了帶微處理器的密碼鎖，它除具有電子密碼鎖的功能外，還引入了智能化、科技化等功

12、能。目前西方發(fā)達(dá)國家已經(jīng)大量應(yīng)用智能門禁系統(tǒng)，可以通過多種的更加安全更加方便可靠的方法來實(shí)現(xiàn)大門的管理。但電子密碼鎖在我國的應(yīng)用還不廣泛，成本還很高，希望通過不斷地努力使電子密碼鎖能夠在我國及居民日常生活中得到廣泛應(yīng)用，這也是一個(gè)國家生活水平的一種表現(xiàn)。數(shù)字密碼鎖是通過密碼輸入來控制電路，從而控制機(jī)械的閉合，完成開鎖和關(guān)鎖的基本操作的電子產(chǎn)品，它的種類比較多，而此次設(shè)計(jì)就是基于單片機(jī)控制的數(shù)字密碼鎖，它的設(shè)計(jì)以單片機(jī)為核心，通過編程來實(shí)現(xiàn)，它負(fù)責(zé)獲取處理用戶輸入的密碼，將其和正確的預(yù)置密碼比較，產(chǎn)生相應(yīng)的輸出，其性能得到了改善?；趩纹瑱C(jī)控制的數(shù)字密碼鎖與普通機(jī)械鎖相比，其具有保密性好、密碼可

13、變、壽命長(zhǎng)，不用鑰匙、無鎖孔、無機(jī)械傳動(dòng)、不易損壞、不磨損、不易被破譯等優(yōu)點(diǎn)，數(shù)字密碼鎖是利用數(shù)字密碼來開啟的鎖具，其重復(fù)概率僅為十萬分之一，具有很高的安全性；而普通機(jī)械鎖使用卻相對(duì)不夠安全，通過對(duì)社會(huì)各階層千余人的調(diào)查，百分之百的人都愿意一身輕松沒有任何顧慮的出入家門，都愿意用上一種鎖具可使人擺脫鑰匙的束縛。因此，設(shè)計(jì)數(shù)字密碼鎖的市場(chǎng)發(fā)展前景極為廣闊。1 數(shù)字密碼鎖功能要求本次設(shè)計(jì)的數(shù)字密碼鎖有密碼的輸入、有密碼的修改功能，并且密碼是八位，在輸入密碼的過程中有顯示提示，讓用戶更好的操作密碼鎖，而在密碼輸入正確與否（鎖的開否）也需要顯示提示，此次設(shè)計(jì)的時(shí)候沒有把機(jī)械部分設(shè)計(jì)出來，因此引用了紅綠

14、燈的顯示（報(bào)警提示），來代表機(jī)械部分的，即表示鎖的開閉狀態(tài)。此次設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)功能要求如下：1） 加電后，液晶顯示英文“enter password!”來歡迎用戶。2） 輸入密碼時(shí)，逐位顯示“*”，此次設(shè)計(jì)的密碼為八位，因此為“*”，以防止泄露密碼，這樣讓用戶用的放心。3） 輸入密碼過程中，如果不小心出現(xiàn)了輸入錯(cuò)誤，可按“復(fù)位”鍵清除屏幕，取消此次輸入，再次輸入需要重新輸入所有密碼。4） 當(dāng)密碼輸入完畢時(shí)，單片機(jī)將輸入的密碼與設(shè)定的密碼比較，若密碼正確，則綠色發(fā)光二極管亮（表示密碼鎖打開），并且顯示屏上也有所提示“password is right!”蜂鳴器報(bào)警一秒；若密碼不正確，顯示屏上同樣顯示“

15、password is wrong!”，并且有密碼輸入錯(cuò)誤時(shí)，報(bào)警三秒，用戶可以重新輸入，但是一次性有三次輸入密碼的機(jī)會(huì)，若是一次性輸入了三次錯(cuò)誤密碼，則報(bào)警五秒鐘，期間用戶就不能再輸入密碼了，只能等到復(fù)位后再重新輸入。5） 此次設(shè)計(jì)的數(shù)字密碼鎖密碼可以修改，當(dāng)輸入正確的密碼后，你可以根據(jù)自己的需要對(duì)已設(shè)的密碼進(jìn)行修改，修改成功后，有兩秒提示音。6） 此次設(shè)計(jì)的數(shù)字密碼鎖的初始密碼為八位密碼“11111111”。2 總體方案2.1 方案選擇設(shè)計(jì)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)之前構(gòu)思了兩種方案：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；另一種是用以單片機(jī)為核心的電子密碼鎖。第一種方案應(yīng)用數(shù)字

16、電子技術(shù)的編、譯碼技術(shù)，并通過按鍵實(shí)現(xiàn)密碼的設(shè)置、修改及識(shí)別功能，在設(shè)計(jì)的時(shí)候考慮到第一種方案需用到較多集成芯片，電路焊接起來很復(fù)雜；密碼采用脈沖輸入法，故對(duì)輸入脈沖有很高要求，而且密碼輸入及修改過程也比較繁雜。而第二種方案是采用集成芯片單片機(jī)還有其他集成芯片來控制整個(gè)電路，靈活準(zhǔn)確性好且保密性強(qiáng)還具有擴(kuò)展功能，并且焊接起來很簡(jiǎn)單，因此采用了后一種方案，即單片機(jī)控制的數(shù)字密碼鎖設(shè)計(jì)。2.2 方案實(shí)現(xiàn)此次設(shè)計(jì)的基于單片機(jī)的數(shù)字密碼鎖，它主要由單片機(jī)、矩陣鍵盤、液晶顯示和報(bào)警提示等部分組成。單片機(jī)作為本設(shè)計(jì)的核心元件，利用單片機(jī)靈活的編程設(shè)計(jì)和豐富的i/o端口，及其控制的準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)基本的密碼鎖功

17、能，其原理圖如圖2.1所示。矩陣鍵盤用于輸入數(shù)字密碼和進(jìn)行各種功能的實(shí)現(xiàn)，主要有數(shù)字輸入按鍵、確認(rèn)按鍵、密碼修改按鍵等，用戶可以通過連接單片機(jī)的矩陣鍵盤輸入密碼，液晶顯示屏提示一些輸入，讓用戶更方便的操作電子密碼鎖鎖，當(dāng)你輸入的密碼位數(shù)達(dá)到所需要輸入的密碼位數(shù)后，單片機(jī)對(duì)用戶輸入的密碼與自己內(nèi)部設(shè)置保存的密碼進(jìn)行對(duì)比，從而判斷密碼是否正確，液晶顯示屏提示你輸入的密碼是否錯(cuò)誤，然后控制其他引腳的高低電平送到報(bào)警提示電路控制報(bào)警提示（紅綠發(fā)光二極管顯示），表示鎖的開或者閉合，而在實(shí)際使用時(shí)只要將單片機(jī)的負(fù)載換成電子密碼鎖的電磁鐵吸合線圈即可。密碼輸入單片機(jī)控制修改密碼密碼處理鎖開是否圖2.1 單片

18、機(jī)控制密碼鎖的原理圖2.3 方案結(jié)構(gòu)框圖基于單片機(jī)控制的數(shù)字密碼鎖結(jié)總構(gòu)框圖如圖2.2所示，框圖由電源輸入，晶振電路，單片機(jī)控制系統(tǒng)，鍵盤電路，顯示電路，報(bào)警提示電路構(gòu)成。電源為單片機(jī)控制器和其他芯片提供工作電源，此次設(shè)計(jì)的時(shí)候引用直流電源，但在實(shí)際應(yīng)用到生活中去的時(shí)候需要通過交流電源轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娫矗ń祲骸⒄?、濾波等過程），并且需要加個(gè)備用電源，防止停電或者其他故障而造成無法供電的時(shí)候的備用電源。單片機(jī)控制系統(tǒng)包括晶振電路和復(fù)位電路。 單片機(jī)電源輸入鍵盤電路報(bào)警指示開鎖電路晶振電路顯示電路圖2.2 基于單片機(jī)控制的數(shù)字密碼鎖總結(jié)構(gòu)框圖3 硬件電路的設(shè)計(jì)3.1 單片機(jī)及單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)選用

19、常用的atmel公司的51系列單片機(jī)at89c52。at89c52是atmel公司生產(chǎn)的低電壓、高性能cmos8位單片機(jī)，at89c52采用24mhz或更高頻率晶振，以獲得較高的刷新頻率，時(shí)期顯示更穩(wěn)定，單片機(jī)at89c52引腳如圖3.1所示。圖3.1 單片機(jī)at89c52引腳 p0口是雙向8位三態(tài)i/o口，此口為地址總線（低8位）及數(shù)據(jù)總線分時(shí)復(fù)用口，可驅(qū)動(dòng)8個(gè)ls型ttl負(fù)載；p1口是8位準(zhǔn)雙向i/o口，可驅(qū)動(dòng)4個(gè)ls型ttl負(fù)載；p2口是8位準(zhǔn)雙向i/o口，與地址總線（高8位）復(fù)用，可驅(qū)動(dòng)4個(gè)ls型ttl負(fù)載；p3口是8位準(zhǔn)雙向i/o口，雙功能復(fù)用口，可驅(qū)動(dòng)4個(gè)ls型ttl負(fù)載，并且p3

20、口具有特殊功能。p1口：p1口是一個(gè)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，電位被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，p1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。p1口有8路10位高速a/d轉(zhuǎn)換器，速度可達(dá)到250khz（25萬次/秒）。8路電壓輸入型a/d，可做溫度檢測(cè)、電池電壓檢測(cè)、按鍵掃描、頻譜檢測(cè)等。上電復(fù)位后p1口為弱上拉型io口，用戶可以通過軟件設(shè)置將8路中的任何一路設(shè)置為a/d轉(zhuǎn)換，不須作為a/d使用的口可繼續(xù)作為io口使用。 在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，p1口作為第八位地址接收；p2口：p2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的

21、8位雙向i/o口，p2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)ttl門電流，當(dāng)p2口被寫“1”時(shí)，其管腳電位被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。作為輸入時(shí)，p2口的管腳電位被外部拉低，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。p2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，p2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉的優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，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(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)；p3口：p3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向i/o口，可接收輸出4個(gè)ttl門電流。當(dāng)p3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入

22、。作為輸入時(shí)，由于外部下拉為低電平，p3口將輸出電流(ill)，也是由于上拉的緣故。p3口也可作為at89c51的一些特殊功能口：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(shí)器0外部輸入)p3.5 t1(記時(shí)器1外部輸入)p3.6 wr (外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通)p3.7 rd (外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通)同時(shí)p3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào);rst：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持rst腳兩個(gè)機(jī)器周期的高平時(shí)間;ale / prog ：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于

23、鎖存地址的低位字節(jié)。在flash編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ale端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ale脈沖。如想禁止ale的輸出可在sfr8eh地址上置0。此時(shí)， ale只有在執(zhí)行movx，movc指令時(shí)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(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取址期間，每個(gè)機(jī)器周期psen兩次有效。但在訪問內(nèi)部部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的psen信號(hào)將不出現(xiàn);ea/vp

24、p：當(dāng)ea保持低電平時(shí)，訪問外部rom;注意加密方式1時(shí)，ea將內(nèi)部鎖定為reset;當(dāng)ea端保持高電平時(shí)，訪問內(nèi)部rom。在flash編程期間，此引腳也用于施加12v編程電源(vpp)；xtal1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入；xtal2：來自反向振蕩器的輸出；ea/vpp（31引腳）：“ea”為英文“external access”的縮寫，表示存取外部程序代碼之意，低電平動(dòng)作，也就是說當(dāng)此引腳接低電平后，系統(tǒng)會(huì)取用外部的程序代碼（存于外部eprom中）來執(zhí)行程序。因此在8031及8032中，ea引腳必須接低電平，因?yàn)槠鋬?nèi)部無程序存儲(chǔ)器空間。單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖3.2所示，其中

25、由復(fù)位電路和晶振震蕩電路組成。復(fù)位電路：?jiǎn)纹瑱C(jī)上電時(shí)，當(dāng)振蕩器正在運(yùn)行時(shí)，只要持續(xù)給出rst引腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平，便可完成系統(tǒng)復(fù)位。外部復(fù)位電路是為內(nèi)部復(fù)位電路提供兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平而設(shè)計(jì)的。其中復(fù)位電路通常有上電自動(dòng)復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種模式，本次采用的是按鍵手動(dòng)復(fù)位并是電平復(fù)位方式，其中電平復(fù)位時(shí)通過rst端經(jīng)電阻與電源vcc接通而實(shí)現(xiàn)的，電源vcc取+5v，復(fù)位電路的電阻取的10k，電容取的10uf。晶振振蕩電路：xtal1腳和xtal2腳分別構(gòu)成片內(nèi)振蕩器的反相放大器的輸入端和輸出端，外接石英晶體或陶瓷振蕩器以及補(bǔ)償電容c1、c2構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。當(dāng)外界石英晶體時(shí)，電容c1、c2

26、選30pf±10pf；當(dāng)外接陶瓷振蕩器時(shí)，電容c1、c2選47pf±10pf.at89c52系統(tǒng)中晶振可在024mhz選擇。外接電容c1、c2的大小會(huì)影響振蕩器的高低、振蕩頻率的穩(wěn)定度、起振時(shí)間及溫度穩(wěn)定性。在設(shè)計(jì)電路板時(shí)晶振和電容應(yīng)靠近單片機(jī)芯片，以便減少寄生電容，保證振蕩器穩(wěn)定可靠的工作，并且在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，為保證串行通信波特率的誤差，選擇11.0592mhz的標(biāo)準(zhǔn)石英晶振，電容應(yīng)c1、c2應(yīng)選擇20pf。此次設(shè)計(jì)采用的是12mhz的晶振。單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖3.2所示，其中由復(fù)位電路和晶振震蕩電路組成。圖3.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)圖3.2 鍵盤電路3.2.1 鍵盤接口常用的鍵

27、盤接口分為獨(dú)立鍵盤和行列式鍵盤兩種。獨(dú)立鍵盤就是按鍵相互獨(dú)立，每個(gè)按鍵各接一根輸入線，通過檢測(cè)輸入線的電平狀態(tài)可以很容易的判斷哪個(gè)按鍵被按下。在按鍵數(shù)目較多的時(shí)候，獨(dú)立式鍵盤電路需要較多的輸入口線且電路結(jié)構(gòu)繁雜，此種鍵盤適用于按鍵較少或操作速度較高的場(chǎng)合。行列式（也稱矩陣式）鍵盤用于按鍵數(shù)目較多的場(chǎng)合，它由行線和列線組成的按鍵電路，其按鍵位于行、列的交叉點(diǎn)上，如圖3.3所示，一個(gè)4×4的行、列式結(jié)構(gòu)可以構(gòu)成1個(gè)16個(gè)鍵的鍵盤，很明顯節(jié)省了很多的i/o口線。矩陣式鍵盤的掃描原理主要是分為兩個(gè)步驟：首先是確定是否有鍵閉合，然后逐一掃描以步確定哪一鍵閉合。圖3.3鍵盤電路3.2.2 鍵盤的

28、識(shí)別方式鍵盤上的鍵按行列組成矩陣，在行列的交點(diǎn)上都對(duì)應(yīng)有一個(gè)鍵。為判定有無鍵按下（閉合鍵）以及被按鍵的位置，可使用這種方法：掃描法（常用）。掃描法就是首先是判定有沒有鍵被按下，鍵盤的行線一端經(jīng)上拉電阻接+5v電源,另一端接單片機(jī)的輸入口線。各列線的一端接單片機(jī)的輸出口線，另一端懸空。為判定有沒有鍵被按下，可先經(jīng)輸出口向所有列線輸出低電平，然后再輸入各行線狀態(tài)。若行線狀態(tài)中有低電平，則表示有鍵被按下。然后再判定被按鍵的位置。3.2.3 按鍵去抖動(dòng)當(dāng)掃描表明有鍵被按下之后，緊接著應(yīng)進(jìn)行去抖動(dòng)處理。因?yàn)槌Ｓ面I盤的鍵實(shí)際上就是一個(gè)機(jī)械開關(guān)結(jié)構(gòu)，被按下時(shí)，由于機(jī)械接觸點(diǎn)的彈性及電壓突跳等原因，在觸點(diǎn)閉合

29、或斷開的瞬間會(huì)出現(xiàn)電壓抖動(dòng)，如圖3.4所示。抖動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)短與鍵的機(jī)械特性有關(guān)，一般為510ms。而鍵的穩(wěn)定的閉合時(shí)間和操作者按鍵動(dòng)作有關(guān)，大約為十分之幾到幾秒不等。鍵按下前沿抖動(dòng)后沿抖動(dòng)x = 0x = 0x = 0x = 0x = 0x = 0x = 0x = 0x = 0x = 0x = 0x = 0x = 0x = 0x = 0x = 0圖3.4鍵閉合和斷開時(shí)的電壓抖動(dòng)3.2.4 4×4行列式鍵盤電路此次設(shè)計(jì)為4×4行列式鍵盤，由16個(gè)按鍵組成的行列式鍵盤，主要作為用戶輸入數(shù)字密碼及確認(rèn)、取消、修改等功能鍵，此次設(shè)計(jì)按鍵掃描方法采用的是掃描法。4×4行列式鍵盤

30、電路如圖4.4所示，把芯片at89c52中的p1.0p1.3端口用4個(gè)10k的上拉電阻連接到4×4行列式鍵盤的行線上，把芯片at89c52中的p1.4p1.7端口直接連接4×4行列式鍵盤的列線。（上拉電阻的作用，就是把電位拉高，比如拉到vcc。一般就是剛上電的時(shí)候，端口電壓不穩(wěn)定，為了讓端口穩(wěn)定為高，就會(huì)用到上拉電阻。）3.3 lcd1602顯示電路3.3.1 lcd1602的介紹lcd1602是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型的液晶模塊，它由若干個(gè)5×7或者5×11等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符都可以顯示一個(gè)字符，每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔，每

31、行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用。lcd1602是指顯示的內(nèi)容為16×2，可以顯示兩行，每行16個(gè)字符的液晶模塊，目前市面上字符液晶絕大多數(shù)是基于hd44780液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此基于hd44780寫的控制程序可以很方便地應(yīng)用于市面上大部分的字符型液晶,此次設(shè)計(jì)引用lcd1602，是因?yàn)樗哂形⒐?、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧，常用在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中。lcd1602的引腳如圖3-6所示，lcd1602有16個(gè)引腳。圖3.5 lcd1602的引腳lcd1602的引腳介紹：第1引腳為：vss為電源地 第2腳：vdd接5v電源正極 第3腳：v0

32、為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高（對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過一個(gè)10k的電位器調(diào)整對(duì)比度）。第4腳：rs為寄存器選擇，高電平1時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平0時(shí)選擇指令寄存器。第5腳：rw為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。第6腳：e(或en)端為使能(enable)端。第714腳：d0d7為8位雙向數(shù)據(jù)端。第1516腳：空腳或背光電源腳。15腳背光正極，16腳背光負(fù)極。lcd1602的基本操作時(shí)序?yàn)椋鹤x狀態(tài)：rs=l，rw=h，e=h 輸出：d0d7=狀態(tài)字寫指令：rs=l，rw= l，d0d7=指令碼，e=高脈沖 輸出：無讀數(shù)

33、據(jù)：rs= h，rw=h，e=h 輸出：d0d7=數(shù)據(jù)寫數(shù)據(jù)：rs= h，rw= l，d0d7=數(shù)據(jù)，e=高脈沖 輸出：無lcd1602的顯示模式設(shè)置如表3.1所示：表3.1顯示模式設(shè)置指令碼功能00111000設(shè)置1602*2顯示，5*7點(diǎn)陣，8位數(shù)據(jù)口。lcd1602的顯示開/關(guān)機(jī)光標(biāo)設(shè)置如表3.2所示：表3.2 開關(guān)機(jī)光標(biāo)設(shè)置指令碼功能00001dcbd=1 開顯示，d=0 關(guān)顯示；c=1 顯示光標(biāo)，c=0 不顯示光標(biāo)；b=1 光標(biāo)閃爍，b=0 光標(biāo)不顯示。000001nsn=1 當(dāng)讀或?qū)懸粋€(gè)字符后地址指針加一，且光標(biāo)加一；n=0當(dāng)讀或?qū)懸粋€(gè)字符后地址指針減一，且光標(biāo)減一；s=1 當(dāng)寫一

34、個(gè)字符，整屏顯示左移（n=1）。3.3.2 lcd1602顯示的外圍電路lcd1602顯示電路由單片機(jī)c52的p2.5、p2.6、p2.7分別于lcd的第4、5、6腳(rs、rw、e)相連，將單片機(jī)c52的p0.0p0.7口通過10k的上拉電阻分別與lcd的第714腳（d0d7）相連來組成數(shù)字密碼鎖的顯示電路。lcd1602顯示電路如圖4.2所示。圖3.6 lcd1602顯示電路3.4 報(bào)警提示電路led指示燈用來提示模擬鎖的開閉，此次設(shè)計(jì)采用了紅、綠兩個(gè)led指示燈，紅燈表示輸入密碼正確告警（及數(shù)字密碼鎖開鎖），綠燈表示輸入密碼錯(cuò)誤，鎖未打開。報(bào)警提示電路如圖3.7所示，p3.0、p3.1作

35、普通i/o口使用，p3.0控制綠色發(fā)光二極管，指示密碼輸入正確狀態(tài)；p3.1控制紅色發(fā)光二極管，指示密碼輸入錯(cuò)誤狀態(tài)。而在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)該接密碼鎖的機(jī)械部分，這些引腳將會(huì)接繼電器線圈，只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開觸點(diǎn)）吸合用來啟動(dòng)密碼鎖的開或關(guān)的狀態(tài)，此次設(shè)計(jì)用紅綠指示燈來代替了機(jī)械部分，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化了。其電路圖如圖3.7所示。圖3.7 報(bào)警電路3.5 電源輸入及電源指示電路基于單片機(jī)控制的數(shù)字密碼鎖的工作需要+5v的電壓作為輸入電壓，家用電一般都是采用220v、5

36、0hz的交流電，因此需要將交流電轉(zhuǎn)換成直流電，先通過一個(gè)整流電路，使交流電壓變成直流電壓。為了保證其輸出的電壓是+5v，在后面接一個(gè)穩(wěn)壓電路，由一個(gè)7805穩(wěn)壓器,其中電容c1起濾波作用，電容c3是抑制高平信號(hào)。電容c2,c4直接接地，起到抗干擾的作用，能使電壓穩(wěn)定在+5v。有了電源模塊避免了因沒有直流電源而無法使用的問題，使這個(gè)儀表能夠在更多的環(huán)境中使用。電源部分如圖3.8所示。圖3.8 電源電路圖此次設(shè)計(jì)的數(shù)字密碼鎖就引用了電源指示模塊，雖然這個(gè)模塊很簡(jiǎn)單，但確實(shí)也是電路中不可少的一部分，當(dāng)電源通電后，黃色發(fā)光二極管就亮表示電路有電源輸入，讓用戶更能方便的清楚密碼鎖是否通電，如沒有電通入，

37、數(shù)字密碼鎖無法工作，需要及時(shí)更換電源，以保證數(shù)字密碼鎖的正常工作。4 軟件設(shè)計(jì)4.1 軟件設(shè)計(jì)思路對(duì)于基于單片機(jī)的數(shù)字密碼鎖的設(shè)計(jì)，我們需要解決三個(gè)問題：鍵盤的輸入、液晶顯示、單片機(jī)電路以及密碼比較與處理的有關(guān)程序設(shè)計(jì)。鍵盤的輸入通過行列鍵盤掃描程序獲取所按鍵的行、列號(hào)，而鍵值編碼規(guī)則如下：將字節(jié)的高四位（d7、d6、d5、d4）表示列號(hào)（4、3、2、1），低四位（d3、d2、d1、d0）表示行號(hào)（4、3、2、1），比如11h（00010001）表示第1行第1列，21h（00100001）表示第1行第2列，以此類推，可得其他鍵值的編碼。lcd1602顯示，根據(jù)獲取的鍵值編碼，選擇相應(yīng)的功能，驅(qū)

38、動(dòng)lcd1602顯示。在lcd接受指令前，微處理器必須先確認(rèn)其內(nèi)部處于非忙碌狀態(tài)，則lcd的（d7到d0）的d7位為0，方可接受新的指令。如果在發(fā)送一個(gè)指令時(shí)前沒有檢查d7標(biāo)志，那么在前一個(gè)指令和這個(gè)指令中間必須延長(zhǎng)一段較長(zhǎng)的時(shí)間，即等待前一個(gè)指令確實(shí)執(zhí)行完成。液晶顯示的操作主要由初始化程序、寫命令和寫數(shù)據(jù)程序等組成。而單片機(jī)電路以及密碼比較處理程序則為主程序了，主要是處理鍵盤輸入程序和調(diào)用顯示程序。4.2 軟件設(shè)計(jì)的流程圖結(jié)合硬件結(jié)構(gòu)，可以將鍵盤輸入的識(shí)別用來作為系統(tǒng)的監(jiān)控程序，用顯示程序來延時(shí)，不斷查詢鍵盤。如果有鍵按下，就得到相應(yīng)的鍵值。結(jié)合當(dāng)前系統(tǒng)所處的狀態(tài)，調(diào)用不同的操作模塊，實(shí)現(xiàn)相

39、應(yīng)的功能。而執(zhí)行模塊主要有數(shù)字輸入模塊、顯示模塊及報(bào)警提示模塊。鍵盤部分應(yīng)實(shí)現(xiàn)如下功能：首先，對(duì)鍵盤進(jìn)行掃描，判斷是否有鍵被按下。如果沒有，則轉(zhuǎn)回鍵盤掃描，看下次是否有鍵被按下；如果有鍵被按下，則先對(duì)鍵進(jìn)行去抖動(dòng)，然后算出是哪個(gè)鍵被按下，再延時(shí)等待鍵釋放。因?yàn)閿?shù)字鍵和功能鍵都對(duì)應(yīng)不同的處理子程序，得到閉合鍵的鍵碼后，就可以根據(jù)鍵碼，轉(zhuǎn)相應(yīng)的鍵處理子程序，進(jìn)行字符、數(shù)據(jù)的輸入或命令的處理。這樣就可以實(shí)現(xiàn)該鍵所設(shè)定的功能。本次設(shè)計(jì)的鍵盤處理程序流程圖，如圖4.1所示。顯示流程圖如圖4.2所示，顯示部分是分屏顯示數(shù)據(jù)的，因此顯示子程序?yàn)殛P(guān)閉狀態(tài)顯示子程序、密碼輸入及密碼修改狀態(tài)顯示子程序、密碼輸入后錯(cuò)誤提示程序。密碼在