畢業(yè)設(shè)計(jì)基于單片機(jī)電子密碼鎖設(shè)計(jì)(完整畢設(shè)無錯(cuò)誤版本)

1、基于單片機(jī)的電子密碼鎖設(shè)計(jì)摘要在日常的生活和工作屮，住宅與部門的安全防范、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解決。若使用傳統(tǒng)的機(jī)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。具有防盜報(bào)警等功能 的電子密碼鎖代替密碼量少、安全性差的機(jī)械式密碼鎖己是必然趨勢。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)器件的要求越來越高。為滿足人們對(duì)鎖的使用 更求，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、記住密碼即可開鎖等優(yōu)點(diǎn)。冃前使用的電子密碼鎖大部分是基于單片機(jī)技術(shù)，以單片機(jī)為主耍器件

2、，其編碼器 與解碼器的生成為軟件方式。本系統(tǒng)由at89s52單片機(jī)系統(tǒng)（主耍是at89s52單片機(jī)最小系統(tǒng)）、4x4矩陣鍵盤、 24c02掉電存儲(chǔ)芯片、lcd 1602顯示和報(bào)警系統(tǒng)等組成，具有設(shè)置、修改六位用戶密碼、 超次報(bào)警、超次鎖定、密碼錯(cuò)誤報(bào)警等功能（本設(shè)計(jì)由p0口控制lcd顯示，密碼正確顯 不input password correct! 密碼錯(cuò)誤顯不in put password error! 超過三次輸入錯(cuò) 誤口動(dòng)鎖定。由p1 口控制矩陣鍵盤含有0-9數(shù)字鍵和a、b功能鍵。）。本系統(tǒng)成本低廉, 功能實(shí)用。關(guān)鍵詞:at89s52；lcd1602；電子密碼鎖;4x4矩陣鍵盤the e

3、lectronic combination lock design based on single chipmicrocomputerabstractin the day-to-day living and working in the residential sector and the safety precautions, units of paper files, financial statements, and some personal information to the preservation of more than locking the solution to the

4、 problem if the use of traditional mechanical key to unlock, people often need to carry more keys, a very inconvenient to use, and after the loss of key security that is greatly reduced. with anti-theft alarm function instead of the password is less electronic lock, security, poor mechanical lock is

5、 an inevitable trend with the continuous development of science and technology, in the daily lives of people on insurance safety devices increasingly demanding. to meet the requirements of the use of locks to increase their security, with a password instead of the password key lock came into being.

6、password lock is safe, low cost, low power consumption, easy to operate, remember the password to unlock it , and other advantagesat present the use of electronic locks are mostly based on microprocessor, main devices mcu, the encoder and decoder built into software.scm system from the system (mainl

7、y at89s52 microcontroller minimum system)，4x4 matrix keyboard, lcd display and alarm system, with the settings, modify the six user password, ultra alarm, ultra lock, password error alarm and other functions(po port to control the design of the lcd display, password correctly display input password

8、correct! password error display input password error! for more than three times to enter the error automatically lock the pl port control keyboard matrix containing the number keys 0-9 and a、b function keys). the system cost-effective, practical function .key words: at89s52；lcd1602； electronic passw

9、ord lock； 4x4 keyboard第一章緒論11.1課題背景和意義112電子密碼鎖發(fā)展趨勢2第二章總體設(shè)計(jì)方案的確定32. 1電子密碼鎖設(shè)計(jì)的具體要求32. 2 '總體設(shè)計(jì)方案選定3第三章系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)和主要芯片介紹53.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)53.2主要芯片介紹63. 2. 1at89s5263.2.2 存儲(chǔ)芯片 at24c0283.2.3 lcd1602 顯示器9第四章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)114. 1電路總原理圖114. 2電源電路設(shè)計(jì)124. 3鍵盤輸入部分設(shè)計(jì)1244單片機(jī)復(fù)位電路設(shè)計(jì)134. 5 晶振電路設(shè)134. 6顯示部分設(shè)計(jì)1447報(bào)警及開鎖電路設(shè)計(jì)15第五章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)165

10、. 1系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)整體思路1652系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)總流程圖165. 3按鍵功能流程圖185. 4密碼設(shè)置流程圖185.5開鎖流程圖19第六章系統(tǒng)調(diào)試及仿真216. 1系統(tǒng)調(diào)試216. 1. 1程序調(diào)試用到的軟件及工具216. 1.2 keil c51 簡介216. 1. 3調(diào)試過程216. 2系統(tǒng)仿真226. 2. 1 proteus 仿真軟件226.2.2 proteus 仿真結(jié)果236. 3實(shí)物演示24第七章總結(jié)26致謝27參考文獻(xiàn)28附錄i電子密碼鎖整體設(shè)計(jì)圖29附錄ii電子密碼鎖元器件清單30附錄iii電子密碼鎖實(shí)物圖32附錄iv電子密碼鎖源程序（部分）32第一章緒論1.1課題背景和意義隨

11、著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，單片機(jī)性能不斷完善，性能價(jià)格比顯著提 高，技術(shù)日趨完善。由于單片機(jī)具有體積小、重量輕、價(jià)格便宜、功耗低、控制功能強(qiáng) 及運(yùn)算速度快等特點(diǎn)，因而在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、軍事及家用電器等各個(gè)領(lǐng)域均得到了廣泛 的應(yīng)用。木設(shè)計(jì)利用單片機(jī)及附加電子元器件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和控制算法，來完成某一實(shí) 際功能，檢驗(yàn)并提高同學(xué)對(duì)整體電路設(shè)計(jì)和把握能力，了解單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程，以及 電路板的實(shí)際制作和調(diào)試能力。同時(shí)也加強(qiáng)對(duì)數(shù)字電路、單片機(jī)和微機(jī)原理等課程知識(shí) 的實(shí)際應(yīng)用能力，也為同類產(chǎn)品的進(jìn)一步發(fā)展奠定理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。隨著人們生活水平的提高和安全意識(shí)的加強(qiáng)，對(duì)安全的要求也就越來越高。鎖白古 以來

12、就是把守護(hù)門的鐵將軍，人們對(duì)它要求甚高，既要安全可靠的防盜，又要使用方便, 這也是制鎖者長期以來研制的主題。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，各類屯子產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生，電 子密碼鎖就是其中z-o據(jù)有關(guān)資料介紹，電子密碼鎖的研究從20世紀(jì)30年代就開始 t,在一些特殊場所早就有所應(yīng)用。這種鎖是通過鍵盤輸入一組密碼完成開鎖過程。研 究這種鎖的初衷，就是為捉高鎖的安全性。曲于電子鎖的密鑰量（密碼量）極大，可以 與機(jī)械鎖配合使用，并且可以避免因鑰匙被仿制而留下安全隱患。電子鎖只需記住一組 密碼，無需攜帶金屬鑰匙，免除了人們攜帶金屬鑰匙的煩惱，而被越來越多的人所欣賞。 電子鎖的種類繁多，例如數(shù)碼鎖，指紋鎖，磁卡鎖，ic卡

13、鎖，生物鎖等。但較實(shí)用的還 是按鍵式電子密碼鎖。20世紀(jì)80年代后，隨著電了鎖專用集成電路的出現(xiàn)，電了鎖的體積縮小，可靠性 提高，成木較高，是適合使用在安全性要求較高的場合，且需要有電源提供能星，使用 還局限在一定范圍，難以普及，所以對(duì)它的研究一直沒有明顯進(jìn)展。目前，在西方發(fā)達(dá)國家，電子密碼鎖技術(shù)相對(duì)先進(jìn)，種類齊全，電子密碼鎖已被廣泛應(yīng) 用于智能門禁系統(tǒng)中，通過多種更加安全更加可靠的技術(shù)實(shí)現(xiàn)大門的管理。在我國電子 鎖整體水平尚處于國際上70年代左右，電子密碼鎖的成本還很高，市場上仍以按鍵電 子鎖為主，按鍵式和卡片鑰匙式電子鎖已引進(jìn)國際先進(jìn)水平，現(xiàn)國內(nèi)有兒個(gè)廠生產(chǎn)供應(yīng) 市場。但國內(nèi)自行研制開發(fā)的

14、電子鎖，其市場結(jié)構(gòu)尚未形成，應(yīng)用還不廣泛。國內(nèi)的不 少企業(yè)也引進(jìn)了世界上先進(jìn)的技術(shù)，發(fā)展前景非常可觀。希望通過不斷的努力，使電了 密碼鎖在我國也能得到廣泛應(yīng)用。1.2電子密碼鎖發(fā)展趨勢屯子密碼鎖應(yīng)用于金融業(yè)，其根本的作用是“授權(quán)”，即被“授權(quán)”的人才可以存 取錢、物。廣義上講，金融業(yè)的“授權(quán)”主要包括以下三種層次的內(nèi)容：1、授予保管 權(quán)，如使用保管箱、保險(xiǎn)箱和保險(xiǎn)柜；2、授予出入權(quán)，如出入金庫、運(yùn)鈔車和保管室；3、授予流通權(quán)，如自動(dòng)存取款。冃前，金融行業(yè)電子密碼鎖的應(yīng)用主要集中在前兩個(gè) 層面上。下面將介紹幾種在金融行業(yè)中使用較多的電子密碼鎖以及它們的技術(shù)發(fā)展方 向。當(dāng)然，以上所說的授權(quán)技術(shù)再高

15、超，都必須曲精良的“鎖具”擔(dān)當(dāng)承載結(jié)構(gòu)部件， 實(shí)現(xiàn)開啟、閉鎖的功能，而且承擔(dān)實(shí)體防護(hù)作用，抵抗住或盡量延遲破壞行為，讓電子 密碼鎖“軟、硬不吃”。一般情況下，鎖具防盜的關(guān)鍵是鎖身外殼、閉鎖的部件的強(qiáng)度、 鎖止型式、配合間隙和布局。提高電子密碼鎖之防護(hù)能力的必然途徑是報(bào)警，在金融業(yè) 的許多場所有人值守、有屯視監(jiān)控，具有報(bào)警功能，可以綜合物理防范利人力防范兩種 作用。報(bào)警的前提是具備探測功能，根據(jù)電子密碼鎖的使用場所和防護(hù)要求，可選擇多 種多樣的探測手段。在中國的城市金融業(yè)中，實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)報(bào)警已經(jīng)成為對(duì)各金融網(wǎng)點(diǎn)的基 木要求。根據(jù)國內(nèi)外的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，金融業(yè)實(shí)行安全防范風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)很有必要，即依據(jù)使用 的防盜

16、報(bào)警器材的性能、安裝布局和人員值守狀況等，可以評(píng)估被防護(hù)物或區(qū)域的防護(hù) 能力，得出風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，其中，電子密碼鎖的性能至關(guān)重要。由于數(shù)字、字符、圖形圖像、人體生物特征和時(shí)間等要素均可成為鑰匙的電子信息， 組合使用這些信息能夠使電子密碼鎖獲得高度的保密性，如防范森嚴(yán)的金庫，需要使用 復(fù)合信息密碼的電子密碼鎖，這樣對(duì)盜賊而言是“道高一尺、魔高一丈”。組合使用信 息也能夠使電子密碼鎖獲得無窮擴(kuò)展的可能，使產(chǎn)品多樣化，對(duì)用戶而言是“千挑白 選、自得其所” o第二章總體設(shè)計(jì)方案的確定2.1電子密碼鎖設(shè)計(jì)的具體要求（1 ）木設(shè)計(jì)為了防止密碼被竊取要求在輸入密碼時(shí)在lcd屏幕上顯示*號(hào)。（2）設(shè)計(jì)開鎖密碼位六位

17、密碼的電子密碼鎖，當(dāng)密碼少于6位時(shí)顯示器會(huì)提示less than 6。（3）能）多l(xiāng)cd顯示在密碼正確時(shí)顯示input password correct,密碼錯(cuò)誤時(shí)顯示input password error, 輸入密碼時(shí)顯示 input passwordo（4）實(shí)現(xiàn)輸入密碼錯(cuò)誤超過限定的三次，電子密碼將鎖定，同時(shí)有相應(yīng)的解鎖按鍵。 密碼輸入正確時(shí)發(fā)光二極管亮并且繼電器動(dòng)作。（5）4x4的矩陣鍵盤其屮包括0-9的數(shù)字鍵和a輸入密碼、b修改密碼、確定鍵以 及刪除鍵的功能鍵（6）本產(chǎn)品具備報(bào)警功能，當(dāng)輸入密碼錯(cuò)誤時(shí)蜂鳴器響并且led燈亮。（7）密碼可以由用戶自己修改設(shè)定（只支持6位密碼），修改密碼

18、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。（8）本次設(shè)計(jì)采用了芯片24c02,具有掉電保護(hù)功能，修改過的密碼掉電后能夠保 存記憶。2.2總體設(shè)計(jì)方案選定方案一：采用數(shù)字電路控制。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，其屮只有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， 鍵盤輸入電路自動(dòng)清零，原先輸入的密碼無效，需要重新輸入；如果用戶輸入密碼的時(shí) 間超過10秒（一般情況下，用戶不會(huì)超過10秒，若用戶覺得不便，還可以修改）電路 將報(bào)警20秒，若電路連續(xù)報(bào)警三次，電路將鎖定鍵盤2分鐘，防止他人的非法操作。

19、 采用數(shù)字電路設(shè)計(jì)的方案好處就是設(shè)計(jì)簡單但控制的準(zhǔn)確性和靈活性差。故不采用。方案二：采用一種是用以at89s51為核心的單片機(jī)控制方案。選用單片機(jī)at89s51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10端口，及其控制的準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)基本的密碼鎖功能。在單片機(jī)的外圍電路外接輸入鍵盤 用于密碼的輸入和一些功能的控制，外接lcd1602顯示器用于顯示作用。其原理如下圖2-1所示:圖2-1單片機(jī)控制密碼鎖原理圖可以看出方案二控制靈活準(zhǔn)確性好且保密性強(qiáng)還具有擴(kuò)展功能，根據(jù)現(xiàn)實(shí)生活的需 要此次設(shè)計(jì)采用此方案。第三章系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)和主要芯片選定3.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)木設(shè)計(jì)主要由單片機(jī)、炬陣鍵盤、液晶

20、顯示器和密碼存儲(chǔ)等部分組成。其屮矩陣鍵 盤用于輸入數(shù)字密碼和進(jìn)行各種功能的實(shí)現(xiàn)。由用戶通過連接單片機(jī)的炬陣鍵盤輸入密 碼，后經(jīng)過單片機(jī)對(duì)用戶輸入的密碼與自己保存的密碼進(jìn)行對(duì)比，從而判斷密碼是否正 確，然后控制引腳的高低電平傳到開鎖電路或者報(bào)警電路控制開鎖還是報(bào)警，實(shí)際使用 時(shí)只要將單片機(jī)的負(fù)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31所示。晶振電路led顯示模塊復(fù)位電路鍵盤輸入模塊at89s5片機(jī)24c02存儲(chǔ)模塊蜂鳴器報(bào)警模塊繼電器開鎖模塊圖3-1系統(tǒng)整體框圖3.2主要芯片選定3.2.1at89s52at89s52是一種低功耗、高性能cmos 8位微控制黠，具有8k在

21、系統(tǒng)可編程 flash存儲(chǔ)器。使用atmel公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造,與工業(yè)80c51產(chǎn)品 指令和引腳完全兼容。片上flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程,亦適于常規(guī)編程器。 在單芯片上，擁有靈巧的8位cpu和在系統(tǒng)可編程flash, w at89s52在眾多嵌入式 控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。主要特性：與mcs-51兼容4k字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器壽命：1000寫/擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年全靜態(tài)工作：0hz-24mhz三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 128x8位內(nèi)部ram 32可編程i/o線兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器5個(gè)屮斷源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(shí)鐘電路管腳說明：vcc：供

22、電電壓。gnd：接地。pod： p0 口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向1/0 口，每腳可吸收8ttl門電流。當(dāng)p1 口 的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。p0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被 定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。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 fj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(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。p2 口： p2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向1/0 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)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高

23、，且作為輸入。并因 此作為輸入時(shí)，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(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)部上拉優(yōu)勢，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。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。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：

24、p3.0 rxi）（串行輸入口）p3. 1 txd （串行輸出口）p3.2 /into （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）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)器周期的高電平時(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(shí)，ale端以不變的頻率周期 輸出正脈沖信

25、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)fl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。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)。在曲外部程序存儲(chǔ)器収指期間，每個(gè)機(jī)器周 期兩次/psen有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/psen信號(hào)將不岀現(xiàn)。/ea/vpp：當(dāng)/ea保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（ooooh-ffffh）,不 管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。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)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。xtal

26、1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作屯路的輸入。xtal2：來自反向振蕩器的輸出。(t2)p1.0e vcc140(t2ex：.p1jz239 pc.c (aco)p1.2e338 pc.1 (adjp1.3e437 pc.2 (ad2)p1.4e536 pc.2 1ad3)(mcsi)p1.5e635 pc.4 i：ad4：i(miso)p1.6e734 pc.c iad5i(sck)p1.7e833 po.e (ac«：irst匚932 pc.7 (ad7)(rxd) p3.0 1031 eavpp：txd)p3/ 匚1130 alerog(into) p3.2 匚1229 p

27、senftef3.3 匚1328 p2.7(a15)(to) p3.4 匚1427 p2.c i a14)(t1)p35 匚1526 p2.5(a13)麗）p3.6匚1625 p2.4 (a 12)【無下汀匚1724 p2.3 (a11)xtal2 匚1823 p2.2 (a1d)xtal1 匚1922 p2.1 (a9)gnd匚2021h p2 c (a8)圖3-2 at89s52引腳圖3.2.2存儲(chǔ)芯片at24c02at24c02是美國atmel公司的低功耗cmos型e? prom,內(nèi)含256x8位存儲(chǔ)空間，具 有工作電壓寬（2.55.5v）、擦寫次數(shù)多（大于10000次）、寫入速度快（小

28、于10 ms）、抗 干擾能力強(qiáng)、數(shù)據(jù)不易丟失、體積小等特點(diǎn)。而且他是采用了jpc總線式進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫 的串行器件，占用很少的資源和i/o線，并且支持在線編程，進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)的存取十分 方便。at24c02屮帶有的片內(nèi)地址寄存器。每寫入或讀出一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)后，該地址寄存 器口動(dòng)加1,以實(shí)現(xiàn)對(duì)下一個(gè)存儲(chǔ)單元的讀寫。所有字節(jié)均以單一操作方式讀取。為降 低總的寫入時(shí)間，一次操作可寫入多達(dá)8個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。i光總線是一種用于ic器件之間 連接的二線制總線。他通過sda （串行數(shù)據(jù)線）及scl （串行時(shí)鐘線）兩根線在連到總線上的 器件之間傳送信息，并根據(jù)地址識(shí)別每個(gè)器件。at24c02正是運(yùn)用了pc規(guī)程,使用主/

29、 從機(jī)雙向通信，主機(jī)（通常為單片機(jī)）和從機(jī)1也2）均可工作于接收器和發(fā)送器狀態(tài)。主機(jī)產(chǎn)生串行時(shí)鐘信號(hào)（通過scl引腳）并發(fā)出控制字，控制總線的傳送方向，并產(chǎn)生開始和停止的條件。無論是主機(jī)還是從機(jī)，接收到一個(gè)字節(jié)后必須發(fā)出一個(gè)確認(rèn)信號(hào)ack。 at24c02的控制字由8位二進(jìn)制數(shù)構(gòu)成,在開始信號(hào)發(fā)出以后，主機(jī)便會(huì)發(fā)出控制字，以 選擇從機(jī)并控制總線傳送的方向。管腳描述： scl為串行時(shí)鐘：串行時(shí)鐘輸入管腳用于產(chǎn)生器件所有數(shù)據(jù)發(fā)送或接收的時(shí)鐘這是一個(gè)輸入管腳。 sdl為串行數(shù)據(jù)/地址：雙向串行數(shù)據(jù)/地址管腳用于器件所有數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收sdl,是一個(gè)開漏輸出管腳 可與其它開漏輸出或集電極開路輸出進(jìn)行線

30、。 ao. al. a2為器件地址輸入端：當(dāng)使用24c02時(shí)最大可級(jí)聯(lián)8個(gè)器件，如果只有一個(gè)24c02被總線尋址，這三個(gè)地址 輸入腳ao、al、a2可懸空或連接到vss。 wp為寫保護(hù)：如果wp管腳連接到vcc所有的內(nèi)容都被寫保護(hù)只能讀當(dāng)wp,管腳連接到vss或懸空, 允許黠件進(jìn)行止常的讀/寫操作。-lead pdipa0-a2ao 匚18 vcc地址輸入a1匚27 wpa2e36 scl電源地gnd匚45 sda圖3-3 at24c02引腳圖屯源寫保護(hù)串行時(shí)鐘輸入 串行數(shù)據(jù)3.2.3 lcd1602 顯示器1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的虛 隨型液

31、晶模塊。它由若干個(gè)5x7或者5x11等點(diǎn)陣字符位組成,每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以 顯示一個(gè)字符，每位z間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔，每行z間也有間隔，起到了字符間距和行 間距的作用，正因?yàn)槿绱怂运荒芎芎玫仫@示圖形（用自定義cgram,顯示效果也不 好o1602lcd是指顯示的內(nèi)容為16x2,即可以顯示兩行，每行16個(gè)字符液晶模塊（顯示 字符和數(shù)字）。管腳功能：80 0 75 0無光73 74vb 0 l 2 549 55hr13.0 一9. 0 h r111oooooooooooooooo 16rj 25.1 1jvecr oecocoli -r： ：(ll匚匚f64.51.5 -1.5lcdk5o25圖

32、3-4 lcd1602引腳圖1602采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，其中：第1腳：vss為電源地第2腳：vcc接5v電源正極第3腳：v0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 墨第5腳：rw為讀寫信號(hào)線，高電平（1）時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平（0）時(shí)進(jìn)行寫操作。第6腳：e（或en）端為使能（enable）端,高電平（1）時(shí)讀取信息,負(fù)跳變時(shí)執(zhí)行指 令。第714腳：d0d7為8位雙向數(shù)據(jù)端。第1516腳：空腳或背燈電源。15腳背光

33、正極，16腳背光負(fù)極。第四章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)4.1系統(tǒng)總原理圖在確定了選用什么型號(hào)的單片機(jī)后，就要確定在外圍電路，其外i韋i電路包括電源輸 入部分、鍵盤輸入部分、復(fù)位部分、晶振部分、顯示部分、報(bào)警部分組成，根據(jù)實(shí)際情 況鍵盤輸入部分選擇4*4矩陣鍵盤，顯示部分選擇字符型液晶顯示lcd 1602o其原理圖 如卜圖4-1所示:f fflkymilcd1lwrx va> 22-aioa1? p2sa13 p7»a14 g/altpo>ao? 0>ao> 0 4 *04 osads raot 2 wpjowxo »> »*c u沖tor1

34、1;to“g卜r.wr 卜 k圖4-1系統(tǒng)總原理圖89.jlrp1u.114.2電源電路設(shè)計(jì)為了使系統(tǒng)能夠持續(xù)供電，特使用市用220v電進(jìn)行降壓轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)能夠運(yùn) 用的5v直流電源。電源屯路如圖42所示：tr1tran-2p2sbr1u37805=d c6k¥s 470孑廠 lub125c1000text>£o4-2電源電路4.3鍵盤輸入部分設(shè)計(jì)由于本設(shè)計(jì)所用到的按鍵數(shù)量較多而不適合用獨(dú)立按鍵式鍵盤。采用的是矩陣式按 鍵鍵盤，它由行線和列線組成，也稱行列式鍵盤，按鍵位于行列的交義點(diǎn)上，密碼鎖的 密碼由鍵盤輸入完成，與獨(dú)立式按鍵鍵盤相比，要節(jié)省很多i/o 口。本設(shè)計(jì)

35、中使用的這 個(gè)4*4鍵盤不但能完成密碼的輸入還能作特別功能鍵使用，比如清空顯示功能等。鍵盤 的每個(gè)按鍵功能在程序設(shè)計(jì)中設(shè)置。其人體功能（看鍵盤按鍵上的標(biāo)記）及與單片機(jī)引腳接法如圖4-3所示:4-3鍵盤電路4.4單片機(jī)復(fù)位電路設(shè)計(jì)單片機(jī)的復(fù)位是一個(gè)很重要的部分，復(fù)位是使單片機(jī)的cpu以及系統(tǒng)的齊個(gè)部件 處于特定的初始狀態(tài)，并使系統(tǒng)從初始狀態(tài)開始工作。一般在系統(tǒng)上電，或者程序死機(jī) 的時(shí)候需要進(jìn)行單片機(jī)的復(fù)位。單片機(jī)復(fù)位原理是，在時(shí)鐘電路開始工作后，在單片機(jī) 的rst引腳施加24個(gè)時(shí)鐘振蕩脈沖（即兩個(gè)機(jī)器周期）以上的高電平，單片機(jī)便可以 實(shí)現(xiàn)復(fù)位。在復(fù)位期間，單片機(jī)的ale引腳和再麗引腳均輸出高電平

36、。當(dāng)rst引腳從 高電平跳變?yōu)榈碗娖胶?，單片機(jī)便從0000h單元開始執(zhí)行程序。木系統(tǒng)采用手動(dòng)上電復(fù) 位電路，這樣可以人工復(fù)位單片機(jī)系統(tǒng)，如圖4-4所示，當(dāng)按下按鍵開關(guān)的吋候，vcc 通過一個(gè)電阻連接到rst引腳，給rst-個(gè)高電平；按鍵松開的時(shí)候，rst引腳恢復(fù)為 低電平，復(fù)位完成。c2ftc120ufp lr ovi3 h12rvwsic31918<text>9i*j317r21k<text>圖4-4手動(dòng)復(fù)位電路atixtqrspsialeea4.5晶振電路設(shè)計(jì)at89s52引腳xtal1和xtal2與晶體振蕩器及電容c2、c1按圖4-5所示方式連接。 晶振、電容c1

37、/c2及片內(nèi)與非門（作為反饋、放大元件）構(gòu)成了電容三點(diǎn)式振蕩器， 振蕩信號(hào)頻率與晶振頻率及電容c1、c2的容量有關(guān)，但主要由晶振頻率決定，范圍在0 33mhz之間，電容c1、c2取值范圍在530pf之間。根據(jù)實(shí)際情況，木設(shè)計(jì)中采用12mhz 做系統(tǒng)的外部晶振。電容取值為30pfor c2at89s!19>xtal1xtal230pf | -o 12 砸18'|1_text>圖4-5單片機(jī)口激震蕩電路4.6顯示部分設(shè)計(jì)為了提高密碼鎖的密碼顯示效果能力。本設(shè)計(jì)的顯示部分由液晶顯示骼lcd1602 取代普通的數(shù)碼管來完成。只有按下鍵盤上的開啟按鍵后，顯示器才處于開啟狀態(tài)。同 理只

38、有按卜-關(guān)閉按鍵后顯示器才處于關(guān)閉狀態(tài)。否則顯示器將一直處于初始狀態(tài)，當(dāng)需 要對(duì)密碼鎖進(jìn)行開鎖時(shí)，按下鍵盤上的開鎖按鍵后利用鍵盤上的數(shù)字鍵0 9輸入密碼, 每按下一個(gè)數(shù)字鍵后在顯示器上顯示一個(gè)*,輸入多少位就顯示多少個(gè)*。當(dāng)密碼輸入完 成時(shí)，按下確認(rèn)鍵，如果輸入的密碼正確的話，lcd子顯示"correct",單片機(jī)其中 p3. 5引角會(huì)輸出低電平，使三極管導(dǎo)通，使繼電器動(dòng)作，電子密碼鎖被打開，如果密碼 不正確，lcd顯示屏?xí)@示"errorp3. 5輸出的是高電平，電子密碼鎖不能被打開。 通過lcd顯示屏，可以清楚的判斷出密碼鎖所處的狀態(tài)。其顯示部分引腳接口如圖4

39、-6 所示：4-6顯示部分lcd16024.7報(bào)警及開鎖電路設(shè)計(jì)報(bào)警部分rh陶瓷壓電發(fā)蘆裝置及外圍電路組成，加電后不發(fā)聲，當(dāng)有鍵按下時(shí)，“?！甭暎堪?一下，發(fā)聲一次，密碼正確時(shí)，不發(fā)聲直接開鎖，當(dāng)密碼輸入錯(cuò)誤時(shí)，單片機(jī)的p3.4引腳為低電平, 三極管導(dǎo)通轟鳴器發(fā)出噪鳴聲報(bào)警。如圖4-7所示4- 7報(bào)警及開鎖電路第五章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)5.1系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)整體思路一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)要完成各項(xiàng)功能，首先必須有較完善的破件作保證。同時(shí)還必須得到 相應(yīng)設(shè)計(jì)合理的軟件的支持，尤其是微機(jī)應(yīng)用高速發(fā)展的今天，許多由硬件完成的工作, 都可通過軟件編程而代替。甚至有些必須采用很復(fù)雜的硬件電路才能完成的工作，用軟 件編程有時(shí)

40、會(huì)變得很簡單，如數(shù)字濾波，信號(hào)處理等。因此充分利用其內(nèi)部豐富的硬件 資源和軟件資源，采用與c51系列單片機(jī)相對(duì)應(yīng)的51匯編語言和結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法 進(jìn)行軟件編程。程序設(shè)計(jì)語言有三種：機(jī)器語言、匯編語言和高級(jí)語言。機(jī)器語言是機(jī)器唯一能“懂” 的語言，用匯編語言或高級(jí)語言編寫的程序（稱為源程序）最終都必須翻譯成機(jī)器語言 的程序（成為日標(biāo)程序），計(jì)算機(jī)才能“看懂”，然后逐一執(zhí)行。高級(jí)語言是而向問題和計(jì)算過程的語言，它可通過于各種不同的計(jì)算機(jī)，用戶編程 時(shí)不必仔細(xì)了解所用的計(jì)算機(jī)的具體性能與指令系統(tǒng)，而且語句的功能強(qiáng)，常常一個(gè)語 句已相當(dāng)于很多條計(jì)算機(jī)指令，于是用高級(jí)語言編制程序的速度比較快，也便于學(xué)

41、習(xí)和 交流，但是本系統(tǒng)卻選用了匯編語言。原因在于，本系統(tǒng)是編制程序工作量不大、規(guī)模 較小的單片機(jī)微控制系統(tǒng)，使用匯編語言可以不用像高級(jí)語言那樣占用較多的存儲(chǔ)空 間，適合于存儲(chǔ)容量較小的系統(tǒng)。本次設(shè)計(jì)用的是keil軟件進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)方法是先用文本編輯器編寫源碼， 然后用軟件keil c51編譯，如果沒有錯(cuò)誤，可連接生成.hex格式的文件（需事先在keil c51屮設(shè)置）。如果有錯(cuò)誤則無法連接，但可在生成的obj文件屮找到代碼錯(cuò)誤的地方, 便于修改。當(dāng)然也可以直接在kc訂中編碼。生成的hex文件是記錄文本行的ascii文本文件，在hex文件中,每一行是一個(gè)hex 記錄，由十六進(jìn)制數(shù)組成的機(jī)器碼

42、或者數(shù)據(jù)常量。iiex文件經(jīng)常被用于將程序或數(shù)據(jù)傳 輸存儲(chǔ)到rom、eprom,人多數(shù)編程器和模擬器使用iiex文件。5.2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)總流程判斷判斷錯(cuò)誤錯(cuò)誤止確正確input password：等待輸入6位原始密碼input password error!input password error!input password correct!jinput password：等待輸入6位開鎖密碼輸入的input password connect!counter+ 1記錄錯(cuò)誤亓鎖次數(shù)否次數(shù)3是input password warning!開鎖:led燈亮.繼電器吸合2秒發(fā)出“滴、滴”兩聲coun

43、ter_l+l記錄錯(cuò)誤次數(shù)開鎖:led燈亮2秒發(fā)出“滴、滴”兩聲次數(shù)3否足input password warning!new password發(fā)出連續(xù)“滴、滴、 滴”聲響并鎖住鍵盤是否10分鐘延時(shí)輸入新密碼發(fā)出連續(xù)“滴、滴、 滴”聲響并鎖住鍵盤input again是是密碼修改成功10分鐘延時(shí)51軟件總流程圖再次輸入新密阿是password has been changed輸入一致否53按鍵功能流程圖如圖52為按鍵功能流程圖，在按鍵當(dāng)中，有與輸入、開鎖、清除、設(shè)置、確認(rèn)的程序相對(duì)應(yīng)的按鍵，并按順序與輸入的數(shù)相比較，當(dāng)輸入正確時(shí)，進(jìn)入密碼程序，錯(cuò)誤時(shí)進(jìn)行清除，輸入兩次正確的，可進(jìn)行重新設(shè)置，最

44、后確認(rèn)程序。鍵功能程序5- 2按鍵功能流程圖5.4密碼設(shè)置流程圖如圖5.3為密碼設(shè)置流程圖，開始按下設(shè)置鍵，輸入舊密碼，如果錯(cuò)誤，累計(jì)三次錯(cuò)誤，進(jìn)行報(bào)警程序。如輸入正確，可以改密碼，確認(rèn)后再次輸入更改后密碼，如兩次輸入一樣，則更改成功o5-3密碼設(shè)置流程圖/'設(shè)置成功、5.5開鎖流程圖如圖5.5為開鎖流程圖，開始時(shí)按開鎖鍵，輸入密碼，如果輸入正確，則開鎖成功。河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書如果輸入錯(cuò)誤累計(jì)達(dá)到三次，則執(zhí)行報(bào)警程序。初始化按開鎖鍵輸入密碼確認(rèn)程序y“報(bào)警程序j1返冋5-4開鎖流程圖第六章系統(tǒng)調(diào)試及仿真6.1系統(tǒng)調(diào)試6.1.1程序調(diào)試用到的軟件及工具調(diào)試木程序需要用到k

45、eilc51,及51開發(fā)板一塊及其配套的下載燒錄軟件6.1.2 keil c51 簡介keil c51是美國keil software公司出品的51系列兼容單片機(jī)c語言軟件開發(fā)系 統(tǒng)，與匯編相比，c語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而 易學(xué)易用。用過匯編語言后再使用c來開發(fā)，體會(huì)更加深刻。ke訂c51軟件提供豐富的 庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全windows界面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一 下編譯后生成的匯編代碼，就能體會(huì)到keil c51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù) 語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)人型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語言的優(yōu)勢。c51工具包的整

46、體結(jié)構(gòu):uvision與ishell分別是c51 for windows和for dos的 集成開發(fā)環(huán)境(ide),可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個(gè)開發(fā)流程。開發(fā) 人員可用tde本身或其它編輯器編輯c或匯編源文件。然后分別由c51及a51編譯器編 譯生成冃標(biāo)文件(.obj)。冃標(biāo)文件可由lib51創(chuàng)建生成庫文件，也可以與庫文件一起經(jīng) l51連接定位生成絕對(duì)h標(biāo)文件(abs) o abs文件由0h51轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的hex文件，以供 調(diào)試器dscopesl或tscope51使用進(jìn)行源代碼級(jí)調(diào)試，也可出仿真器使用直接對(duì)目標(biāo)板 進(jìn)行調(diào)試，也可以直接寫入程序存貯器如eprom中。6.1.3調(diào)試過

47、程首先打開keil c51主程序，新建丄程，新建文本框?qū)懭氤绦颍４?，檢查是否有語 法錯(cuò)誤，經(jīng)反復(fù)檢查無誤后匯編，生成51單片機(jī)可執(zhí)行的iiex文件。然后用51開發(fā)板 相匹配的燒錄軟件把hex文件寫入單片機(jī)。g lw mlma 77翳塾營耳i itarget 1voject workspace3 約 target 1白 3 source group 1 startup.a51 密葩c lcd1602.c lcd1602.h hardware.h® hq：.!.!"01234567890123456789012345678901000000000111111111122222

48、2222233 ooooooooooooooooooooooooooooooo#include<int rins h># me lude<lcd 1602. h>#define uchar unsigned char#define uintunsigned int#define c02 write oxao /c02寫地址 define c02.read oxal /c02讀地址#define noo 0x21/走義躍碼#define nol 0x12#define no2 0x22define no3 0x42#define no4 0x14#define no5 0

49、x24#define no6 0x44#define no7 0x18#define no8 0x28#define no9 0x48#define open 0x88#define xh 0x11#define jh 0x81#define modify 0x84#define enter 0x81#define backspace 0x82uchar idata t emp5_p as sword 6 = 0x00, 0x00, oxooj 0x00, 0x00, 0x00: uchar idata key_code = no0j nol, no3$ no4, no5, no6$ no7,

50、 no8, no9, xh$ jh uint ys:g) startup a51 = 密碼鎖c =) lcd1602.c 昌 lcd 1602 h 屋j hardware, hcompiling 密碼鎖c密碼鎖c - 0 error (s) r 0 warning (s).6- 1 keil軟件調(diào)試圖6.2系統(tǒng)仿真6.2.1 proteus仿真軟件proteus isis是英國labcenter公司開發(fā)的電路分析與實(shí)物仿真軟件。它運(yùn)行于 windows操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析(spice)各種模擬器件和集成電路，該軟件的特 點(diǎn)是：實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)仿真和spice電路仿真相結(jié)合。具有模擬電路仿真、

51、數(shù)字電路仿 真、單片機(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、rs232動(dòng)態(tài)仿真、12c調(diào)試器、spi調(diào)試 器、鍵盤和lcd系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀黠，如示波器、邏輯分析儀、信號(hào)發(fā) 生器等。支持主流單片機(jī)系統(tǒng)的仿真。h前支持的單片機(jī)類型有：68000系列、8051 系列、avr系列、pic12系列、pic16系列、pic18系列、z80系列、hc11系列以及各 種外圍芯片。提供軟件調(diào)試功能。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置斷點(diǎn)等調(diào) 試功能，同時(shí)可以觀察各個(gè)變量、寄存器等的當(dāng)前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中，也 必須具有這些功能；同時(shí)支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如keil c5i uvision

52、3等軟件。具有強(qiáng)大的原理圖繪制功能?？倆,該軟件是一款集單片機(jī)和spice分析于一身 的仿真軟件，功能極其強(qiáng)大。6. 2. 2 proteus仿真結(jié)果當(dāng)系統(tǒng)初始化之后進(jìn)入密碼輸入提示階段，液晶顯示器顯示：welcome ! a:open。b:modifyo效果圖如圖6-2所示:qoll<l丿n丿8丿5丿: 丿is丿丿welcome!fl：open b：nodify(0 quj “a羅殳歲 絵住uj 85s83s8&lcd1lm016lgel6-2初始化后待機(jī)界ibjinput passworderror!當(dāng)密碼輸入錯(cuò)誤時(shí)，液晶顯示器lcd顯示input password erro

53、r! o效果如圖6-3所-rlo宀lra-£83r7丿ldoco qui s n歲上歲85s8388&lcd1lm016l6-3密碼輸入錯(cuò)誤時(shí)當(dāng)密碼輸入正確時(shí)，液晶顯示器lcd顯示input password correct!同時(shí)紅燈亮,6-5密碼輸入止確時(shí)當(dāng)密碼輸入錯(cuò)誤次數(shù)超過3次時(shí)，液晶顯示器lcd顯示input password warnimg! 同時(shí)蜂鳴器報(bào)警，并鎖定鍵盤。效果如圖6-6所示：當(dāng)按b功能建修改密碼時(shí)，液晶顯示器lcd顯示ncwpassword，輸入新的密碼后, 需要二次確認(rèn)再次輸入正確密碼，效果圖如圖6-7所示：i nput a9ain1lcd1-m016l03 q uj0歲2