基于兩個(gè)單片機(jī)串行通信的電子密碼鎖設(shè)計(jì)

1自從20世紀(jì)70年代問世以后，單片機(jī)作為微型計(jì)算機(jī)一個(gè)很重要的分支，應(yīng)用RS-232-C接口(又稱EIARS-232-C)是目前最常用的一種串行通信接口。它是在1970年由美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)(EIA)聯(lián)合貝爾系統(tǒng)、調(diào)制解調(diào)器廠家及計(jì)算機(jī)終一個(gè)25個(gè)腳的DB25連接器，對(duì)連接器的每個(gè)引腳的信號(hào)內(nèi)容加以規(guī)定，還對(duì)各種在通信中，常用串行通信的方式實(shí)現(xiàn)下位機(jī)數(shù)據(jù)的采集和上位機(jī)對(duì)下位機(jī)的控離傳輸。單片機(jī)之間的通信采用異步串行通信RS-232接口。裝有電子防盜裝置的商業(yè)區(qū)或居民區(qū)盜竊犯罪率平均下降30%左右。二是鑰匙一旦丟2隨著人們生活水平的提高，電子密碼防盜鎖作為防盜衛(wèi)士的作用日趨重要。電門鎖保密性差的缺點(diǎn)。如果采用4位密碼，則密碼組合可達(dá)到10000,每增加1位，密提示的功能，方便了用戶的操作，可廣泛的應(yīng)用于新型小區(qū)單元門、超市的存儲(chǔ)柜、32系統(tǒng)概述本設(shè)計(jì)由語(yǔ)音播放、單片機(jī)、鍵盤、數(shù)碼顯示和電源模塊等五部分組成，系統(tǒng)框圖如圖2-1所示。其中單片機(jī)部分的作用是控制語(yǔ)音播放、鍵盤和數(shù)碼顯示；語(yǔ)音播方部分用于播放相應(yīng)提示音；鍵盤用來輸入密碼；顯示部分用來顯示輸入的密碼；電源模塊則為整個(gè)電路提供電源。圖2-1系統(tǒng)框圖43方案選擇3.1密碼鎖功能實(shí)現(xiàn)方法選擇置新密碼。用4×4鍵盤組成0～9數(shù)字鍵以及確認(rèn)、取消功能鍵，用6位7段數(shù)碼管5表3-1普遍的語(yǔ)音芯片型號(hào)特征語(yǔ)音長(zhǎng)度：10sec放音觸發(fā)：放音觸發(fā)工作電壓(V):4.5～5.5工作電流(mA):30靜態(tài)電流(uA):2語(yǔ)音長(zhǎng)度：32sec工作電壓(V):2.7～3.3工作電流(mA):10語(yǔ)音長(zhǎng)度：20sec工作電壓(V):4.5～5.5工作電流(mA):30語(yǔ)音長(zhǎng)度：40sec放音觸發(fā)：電平工作電壓(V):4.5～5.5工作電流(mA):30靜態(tài)電流(uA):2語(yǔ)音芯片2就是在人工或者控制器的控制下可以錄音和流行的語(yǔ)音芯片有很多，比較常見和使用較為普遍的語(yǔ)音芯片如表3-1所示。674系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)鍵盤轉(zhuǎn)換圖4-1電子密碼鎖電路系統(tǒng)構(gòu)成框圖●32條可編程I/0線?！?個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。8●可編程串行通道?！衿瑑?nèi)時(shí)鐘振蕩器。1234567899的低位字節(jié)。即使不訪問外部存儲(chǔ)器，ALE端仍以不變的頻率(此頻率為振蕩器頻率的1/6)周期性地出現(xiàn)正脈沖信號(hào)。因此，它可用作對(duì)外輸出的時(shí)鐘，或用于定時(shí)目存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖(/PROG)[6]。③/PSEN程序存儲(chǔ)允許(/PSEN)輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)。當(dāng)AT89S52/LV52由外部程序存儲(chǔ)器取指令(或常數(shù))時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效 ④/EA/VPP外部訪問允許端。要使CPU只訪問外部程序存儲(chǔ)器(地址為0000H~FFFFH),則/EA端必須保持低電平(接到GND端)。當(dāng)/EA端保持高電平(接VSS端)(4)輸入/輸出引腳P0.0～P0.7、P1.0～P1.7、P2.0～P2.7和P3.0～P3.7①PO端口(P0.0～P0.7)PO是一個(gè)8位漏極開路型雙向I/0端口。作為輸出口用時(shí)，每位能以吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL輸入，對(duì)端口寫1時(shí)，又可作高阻抗②P1端口(P1.0～P1.7)P1是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/0端口。P1的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)(吸收或輸出電流方式)4個(gè)TTL輸入。對(duì)端口寫1時(shí)，通過③P2端口(P2.0～P2.7)P2是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/0端口。P2的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)(吸收或輸出電流方式)4個(gè)TTL輸入。對(duì)端口寫1時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時(shí)可用作輸入口。P2作輸入口使用時(shí)④P3端口(P3.0～P3.7)P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/0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4.1.3信號(hào)引腳的第二功能解決這一問題唯一可行的辦法是“復(fù)用”,即給一些信號(hào)引腳賦予雙重功能。如端口引腳(串行輸入口)(串行輸出口)(外部中斷0)(外部中斷1)(定時(shí)器0的外部輸入)(定時(shí)器1的外部輸入)(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通)(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通)(2)備用電源引入4.2串口通信AT89S52串行口可設(shè)置四種工作方式8,可有8位、10位和11位幀格式。本系8位數(shù)據(jù)位(低位在前),1位停止位。當(dāng)SMO=0,SM1=1時(shí)，串行口選擇方式1。其 (4)中斷允許寄存器(IE)(1)數(shù)據(jù)發(fā)送(2)數(shù)據(jù)接收REN=1,CPU允許串行口接收數(shù)據(jù)，接收數(shù)據(jù)開始于檢測(cè)到RXD(P3.0)端發(fā)生一個(gè)“1”到“O”的跳變。先接收起始位，然后依次將采樣RXD端并將數(shù)據(jù)移入移位若滿足條件RI=0且SM2=0或接收到停止位，則將前8位數(shù)據(jù)送入SBUF并置位RI;如果上述條件不滿足，則數(shù)據(jù)丟失。(3)波特率的設(shè)定串口方式1的波特率是可變的，由定時(shí)器T1的溢出率決定：溢出率為溢出周期的倒數(shù)，假定計(jì)數(shù)初值為X,則計(jì)數(shù)溢出周期為其中，fosc為晶振頻率。則波特率計(jì)算公式為：由波特率算出計(jì)數(shù)初值，以便進(jìn)行定時(shí)器的初始化。初值X確定如下：4.3語(yǔ)音電路4.3.1語(yǔ)言芯片ISD2540美國(guó)ISD公司的2500系列芯片，常見的按錄放時(shí)間40秒、60秒和120秒分成ISD2540、2560和25120多個(gè)品種，該系列產(chǎn)品的電路原理圖和控制結(jié)構(gòu)完全相同。ISD2500系列和1400系列語(yǔ)音電路一樣，具有抗斷電、音質(zhì)好，使用方便，無(wú)需專用的語(yǔ)音開發(fā)系統(tǒng)等相同優(yōu)點(diǎn)。它的最大特點(diǎn)在于片內(nèi)E2PROM容量為240K(1400系列為128K),所以錄放時(shí)間長(zhǎng)；有9個(gè)地址輸入端(1400系列僅為8個(gè)),尋址能力可達(dá)512位；最多能分320段；設(shè)有0VF(溢出)端，便于多個(gè)器件級(jí)聯(lián)。采用直接模擬存儲(chǔ)技術(shù)(DAST),將原始的語(yǔ)音信號(hào)以模擬形式直接存入半導(dǎo)體存儲(chǔ)器中，無(wú)須A/D和D/A轉(zhuǎn)換。這種突破性的EEPROM存儲(chǔ)方法同其它的數(shù)字存儲(chǔ)方式相比，不僅增加了存儲(chǔ)容量，而且提高了語(yǔ)音信號(hào)存儲(chǔ)與還原的保真度。該芯片內(nèi)部集成了振蕩電路、前置放大器、自動(dòng)增益控制、抗混疊濾波器、平滑濾波器、輸出放大器等物理部件，具有易與微處理器接口、零功率存儲(chǔ)、方便的存儲(chǔ)與回放模(1)DIP封裝圖AUXINISD2540圖4-4ISD2540DIP封裝圖(2)各引線端功能1表4-2各引線端功能揚(yáng)聲器輸出MIC、MICREF自動(dòng)增益控制模擬信號(hào)輸入和輸出溢出片選(低電平允許芯片工作)芯片低功耗狀態(tài)控制錄放音結(jié)束信號(hào)輸出外部時(shí)鐘●地址線：A0～A6、A8、A9。共有512種組合狀態(tài)。最前面的320個(gè)狀位中有一個(gè)為0時(shí)，所有輸入均解釋為地址位，作為當(dāng)前錄入操作的起始地址，ISD2540工作在錄音狀態(tài)時(shí).麥克風(fēng)采集到的小信號(hào)從MIC進(jìn)入，經(jīng)前置放大入配置方式可以方便用戶自行設(shè)計(jì)性能更加優(yōu)良的前置放大號(hào)混合，而后送入功率放大器，并由SP+、SP-端輸出，進(jìn)而可直接驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器。內(nèi)部時(shí)鐘定時(shí)器內(nèi)部時(shí)鐘定時(shí)器MICREFO18平滑濾波器地，錄音時(shí)置P/R端(S3)為低，按住不放CE端的片選鍵(S1),即開始錄音，松錄/放片選言(2)按鍵多段錄放模式555啟動(dòng)/暫停IA4A53如上圖4-7所示，將地址端中的A6、A8、A9接高電平，其余地址線接低電平，即可實(shí)現(xiàn)多段的連續(xù)順序錄放。錄音時(shí)置P/R端(S3)為低，按一下CE端的啟動(dòng)/暫停鍵(S1),即開始錄音第一段，再按一下CE端的啟動(dòng)/暫停鍵(S1)即停止，一圖4-8所示。I2367得段電平有效)則執(zhí)行信息地址，即從該地址錄音或放音，原來設(shè)定的工作模式狀態(tài)丟失。表4-3工作模式功能典型應(yīng)用快速檢索信息未用當(dāng)工作模式操作時(shí)，此端應(yīng)接低電平可錄放連續(xù)的多段信息允許信號(hào)中止按鈕控制簡(jiǎn)化器件接口表4-4地址空間分配二進(jìn)制信息時(shí)間(秒)0000000000000000001001000010010000111110100100101100011001000001111010010010101112540最多可分為320段，只要在分段錄/放音操作前(不少于300納秒),給地址RAANAINA8ve22fEFOMfffp.hr22pf 22fR21N圖4-9ISD2540語(yǔ)音電路4.4.1電平轉(zhuǎn)換芯片士9C2-536784.4.3連接電路圖C2-R10UTRIIN9R20UTR2IN00RX6_陣(如圖4-13所示)?！癞a(chǎn)生閉合鍵的鍵碼?！衽懦噫I、串鍵(復(fù)按)及去抖動(dòng)?！袷褂脝纹瑱C(jī)芯片本身的并/串行口1111輸輸(a))。如果沒有低電平，再使輸出口輸出ODH,再測(cè)試行線狀態(tài)(圖4-14(b))。到輸出口輸出OBH時(shí)，行線中有狀態(tài)為低電平②去抖動(dòng)特性有關(guān)，一般為5～10ms。而鍵的穩(wěn)定的閉合時(shí)間和操作者按③鍵碼計(jì)算4-16所示的鍵碼編排規(guī)律，各行的首號(hào)依次是00H,04H,08H,OCH,如列號(hào)按0～3順序，則鍵碼的計(jì)算公式為：鍵碼=行首號(hào)+列號(hào)圖4-16鍵號(hào)排列④等待鍵釋放5系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)首先，進(jìn)行整個(gè)程序的初始化及清屏。當(dāng)有按鍵按下時(shí)，程序判斷是哪個(gè)鍵被按下，然后執(zhí)行相應(yīng)的按鍵功能，并調(diào)用顯示程序，顯示所輸入的密碼；當(dāng)沒有鍵按下時(shí)，返回鍵盤掃描，再判斷是否有鍵被按下。如圖5-1所示。NYYNY5.2鍵處理的流程圖實(shí)現(xiàn)該鍵所設(shè)定的功能。根據(jù)上述說明，畫出本次程序設(shè)計(jì)的鍵處理流程圖，如圖5-2所示。開始開始NY去抖動(dòng)NY00#鍵01#鍵…#鍵處理程序圖5-2鍵處理流程圖5.3內(nèi)部單片機(jī)程序內(nèi)部單片機(jī)不但要處理來自內(nèi)部鍵盤的輸入信息，還要接收來自串口的輸入密碼，同時(shí)在識(shí)別各種操作后還要控制語(yǔ)音芯片發(fā)出相應(yīng)提示音。具體流程如圖5-3所NNNY顯示密碼鍵處顯示密碼鍵處設(shè)置密碼鍵處語(yǔ)音播放調(diào)用的子程序的設(shè)計(jì)，具體流程圖如圖5-4,需要注意ISD2540特殊引腳：(1)CE(23引腳):片選信號(hào)(低電平允許芯片工作)。當(dāng)此端子的電平為低電平時(shí)，開始選定該芯片工作；當(dāng)芯片放音結(jié)束時(shí)，此端子的電平應(yīng)設(shè)置為高電平。(2)PD(24引腳):芯片復(fù)位端(芯片低功耗狀態(tài)控制)。當(dāng)每次放音結(jié)束時(shí)，此端子的電平必須置為高電平(對(duì)芯片進(jìn)行復(fù)位),否則當(dāng)下次放音時(shí)，將重復(fù)上一次播放的音。(3)EOM(25引腳):錄放音結(jié)束信號(hào)輸出。當(dāng)芯片放音時(shí)，此端子的電平為高電平；當(dāng)芯片放音結(jié)束時(shí)，此端子的電平為低電平。所以可以通過電平變化來判斷是否放音結(jié)圖5-4語(yǔ)音播放流程圖6測(cè)試結(jié)果上電后，內(nèi)部與外部單片機(jī)均顯示“000000