項(xiàng)目4電子密碼鎖控制器設(shè)計(jì)4.1項(xiàng)目描述4.2項(xiàng)目分析4.3矩陣鍵盤接口知識(shí)4.4項(xiàng)目實(shí)施返回4.1項(xiàng)目描述利用５１系列單片機(jī)，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易電子密碼鎖控制器，設(shè)置有清除鍵、開鎖鍵，具體要求如下：（１）密碼長(zhǎng)度：４位；（２）密碼輸入顯示，可見；（３）按清除鍵，可撤銷輸入的密碼，開鎖指示燈滅；（４）輸入４位密碼后，按開鎖鍵，密碼正確，開鎖指示燈亮，輸入密碼顯示為全０，密碼錯(cuò)誤，蜂鳴器響。返回４.２項(xiàng)目分析電子密碼鎖是一種通過密碼輸入來控制電路，從而控制機(jī)械開關(guān)的閉合，完成開鎖、閉鎖任務(wù)的電子產(chǎn)品。電子密碼鎖控制器通常由單片機(jī)最小系統(tǒng)、鍵盤、顯示器、開鎖驅(qū)動(dòng)電路等幾個(gè)部分構(gòu)成，如圖４－１所示。由鍵盤輸入電子密碼鎖的密碼，輸入時(shí)顯示器上顯示相應(yīng)數(shù)據(jù)，若密碼輸入正確，則開鎖，否則，不開鎖。根據(jù)以上分析，設(shè)計(jì)該電子密碼鎖時(shí)，需要設(shè)置１０個(gè)數(shù)字鍵輸入密碼，以及相應(yīng)用的功能鍵，按鍵數(shù)量較多，如果采用獨(dú)立式鍵盤，普通的８９Ｃ５１單片機(jī)引腳不夠使用，所以需要采用矩陣式鍵盤加以解決。下面先介紹矩陣式鍵盤接口的相關(guān)知識(shí)。返回４.３矩陣鍵盤接口知識(shí)當(dāng)鍵盤中按鍵數(shù)量較多時(shí)，為了減少Ｉ／Ｏ口的占用，通常將按鍵排列成矩陣形式，如圖４－２所示。在矩陣式鍵盤中，每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通，而是通過一個(gè)按鍵加以連接。這樣，一個(gè)端口（如Ｐ１口）就可以構(gòu)成４×４＝１６個(gè)按鍵，比直接將端口線用于鍵盤多出了一倍，而且線數(shù)越多，區(qū)別越明顯，比如再多加一條線就可以構(gòu)成４×５＝２０個(gè)鍵的鍵盤，而直接用端口線則只能多出１個(gè)鍵（９鍵）。由此可見，當(dāng)需要的鍵數(shù)比較多時(shí)，采用矩陣式鍵盤是合理的。下一頁返回４.３矩陣鍵盤接口知識(shí)４.３.１矩陣式鍵盤的工作原理如圖４－２中，列線通過上拉電阻連接到電源，因此無鍵按下時(shí)各列線均為高電平。當(dāng)某一行線輸出低電平，且此時(shí)正好在此行線上有鍵按下時(shí)，相應(yīng)列線變成低電平。單片機(jī)就是利用這種方法對(duì)整個(gè)鍵盤進(jìn)行掃描。所謂掃描，就是ＣＰＵ不斷對(duì)行線逐行置低電平，然后檢查列線輸入狀態(tài)確定按鍵情況。若無鍵按下，行線與列線沒有相連，列線上全是高電平或說全為“１”。當(dāng)有鍵按下時(shí)，總有鍵把某行某列線短接，使列線端口不全為高電平，即不全為“１”。上一頁下一頁返回４.３矩陣鍵盤接口知識(shí)確定矩陣式鍵盤上何鍵被按下通常采用“行掃描法”。如圖４－３所示鍵盤，將全部行線置低電平，然后檢測(cè)列線的狀態(tài)。只要有一列的電平為低，則表示鍵盤中有鍵被按下，而且閉合的鍵位于低電平列線與４根行線相交叉的４個(gè)按鍵之中。若所有列線均為高電平，則鍵盤中無鍵按下。在確認(rèn)有鍵按下后，即可開始確定具體閉合鍵。具體方法是：依次將行線置為低電平，即將某根行線置為低電平，其他行線和列線為高電平；再逐行檢測(cè)各列線的電平狀態(tài)，若某列為低，則該列線與置為低電平的行線交叉處的按鍵就是閉合的按鍵。行掃描法識(shí)別按鍵的方法就像在二維平面上確定點(diǎn)，要在二維平面上找到確定的點(diǎn)，我們可以先確定這點(diǎn)的橫坐標(biāo)，然后確定它的縱坐標(biāo)。識(shí)別按鍵的位置就可以先確定它的行線位置，再確定列線的位置，然后通過公式：鍵值＝行號(hào)×列數(shù)＋列號(hào)來計(jì)算得到。上一頁下一頁返回４.３矩陣鍵盤接口知識(shí)４.３.２矩陣式鍵盤的程序設(shè)計(jì)根據(jù)矩陣式鍵盤的工作原理和行掃描法識(shí)別按鍵的方法，可以畫出矩陣鍵盤的程序流程圖，如圖４－３所示。上一頁返回４.４項(xiàng)目實(shí)施根據(jù)電子密碼鎖控制器的設(shè)計(jì)任務(wù)要求，單片機(jī)可選用ＳＴＣ８９Ｃ５１，顯示器選用４位共陽極數(shù)碼管，設(shè)置１２個(gè)按鍵，按圖４－１電子密碼鎖控制器的結(jié)構(gòu)框圖，下面進(jìn)行硬件電路設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。４.４.１硬件電路設(shè)計(jì)電子密碼鎖控制器的顯示電路如圖４－４所示，４位數(shù)碼管的段碼線接單片機(jī)的Ｐ１口，位選線接單片機(jī)的Ｐ２.０、Ｐ２.１、Ｐ２.２、Ｐ２.３引腳上。電子密碼鎖控制器設(shè)置１０個(gè)數(shù)字，２個(gè)功能鍵，鍵盤的行列線與Ｐ０口線相連，電路如圖４－５所示。下一頁返回４.４項(xiàng)目實(shí)施４.４.２軟件設(shè)計(jì)電子密碼鎖控制器的程序由初始化程序、顯示程序、鍵盤程序和報(bào)警程序構(gòu)成，程序結(jié)構(gòu)如圖４－６所示。上一頁返回圖４－１電子密碼鎖控制器結(jié)構(gòu)框圖返回