基于單片機(jī)的智能密碼的硬件和軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)TOC\o"1-3"\h\u23412一、前言 126198（一）選題背景和意義 17470（二）智能密碼鎖設(shè)計(jì) 228509二、總體設(shè)計(jì) 223834（一）智能密碼鎖設(shè)計(jì)要求 219892（二）總體設(shè)計(jì)方案 3231362.1單片機(jī)控制密碼鎖原理圖 3136012.2電子密碼鎖原理框圖 43586三、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 417827（一）AT89C51單片機(jī) 47906（二）硬件電路構(gòu)成 4322411.復(fù)位電路 478852.LCD顯示模塊 5181263.矩陣鍵盤 784494.聲音提示模塊 815295.繼電器控制模塊 932203四．軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 924019（一）主程序模塊 929746（二）鍵盤掃描子程序 109958（三）密碼設(shè)置子程序 118641（四）顯示模塊子程序 1223286（五）報(bào)警子程序 1318936五．PROTEUS仿真調(diào)試 149537六．總結(jié) 15前言（一）選題背景和意義隨著當(dāng)代社會(huì)的蓬勃發(fā)展，我們對(duì)安全的需求也將愈來愈高,大部分人更加關(guān)注電子產(chǎn)品的人性化設(shè)計(jì)。鎖具是在廣大家庭生活中普普通通的物品,它的來源可追溯至古代人類社會(huì)中財(cái)產(chǎn)私人化的產(chǎn)生過程,由其產(chǎn)生發(fā)展到今天，經(jīng)歷了很長(zhǎng)的時(shí)期，技術(shù)逐漸向高科技化、信息化發(fā)展,已經(jīng)很多年的發(fā)展史了,因此它在人們的生活中一直扮演著十分關(guān)鍵的角色。在安全科技防范方面,傳統(tǒng)的機(jī)械式密碼控制器已經(jīng)被帶有報(bào)警系統(tǒng)的智能密碼控制器所逐漸取代,而這些新型密碼鎖解決了傳統(tǒng)機(jī)械式密碼控制器的密鑰數(shù)量過小、安全穩(wěn)定性較差的弊端,也使得智能密碼控制器不管從技術(shù)上還是在穩(wěn)定性上都提高了一一步。隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的逐步提高，尤其是單片機(jī)的問世,為人們的日常生活中增添了以越來越多的單片機(jī)為基本系統(tǒng)的設(shè)備。因此,單片機(jī)為人們提供了微處理器的智能密碼管理系統(tǒng),它不僅具備了傳統(tǒng)電子密碼管理系統(tǒng)的基本功能外,同時(shí)還引入了智能管理、系統(tǒng)存儲(chǔ)等新功能,因而使密碼管理系統(tǒng)具備了高度的安全性、可靠性,在實(shí)際生活中使用得越來越普遍。另外,由于單片機(jī)的實(shí)現(xiàn)方式具有體積較小、價(jià)格相對(duì)低廉、功能多樣、操作簡(jiǎn)便、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛等優(yōu)點(diǎn),為人們的日常生活提供了很大的方便,所以,設(shè)計(jì)研究對(duì)于基于單片或微型計(jì)算機(jī)的智能密碼鎖設(shè)計(jì)來說是非常有必要,并極具現(xiàn)實(shí)意義的。（二）智能密碼鎖設(shè)計(jì)由于技術(shù)之限,之前發(fā)明的智能密碼控制器,其品種并不算很多,最基本的功能就是只能通過最簡(jiǎn)易的模擬電子開關(guān)來完成的,制作過程簡(jiǎn)易而且很不可靠,但后來就是通過單片機(jī)來完成的,其密碼簡(jiǎn)便,易破解。從當(dāng)前來看,和美國(guó)這種發(fā)達(dá)國(guó)家相比,我國(guó)的智能密碼鎖技術(shù)還是相對(duì)落后的。在美國(guó),智能密碼鎖的品種早已非常完善,技術(shù)水平也已經(jīng)相當(dāng)領(lǐng)先,并且在各個(gè)領(lǐng)域都獲得了應(yīng)用。隨著單片機(jī)與傳感器技術(shù)的迅速發(fā)展,人們?cè)絹碓阶非螽a(chǎn)品多樣化的功能以滿足日常需要。因此,將智能密碼鎖技術(shù)應(yīng)用于銀行業(yè)務(wù)時(shí),其最基本的功能就是“授信”,即被“授信”的人員有權(quán)存取錢財(cái)。廣義上講,銀行的“授信”大致包含了這樣三種層次的內(nèi)涵:1、授與他人進(jìn)行擔(dān)保權(quán),如利用擔(dān)保柜、投保箱和投保柜等;2、授與他人支出權(quán)限,如出入金庫(kù)、運(yùn)鈔車和存放室;3、授于與他人的流通權(quán)限,如自行存取款。就目前而言,智能密碼鎖的運(yùn)用大多集中在此二種層次上。就智能密碼鎖及其它們的科技發(fā)展方面而言,即使上面提到的授權(quán)技術(shù)再高明,都應(yīng)該由"鎖具"來作為構(gòu)成部分,從而完成打開、關(guān)閉的功能,并同時(shí)承擔(dān)其實(shí)體保護(hù)功能,抵擋得住或者盡量延緩別人故意的攻擊行動(dòng),讓智能密碼鎖起到最大的作用。隨著電子元件的逐步蓬勃發(fā)展,智能電子密碼輸入控制器也產(chǎn)生了很多的新種類,功用越來越強(qiáng),應(yīng)用也越來越便利,而且信息安全保密度也更強(qiáng)了,從過去的單密碼輸入方式進(jìn)一步發(fā)展到了現(xiàn)在的,輸入密碼加傳感器件,從而做到了更為真實(shí)的電子密碼功能,但除非所提供密碼功能與電子鑰匙中的一模一樣,否則是打不開門的。本設(shè)計(jì)就基于51單片機(jī)為核心及其它硬件軟件來設(shè)計(jì)的智能密碼鎖，貼近于人們的日常生活，滿足人們?cè)谌粘Ｉ畹男枨?。二、總體設(shè)計(jì)（一）智能密碼鎖設(shè)計(jì)要求本設(shè)計(jì)中智能密碼鎖，應(yīng)該能滿足以下要求：（1）為避免輸入密碼時(shí)被他人偷看,因此輸入密碼時(shí)在LCD畫面上出現(xiàn)*號(hào)；（2）在正常使用密碼功能時(shí),能夠用LCD1602顯示器表示open,出錯(cuò)使用密碼功能時(shí)會(huì)表示error,正在使用密碼功能時(shí)會(huì)表示inputpassword；（3）本設(shè)計(jì)具有16位的矩陣鍵盤，其中包括0-9的數(shù)字鍵、*、#和A,B,C,D的功能鍵；（5）此外，該設(shè)計(jì)具備報(bào)警功能，當(dāng)輸入密碼出錯(cuò)時(shí)蜂鳴器就會(huì)自動(dòng)報(bào)警，提示用戶密碼輸入錯(cuò)誤；（6）密碼可以自定義修改（只支持六位密碼），在更改密碼時(shí)，功用戶必需重新錄入密碼功能,以防止舊密碼被誤使用。（二）總體設(shè)計(jì)方案本設(shè)計(jì)采用AT89C51單片機(jī)作為本設(shè)計(jì)的核心元件，是因?yàn)閱纹瑱C(jī)能夠靈活的承載運(yùn)行編程語(yǔ)句和擁有豐富的IO接口,再加上工作人員操控的正確性,來實(shí)現(xiàn)最基本的密碼鎖控制。該設(shè)計(jì)的外部電路是通過外接輸入按鍵實(shí)現(xiàn)密碼功能的進(jìn)入和對(duì)一些特殊操作的控制之后,通過外接LCD1602液晶屏幕進(jìn)行顯示功能的。其原理如圖2.1所示：2.1單片機(jī)控制密碼鎖原理圖我這次的設(shè)計(jì)主體主要是由單片機(jī)、矩陣按鍵、液晶顯示屏和密碼儲(chǔ)存等多個(gè)部分組成。同時(shí)還有矩陣按鍵,它可以用來提供數(shù)字密碼和完成各項(xiàng)限制功用的實(shí)現(xiàn)方式,使用者可以透過接口單片機(jī)的矩陣鍵盤輸入密碼,之后再透過單片機(jī)對(duì)使用者所提供的秘密和自身所儲(chǔ)存的秘密加以對(duì)比,以此確定秘密是不是準(zhǔn)確,進(jìn)而透過限制接口的高低電平到開鎖集成電路或是告警集成電路中開鎖或是告警。實(shí)際上，只是把單片機(jī)控制器的負(fù)荷由繼電器換成電子密碼鎖的電磁石結(jié)構(gòu)吸合線圈便可,當(dāng)然也可以由繼電器的常開接點(diǎn)去操控電磁鐵結(jié)構(gòu)吸合線圈。此外，本設(shè)計(jì)共有兩部分組成，即硬件管理系統(tǒng)部門和管理軟件管理系統(tǒng)部門。其軟硬件功能組成主要由計(jì)算機(jī)電源設(shè)備進(jìn)入部門、按鍵進(jìn)入部門、密碼儲(chǔ)存部門、一鍵復(fù)位部門、晶振部門、屏幕顯示部門、報(bào)警部門、開鎖部門等構(gòu)成,而應(yīng)用軟件部門則相應(yīng)的由應(yīng)用軟件主程式、初始化程式、LCD指示程式、鍵盤掃描程式、開關(guān)程式、密碼功能設(shè)定程式、EEPROM讀取程式和延時(shí)處理程序等構(gòu)成。其原理框圖如圖2.2所示。2.2電子密碼鎖原理框圖三、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)（一）AT89C51單片機(jī)單片機(jī)AT89C51是一款帶四K字節(jié)FLASH儲(chǔ)存器的低電流低電壓高機(jī)能CMOS8位微處理器。其功能強(qiáng)大，并且它有二百五十六字節(jié)片內(nèi)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器、三十二個(gè)I/O口、兩個(gè)十六位定時(shí)/計(jì)數(shù)器、一個(gè)中斷結(jié)構(gòu)、一個(gè)雙全工串行接口、片內(nèi)振蕩、時(shí)鐘電路、蜂鳴器以及復(fù)位電路等。（二）硬件電路構(gòu)成1.復(fù)位電路電腦每一次啟動(dòng)或工作,CPU和操作系統(tǒng)中的任何部分都一定要有某個(gè)固定的初值,即為恢復(fù)狀況。圖3.1為單片機(jī)模塊復(fù)位集成電路仿真圖。圖3.1復(fù)位電路單片機(jī)的RST接口是高電平有用。單片機(jī)模塊在接上電源瞬間為C3充電,RST接腳端就會(huì)形成正向脈沖,如果RST中斷維持在二個(gè)機(jī)械時(shí)間(大概10ms)以上的高電平,單片機(jī)模塊控制器就可以恢復(fù)工作。當(dāng)單片微型計(jì)算機(jī)正常工作后,若還要重新恢復(fù)工作,只須再按下電源開關(guān),單片微型計(jì)算機(jī)就可以再次變成復(fù)位狀態(tài)。2.LCD顯示模塊2.1LCD1602顯示器LCD1602A是一款工業(yè)文字式液晶顯示器,可以同步表示16x2,即三十二個(gè)文字的。液晶顯示模組現(xiàn)已變成了不少電子設(shè)備的重要應(yīng)用元素,如在計(jì)量器、萬(wàn)用表、電子表和一些家用電子設(shè)備中均都可以看見,表現(xiàn)的內(nèi)容大多是數(shù)值、專用文字和圖像信息。在單片機(jī)的人機(jī)交互用戶界面中,最常見的輸入輸出方案通常有下列幾類:感光管、LED數(shù)碼管、液晶顯示屏。感光管和LED數(shù)碼管較為常見,但軟硬件功能構(gòu)成都比較簡(jiǎn)單。在單片機(jī)控制系統(tǒng)中應(yīng)用晶液顯示器作為輸入輸出元件具有如下一些好處:因?yàn)橐壕w顯示屏的每一點(diǎn)在接受信息后都要始終維持著那種顏色和光度,恒定的發(fā)光,所以并不會(huì)像陰極射線管顯示屏(CRT)一般。而且液晶顯示屏都是數(shù)字式的,與單片機(jī)控制系統(tǒng)的連接比較簡(jiǎn)單安全,使用比較簡(jiǎn)單。液晶顯示器使用在展示屏表面的陰極上檢測(cè)液晶分子狀況來實(shí)現(xiàn)顯示屏的目的,在稱重工作方面比同樣屏幕容積的傳統(tǒng)展示屏要輕得多。相比來說,由于液晶顯示屏的功率大部分耗費(fèi)在其內(nèi)置的陰極和驅(qū)動(dòng)器IC上,所以耗電量比其它顯示器都要少得多。2.2引腳說明第1腳：VSS為地電源。第2腳：VDD接5V正電源。第3腳：VL是液晶顯示屏的比較度調(diào)整端子,當(dāng)接正電時(shí)比較度最弱,接地時(shí)比較度最大,若比較度過高則會(huì)形成"鬼影",在應(yīng)用時(shí)可透過一只十K的電勢(shì)器調(diào)整比較度。第4腳:RS為寄存器選項(xiàng),在高電平時(shí)選用數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選用命令寄存器。第5腳:R/W為讀寫信號(hào)線,高電平時(shí)執(zhí)行讀動(dòng)作,低電平有效時(shí)執(zhí)行讀寫操作。當(dāng)RS需要與R/W共同為低電平時(shí)才能輸入指令和顯示位置,但如果RS也是低電平R/W為高電平時(shí)只能讀忙信號(hào),而當(dāng)RS為高電平R/W則為低電平有效時(shí)才能讀寫數(shù)據(jù)。第6腳:E端是使能端,當(dāng)E端必須從高電平跳過變?yōu)榈碗娖讲庞行Р僮鲿r(shí),由液晶模塊進(jìn)行指令。第7~14腳:D0~D7,為8個(gè)雙向數(shù)據(jù)線。第15腳：背光源正極。第16腳：背光源負(fù)極。2.31602LCD的RAM地址映射以及標(biāo)準(zhǔn)字庫(kù)表LCD1602液晶模塊內(nèi)置的文字發(fā)生寄存器中大約儲(chǔ)存了一百六十個(gè)各種類型的點(diǎn)陣文字圖像,其中文字圖有:阿拉伯?dāng)?shù)碼、英文字母的大小來寫、最常見的文字、以及日文假名等,而每一種文字圖都有一種穩(wěn)定的代號(hào)。它的讀寫操作、顯示器和光標(biāo)的控制,都是利用指令程序來完成的(說明:1為高電平,0為低電平)。命令為1:高清顯示器,指令碼一H,光標(biāo)復(fù)位在地址的零H地方。指令2:將光標(biāo)恢復(fù),光標(biāo)恢復(fù)到原高度零H。命令3:光標(biāo)和顯示器工作模式的設(shè)置I/D:光標(biāo)移動(dòng)方向,高電平右移,低電平有效左移。S:顯示器上的每個(gè)文字是不是可以左移或是右移。高電平指示為正確,而低電平則沒有。指令式4:顯示器開關(guān)控制。D:控制器整體指示的開和關(guān),高電平值有效說明開呈現(xiàn),低電平值有效說明閉呈現(xiàn)。C:調(diào)節(jié)光標(biāo)的開和關(guān),高電平值有效指向有光標(biāo),低電平值有效指向無光標(biāo)。B:調(diào)節(jié)光標(biāo)有無點(diǎn)亮,高電平值有效閃亮,低電平值有效不閃亮。命令5:光標(biāo)或顯示屏偏移S/C:在高電平時(shí)移動(dòng)顯示屏的文字,在低電平有效時(shí)移動(dòng)光標(biāo)。指示6:功能選擇指示DL:在高電平時(shí)為四位總線,低電平值有效時(shí)為八位總線。N:低電平值有效時(shí)為單行表示,高電平時(shí)為雙行表示。F:低電平值有效時(shí)表示五X七的點(diǎn)陣點(diǎn)文字,高電平時(shí)表示五X十的點(diǎn)陣點(diǎn)文字(這些模塊是DL:高電平時(shí)為八位總線,低電平時(shí)為四位總線)。指令7：字符發(fā)生器RAM地址設(shè)置。指令8：DDRAM地址設(shè)置。指令9：讀取忙信號(hào)和光標(biāo)位置。BF是忙標(biāo)志位,如果高電平代表忙碌,此時(shí)模塊系統(tǒng)就無法接收命令或是數(shù)據(jù)信息,而如果是低電平則有效代表不忙碌,模塊系統(tǒng)也可以接收相應(yīng)的指令和數(shù)據(jù)。指令10：寫數(shù)據(jù)。指令11：讀數(shù)據(jù)。液晶模組是一個(gè)慢顯示器部件,所以在運(yùn)行每條指示以前都必須先確定系統(tǒng)的忙標(biāo)識(shí)是低電平,指示為不忙,否則此指示將作廢。在顯示字符時(shí)要先進(jìn)入顯示字符位置,也就要提示模塊在那里顯示字符。1602內(nèi)部顯示地址如圖3.2所示：圖3.21602內(nèi)部顯示地址液晶的基本原理是利用液晶的物理特點(diǎn),并利用電流對(duì)其顏色指示范圍加以控制,有了電流即有顏色表示,如此就能夠表現(xiàn)出圖像。液晶顯示屏由于具備了厚度設(shè)計(jì)較薄、適用于大型的嵌入式集成電路直接驅(qū)動(dòng)、以及容易達(dá)到完全彩色顯示的優(yōu)點(diǎn),目前現(xiàn)已被運(yùn)用于手提計(jì)算機(jī)、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、PDA移動(dòng)通信工具等多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。液晶顯示模塊如圖3.3所示。圖3.3液晶顯示模塊3.矩陣鍵盤3.1．矩陣鍵盤概述一個(gè)鍵和一個(gè)鍵盤,都必須經(jīng)過連接電路與CPU相連接,CPU才能夠通過查看網(wǎng)絡(luò)連接狀況和中斷的方式知道有沒有按鍵被按下,從而檢查是什么按鍵被按下。不論是查找方法還是中斷方法,都需要用到單片機(jī)的I/O口，但因?yàn)閮?nèi)嵌式單片機(jī)I/O口較小的因素,在操作系統(tǒng)中需要使用較多按鈕,為了可以更合理更有效地使用內(nèi)嵌式單片機(jī)設(shè)計(jì)的I/O口,人們通常通過矩陣按鍵的方法來完成較多按鈕的實(shí)現(xiàn)。本產(chǎn)品設(shè)計(jì)就使用了行列式鍵盤,同樣又可以減小鍵盤在和單片機(jī)連接時(shí)所占據(jù)的I/O連線的數(shù)量,當(dāng)鍵盤特別多的時(shí)代,一般選擇了這種方式。每一條水平(行線)與垂直于線(列線)的相交處并不連接,只是透過某個(gè)鍵來連接,使用這個(gè)行列式的矩陣構(gòu)造只需N條行線和M條列線,就可以構(gòu)造有N×M個(gè)按鈕的鍵盤。在這種行列式矩陣鍵盤程序而非鍵盤程序編碼的單片機(jī)控制系統(tǒng)中,按鈕程式首先進(jìn)行等待按鈕和確定有無觸鍵按下的程式段。3.2.4×4矩陣鍵盤的工作原理在矩陣鍵盤中，各條水平線與下垂線在相交處并不發(fā)生聯(lián)系,而只是透過同一個(gè)按鈕加以聯(lián)系。如此,一根接口線(如P1口)就能夠組成4*4=16個(gè)按鈕,比之直觀地將終端線用作按鈕多出了一倍,而且線數(shù)越多,效果對(duì)比越鮮明，如圖3.4所示。因此看來,當(dāng)所要求的按鈕數(shù)較多時(shí),采用矩陣法來制作按鈕也是很合適的。3.3.掃描原理將各個(gè)鍵都分成水準(zhǔn)與下垂的二端連接,所以說如果掃描碼是下垂的入,那么就表示著那一行中所接受到的掃描碼就是1個(gè)bit,而讀出掃描碼的則是水平,掃描的基本動(dòng)作就是首先進(jìn)入掃描碼,然后再去讀出所輸入的值,通過比對(duì)之后就可以了解是什么鍵被按下。由于這個(gè)按鈕為機(jī)械式的開關(guān),在鍵盤被按下時(shí),鍵盤會(huì)晃動(dòng)一小段時(shí)間后才平穩(wěn),為防止被單片機(jī)錯(cuò)誤判斷為多次輸入了同一個(gè)鍵盤,所以我們就需要當(dāng)檢測(cè)到所有的鍵盤都被按下,使鍵盤以達(dá)到平衡狀態(tài),然后再去重新判讀所按下的鍵盤時(shí),就能夠使整個(gè)鍵盤的動(dòng)作進(jìn)入平穩(wěn)。圖3.44x4矩陣鍵盤4.聲音提示模塊蜂鳴器,是由一體化材料組成的電子產(chǎn)品訊響器件,通過直流壓力直接供電,應(yīng)用在電腦、印刷機(jī)、復(fù)印機(jī)、報(bào)警器、電子產(chǎn)品玩具、汽車等電子設(shè)備、電話機(jī)、定時(shí)器等電子產(chǎn)品中作探測(cè)儀件。;蜂鳴器大致包括高壓電式蜂鳴器和低電氣式蜂鳴器二個(gè)類型。壓電式蜂鳴器壓電式蜂鳴器一般由多諧振蕩器、壓電傳感蜂鳴片、電子阻抗匹配器及其共鳴箱、機(jī)殼等制成。多諧振蕩器通常由結(jié)晶管或集合電路所組成。它在接上開關(guān)電源后,多諧溫度傳感器會(huì)起振,形成1.5~2.5kHZ的音頻訊號(hào),通過電阻配合設(shè)備帶動(dòng)壓電傳感蜂鳴片發(fā)射，而壓電傳感器蜂鳴片由鋯鈦酸鉛或鈮鎂酸鉛壓電傳感器復(fù)合塑料所構(gòu)成。電磁式蜂鳴器電磁式蜂鳴器主要由振動(dòng)器、電磁輸入線圈、磁石、震動(dòng)覆膜,以及外殼等構(gòu)成。接通電源后,由振動(dòng)裝置所產(chǎn)生的聲音訊號(hào)電流通過電磁線圈,使電磁線圈內(nèi)部所產(chǎn)生的磁性。鳴聲器驅(qū)動(dòng)集成電路通常都包括這樣的一些組成部分:一條充氣三極管、一只鳴聲器、以及一只限流電阻。蜂鳴器是聲音元器件,在其二端使用直流輸出輸出電壓(有源蜂鳴器)或是方波(無源蜂鳴器)就能夠發(fā)音,其重要技術(shù)參數(shù)是外型規(guī)格、發(fā)音方位、工作輸出電壓、工作頻段、工作輸出電流、驅(qū)動(dòng)方法(直流輸出/方波)等。它們都應(yīng)該按照需求來選用，蜂鳴器報(bào)警如圖3.5所示。圖3.5聲音報(bào)警5.繼電器控制模塊磁繼電器一般是由鐵心、輸入線圈中心、銜鐵、觸點(diǎn)閥簧等所構(gòu)成的。若給輸入線圈二端加一定的電流,則輸入線圈中間也將通過一定的輸出電流,從而產(chǎn)生了電磁效應(yīng),銜鐵也將在與電磁鐵相互吸引的影響下,通過回位彈簧的牽引力吸向鐵心,從而帶動(dòng)了銜鐵的動(dòng)接點(diǎn)和靜接點(diǎn)吸合。當(dāng)輸入線圈斷開電后,電磁的吸力自然也隨即消失了,銜鐵就會(huì)在彈簧的反推動(dòng)力回到原先的部位,使動(dòng)接點(diǎn)與原先的靜接點(diǎn)同時(shí)松開。通過這種吸合、松開,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了在集成電路實(shí)際工作中的導(dǎo)通、截?cái)嗟闹饕康?。而關(guān)于繼電器保護(hù)中的"常開、常閉"接點(diǎn),應(yīng)該這么來區(qū)別:繼電器保護(hù)輸入線圈未接通時(shí)處在切斷狀況的靜觸點(diǎn),叫做"常開觸點(diǎn)";保持在接通狀態(tài)下的靜觸點(diǎn),稱為"常閉觸點(diǎn)"。電路設(shè)計(jì)中繼電器室通常使用PNP型三極管驅(qū)動(dòng)器,在額定電流閥值超過規(guī)定范圍時(shí),當(dāng)單片或微型計(jì)算機(jī)會(huì)把較高電平值跳轉(zhuǎn)變成較低電平值有效時(shí),使充氣三極管與導(dǎo)通繼電器開關(guān)相吸合,繼電器起開關(guān)的功能,就可以控制驅(qū)動(dòng)器負(fù)荷，繼電器控制如圖3.6所示。圖3.6繼電器控制負(fù)載電路四．軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)（一）主程序模塊該設(shè)計(jì)由主程式、初始化程式、液晶顯示屏程式、按鍵掃描程式、鍵盤功能程式、密碼設(shè)置程式、EEPROM讀取程序與延時(shí)程序等所組成。一般程序設(shè)計(jì)流程如圖4.1所示:圖4.1主程序的流程圖（二）鍵盤掃描子程序由以下流程圖中可看到,其按鍵辨別程序主要是利用逐行掃描法來判斷是否是有鍵按下,當(dāng)操作人員在某一列選擇按鍵按下時(shí),系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)判斷按下的是哪一種鍵。在本設(shè)計(jì)中,以P1.0~P1.3為行輸出口,以P1.4~P1.7為列輸出口。初始化時(shí)將P1.0~P1.3值賦為零,將P1.4~P1.7賦為一,然后CPU就開始掃描P一端口,當(dāng)P一值不為零xf零時(shí),除了有按鍵被按下,也否責(zé)沒有按鍵被按下。實(shí)際應(yīng)用中,為了防止由于按鍵的抖動(dòng)而造成一個(gè)鍵同時(shí)按下去被當(dāng)做為二個(gè)或二次以上處理,就必須先執(zhí)行按鍵的消抖程序設(shè)計(jì),方法就是當(dāng)有鍵閉合時(shí),必須先延遲一段時(shí)間再確定是不是有鍵已經(jīng)閉合。其流程圖如圖4.2所示。圖4.2鍵盤掃描程序流程圖（三）密碼設(shè)置子程序因?yàn)楫a(chǎn)品設(shè)計(jì)都是分模組化進(jìn)行,所以子程序也是整套應(yīng)用軟件體系的一部分,子程序不僅能夠?qū)⒊绦蚧麨榱?將其的復(fù)雜性簡(jiǎn)潔化,同時(shí)也便于讀取,編輯等,因?yàn)槊柯毮苣K中都有其本身的子程序,而原本產(chǎn)品設(shè)計(jì)中都是用LCD表示數(shù)據(jù),于是需要用到屏幕顯示子程序,產(chǎn)品設(shè)計(jì)中使用的是矩陣按鍵,于是就用到了按鍵掃描顯示子程序,比如還有顯示與初始化子編程、用LCD忙檢查子程序、禁用狀況提醒子程序、打開狀況提醒子程序、密碼輸入出錯(cuò)與更改狀況提醒子程序、密碼輸入出錯(cuò)后的狀況表示子程序等。密碼修改子程序流程圖如圖4.3所示。圖4.3設(shè)置密碼子程序流程（四）顯示模塊子程序因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)中,必須能夠提示密碼錄入頁(yè)面、密碼輸入信息、密碼正確后顯示頁(yè)面內(nèi)容、密碼錯(cuò)誤后顯示錯(cuò)誤頁(yè)面內(nèi)容和更改與密碼有關(guān)網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容等的信息,從而必須通過多個(gè)顯示子程序來表示不同的信息。雖然顯示子進(jìn)程繁多,不過因?yàn)槠滹@示原理都相同。而且顯示模塊子程序主要是按照LCD1602的命令和引腳功能來編寫的，因此程序邏輯上比較簡(jiǎn)單。其顯示字符流程圖如圖4.4所示。圖4.4顯示字符程序流程圖（五）報(bào)警子程序報(bào)警子編程的基本原理很簡(jiǎn)單,它是當(dāng)用戶在輸入密碼信息或出錯(cuò)頻率超過系統(tǒng)所規(guī)定要求的最高授權(quán)頻率時(shí),不斷地向蜂鳴器輸出脈沖,并使其不斷發(fā)聲。同時(shí),由于CPU一直以來都在給蜂鳴器供電脈沖,而無暇辦理諸如密碼掃描等的特殊事務(wù),也就是說,當(dāng)蜂鳴器還在告警的時(shí)候就已經(jīng)完全屏蔽了按鍵的使用。圖4-9是報(bào)警子程序流程圖。圖4.5為報(bào)警子程序流程圖。圖4.5報(bào)警子程序流程圖五．PROTEUS仿真調(diào)試通過設(shè)計(jì)，在Proteus中繪制出完整的模擬電路圖,并且在Keil軟件中編寫出相關(guān)功能的代碼,將它們結(jié)合起來聯(lián)合仿真一步一步的來確保編程的準(zhǔn)確性和可行性。Keil軟件和Proteus軟件都是在單片機(jī)系統(tǒng)具體工程設(shè)計(jì)中常常使用的軟件系統(tǒng),經(jīng)過它們的統(tǒng)一模擬與設(shè)計(jì)調(diào)試,可