第三章MACROBUTTONAcceptAllChangesInDoc[XXXX...]華南農(nóng)業(yè)大學工程學院第HYPERLINK\l”_Toc232236825"4系統(tǒng)電路硬件介紹 8_Toc232236816"4.1。1電源輸入部分 8_Toc232236815”4.1。3鍵盤輸入部分 9HYPERLINK\l”_Toc232236816"4。1。4顯示部分 94.1.5LED發(fā)光二極管部分 9HYPERLINK\l”_Toc232236817”4.1.6蜂鳴報警部分 9HYPERLINK\l”_Toc232236816”4。1.7EEPROM密碼存儲部分 9HYPERLINK\l”_Toc232236816”4。1。8程序下載電路 104。2電路流程圖 105電路仿真分析 12HYPERLINK\l”_Toc232236816"5。1初始化后的界面情況 12HYPERLINK\l”_Toc232236817”5.2密碼錯誤情況 12HYPERLINK\l”_Toc232236817"5.3密碼正確情況 125.4密碼修改情況 136電路板制作、焊接、調(diào)試 14HYPERLINK\l”_Toc232236835"6.1電路板制作 14HYPERLINK\l”_Toc232236836”6.2電路板焊接 147課程設(shè)計心得 161、摘要21世紀是一個信息化的社會,它與人們的生活的關(guān)系也日益緊密。信息化的社會不僅改變了人們的生活方式，也對傳統(tǒng)住宅提出了挑戰(zhàn)。人們對家居的要求早已不只是物理空間，更為追求的是一個安全，方便，舒適的居家環(huán)境。本設(shè)計為密碼鎖智能家居防盜系統(tǒng)，采用Atmel的8位單片機AT89S52為主控芯片，報警源是惡意輸入錯誤密碼三次。硬件部分包括單片機主控制系統(tǒng)、密碼門禁模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、報警模塊、程序下載模塊.主控制系統(tǒng)中采用Atmel的8位單片機AT89S52，該單片機性能優(yōu)良，能滿足一般的普通應(yīng)用;密碼門禁及報警系統(tǒng)部分采用了4×4矩陣鍵盤輸入以及采用EEPROM芯片AT24C02作為掉電后可以存儲密碼，從而保證了系統(tǒng)的安全性與實用性；程序下載模塊則是利用串口線下載。本設(shè)計的特點是技術(shù)成熟,性能穩(wěn)定,操作簡單，界面清晰,而且報警精度好，安全指數(shù)高，符合智能家居安防的設(shè)計目的。關(guān)鍵詞：AT89S52單片機密碼門禁2、方案的比較與選擇2.1方案1:數(shù)字電路控制家具安全系統(tǒng)用以雙JK觸發(fā)器構(gòu)成的數(shù)字邏輯電路作為密碼控制系統(tǒng)的核心控制，共設(shè)了9個數(shù)字輸入鍵，還有確認鍵和取消鍵等。如果用戶輸入密碼錯誤，則電路將報警;若電路連續(xù)報警三次，即密碼輸入錯誤3次，電路將鎖定鍵盤并長時間報警。這樣可以防止他人潛入進入家居住宅.單片機AT89單片機AT89S52密碼輸入蜂鳴報警（包括指示燈）復(fù)位電路顯示電路程序下載模塊單片機編程設(shè)計靈活，借助豐富的IO端口和控制的準確性，除了能實現(xiàn)基本的密碼鎖功能,還能添加密碼修改存儲、蜂鳴、閃爍提示等各種各樣的附加功能。單片機外接輸入密碼鍵盤，還有1602液晶用于顯示作用.用戶需要開門時，先按鍵盤開鎖鍵之后按鍵盤的數(shù)字鍵0－9輸入密碼。密碼輸完后按下確認鍵。如果密碼輸入正確則開鎖，不正確則報警提示并重新輸入密碼.三次錯誤時自動蜂鳴報警.除此之外，還可進行修改密碼操作.為了確認安全方案甲設(shè)計簡單且操作容易，但沒有可發(fā)展空間，而且后期修改幾乎是不可能的;方案乙有極大的擴展余裕,設(shè)計靈活，可以自由嵌入各模塊，同時可以通過修改程序來改變功能。綜上，選擇方案乙。3、主要系統(tǒng)元器件介紹3。1主控芯片AT89S52AT89S52是一個低功耗，高性能CMOS8位單片機,具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲器技術(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，使得AT89S52在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。3。1。1AT89S52性能簡介圖3-1AT89S52芯片引腳圖（DIP封裝）AT89S52具有以下標準功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門狗定時器，2個數(shù)據(jù)指針,三個16位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外，AT89S52可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作,支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作.掉電保護方式下,RAM內(nèi)容被保存,振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。其主要功能特性:①兼容MCS—51指令系統(tǒng)②1000次擦寫周期③32個可編程I/O口④8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲器⑤3個16位可編程定時/計數(shù)器⑥時鐘頻率0-33MHz⑦六個中斷源⑧看門狗定時器⑨低功耗空閑和掉電模式⑩掉電標識符⑾全雙工UART串行通道⑿3級加密程序存儲器⒀雙數(shù)據(jù)指針⒁掉電后中斷可喚醒3.1。2AT89S52引腳簡介說明VCC:電源電壓GND：地P0口：P0口是一個8位漏極開路的雙向I/O口.P1口、P2口和P3口：都是具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，它們的輸出緩沖器能驅(qū)動4個TTL邏輯電平.RST：復(fù)位輸入。當振蕩器工作時,RST引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將是單片機復(fù)位.ALE/PROG:當訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時,ALE（地址鎖存允許)輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。PSEN：程序儲存允許（PSEN)輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當AT89S52由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個脈沖，在此期間，當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次PSEN信號。EA/VPP：外部訪問允許，欲使CPU僅訪問外部程序存儲器（地址為0000H—FFFFH)，EA端必須保持低電平（接地）。XTAL1：振蕩器反相放大器及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端.XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端。3.2LCD1602顯示器1602型LCD顯示模塊具有體積小，功耗低，顯示內(nèi)容豐富等特點。1602型LCD可以顯示2行16個字符，有8位數(shù)據(jù)總線D0-D7和RS，R/W,EN三個控制端口，工作電壓為5V。3.2.1接口信號說明表3—1、1602型LCD的接口信號說明編號符號引腳說明編號符號引腳說明1VSS電源地9D2DataI/O2VDD電源正極10D3DataI/O3V0液晶顯示偏壓信號11D4DataI/O4RS數(shù)據(jù)/命令選擇端（H/L）12D5DataI/O5R/W讀寫選擇端(H/L)13D6DataI/O6E使能信號14D7DataI/O7D0DataI/O15BLA背光源正極8D1DataI/O16BLK背光源負極3。2.2主要技術(shù)參數(shù)表3-2為1602型LCD的主要技術(shù)參數(shù)顯示容量芯片工作電壓工作電流模塊最佳工作電壓字符尺寸16X2個字符4。5～5.5V2.0mA（5.0V）5。0V2.95X4。35(WXH）mm讀狀態(tài)：輸入：RS=L，RW=L，E=H 輸出：D0-D7=狀態(tài)字讀數(shù)據(jù)：輸入：RS=H，RW=H，E=H 輸出：無寫指令：輸入：RS=L，RW=L，D0-D7=指令碼,E=高脈沖輸出：D0-D7=數(shù)據(jù)寫數(shù)據(jù):輸入：RS=H，RW=L,D0—D7=數(shù)據(jù)，E=高脈沖輸出:無3.3AT24C02串行EEPROMEEPROM(ElectricallyErasableProgrammableRead—OnlyMemory)，電可擦可編程只讀存儲器—-一種掉電后數(shù)據(jù)不丟失的存儲芯片.EEPROM可以在電腦上或?qū)Ｓ迷O(shè)備上擦除已有信息,重新編程。一般用在即插即用。它是可用戶更改的只讀存儲器(ROM），其可通過高于普通電壓的作用來擦除和重編程（重寫）。不像EPROM芯片，EEPROM不需從計算機中取出即可修改。AT24CXX是美國ATMEL公司的低功耗CMOS串行EEPROM，典型的型號有AT24C01A/02/04/08/16等5種，它們的存儲容量分別是1024/2048/4096/8192/16384位；也就是128/256/512/1024/2048字節(jié)；使用電壓級別有5V，2。7V，2。5V,1。8VAT24C02是一個CMOS標準的EEPROM存儲器，是AT24CXX系列(AT24C01/02/04/08/16）成員之一，這些EEPROM存儲器的特點是功耗小、成本低、電源范圍寬，靜態(tài)電源電流約30uA~110uA，具有標準的I2圖3—2AT24C02芯片引腳邏輯上圖是AT24C02的引腳圖，這個芯片是一個8腳芯片，內(nèi)部存儲器有256字節(jié)。引腳功能介紹如下:A0（引腳1）:器件地址的A0位，是器件地址的最低位，器件地址排列是A6A5A4AA1（引腳2)：器件地址的A1位.A2(引腳3）：器件地址的A2位。GND(引腳4）：地線.SDA（引腳5)：數(shù)據(jù)總線引腳.SCL(引腳6)：時鐘總線引腳。TEST（引腳7):測試引腳，Vcc（引腳8)：電源線引腳.4、電路硬件介紹4。1電路介紹本設(shè)計主要由單片機、矩陣鍵盤、液晶顯示器和密碼存儲等部分組成。其中矩陣鍵盤用于輸入數(shù)字密碼和修改密碼等功能的實現(xiàn)。由用戶通過連接單片機的矩陣鍵盤輸入密碼，后經(jīng)過單片機對用戶輸入的密碼與自己保存的密碼進行對比，從而判斷密碼是否正確，若錯誤就報警。超過3次就長報警。單片機單片機AT89S52密碼輸入蜂鳴報警（包括指示燈）復(fù)位電路顯示電路程序下載模塊4.1.1電源輸入部分密碼鎖主要控制部分電源需要用5V直流電源供電，其電路如圖4—3所示。里面與一個常閉常開的電路開關(guān)連接。4.1。2復(fù)位部分單片機復(fù)位是使CPU和系統(tǒng)中的其他功能部件都處在一個確定的初始狀態(tài),并從這個狀態(tài)開始工作.單片機在啟動時復(fù)位，可以使CPU及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初態(tài)開始工作.89系列單片機的復(fù)位信號是從RST引腳輸入到芯片內(nèi)的施密特觸發(fā)器中的.當系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時,且振蕩器穩(wěn)定后，如果RST引腳上有一個高電平并維持2個機器周期(24個振蕩周期）以上，則CPU就可以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。單片機系統(tǒng)的復(fù)位方式有：手動按鈕復(fù)位和上電復(fù)位。本設(shè)計采用按鍵復(fù)位。4.1.3鍵盤輸入部分本設(shè)計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，按鍵位于行列的交叉點上，密碼鎖的密碼由鍵盤輸入完成,與獨立式按鍵鍵盤相比，要節(jié)省很多I/O口。本設(shè)計中使用的這個4＊4鍵盤不但能完成密碼的輸入還能作特別功能鍵使用，比如修改密碼后退功能等.鍵盤的每個按鍵功能可以在程序設(shè)計中設(shè)置。4.1。4顯示部分本設(shè)計的顯示部分由液晶顯示器LCD1602取代普通的數(shù)碼管來完成,可以提高密碼鎖的密碼顯示效果能力，令用戶更加明白顯示內(nèi)容。當需要對家居住宅進行開鎖時，按下鍵盤上的數(shù)字鍵0－9輸入密碼，每按下一個數(shù)字鍵后在顯示器上顯示一個“*”,輸入多少位就顯示多少個“*”。當密碼輸入完成時，按下確認鍵，如果輸入的密碼正確的話，LCD子顯示“Right！”，家居被打開；如果密碼不正確，LCD顯示屏會顯示“Firsterror！”,同理第二次錯就是“Seconderror！”,第三次顯示“Thirderror！"，并質(zhì)疑“AreyouHost？”.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下圖所示:4。1.5發(fā)光二極管部分LED發(fā)光二極管有紅燈、黃燈和綠燈，紅燈負責報警，包括輸入錯誤密碼和感應(yīng)到有人闖進住宅。當密碼正確時，綠燈才會閃亮，隨后黃燈亮表示門鎖開啟，10S之后，黃燈關(guān)閉。電路如下：4.1.6蜂鳴報警部分此電路可以發(fā)出蜂鳴聲報警，引起家居住宅主人的注意。如下圖所示：4。1.7EEPROM密碼存儲部分當密碼修改之后，可以存儲到此芯片，掉電后不會丟失。4。1.8程序下載電路通過下載電路,可以把需要應(yīng)用的程序載入到單片機芯片AT89S52之中進行調(diào)試。4.2電路流程圖開始初始化外部存儲密碼載入鍵盤掃描開始初始化外部存儲密碼載入鍵盤掃描鍵功能程序結(jié)束關(guān)閉程序如圖所示為主程序流程圖，開始接上電源，程序進行初始化設(shè)置，然后在鍵盤上輸入密碼，此系統(tǒng)進行鍵盤掃描,然后啟動程序，進行保護，再次在鍵盤上輸入密碼，系統(tǒng)進行掃描,如和之前一樣,則執(zhí)行程序，如不是，則執(zhí)行另一種程序，最后結(jié)束。5、電路仿真分析5。1初始化后的界面情況5.2密碼正確情況歡迎語5.3密碼錯誤情況第一次輸入錯誤第二次輸入錯誤第三次輸入錯誤5.4密碼修改情況6。電路板的制作、焊接、調(diào)試6。1電路板制作在制作電路板之前,先畫好PCB電路圖。注意點有三個：1、元件的封裝.注意焊盤的大小和焊盤之間的距離.2、注意線寬大小，本設(shè)計把線寬調(diào)至0.8mm。3、布局和布線。注意盡量少飛線和單層PCB板布線.電路板制作有以下5步：（1）打印電路圖:先設(shè)置相關(guān)的參數(shù)，后在油性紙面上進行PCB電路圖的打印，將圖紙打印好之后后，注意不要刮落到碳粉.(2）過塑：把打印的PCB圖緊緊貼到電路板上，并且用膠紙來黏好。之后把電路板放到過塑機上進行過塑，約20～40次。若印得不太理想，但是基本脈絡(luò)都在,則可以使用油性筆進行線路修補。(3)腐蝕:把過塑好的電路板放到鹽酸與雙氧水的混合物上面進行腐蝕。腐蝕過后，電路板要用清水清洗。（4)用洗板水把碳粉清理干凈，此時可以看到清晰的銅線線路。（5）對焊盤中間進行鉆孔,鉆孔之后就是最終完