1、XXXXXXXXXXXX 應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)畢業(yè)應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)畢業(yè)論文論文 基于單片機(jī)的防盜密碼鎖的設(shè)計(jì) 學(xué)學(xué)生：生： XXXX 指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師： XXXX 2009 年 6 月 應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)畢業(yè)論文 I 摘要 隨著人們生活水平的提高，如何實(shí)現(xiàn)家庭防盜這一問題也變得尤其的突出， 傳統(tǒng)的機(jī)械鎖由于其構(gòu)造的簡(jiǎn)單，被撬的事件屢見不鮮， 同時(shí)，機(jī)械鎖一般配有 金屬鑰匙，帶起來太重，萬一弄丟了，鎖可能也就沒用了。電子鎖保密性高，密 碼泄露了，換個(gè)密碼，鎖照樣能用；使用靈活性好，萬一忘記密碼，可以通過功 能鍵，給用戶提示密碼；安全系數(shù)高，能夠防止不法分子多次試探密碼；性價(jià)比 好，因此，密碼鎖受到了

2、廣大用戶的親呢。 電子密碼鎖是一種通過密碼輸入來控制電路或是芯片工作，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。它的種類很多，有簡(jiǎn)易的電路產(chǎn)品， 也有基于芯片的性價(jià)比較高的產(chǎn)品?，F(xiàn)在應(yīng)用較廣的電子密碼鎖是以芯片為核心， 通過編程來實(shí)現(xiàn)的。其性能和安全性已大大超過了機(jī)械鎖，特點(diǎn)如下： 1保密性好,編碼量多,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于彈子鎖。隨機(jī)開鎖成功率幾乎為零。 2密碼可變。 用戶可以經(jīng)常更改密碼，防止密碼被盜，同時(shí)也可以避免因人 員的更替而使鎖的密級(jí)下降。 3誤碼輸入保護(hù)。當(dāng)輸入密碼多次錯(cuò)誤時(shí)，報(bào)警系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)。 此裝置不僅可用在防盜門上，還可以用以保險(xiǎn)箱等，需要高度防盜的設(shè)備上。 關(guān)鍵詞：ST

3、C12C5410AD，AT24C02, 防盜密碼鎖，矩陣鍵盤 應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)畢業(yè)論文 II 目錄 摘要.I 目錄.II 第 1 章緒論.1 1.1 課題研究背景.1 1.2 密碼鎖的分類.1 1.2.1 多撥式密碼鎖.1 1.2.2 單一轉(zhuǎn)盤式密碼鎖.2 1.2.3 其他類型密碼鎖.2 第章 單片機(jī)防盜密碼鎖分析與設(shè)計(jì).3 2.1 方案論證與比較.3 2.2 系統(tǒng)分析設(shè)計(jì).4 第 3 章 單片機(jī)防盜密碼鎖硬件設(shè)計(jì).5 3.1 單片機(jī)的選取.5 3.2 掉電保護(hù)芯片選取.7 3.3 移位寄存芯片選取.10 3.4 主硬件電路設(shè)計(jì). 11 3.4.1 外接電源供電電路及電源指示燈. 11 3.4

4、.2 系統(tǒng)復(fù)位電路. 11 3.4.3 時(shí)鐘電路.12 3.5 按鍵電路設(shè)計(jì).12 3.6AT24C02 掉電存儲(chǔ)單元的設(shè)計(jì).14 3.7 六位 LED 數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì). 14 3.8 報(bào)警電路設(shè)計(jì).16 3.9 開鎖電路設(shè)計(jì).16 第章單片機(jī)防盜密碼鎖軟件設(shè)計(jì).18 4.1 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì).18 4.1.1 模塊介紹.18 4.1.2 程序流程圖.18 4.2 KEIL3 程序匯編調(diào)試與 HEX 燒寫.19 第章系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行.21 第 6 章總結(jié).22 應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)畢業(yè)論文 III 致謝.23 參考文獻(xiàn).24 附錄.25 應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)畢業(yè)論文 1 第 1 章緒論 1.1 課題研究背

5、景 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。電子安全密碼鎖是基于這一要求的保險(xiǎn)器件,其設(shè)計(jì)概念及應(yīng)用與常見的保安 密碼鎖有所不同。從系統(tǒng)設(shè)計(jì)觀點(diǎn)看,電子安全密碼鎖是一個(gè)實(shí)體域定義的概念,比 起機(jī)械安全密碼鎖來說,具有設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)便、密碼裝定靈活、制造成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。 每一位解鎖意圖碼在安全密碼鎖內(nèi)部引發(fā)的試圖解鎖動(dòng)作,可稱為安全密碼的“解 鎖事件” 。一個(gè)“解鎖事件”序列包含一系列有序的“解鎖事件” 。電子安全密碼 鎖由開啟意圖碼驅(qū)動(dòng),僅當(dāng)開啟意圖碼與設(shè)定的安全密碼完全匹配時(shí)方可逐步開啟 密碼鎖?；凇敖怄i事件”概念思考,電子安全密碼鎖應(yīng)具備如下基本功能:逐步解

6、鎖解鎖過程的 “事件” 序列特性決定了他內(nèi)部狀態(tài)機(jī)的多步步進(jìn)特性;單次試開 “解 鎖事件”是單向不可逆的,因此,安全密碼鎖內(nèi)部可復(fù)位為便于成品測(cè)試或適合提高 輸入誤碼容錯(cuò)能力,“解鎖事件”序列在一定條件下可中斷并復(fù)位,因此鎖內(nèi)部可設(shè) 計(jì)復(fù)位組件;密碼鑒別密碼鑒別通過后,給出可靠控制信息。 在日常生活和工作中,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。為滿足人們對(duì)鎖的使用 要求,增加其安全性,用密碼代替鑰匙的密碼鎖應(yīng)運(yùn)而生。目前使用的密碼鎖種類繁 多,各具特

7、色。本文從經(jīng)濟(jì)實(shí)用的角度出發(fā),采用 STC12C5410AD 單片機(jī),研制了一款 具有報(bào)警功能的電子密碼鎖。該密碼鎖設(shè)計(jì)方法合理,簡(jiǎn)單易行,成本低,符合住宅、 辦公室用鎖要求,具有推廣價(jià)值。 1.2 密碼鎖的分類 隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人類生活水平的提高，根據(jù)人們不同的需求已研 制出許多不同類型的密碼鎖！ 1.2.1 多撥式密碼鎖 最簡(jiǎn)單的密碼鎖，常見於低安全設(shè)定的單車鎖，使用多個(gè)撥圈。每個(gè)圈 的中間有凹位。鎖的中心的一條軸，上有數(shù)個(gè)凸出的齒，用來卡住撥圈。當(dāng) 撥圈轉(zhuǎn)到正確的密碼組合，鎖便可以打開。這種鎖是最容易打開的。很多這 類鎖根本無需知道密碼都能開啟。除非它的內(nèi)部組件造得完美無瑕，否則

8、只 要把軸向外拉，其中一個(gè)齒便會(huì)比其他更為拉緊撥圈。這時(shí)輪動(dòng)被拉緊的撥 圈，直至聽到小小的卡聲，表示這個(gè)齒已進(jìn)入了正確的凹位。重覆這步 應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)畢業(yè)論文 2 驟，很快便可以把鎖打開。 1.2.2 單一轉(zhuǎn)盤式密碼鎖 用在掛鎖或匣萬上的密碼鎖可以是只有一個(gè)轉(zhuǎn)盤。轉(zhuǎn)盤推動(dòng)背後數(shù)個(gè)平 衡碟片或凸輪。習(xí)慣上，開啟這種鎖時(shí)先把轉(zhuǎn)盤順時(shí)針轉(zhuǎn)到第一個(gè)數(shù)字，然 後反時(shí)針轉(zhuǎn)到第二個(gè)數(shù)字，如此直至最後一個(gè)數(shù)字。凸輪上通常有凹位，當(dāng) 轉(zhuǎn)入正確的密碼後，各位成一直線，鎖便可以打開。 這種密碼鎖較為安全，但亦非全無缺點(diǎn)。例如，部分密碼掛鎖可以拉緊 鎖頭，然後轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤直至不能再動(dòng)，這樣便能把密碼找出。亦有些轉(zhuǎn)盤密碼

9、 鎖的數(shù)字之間有特定關(guān)系，使到密碼的組合可能性大為降低。廉價(jià)的密碼掛 鎖可以用特別的襯片打開，而無需使用密碼。 使用在匣萬上的密碼鎖結(jié)構(gòu)較為嚴(yán)密。 有經(jīng)驗(yàn)的鎖匠可以一面旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤， 一面使用聽筒小心聆聽鎖內(nèi)凸輪的聲音，判斷可能的密碼。 1.2.3 其他類型密碼鎖 有些門鎖上有一個(gè)數(shù)字鍵盤，開啟時(shí)按序鍵入一個(gè)數(shù)字系列。這種鎖是 使用電子控制，常見於辦工室內(nèi)。優(yōu)點(diǎn)是只要告訴員工密碼便可，無須復(fù)制 鑰匙。不過，如果有人把密碼告訴外人，這鎖便形同虛設(shè)。因此這類密碼鎖 的密碼需要經(jīng)常更換才可以。 應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)畢業(yè)論文 3 第章單片機(jī)防盜密碼鎖分析與設(shè)計(jì) 2.1 方案論證與比較 方案一：采用數(shù)字電路控制

10、。其原理方框圖如圖 2.1 所示1。 圖 2.1 數(shù)字密碼鎖電路方案 采用數(shù)字密碼鎖電路的好處就是設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單。 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，其中只有 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 40 秒（一般 情況下，用戶不會(huì)超過 40 秒，若用戶覺得不便，還可以修改）電路將報(bào)警 80 秒， 若電路連續(xù)報(bào)警三次，電路將鎖定鍵盤 5 分鐘，防止他人的非法操作。 電路由兩大部分組成：密碼鎖電路和備用電源(UPS)， 其中設(shè)

11、置 UPS 電源是為 了防止因?yàn)橥ｋ娫斐傻拿艽a鎖電路失效，使用戶免遭麻煩。 密碼鎖電路包含：鍵盤輸入、密碼修改、密碼檢測(cè)、開鎖電路、執(zhí)行電路、 報(bào)警電路、鍵盤輸入次數(shù)鎖定電路。 方案二：采用一種是用以 STC12C5410AD 為核心的單片機(jī)控制方案。利用單片機(jī) 應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)畢業(yè)論文 4 靈活的編程設(shè)計(jì)和豐富的 IO 端口，及其控制的準(zhǔn)確性，不但能實(shí)現(xiàn)基本的密碼鎖 功能， 還能添加調(diào)電存儲(chǔ)、 聲光提示甚至添加遙控控制功能。 其原理如圖 2.1 所示。 圖 2.2 單片機(jī)控制方案 通過比較以上兩種方案，單片機(jī)方案有較大的活動(dòng)空間，不但能實(shí)現(xiàn)所要求 的功能而且能在很大的程度上擴(kuò)展功能，而且還可

12、以方便的對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)，所 以我們采用后一種方案。 2.2 系統(tǒng)分析設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)由單片機(jī)系統(tǒng)、矩陣鍵盤、LED 串口顯示和報(bào)警系統(tǒng)組成。系統(tǒng)能完成開鎖、超時(shí) 報(bào)警、超次鎖定、管理員解密、修改用戶密碼等基本功能的密碼鎖。除上述基本功能外，還具 有調(diào)電存儲(chǔ)、聲光提示等功能，依據(jù)實(shí)際的情況還可以添加遙控功能。 圖 2.3 總體設(shè)計(jì)框圖 STC12C5410AD 單片機(jī) 矩陣 鍵盤 控制 輸入錯(cuò)誤鎖定鍵盤 報(bào)警控制電路 AT24C02 掉電存儲(chǔ)開鎖控制電路 開鎖控制電路開鎖控制電路 指示電路 STC12C5410ADSTC12C5410ADSTC12C5410ADSTC12C5410AD 單片機(jī)單片機(jī)

13、 AT24C02AT24C02AT24C02AT24C02 掉電存儲(chǔ)掉電存儲(chǔ) 串口顯示電路 LEDLEDLEDLED 串口顯示電路串口顯示電路 矩陣矩陣 鍵盤鍵盤 控制控制 指示電路指示電路 輸入錯(cuò)誤鎖定鍵盤輸入錯(cuò)誤鎖定鍵盤 報(bào)警控制電路報(bào)警控制電路 電源電路及電源電路及 UPSUPSUPSUPS 電路電路 應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)畢業(yè)論文 5 第 3 章單片機(jī)防盜密碼鎖硬件設(shè)計(jì) 3.1 單片機(jī)的選取 單片機(jī)是由大名鼎鼎的Intel公司發(fā)明的，最初的系列是MCS-48，后來有了更 加完善的MCS-51，也就是經(jīng)常說的51系列單片機(jī)，它是一種8位的單片機(jī)，這個(gè) 系列的單片機(jī)包括了多個(gè)種類，如8031，8

14、051，8751，8032，8052，8752等。其 中，8051是最典型的產(chǎn)品，該系列的其他產(chǎn)品都是在8051的基礎(chǔ)上，進(jìn)行功能的 增減而來的。所以人們習(xí)慣使用8051來稱呼MCS-51系列單片機(jī)。 后來Intel公司把它 的核心技術(shù)轉(zhuǎn)讓給了世界上很多的小公司，所以世界上就有了許多公司生產(chǎn)51系 列兼容單片機(jī)，比如飛利浦的87LPC系列、華邦的W78系列、達(dá)拉斯的DS87系列、 現(xiàn)代的GSM97系列等等 2。 現(xiàn)在我國比較流行的是美國ATMEL公司的89C、89S系列。我們的實(shí)訓(xùn)板上就 可以使用89S52芯片，它是在線可編程的，也就是說我們可以通過并口下載線直接 把程序下載到芯片里面，使得對(duì)

15、芯片的編程非常的方便。而89CX系列就沒有這個(gè) 在線可編程的功能，我們必須使用專用的編程器才能把編程文件寫入芯片里面， 這樣就會(huì)使得我們的學(xué)習(xí)成本增加,在本設(shè)計(jì)中采用的是STC12C5410AD芯片，該 芯片同樣也是在線可編程的。隨著集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)的出現(xiàn) 給現(xiàn)代工業(yè)測(cè)控領(lǐng)域帶來了一次新的技術(shù)革命。單片機(jī)以其高可靠性、高性價(jià)比， 在工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、智能化儀器儀表、辦公自動(dòng)化等諸多領(lǐng)域得到 廣泛的應(yīng)用，并已步入家庭，在洗衣機(jī)、空調(diào)和電磁爐等家電中到處可見到單片 機(jī)的蹤影。 STC12C5410AD 系列單片機(jī)是單時(shí)鐘/機(jī)器周期的單片機(jī)，是高速/低功耗/ 超強(qiáng)抗干擾的

16、新一代 8051 單片機(jī)，指令代碼完全兼容 8051，但 8-12 倍，內(nèi)部集 成 MAX810 專用復(fù)位電路。4 路 PWM，8 路高速 10 位 A/D 轉(zhuǎn)換，針對(duì)電機(jī)控制， 強(qiáng)干擾場(chǎng)合。詳細(xì)如下 3： 1.增強(qiáng)型 8051CPU，1T，單時(shí)鐘/機(jī)器周期，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051 2.工作電壓：5.5v-3.3v 3.工作頻率范圍 0-35MHz，相當(dāng)于 8051 的 0420MHz。實(shí)際工作頻率可達(dá) 48MHz 4.用戶的應(yīng)用程序空間 10K 5.片上集成 512 字節(jié) RAM 應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)畢業(yè)論文 6 6.通用 I/O 口（27/23/15 個(gè)） ，復(fù)位后為：準(zhǔn)雙向口/弱上拉

17、，可設(shè)置成四種模 式：準(zhǔn)雙向口/弱上拉，推挽/強(qiáng)上拉，僅為輸入/高阻，開漏每個(gè) I/O 口驅(qū)動(dòng)能力均 可達(dá) 20MA，但整個(gè)芯片最大不得超過 55MA 7.ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應(yīng)用可編程） ，無需專用編程器，無需專用仿 真器，可通過串口（P3.0/P3.1）直接下載用戶程序，數(shù)秒可完成一片 8.EEPROM 功能 9.看門狗 10.內(nèi)部集成 MAX810 專用復(fù)位電路（外部晶體 20M 以下時(shí)，可省外部復(fù)位 電路） 11.時(shí)鐘源：外部高精度晶體/時(shí)鐘，內(nèi)部 R/C 震蕩器。用戶在下載程序時(shí)，可 選擇是使用內(nèi)部 R/C 振蕩器還是外部晶體/時(shí)鐘。常溫下內(nèi)部 R/C振蕩器振蕩頻率 為

18、：5.2MHz-6.8MHz 精度要求不高時(shí)候可使 用內(nèi)部時(shí)鐘，但因?yàn)橛兄圃煺`差和溫 漂，應(yīng)認(rèn)為是：4MHz-8MHz 12.共 2 個(gè) 16 位定時(shí)計(jì)數(shù)器，但可用 PCA 模塊再產(chǎn)生 4 個(gè)定時(shí)器 13.外部中斷 2 路 14.PWM（4 路）/PCA（可編程計(jì)數(shù)器陣列，4 路） 15.A/D 轉(zhuǎn)換，10 位高精度 ADC，共八路 16.全雙工異步串口（UART） 17.SPI 同步通信口，主模式/從模式 表 3.1 P3 口引腳的特殊功能 引腳號(hào)第二功能 P3.0RXD(串行輸入) P3.1TXD(串行輸出) P3.2INT0（外部中斷 0） P3.3INT1（外部中斷 1） P3.4TO

19、（定時(shí)器 0 外部輸入） P3.5T1(定時(shí)器 1 外部輸入) P3.6WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） P3.7RD(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通) 應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)畢業(yè)論文 7 STC12C5410AD 內(nèi)部有兩個(gè) 16 位可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 T0、T1。最 大計(jì)數(shù)值為 216-1。工作方式和定時(shí) 器或計(jì)數(shù)器的選擇由指令來確定。 中斷系統(tǒng)允許接受 5 個(gè)獨(dú)立的中 斷源，即兩個(gè)外部中斷，兩個(gè)定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器中斷以及一個(gè)串行口中斷。 外部特性（引腳功能） STC12C5410AD 芯片有 28 條引腳， 雙列直插式封裝引腳圖如圖 3.1 所 示： Vcc(28)：電源+5V GND(14): 接地 XT

20、AL1（6）和 XTAL2（7） ：使 用內(nèi)部振蕩電路時(shí)，用來接石英晶體圖 3.1 STC12C5410AD 引腳圖 和電容；使用外部時(shí)鐘時(shí)，用來輸入時(shí)鐘脈沖 P1 口（18-25） ：準(zhǔn)雙向通用 I/O 口。 P2 口（26,27,2,1,13-16） ：準(zhǔn)雙向口，既可作地址總線口輸出地址高 8 位，也可 作普通 I/O 口用。 P3 口（4,5,8-11,16） ：多用途口，既可作普通 I/O 口，也可按每位定義的第二功 能操作。 RST（9） ：復(fù)位信號(hào)輸入端。AT89S51 接能電源后，在時(shí)鐘電路作用下，該腳 上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平，使內(nèi)部復(fù)位。第二功能是 VPD，即備用電源

21、輸入端。當(dāng)主電源 Vcc 發(fā)生故障，降低到低電平規(guī)定值時(shí)，VPD 將為 RAM 提供 備用電源，發(fā)保證存儲(chǔ)在 RAM 中的信號(hào)不丟失。 3.2 掉電保護(hù)芯片選取 串行 EEPROM 中， 較為典型的有 ATMEL 公司的 AT24CXX 系列和 AT93CXX 等系列產(chǎn)品。簡(jiǎn)稱 I2C 總線式串行器件。串行器件不僅占用很少的資源和 I/O 線， 而且體積大大縮小，同時(shí)具有工作電源寬、抗干擾能力強(qiáng)、功耗低、數(shù)據(jù)不易丟 失和支持在線編程等特點(diǎn) 10。 I2C 總線是一種用于 IC 器件之間連接的二線制總線。它通過 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，

22、并根據(jù)地址 識(shí)別每個(gè)器件：不管是單片機(jī)、存儲(chǔ)器、LCD 驅(qū)動(dòng)器還是鍵盤接口。 1I2C 總線的基本結(jié)構(gòu)：采用 I2C 總線標(biāo)準(zhǔn)的單片機(jī)或 IC 器件，其內(nèi)部不 僅有 I2C 接口電路，而且將內(nèi)部各單元電路按功能劃分為若干相對(duì)獨(dú)立的模塊， 應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)畢業(yè)論文 8 通過軟件尋址實(shí)現(xiàn)片選，減少了器件片選線的連接。CPU 不僅能通過指令將某個(gè) 功能單元電路掛靠或摘離總線，還可對(duì)該單元的工作狀況進(jìn)行檢測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì) 硬件系統(tǒng)的既簡(jiǎn)單又靈活的擴(kuò)展與控制。I2C 總線接口電路結(jié)構(gòu)如圖 3.1 所示。 從圖中可以看出：對(duì)于時(shí)鐘及數(shù)據(jù)傳送，串行數(shù)據(jù) I/O 端 SDA 一般需要用外 部上拉電阻將其電平拉高

23、。 2雙向傳輸?shù)慕涌谔匦裕簜鹘y(tǒng)的單片機(jī)串行接口的發(fā)送和接收一般都分別 用一條線，如 MCS51 系列的 TXD 和 RXD，而 I2C 總線則根據(jù)器件的功能通過軟 件程序使其可工作于發(fā)送或接收方式。當(dāng)某個(gè)器件向總線上發(fā)送信息時(shí)，它就是 發(fā)送器(也叫主器件)，而當(dāng)其從總線上接收信息時(shí)，又成為接收器(也叫從器件)。 主器件用于啟動(dòng)總線上傳送數(shù)據(jù)并產(chǎn)生時(shí)鐘以開放傳送的器件，此時(shí)任何被尋址 的器件均被認(rèn)為是從器件。 I2C 總線的控制完全由掛接在總線上的主器件送出的地 址和數(shù)據(jù)決定。 總線上主和從(即發(fā)送和接收)的關(guān)系不是一成不變的， 而是取決于此時(shí)數(shù)據(jù)傳 送的方向。SDA 和 SCL 均為雙向 I/

24、O 線，通過上拉電阻接正電源。當(dāng)總線空閑時(shí)， 兩根線都是高電平。連接總線的器件的輸出級(jí)必須是集電極或漏極開路，以具有 線“與”功能。I2C 總線的數(shù)據(jù)傳送速率在標(biāo)準(zhǔn)工作方式下為 100kbit/s，在快速方式 下，最高傳送速率可達(dá) 400kbit/s。 3I2C 總線上的時(shí)鐘信號(hào)：在 I2C 總線上傳送信息時(shí)的時(shí)鐘同步信號(hào)是由 掛接在 SCL 時(shí)鐘線上的所有器件的邏輯“與”完成的。SCL 線上由高電平到低電平 的跳變將影響到這些器件，一旦某個(gè)器件的時(shí)鐘信號(hào)下跳為低電平，將使 SCL 線 一直保持低電平，使 SCL 線上的所有器件開始低電平期。此時(shí)，低電平周期短的 器件的時(shí)鐘由低至高的跳變并不能

25、影響 SCL 線的狀態(tài)，于是這些器件將進(jìn)入高電 平等待的狀態(tài)。 當(dāng)所有器件的時(shí)鐘信號(hào)都上跳為高電平時(shí)，低電平期結(jié)束，SCL 線被釋放返 回高電平，即所有的器件都同時(shí)開始它們的高電平期。其后，第一個(gè)結(jié)束高電平 期的器件又將 SCL 線拉成低電平。這樣就在 SCL 線上產(chǎn)生一個(gè)同步時(shí)鐘?？梢?， 時(shí)鐘低電平時(shí)間由時(shí)鐘低電平期最長的器件確定，而時(shí)鐘高電平時(shí)間由時(shí)鐘高電 平期最短的器件確定。 4數(shù)據(jù)的傳送：在數(shù)據(jù)傳送過程中，必須確認(rèn)數(shù)據(jù)傳送的開始和結(jié)束。 在 I2C 總線技術(shù)規(guī)范中， 開始和結(jié)束信號(hào) （也稱啟動(dòng)和停止信號(hào)） 的定義如圖 2 所示。 當(dāng)時(shí)鐘線SCL為高電平時(shí)， 數(shù)據(jù)線SDA由高電平跳變?yōu)榈?/p>

26、電平定義為“開始”信號(hào)， 起始狀態(tài)應(yīng)處于任何其他命令之前；當(dāng) SCL 線處于高電平時(shí)，SDA 線發(fā)生低電平 到高電平的跳變?yōu)椤敖Y(jié)束”信號(hào)。器件將處于備用方式（Standby MODE).開始和結(jié) 束信號(hào)都是由主器件產(chǎn)生。在開始信號(hào)以后，總線即被認(rèn)為處于忙狀態(tài)；在結(jié)束 信號(hào)以后的一段時(shí)間內(nèi)，總線被認(rèn)為是空閑的。 應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)畢業(yè)論文 9 I2C 總線的數(shù)據(jù)傳送格式是：在 I2C 總線開始信號(hào)后，送出的第一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù) 是用來選擇從器件地址的， 其中前 7 位為地址碼， 第 8 位為方向位(R/W)讀寫控制。 方向位為“0”表示發(fā)送，即主器件把信息寫到所選擇的從器件；方向位為“1”表示主 器件將

27、從從器件讀信息。開始信號(hào)后，系統(tǒng)中的各個(gè)器件將自己的地址和主器件 送到總線上的地址進(jìn)行比較，如果與主器件發(fā)送到總線上的地址一致，則該器件 即為被主器件位(R/W)確定。 在 I2C 總線上每次傳送的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)不限，但每一個(gè)字節(jié)必須為 8 位，而且 每個(gè)傳送的字節(jié)后面必須跟一個(gè)應(yīng)答位 ACK,ACK 信號(hào)在第 9 個(gè)時(shí)鐘周期時(shí)出現(xiàn)。 數(shù)據(jù)的傳送過程如圖 3 所示。每次都是先傳最高位，通常從器件在接收到每個(gè)字 節(jié)后都會(huì)作出響應(yīng)，即釋放 SCL 線返回高電平，準(zhǔn)備接收下一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)，主器 件可繼續(xù)傳送。如果從器件正在處理一個(gè)實(shí)時(shí)事件而不能接收數(shù)據(jù)時(shí)， （例如正在 處理一個(gè)內(nèi)部中斷，在這個(gè)中斷處理完之

28、前就不能接收 I2C 總線上的數(shù)據(jù)字節(jié)） 可以使時(shí)鐘 SCL 線保持低電平，從器件必須使 SDA 保持高電平，此時(shí)主器件產(chǎn)生 1 個(gè)結(jié)束信號(hào)，使傳送異常結(jié)束，迫使主器件處于等待狀態(tài)。當(dāng)從器件處理完畢時(shí) 將釋放 SCL 線，主器件繼續(xù)傳送。當(dāng)主器件發(fā)送完一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)后，接著發(fā)出 對(duì)應(yīng)于 SCL 線上的一個(gè)時(shí)鐘 ACK 認(rèn)可位，在此時(shí)鐘內(nèi)主器件釋放 SDA 線，一個(gè) 字節(jié)傳送結(jié)束，而從器件的響應(yīng)信號(hào)將 SDA 線拉成低電平，使 SDA 在該時(shí)鐘的 高電平期間為穩(wěn)定的低電平。從器件的響應(yīng)信號(hào)結(jié)束后，SDA 線返回高電平，進(jìn) 入下一個(gè)傳送周期。 I2C 總線還具有廣播呼叫地址用于尋址總線上所有器件的

29、功能。 若一個(gè)器件不 需要廣播呼叫尋址中所提供的任何數(shù)據(jù)，則可以忽略該地址不作響應(yīng)。如果該器 件需要廣播呼叫尋址中提供的數(shù)據(jù)，則應(yīng)對(duì)地址作出響應(yīng)，其表現(xiàn)為一個(gè)接收器。 5總線的競(jìng)爭(zhēng)解決：總線上可能掛接有多個(gè)器件，有時(shí)會(huì)發(fā)生兩個(gè)或多個(gè)主 器件同時(shí)想占用總線的情況。例如，多單片機(jī)系統(tǒng)中，可能在某一時(shí)刻有兩個(gè)單 片機(jī)要同時(shí)向總線發(fā)送數(shù)據(jù)，這種情況叫做總線競(jìng)爭(zhēng)。I2C 總線具有多主控能力， 可以對(duì)發(fā)生在 SDA 線上的總線競(jìng)爭(zhēng)進(jìn)行仲裁，其仲裁原則是這樣的：當(dāng)多個(gè)主器 件同時(shí)想占用總線時(shí)，如果某個(gè)主器件發(fā)送高電平，而另一個(gè)主器件發(fā)送低電平， 則發(fā)送電平與此時(shí) SDA 總線電平不符的那個(gè)器件將自動(dòng)關(guān)閉其輸

30、出級(jí)?？偩€競(jìng)爭(zhēng) 的仲裁是在兩個(gè)方面進(jìn)行的。首先是地址位的比較，如果主器件尋址同一個(gè)從器 件，則進(jìn)入數(shù)據(jù)位的比較，從而確保了競(jìng)爭(zhēng)仲裁的可靠性。由于是利用 I2C 總線 上的信息進(jìn)行仲裁，因此不會(huì)造成信息的丟失。 6. I2C 總線接口器件： 目前在儀器儀表、 移動(dòng)通信、 密碼控制等領(lǐng)域采用 I2C 總線接口器件已經(jīng)比較普遍。另外，通用的 I2C 總線接口器件，如帶 I2C 總線的 單片機(jī)、RAM、ROM、A/D、D/A、LCD 驅(qū)動(dòng)器等器件，也越來越多地應(yīng)用于計(jì) 算機(jī)及自動(dòng)控制系統(tǒng)中。 應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)畢業(yè)論文 10 AT24CXX 是美國 ATMEL 公司的低功耗 CMOS 串行 EEPROM

31、，典型的型號(hào) 有 AT24C01A/02/04/08/16 等 5 種，它們的存儲(chǔ)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(jí) 別有 5V， 2.7V,2.5V,1.8V;本文主要介紹常用的 AT24C02 即 256 字節(jié)存儲(chǔ)器的使用； 它具有工作電壓寬（2.55.5V） 、擦寫次 數(shù)多（大于 10000 次） 、寫入速度快（小 于 10ms）等特點(diǎn)。外行如圖 3.2： AT24C02 的 1、 2、 3 腳是三條地址線， 用于確定芯片的硬件地址（實(shí)驗(yàn)板中直接 接地只有一塊器件） ；第 8 腳和第 4

32、 腳分 別為正、負(fù)電源。第 5 腳 SDA 為串行數(shù) 據(jù)輸入/輸出，數(shù)據(jù)通過這條雙向 I2C 總圖 3.2 AT24C02 引腳圖 線串行傳送，SDA 和 SCL 都需要和正電 源間各接一個(gè) 5.1K 的電阻上拉。第 7 腳為 WP 寫保護(hù)端，接地時(shí)允許芯片執(zhí)行一 般的讀寫操作。接電源端時(shí)不允許對(duì)器件寫。 24C02 中帶有片內(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 自動(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)。 3.3 移位寄存芯片選取 164 為 8 位移位寄存器,其主要電特性的典型值如下

33、： 表 3.2 164 芯片電特性 型號(hào)fmPn 54/7416436MHz185mW 54/74LS16436MHz80mW 當(dāng)清除端（CLEAR）為低電平時(shí)，輸出端（QAQH）均為低電平。 串行數(shù) 據(jù)輸入端（A，B）可控制數(shù)據(jù)。當(dāng) A、B 任意一個(gè)為低電平，則禁 止新數(shù)據(jù)輸 入，在時(shí)鐘端（CLOCK）脈沖上升沿作用下 Q0 為低電平。當(dāng) A、B 有一個(gè)為 高電平， 則另一個(gè)就允許輸入數(shù)據(jù)， 并在 CLOCK 上升沿作用下決定 Q0 的狀態(tài)。 引出端符號(hào)10: CLOCK時(shí)鐘輸入端 CLEAR同步清除輸入端（低電平有效） A，B串行數(shù)據(jù)輸入端 QAQH輸出端 74164 的極限值 電源電壓

34、7V 應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)畢業(yè)論文 11 輸入電壓 5.5V 工作環(huán)境溫度 -070 儲(chǔ)存溫度 -65150 表 3.3 164 真值表 輸入輸出 CLEARCLOCKABQAQB.QH L H H H H L HH L L LL.L QA0QB0 .QH0 HQAn .QHn LQAn .QHn LQAn .QHn 注釋：L-低電平H-高電平X-任意低電平-低到高電平跳變 QA0,QB0,QH0 規(guī)定的穩(wěn)態(tài)條件建立前的電平 QAn,QGn 時(shí)鐘最近的前的電平 3.4 主硬件電路設(shè)計(jì) 硬件設(shè)計(jì)電路圖見附錄11 3.4.1 外接電源供電電路及電源指示燈 直接采用 PC 的 USB 接口 5V 直流電

35、源給實(shí)訓(xùn) 板供電，然后在電源電路中加入一個(gè) 500mA 電流限 制的自恢復(fù)保險(xiǎn)絲給 PC 的 USB 電源提供了保護(hù)的 作用同 時(shí)，為了顯示外接電源給電路提供了電源在 系統(tǒng)中增加了電源指示燈電路， 發(fā)光二極管工作在正 常工作狀態(tài)時(shí)， 流過 LED 的電流只需要 510mA 左 右就行，在電路中采用白發(fā)紅高亮 LED，所以可以取圖 3.3 電源顯示電路 5mA 左右的電流值，通過計(jì)算，可知：連接 LED 的 限流電阻的阻值可以采用 680。 3.4.2 系統(tǒng)復(fù)位電路 復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，只要給RESET引腳加上2個(gè)機(jī)器周期以上的高電 平信號(hào)，即可使單片機(jī)復(fù)位。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，

36、當(dāng)程序運(yùn)行出錯(cuò) 或是操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為了擺脫死鎖狀態(tài)，也需要按復(fù)位鍵重新 復(fù)位。 在系統(tǒng)中， 為了實(shí)現(xiàn)上述的兩項(xiàng)功能， 采用常用的按鍵電平復(fù)位電路， 如圖3.4 所示。從途中可以看出，當(dāng)系統(tǒng)得到工作電壓的時(shí)候，復(fù)位電路工作在上電自動(dòng) 復(fù)位狀態(tài)，通過外部復(fù)位電路的電容充電來實(shí)現(xiàn)，只要Vcc的上升時(shí)間不超過1ms 應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)畢業(yè)論文 12 就可現(xiàn)自動(dòng)上電復(fù)位功能。在本系統(tǒng) 中采用10uF的電容和10k的電阻來 實(shí)現(xiàn)復(fù)位電路。當(dāng)系統(tǒng)出錯(cuò)時(shí)，直接 按開關(guān)實(shí)現(xiàn)模擬系統(tǒng)上電復(fù)位的功 能，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)重新復(fù)位啟動(dòng)。 3.4.3 時(shí)鐘電路 時(shí)鐘電路是用于產(chǎn)生單片機(jī)工作時(shí) 所必需的時(shí)鐘信號(hào)。

37、時(shí)鐘是單片機(jī)的心圖 3.4 按鍵電平復(fù)位電 臟，單片機(jī)各功能部件的運(yùn)行都是以時(shí)鐘頻率為基準(zhǔn)的，有條不紊地一拍一拍地 工作。時(shí)鐘頻率直接影響單片機(jī)的速度，時(shí)鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機(jī)系統(tǒng) 的穩(wěn)定性。在本系統(tǒng)中采用內(nèi)部時(shí)鐘方式的電 路，如圖 3.10 所示。 電路中的電容 C1、C2 典型值為 3010 pF。 外接電容的值雖然沒有嚴(yán)格的要求，但是電容 的大小會(huì)影響振蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速 性。同時(shí)，在系統(tǒng)中采用 11.0592MHz 的晶體 振蕩器來產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖。 一方面，可以滿足系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)的機(jī)器 周期的需要；另一方面，在進(jìn)行串行口通訊的 時(shí)候能夠提供精準(zhǔn)的通訊波特率。圖 3.5 內(nèi)部時(shí)鐘

38、方式電路 3.5 按鍵電路設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)就采用矩陣鍵盤，減少了鍵盤與單片機(jī)接口時(shí)所占用的 I/O 線的數(shù)目， 在按鍵比較多的時(shí)候，通常采用這樣方法12。其原理如圖 3.6 所示。 圖 3.6 矩陣鍵盤原理電路圖 每一條行線與列線的交叉處不相通，而是通過一個(gè)按鍵來連通，利用這種行 C6 20P C7 20P Y1 11.0592M XTAL2 XTAL1 應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)畢業(yè)論文 13 列式矩陣結(jié)構(gòu)只需要 N 條行線和 M 條列線，即可組成具有 NM 個(gè)按鍵的鍵盤。 在這種行列式矩陣鍵盤非鍵盤編碼的單片機(jī)系統(tǒng)中，鍵盤處理程序首先執(zhí)行 等待按鍵并確認(rèn)有無按鍵按下的程序段。 當(dāng)確認(rèn)有按鍵按下后，下一步

39、就要識(shí)別哪一個(gè)按鍵按下。對(duì)鍵的識(shí)別通常有 兩種方法：一種是常用的逐行掃描查詢法；另一種是速度較快的線反轉(zhuǎn)法。 對(duì)照?qǐng)D 3.6 所示的 44 鍵盤，說明線反轉(zhuǎn)工作原理。首先辨別鍵盤中有無鍵按 下，有單片機(jī) I/O 口向鍵盤送全掃描字，然后讀入行線狀態(tài)來判斷。方法是：向行 線輸出全掃描字 0FFH，把全部列線置為低電平，然后將列線的電平狀態(tài)讀入累加 器 A 中。如果有按鍵按下，總會(huì)有一根行線電平被拉至低電平從而使行線不全為 1。 判斷鍵盤中哪一個(gè)鍵被按下，是通過將列線逐列置低電平后檢查行輸入狀態(tài) 來實(shí)現(xiàn)的。方法是：依次給列線送低電平，然后查所有行線狀態(tài)，如果全為 1， 則 所按下的鍵不在此列；如果

40、不全為 1，則所按下的鍵必在此列，而且是與零電平行 線相交點(diǎn)上的那個(gè)鍵。 按鍵的操作面板如圖 3.7 所示。共計(jì)數(shù)字鍵 10 個(gè)，功能鍵 6 個(gè)，還有 3 個(gè)指 示燈和一個(gè)蜂鳴器。 789EN 0 CLR R F4 6 3 F3 5 2 F2 4 1 F1 L1 L2L3 圖 3.7 按鍵操作面板示意圖 10 個(gè)數(shù)字鍵用來輸入密碼，另外 6 個(gè)功能鍵分別是：CLR、EN、F1、F2、F3、 F4。其中 CLR 鍵的功能是當(dāng)輸入密碼錯(cuò)誤時(shí)，清除前面已經(jīng)輸入的數(shù)據(jù)，重新輸 入。EN 鍵的功能是確認(rèn)輸入的密碼。F1 是管理模式切換鍵，當(dāng)用戶連續(xù)三次輸入 錯(cuò)誤密碼，鍵盤將被鎖定，這個(gè)時(shí)候就可以啟動(dòng)管理

41、模式，使用管理員的密碼來 開鎖。 F2 是用來進(jìn)入修改密碼的狀態(tài)。 F3 是用來關(guān)閉顯示器， 一來可以節(jié)省電量， 應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)畢業(yè)論文 14 另外也可以防止不法分子偷窺密碼。F4 是用來作電鈴。 上面的 3 個(gè)指示燈 L1、L2、L3 是用來指示操作的狀態(tài)：L1 是管理員狀態(tài)指 示燈，當(dāng)按下 F1 后，指示燈自動(dòng)點(diǎn)亮；L2 是修改密碼指示燈，當(dāng)按下 F2 后，指 示燈自動(dòng)點(diǎn)亮；L3 是輸入狀態(tài)指示燈，每次按按鍵時(shí)，閃爍一次，密碼輸滿六位， 指示燈點(diǎn)亮。 面板上還有一個(gè)蜂鳴器，其中一個(gè)功能是用來指示操作的按鍵是否成功的按 下；另外一個(gè)功能是當(dāng)用戶輸入密碼錯(cuò)誤時(shí)，鳴笛就會(huì)以示報(bào)警。 3.6 A

42、T24C02 掉電存儲(chǔ)單元的設(shè)計(jì) 掉電存儲(chǔ)單元的作用是在電源斷開的時(shí)候，存儲(chǔ)當(dāng)前設(shè)定的密碼信息。 AT24C02 是 ATMEL 公司的 2KB 字節(jié)的電可擦除存儲(chǔ)芯片，采用兩線串行的總線 和單片機(jī)通訊，電壓最低可以到 2.5V，額定電流為 1mA，靜態(tài)電流 10Ua(5.5V)， 芯片內(nèi)的資料可以在斷電的情況下保存 40 年以上，而且采用 8 腳的 DIP 封裝，使 用方便。其電路如圖 3.8 所示。 圖 3.8 掉電存儲(chǔ)電路原理圖 圖中 R7、 R8 是上拉電阻， 其作用是減少 AT24C02 的靜態(tài)功耗， 由于 AT24C02 的數(shù)據(jù)線和地址線是復(fù)用的并采用串口的方式傳送數(shù)據(jù)， 所以只用

43、兩根線 SCL （移 位脈沖）和 SDA（數(shù)據(jù)/地址）與單片機(jī)傳送數(shù)據(jù)。每當(dāng)設(shè)定一次密碼，系統(tǒng)就自 動(dòng)調(diào)用存儲(chǔ)程序，將密碼信息保存在芯片內(nèi)；當(dāng)系統(tǒng)重新上電的時(shí)候，自動(dòng)調(diào)用 讀存儲(chǔ)器程序，將存儲(chǔ)器內(nèi)的密碼等信息，讀到緩存單元中，供主程序使用。 3.7 六位 LED 數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的顯示電路是為了給使用者以提示而設(shè)置的。考慮到為了節(jié)約單 片機(jī)的口資源，本系統(tǒng)的顯示采用串行顯示的方式，只使用單片機(jī)的兩個(gè)串行口， 就可以完成單片機(jī)的顯示功能，顯示電路原理圖如圖 3.9 所示。 從單片機(jī)串口輸出的信號(hào)先送到左邊的移位寄存器（74HC164）,由于移位脈 應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)畢業(yè)論文 15 沖

44、的作用，使數(shù)據(jù)向右移，達(dá)到顯示的目的。移位寄存器 74HC164 還兼作數(shù)碼管 的驅(qū)動(dòng)，插頭 1（header1）接電源，插頭 2（header2）接數(shù)據(jù)和脈沖輸出端。電路 中的三個(gè)整流管 D1D3 的作用是降低數(shù)碼管的工作電壓，增加其使用壽命。 圖 3.9 顯示器原理圖 顯示器主要顯示的幾個(gè)字符，給用戶提供指示，見圖 3.10 所示： 圖 3.10a 關(guān)閉狀態(tài) 圖 3.10b 開鎖狀態(tài) 圖 3.10c 密碼輸入及修改狀態(tài) 0-OFF- 0-OPEN - SRERRO 應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)畢業(yè)論文 16 圖 3.10d 密碼輸入錯(cuò)誤后的提示 圖 3.10e 密碼輸入錯(cuò)誤次數(shù)超過 3 次后的鎖定狀態(tài)

45、 3.8 報(bào)警電路設(shè)計(jì) 在系統(tǒng)中往往需要產(chǎn)生按鍵相應(yīng)或是工作提示的提示音輸出電路，給系統(tǒng)的 工作狀態(tài)提供了非常方便的提示作用， 這個(gè)功能就是報(bào)警電路所產(chǎn)生的， 如圖 3.11 所示。 圖 3.11 報(bào)警器控制電路 由圖可知：當(dāng)單片機(jī)提供的蜂鳴器信號(hào)端 P2. . . .2 出現(xiàn)高電平的時(shí)候，三極管 S8550 不工作，于是蜂鳴器不工作，不產(chǎn)生任何聲響；反之，蜂鳴器將產(chǎn)生聲響。 3.9 開鎖電路設(shè)計(jì) 通過單片機(jī)送給開鎖執(zhí)行機(jī)構(gòu)，電路驅(qū)動(dòng)電磁鎖吸合，從而達(dá)到開鎖的目的。 其原理如圖 3.12 所示。 單片機(jī)微控單片機(jī)微控 制器制器 開鎖驅(qū)動(dòng)電路開鎖驅(qū)動(dòng)電路 電 磁 鎖 電 磁 鎖 密碼正密碼正 確

46、？確？ Y 返回返回 N 圖 3.12 密碼鎖開鎖機(jī)構(gòu)示意圖 888888 應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)畢業(yè)論文 17 當(dāng)用戶輸入的密碼正確，單片機(jī)便輸出開鎖信號(hào)，送到開鎖驅(qū)動(dòng)電路，然后 驅(qū)動(dòng)電磁鎖，達(dá)到開鎖的目的。其實(shí)際電路如圖 3.13 所示。它是由電路驅(qū)動(dòng)和開 鎖兩級(jí)組成。由 Q2、D4 組成驅(qū)動(dòng)電路，其中 Q2 可以選擇普通的小功率三極管如 9014、9018 都可以滿足要求，D4 作為開鎖的提示，由 D5、C3、Q3 組成開鎖電路。 其中 D5、C3 是為了消除電磁鎖可能產(chǎn)生的反向高電壓以及可能產(chǎn)生的電磁干擾。 Q3 可選用中功率的三極管如 8050，電磁鎖的選用要視情況而定，但是吸合力要足 夠

47、且由一定的余量。 在本次設(shè)計(jì)中，基于節(jié)省材料的原則，暫時(shí)用發(fā)光二極管代替電磁鎖，發(fā)光 管亮，表示開鎖；滅，表示沒有開鎖。 圖 3.13 密碼鎖開鎖機(jī)構(gòu)電路圖 應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)畢業(yè)論文 18 第章單片機(jī)防盜密碼鎖軟件設(shè)計(jì) 4.1 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 4.1.1 模塊介紹 該計(jì)程計(jì)價(jià)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)分為以下幾個(gè)模塊： (1)主程序模塊 主程序主要完成初始化、設(shè)置中斷向量、檢查有無按鍵按下、以及調(diào)用顯示 等等。主程序的流程圖如 4.1,4.2 所示。 (2)鍵盤掃描及識(shí)別子程序 鍵盤采用查詢的方式，放在主程序中，當(dāng)沒有按鍵按下的時(shí)候，單片機(jī)循環(huán) 主程序，一旦有按鍵按下，便轉(zhuǎn)向相應(yīng)的子程序處理，處理結(jié)束再返回

48、。其程序 流程如圖下圖所示. (3)調(diào)電存儲(chǔ)服務(wù)程序 當(dāng)比較密碼的時(shí)候， 需要讀 AT24C02 程序， 將存儲(chǔ)在芯片內(nèi)的數(shù)據(jù)讀到 RAM 中，然后和輸入的密碼相比較。當(dāng)修改密碼的時(shí)候，需要把輸入的密碼保存到 AT24C02 中，其程序流程如圖所示. (4)顯示子程序 由于是分屏顯示數(shù)據(jù)，所以就要用到 5 個(gè)顯示子程序，分別是：關(guān)閉狀態(tài)顯 示子程序（DIS_A） 、開鎖狀態(tài)顯示子程序（DIS_B） 、密碼輸入及修改狀態(tài)顯示子 程序(DIS_C)、密碼輸入錯(cuò)誤后的提示子程序(DIS_D)。密碼在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)輸入 錯(cuò)誤次數(shù)超過 3 次后的鎖定狀態(tài)顯示子程序(DIS_E)。 4.1.2 程序流程圖

49、圖 4.1 主流程圖圖 4.2 修改密碼流程圖 開始 初始化 調(diào)用顯示 開鎖 輸入密碼3 ? 鎖定 按 F2 輸入原密碼 輸入新密碼 比較密碼 調(diào)用 24c02 調(diào)用顯示 退出 Y N Y 6 N Y N 應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)畢業(yè)論文 19 4.2 KEIL3 程序匯編調(diào)試與 HEX 燒寫 1. 8051 開發(fā)工具 KEIL C51 標(biāo)準(zhǔn) C 編譯器為 8051 微控制器的軟件開發(fā)提供了 C 語言環(huán)境,同時(shí) 保留了匯編代碼高效,快速的特點(diǎn)。C51 編譯器的功能不斷增強(qiáng)，使你可以更加貼 近 CPU 本身，及其它的衍生產(chǎn)品。C51 已被完全集成到 uVision3 的集成開發(fā)環(huán)境 中，這個(gè)集成開發(fā)環(huán)境包含：編譯器，匯編器，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，項(xiàng)目管理器，調(diào) 試器。UVision3 IDE 可為它們提供單一而靈活的開發(fā)環(huán)境。C51 V7 版本是目前最 高效、靈活的 8051 開發(fā)平臺(tái)。它可以支持所有 8051 的衍生產(chǎn)品，也可以支持所 有兼容的仿真器，同時(shí)支持其它第三方開發(fā)工具。因此，C51 V7 版本無疑是 8051 開發(fā)用戶的最佳選擇。 2. uVision3 集成開發(fā)環(huán)境 a.項(xiàng)目管理 工程(project)是由源文件、開發(fā)工具選項(xiàng)以及編