【正文】 過鍵盤輸入，若密碼正確，則將鎖打開。 （ 2）密碼由用戶自己設(shè)定，在開鎖狀態(tài)下，用戶可自行修改密碼。 （ 3）具有自動報警功能。自動報警分現(xiàn)場報警和遠(yuǎn)程報警兩種?，F(xiàn)場報警由揚聲器發(fā)出報警聲。 （ 4）兩種情況下可報警：一是密碼輸入錯誤 3 次，則報警；二是非正常開門，如破門而入的情況，可通過系統(tǒng)的紅外監(jiān)視裝置監(jiān)測，同時報警，保證了系統(tǒng)的安全性。系統(tǒng)工作時，用戶通過按鍵輸入 4 位密碼，單片機(jī)將輸入密碼與設(shè)定密碼進(jìn)行比較，若密碼正確，則發(fā)出開鎖信號，將門打開，系統(tǒng)不報警；若密碼不正確，則有相應(yīng)的指示燈閃動，并要求重新輸入密碼，重新輸入密碼的次數(shù)不能超過 3 次，若 3 次輸入的密碼都不正確，則發(fā)出報警信號。 重慶信息技術(shù)職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 3 頁 第 1 章 密碼鎖設(shè)計方案 系統(tǒng)功能 （ 1）系統(tǒng)設(shè)置 4 位密碼，密碼通過鍵盤輸入，若密碼正確，則將鎖打開。 （ 2）密碼由用戶自己設(shè)定，在開鎖狀態(tài)下，用戶可自行修改密碼。 （ 3）具有自動報警功能。自動報警分現(xiàn)場報警和遠(yuǎn)程報警兩種。現(xiàn)場報警由揚聲器發(fā)出報警聲。 （ 4）兩種情況下可報警：一是密碼輸入錯誤 3 次，則報警；二是非正常開門，如破門而入的情況，可通過系統(tǒng)的紅外 監(jiān)視裝置監(jiān)測，同時報警，保證了系統(tǒng)的安全性。系統(tǒng)工作時，用戶通過按鍵輸入 4 位密碼，單片機(jī)將輸入密碼與設(shè)定密碼進(jìn)行比較，若密碼正確，則發(fā)出開鎖信號，將門打開，系統(tǒng)不報警；若密碼不正確，則有相應(yīng)的指示燈閃動，并要求重新輸入密碼，重新輸入密碼的次數(shù)不能超過 3 次，若 3 次輸入的密碼都不正確，則發(fā)出報警信號。 方案選擇 方案一 數(shù)字密碼鎖電路方案一方框圖 如圖 所示 圖 數(shù)字密碼鎖電路方案 重慶信息技術(shù)職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 4 頁 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) 9 個用戶輸入鍵，其中只有 4 個是有效的密碼輸入鍵，其他都是干擾按鍵，若按下干擾按鍵，鍵盤輸入電路自動清零，原輸入密碼無效，需重新輸入；如果用戶輸入密碼的時間超過 10 秒（一般不會超過 10 秒，特殊情況客戶可自行修改時間），電路將報警 80 秒，若電路連續(xù)報警 3 次，鍵盤鎖定 5 分鐘，防止他人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)置 UPS 電源是為了防止因為停電造成的密碼鎖電路失效，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、開鎖電路、執(zhí)行電路、報警電路、鍵盤輸入次數(shù)鎖定電路 。 方案二 采用以 單片機(jī)為核心的控制方案二如圖 所示 ： 采用以 AT89C51 為核心的單片機(jī)控制方案。利用單片機(jī)靈活的編程設(shè)計和豐富的 IO 端口，及其控制的準(zhǔn)確性，不但能實現(xiàn)基本的密碼鎖功能，還能添加調(diào)電存儲、聲光提示甚至添加遙控控制功能 [1]。其原理如圖 所示。 圖 單片機(jī)控制方案 比較以上兩種設(shè)計方案，單片機(jī)方案有較大的活動空間，根據(jù)生活所需，其能實現(xiàn)所要求的功能而且能在很大的程度上擴(kuò)展功能，而且還可以方便的對系統(tǒng)進(jìn)行升級，保密性能也好，所以我們采用 后一種方案。 設(shè)計思路 本方案采用的是以 AT89C51 為核心的單片機(jī)控制方案。利用單片機(jī)靈活的編程設(shè)計和豐富的 I/O 端口，及其控制的準(zhǔn)確性，實現(xiàn)基本的密碼鎖功能 [2]。 開鎖控制電路 89C51 單片機(jī) AT24C02 掉電存儲 串口顯示電路 矩陣 鍵盤 控制 指示電路 輸入錯誤鎖定鍵盤 延時報警控制電路 重慶信息技術(shù)職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 5 頁 設(shè)計思路如下： 輸入密碼用矩形鍵盤，包括數(shù)字鍵和功能鍵。 LED數(shù)碼管顯示輸入密碼，用 74JS247驅(qū)動數(shù)碼管發(fā)光顯示數(shù)碼，用 74LS138控制各位顯示器分時進(jìn)行顯示。 用發(fā)光二極管代替開鎖的電路，發(fā)光表示開鎖。 輸入密碼錯誤次數(shù)超過 3 次，系統(tǒng)報警。 打開電源后，顯示器顯示“ 000000”，設(shè)原始密碼為“ 123456”，只要輸入此密碼便了開門。這樣可預(yù)防停電后再來電時無密碼可用。 按“ C”鍵，清除顯示器為“ 000000”。 欲重新設(shè)定密碼，先輸入密碼在案“ *”。 輸入密碼，再按“ D”鍵。若密碼與設(shè)定密碼相同，則開門。否則顯示器清為“ 000000”。 軟件的設(shè)計主要包括鍵盤鍵值的讀取， LED 顯示程序，密碼比較程序和報警程序。 重慶信息技術(shù)職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 6 頁 第 2 章 硬件電路設(shè)計 鍵盤電路設(shè)計 使用矩陣鍵盤，所以本設(shè)計就采用行列式鍵盤，同時也能減少鍵盤與單片機(jī)接口時所占用的 I/O 線的數(shù)目，在按鍵比較多的時候，通常采用這樣方法 [3]。其原理如圖 所示 圖 矩陣鍵盤 每一條水平（行線）與垂直線（列線）的交叉處不相通，而是通過一個按鍵來連通，利用這種行列式矩陣結(jié)構(gòu)只需要 N 條行線和 M 條列線，即可組成具有N M 個按鍵的鍵盤。 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，下一步就要識別哪一個按鍵按下。對鍵的識別通常有兩種方法：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。 對照圖 所示的 4 4 鍵盤，說明線反轉(zhuǎn)個工作原理 [5]。 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，然后讀入重慶信息技術(shù)職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 7 頁 行線狀態(tài)來判斷。方法是：向行線輸出全掃描字 00H，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。 判斷鍵盤中哪一個鍵被按下使通過將列線逐列置低電平后，檢查行輸入狀態(tài)來實現(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；如果不全為 1，則所按下的鍵必在此列，而且是在與零電平行線相交的交點上的那個鍵。具體的功能設(shè)計如表 表 按鍵說明 按 鍵 鍵 名 功 能 說 明 1－ 9 鍵 數(shù) 字 鍵 輸 入 密 碼 * 鍵 重 設(shè) 密 碼 鍵 設(shè) 定 新 密 碼 D 鍵 確 定 鍵 比 較 密 碼 鍵 清 除 鍵 使 顯 示 器 清 零 LED 顯示電路 本系統(tǒng)設(shè)計的顯示電路是為了給使用者以提示而設(shè)置的。本系統(tǒng)的顯示采用串行顯示的方式，只使用單片機(jī)的一個串行口，利用 74LS247 驅(qū)動數(shù)碼管發(fā)光顯示數(shù)碼和 74LS138 控制位選信號，就可以完成單片機(jī)的顯示功能 [4]。顯示電路的電路原理圖如圖 所示。 用 — 接 74LS247 的 A， B， C， D 四端口， 74LS247 的輸出口接 LED的七段顯示；而 — 接 74LS138 的 A， B， C 三個輸入口， 74LS138 的輸出口接 LED 的位顯示。通過軟件實現(xiàn)數(shù)字和位控制。 圖 LED 顯示電路 重慶信息技術(shù)職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 8 頁 用 74LS247 可以控制輸出什么字型。 74LS247 的邏輯功能表如表 表 74LS247 的邏輯功能表 用 74LS138 控制位循環(huán)顯示，其邏輯功能表如表 表 74LS138 邏輯功能表 C B A Y1 Y2 Y0 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 重慶信息技術(shù)職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 9 頁 開鎖電路 在本次設(shè)計中，基于節(jié)省材料的原則，暫時用發(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。電路圖如 所示。當(dāng) 口輸出低電平時，二極管發(fā)光，表示開鎖 [6]。如圖 所示 圖 開鎖電路 重慶信息技術(shù)職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 10 頁 報警電路 圖 報警電路 報警模塊由蜂鳴器和單片機(jī)組成。選擇一只壓電式蜂鳴器，壓電式蜂鳴器工作時約需要 100mA 驅(qū)動電流。蜂鳴器電路如圖 所示。當(dāng) 89C51 的 口輸出為低電平時，蜂鳴器產(chǎn)生蜂鳴音， 89C51 輸出為電平時，蜂鳴器則不發(fā)聲。 重慶信息技術(shù)職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 11 頁 第 3 章 軟件設(shè)計 軟件設(shè)計思路 電子密碼鎖工作的主要過程是 LED 數(shù)碼管提示開始輸入密碼，通過鍵盤輸入密碼，同時 LED 顯示 密碼輸入情況，按下確認(rèn)鍵后判斷密碼的正確性，作出開鎖或報警處理。當(dāng)輸入密碼連續(xù)輸入錯誤 3 次時，系統(tǒng)報警。 密碼的設(shè)定，在此程序中密碼是固定 40H— 45H 中 ，假設(shè)預(yù)設(shè)的密 碼為123456共 6 位密碼。 由于采用兩個按鍵來完成密碼的輸入，那么其中一個按鍵為功能鍵，另一個按鍵為數(shù)字鍵。在輸入過程中，首先輸入密碼的長度，接著根據(jù)密碼的長度輸入密碼的位數(shù)，直到所有長度的密碼都已經(jīng)輸入完畢；或者輸入確認(rèn)功能鍵之后，才能完成密碼的輸入過程。進(jìn)入密碼的判斷比較處理狀態(tài)并給出相應(yīng)的處理過程。 各子程序設(shè)計 鍵盤掃描子程序 鍵盤掃描流程圖如圖 圖 鍵盤掃描流程圖 重慶信息技術(shù)職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 12 頁 鍵盤掃描子程序如下： L2: MOV R3,0F7H MOV R1,00H L3: MOV A,R3 MOV P1,A MOV A,P1 MOV R4,A SETB C MOV R5,04H L4: RLC A JNC KEYIN INC R1 DJNZ R5,L4 CALL DISP MOV A,R3 SETB C RRC A MOV R3,A JC L3 JMP L2 LED 顯示子程序 LED 顯示流程圖如圖 圖 LED 顯示流程圖 重慶信息技術(shù)職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 13 頁 LED 顯示子程序如下： DISP:MOV R0,45H DISP1: MOV A,@R0 ADD A,50H MOV P0,A CALL DELAY DEC R0 MOV A,@R0 ADD A,40H MOV P0,A CALL DELAY DEC R0 MOV A,@R0 ADD A,30H MOV P0,A CALL DELAY DEC R0 MOV A,@R0 ADD A,20H MOV P0,A CALL DELAY DEC R0 MOV A,@R0 ADD A,10H MOV P0,A CALL DELAY DEC R