【正文】 I/O 口用；在片內(nèi)程序效驗期間作高 8 位地址線。它可帶 4 個 LSTTL 負載。 P3 口：具有內(nèi)部上拉電路的 8 位并行準雙向口。它還提供特殊的第 2 功能。它的每一位均可獨立定義為第一功能 I/O 口或第二功能。第二特殊功能具體含義為： 為串行數(shù)據(jù)接受端。 位串行數(shù)據(jù)發(fā)送端。 為外部中斷 0 請求。 為外部中斷 1 請求。 為定時器 /計數(shù)器 0 的外部事件計數(shù)輸入。 為定時器 /計數(shù)器 1 的外部事件計數(shù)輸入。 位片外數(shù)據(jù)存儲器“寫選通控制”輸出。 為片外數(shù)據(jù)存儲器“讀選存儲器”輸出。 LCD1602 顯示器介紹 LCD1602 是一款專門用于顯示符號、數(shù)字、字母等點陣 LCD 顯示屏。它具有體積小、功耗低、顯示內(nèi)容豐富、性價比高等特點。它可以顯示 2 行 16 個字符，有 8 位并行數(shù)據(jù)線和 RS、 R/W、 EN 三個控制口。 LCD1602 有背光和不背光兩種型號，且大部用 HD44789 作為控制器。背光的略厚些，是否背光在本設(shè)計中并無任何差別。因此適合作為本設(shè)計的顯示模塊。 圖 LCD1602 LCD1602 各引腳說明 [5] 1602LCD 采用標準的 14 腳（無背光）或 16 腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如表： 編號 符號 引腳說明 編號 符號 引腳說明 1 VSS 電源地 9 D2 數(shù)據(jù) 2 VDD 電源正極 10 D3 數(shù)據(jù) 3 VL 液晶顯示偏壓 11 D4 數(shù)據(jù) 4 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇 12 D5 數(shù)據(jù) 5 R/W 讀 /寫選擇 13 D6 數(shù)據(jù) 6 E 使能信號 14 D7 數(shù)據(jù) 7 D0 數(shù)據(jù) 15 BLA 背光源正極 8 D1 數(shù)據(jù) 16 BLK 背光源負極 表 1 LCD1602 各引腳 LCD1602 主要參數(shù) 顯示容量 :16 2 個字符 芯片工作電壓 :― 工作電流 : 模塊最佳工作電壓 : 字符尺寸 : W H mm AT24C02 串行 EPROM 介紹 因為 89C51 單片機沒有掉電保護功能，在程序掉電的情況下，如果不加外部存儲器，那么掉電以后數(shù)據(jù)就會丟失。如果不加外部存儲器，密碼鎖一旦掉電就無法保存數(shù)據(jù)，密碼鎖就 無法實現(xiàn)修改密碼的功能（密碼一直是原始密碼）。所以我加了外部存儲芯片 24C02，用來存儲密碼，無論是否掉電，數(shù)據(jù)一直保存在芯片中永遠不會丟失。這樣安全性又提高了一些。 [8]圖 為 24C02 引腳說明圖。 圖 24C02 各引腳說明圖 AT24C02 的封裝為 DIP8，提供電可擦除串行 1024 位存儲或可編程只讀存儲器 E2PROM 128 字節(jié)。 I2C 總線說明 [4] I2C 總線采用二線制傳輸，一根是數(shù)據(jù)線 SDA，另一根是時鐘線 SCL，所有I2C 器件都連接在 SDA 和 SCL 上，每個器件有唯一的地址?！?7】 SDA 引腳通常要外部拉高， SDA 上的數(shù)據(jù)只有在 SCL 低電平期間才能改變。數(shù)據(jù)線在 SCL 高電平期間改變定義為一個開始或停止信號。 起始狀態(tài)：在 SCL 為高時 SDA 產(chǎn)生一個下降沿。 停止狀態(tài)：在 SCL 為高時 SDA 產(chǎn)生一個上升沿。 應答： I2C 協(xié)議規(guī)定，在每個字節(jié)傳輸完畢后，必須有一個應答位。它由主機產(chǎn)生，發(fā)送設(shè)備把數(shù)據(jù)線 SDA 置為高電平；接收設(shè)備把數(shù)據(jù)線 SDA 置為低電平，并且在此期間保持低電平狀態(tài)。【 4】 GSM 模塊說明 [9] 該部分采用的是西門子 TC35i 的 GSM 模塊 ,如圖 6 所示。以下是 TC35i 的主要性能。 圖 TC35 模塊 MISO 4 25 SPI 接口的串行輸出。 ISD1700 在 SCLK 下降沿之前的半個周期將數(shù)據(jù)放置在 MISO 端。數(shù)據(jù)在 SCLK 的下降沿時移出 MOSI 5 26 SPI 接口的數(shù)據(jù)輸入端口。主控制芯片在 SCLK 上升沿之前的半個周期將數(shù)據(jù)放置在 MOSI 端。數(shù)據(jù)在 SCLK 上升沿被鎖存在芯片內(nèi)。此管腳在空閑時，應該被拉高 SCLK 6 27 SPI 接口的時鐘。由主控制芯片產(chǎn)生，并且被用來同步芯片 MOSI 和 MISO 端各自的數(shù)據(jù)輸入和 輸出。此管腳空閑時，必須拉高。 /SS 7 28 為低時，選擇該芯片成為當前被控制設(shè)備并且開啟 SPI 接口。空閑時，需要拉高 FT 22 15 在獨立按鍵模式下，當 FT 一直為低， Anain直通線路被激活。 Anain 信號被立刻從 Anain 經(jīng)由音量控制線路發(fā)射到喇叭以及AUD/AUX 輸出。不過，當在 SPI 模式下， SPI 無視這個輸入，而且直通線路被 APC寄存器的 D0 所控制。該管腳有一個內(nèi)部上拉和防抖動設(shè)計，允許使用按鍵開關(guān)來控制開始和結(jié)束。 /PLAY 23 16 播放控制端，有電平觸發(fā)和脈沖觸發(fā)兩種模式 /REC 24 17 錄音控制端，低電平有效 /ERASE 25 18 擦除控制端，低電平有效 /FWD 26 19 快進控制端，低電平有效 RDY /INT 27 20 一個開路輸出。 Ready 獨立模式 該管腳在錄音，放音，擦除和指向操作時保持為低，保持為高時進入掉電狀態(tài) Interrupt SPI 模式 在完成 SPI 命令后，會產(chǎn)生一個低信號的中斷。一旦中斷消除，該腳變回為高。 表 1 需要注意的芯片引腳 系統(tǒng)硬件設(shè)計 通過上面各主要芯片、器件的說明，我們對系統(tǒng)的各個硬件部分 有了一定的認識。下面對系統(tǒng)的總體設(shè)計作簡要說明。 系統(tǒng)硬件總設(shè)計 本系統(tǒng)主要由 89C51 單片機，矩陣按鍵， LCD1602 顯示器， 24C02 存儲芯片，GSM 模塊組成。用戶通過矩陣按鍵輸入密碼。按下啟動鍵，輸入 6 位密碼，以確認鍵結(jié)束，若密碼正確，則顯示屏提示 Wel!!!，表示向電磁鎖通電，門打開，若輸入的密碼錯誤，則顯示屏提示重新輸入，若三次密碼錯誤，則系統(tǒng)蜂鳴器間斷式地響 30 秒，此時不能對系統(tǒng)進行任何操作，同時單片機控制 GSM 模塊向用戶手機發(fā)送一條信息提醒用戶。用戶可以隨時通過手機向 GSM 模塊發(fā) 送信息把密碼鎖置于鎖定狀態(tài)，此時按鍵和顯示屏將被鎖定 30 分鐘，不能對系統(tǒng)進行任何操作。只有在密碼輸入正確后才能修改密碼。圖 31 為硬件設(shè)計總體原理圖。 [5] 圖 31 硬件設(shè)計原理圖 電源 89C51 單片機需要 +5V 直流電源供電，我采用 USB 從電腦上采集電源，所以會有雜波。因此在電源和地之間加上一個 22UF 的電解電容和磁片電容 104用于濾去雜波。其電路圖如圖 32 所示。 32 電源部分電路 按鍵輸入部分 因為本設(shè)計使用到的按鍵比較多，若用獨自式按鍵則需要 占用大量 I/O 口資源。為了節(jié)省 I/O 口資源，我采用 4*4 矩陣式按鍵。矩陣式按鍵由行線和列線組成，按鍵位于行線和列線的交叉點上。按鍵包括 09 十個數(shù)字鍵，還包括清除、確認、啟動、修改密碼四個功能鍵，其余 2 個為無用按鍵。與單片機的技法大致如圖 33 所示。 [6] 圖 33 按鍵輸入原理圖 單片機與 GSM 模塊串行通信部分 TC35的數(shù)據(jù)輸入 /輸出接口實際上是一個串行異步收發(fā)器，符合 ITUT RS232接口標準。它有固定的參數(shù)： 8 位數(shù)據(jù)位和 1 位停止位， 無校驗位，波特率在300bps~115kbps 之間可選， 圖 34 RS232 原理圖 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 系統(tǒng)的主任務是通過對按鍵輸入的掃描與存儲在 24C02 里的密碼進行比對，若連續(xù)輸入錯誤 3 次則單片機控制 GSM 模塊通知用戶，用戶通過手機與 GSM 模塊聯(lián)系控制鎖定密碼鎖。軟件的重點在于單片機的編程和 GSM 模塊的通信。 主程序流程圖 如圖 41 為主程序流程圖。單片機上電后按下啟動鍵程序進行初始化設(shè)定。按下按鍵輸入密碼，單片機根據(jù)對按鍵掃描，啟動程序。如果密碼正確則啟動 程序，如果不正確則啟動再輸入程序。如果連續(xù)三次不正確則啟動報警程序。 圖 41 主程序流程圖 按鍵功能流程圖 圖 42 為按鍵功能流程圖，按鍵分為 09 數(shù)字輸入按鍵、啟動、刪除、確認、設(shè)置按鍵。需要編寫與其功能相對應的程序，并按順序與輸入數(shù)值作比較。 [11] 圖 42 按鍵功能流程圖 密碼設(shè)置流程圖及報警流程圖 圖 43 為密碼設(shè)置流程圖和報警流程圖，先按下啟動鍵輸入舊密碼，如果連續(xù)三次輸入錯誤則報警。若輸入正確可以修改密碼。新密碼必須輸入兩次，防止誤操作。 第五章 系統(tǒng)調(diào)試 系統(tǒng)調(diào)試主要分為主控制板的調(diào)試和 GSM 模塊的調(diào)試。 主控制板的調(diào)試 畫完原理圖和 PCB 圖后，把各個元件焊接到電路板上。然后先用萬用表對各個焊點進行檢測，看是否有短路、虛焊、斷路等問題。特別是芯片各個引腳容易短路和虛焊，應特別注意。還有就是要檢查按鍵是否損壞，有損壞應即時跟換，負責會影響到后面的調(diào)試。芯片的正負極不能接反。在保證了焊點和各個元件之間的連接都沒錯的情況下，才能上電檢測。 然后給主控制板上電，導通開關(guān)。過幾秒用手觸摸各個芯片，是否有發(fā)燙現(xiàn)象。若有說明芯片的正負極接反了，應及時斷電 。此時芯片很可能已經(jīng)燒壞，應及時跟換。如果沒有異?，F(xiàn)象，則可以先下載一小斷編譯好的程序到單片機里。若下載成功，則說明 RS232 下載部分沒有問題。 對 STC89C51 單片機的檢測可以下載一段程序。例如下載一段檢測芯片引腳的程序，把芯片的引腳逐個的拉高，過幾秒再拉低，使其產(chǎn)生一個下降沿。然后用萬用表檢查引腳電平的變化。如果沒有變化，可能是芯片沒連接好，也可能是芯片壞了。如果有變化，則說明單片機基本沒問題。 對 24C02 的檢測也是通過下載一段程序來檢測。例如下載一段 24C02 的讀寫程序，先通過按鍵輸入幾個鍵碼寫 入 24C02 中。然后再下載一段讀 24C02 存儲器的程序，把存儲在 24C02 里的數(shù)據(jù)讀出來，顯示在 LCD1602 上。這樣不僅檢測了24C02 的電路，同時也檢測了按鍵掃描電路、 LCD1602 顯示電路。如果沒有讀出數(shù)據(jù)，則可能是鍵盤或芯片問題。先逐個檢查按鍵，是否有接錯，然后再檢測24C02 外圍電路。若沒問題可能是芯片壞了。 GSM 模塊調(diào)試 通過 RS232 將 GSM 模塊和主控制板連接起來。這樣要注意要將RXDRXD,TXDTXD 連接起來，不要憑經(jīng)驗交叉連接。 這里我采用串口調(diào)試助手，通過 RS232 與電腦連接來調(diào)試。把串口波特率設(shè)置為 9600，效驗為設(shè)置為 NONE，數(shù)據(jù)位 8 位，停止位 1 位 圖 51 串口助手 模塊有兩種發(fā)送方式 :TEXT 模式和 PDU 模式。 PDU 模式可以用 Unicode 編碼發(fā)送英文、漢