【正文】 ，接收到一個(gè)字節(jié)后必須發(fā)出一個(gè)確認(rèn)信號(hào) ACK。 AT24C02的控制字由 8位二進(jìn)制數(shù)構(gòu)成，在開始信號(hào)發(fā)出以后，主機(jī)便會(huì)發(fā)出控制字，以選擇從機(jī)并控制總線傳送的方向 。 注： 本設(shè)計(jì)采用的是同 功能芯片 ATMLU830，只命名方式不同，其功能與 24C02完全相同。 AT24C02 引腳圖 管腳描述 A0 A1 A2：器件地址選擇 SDA：串行數(shù)據(jù) /地址 SCL：串行時(shí)鐘 WP：寫保護(hù) Vcc： + 工作電壓 GND：地 AT24C02 的 3 腳是三條地址線，用于確定芯片的硬件地址。在 STC89C52 的作品板上 ，第 8 腳和第 4 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 總線串行傳送，和單片機(jī)的 連接。第 6 腳 SCL 為串行時(shí)鐘輸入線，和單片機(jī) 的 連接。 SDA 和 SCL 都需要和正電源間各接一個(gè) 的電阻上拉。第 7 腳需要接地。 單片機(jī)密碼鎖課程設(shè)計(jì)報(bào)告 —— 湖南師大本科生課程設(shè)計(jì) 7 顯示器件 LCD1602 液晶顯示器 現(xiàn)在的字符型液晶模塊已經(jīng)是單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)中最常用的信息顯示器件了。 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(diǎn)。 1602 型 LCD 可以顯示 2 行 16個(gè)字符，有 8 位數(shù)據(jù)總線 D0~D7 和 RS， R/W， EN 三個(gè)控制端口，工作電壓為 5V，并且具有字符對(duì)比度調(diào)節(jié)和背光功能。 1602 型 LCD 的接口信號(hào)說明 編號(hào) 符號(hào) 引腳說明 編號(hào) 符號(hào) 引腳說明 1 VSS 電源地 9 D2 Data I/O 2 VDD 電源正極 10 D3 Data I/O 3 V0 液晶顯示偏壓信號(hào) 11 D4 Data I/O 4 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇端（ H/L） 12 D5 Data I/O 5 R/W 讀寫選擇端（ H/L） 13 D6 Data I/O 6 E 使能信號(hào) 14 D7 Data I/O 7 D0 Data I/O 15 BLA 背光源正極 8 D1 Data I/O 16 BLK 背光源負(fù)極 1602 型 LCD 的主要技術(shù)參數(shù)如下 表所示： 1602 型 LCD 的主要技術(shù)參數(shù) 顯示容量 16X2 個(gè)字符 芯片工作電壓 ～ 工作電流 （ ） 模塊最佳工作電壓 字符尺寸 (WXH)mm 基本操作程序 ： 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 單片機(jī)密碼鎖課程設(shè)計(jì)報(bào)告 —— 湖南師大本科生課程設(shè)計(jì) 8 硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)原理 本設(shè)計(jì) 主要由單片機(jī)、 矩陣鍵盤 、 液晶 顯示器和 密碼存儲(chǔ) 等部分組成。其中 矩陣 鍵盤用于輸入數(shù)字密碼 和進(jìn)行各種功能的實(shí)現(xiàn) 。由用戶通過連接單片機(jī)的 矩陣 鍵盤輸入密碼，后經(jīng)過單片機(jī)對(duì)用戶輸入的密碼與自己保存的密碼進(jìn)行對(duì)比，從而判斷密碼是否正確，然后控制引腳的高低電平傳到開鎖電路或者報(bào)警 電 路控制開鎖還是報(bào)警，當(dāng)然也可以用繼電器的常開觸點(diǎn)去控制電磁鐵吸合線 圈。 本系統(tǒng)共有兩部分構(gòu)成，即硬件部分與軟件部分。其中硬件部分由電源輸入部分、鍵盤輸入部分、密碼存儲(chǔ)部分、復(fù)位部分、晶振部分、顯示部分、報(bào)警部分、開鎖部分組成，軟件部分對(duì)應(yīng)的由 主程序、初始化程序、 LCD顯示程序、鍵盤掃描程序、啟動(dòng)程序、關(guān)閉程序、密碼設(shè)置程序、 EEPROM讀寫程序和延時(shí)程序等組成。 單片機(jī)電子密碼鎖原理框圖 STC89C52 鍵盤輸入 復(fù)位電路 密碼存儲(chǔ)電路 晶振電路 電源輸入 顯示電路 報(bào)警電路 開鎖電路 單片機(jī)密碼鎖課程設(shè)計(jì)報(bào)告 —— 湖南師大本科生課程設(shè)計(jì) 9 硬件總體構(gòu)成 在確定了選用什么型號(hào)的單片機(jī)后，就要確定在 外圍電路， 其外圍電路包括 電源輸入部分、鍵盤輸入部分、密碼存儲(chǔ)部分、復(fù)位部分、晶振部分、顯示部分、報(bào)警部分、開鎖部分組成 ， 根據(jù)實(shí)際情況 鍵盤輸入部分選擇 4*4 矩陣鍵盤，顯示部分選擇字符型液晶顯示LCD1602，密碼存儲(chǔ)部分選用 AT24C02 芯片來完成。其原理圖如（附錄一）所示。 電源部分 密碼鎖主控制部分電源 需要 用 5V 直流 電源 供電 ，本設(shè)計(jì)直接留出電源端提供外置電源輸入接口，可以使用外置 5V 穩(wěn)壓直流電源供電，亦可以使用電腦 USB 接口供電。 鍵盤輸入 部分 由于本設(shè)計(jì)所用到 的按鍵數(shù)量較多而不適合用獨(dú)立按鍵式鍵盤。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(diǎn)上，密碼鎖的密碼由鍵盤輸入完成，與獨(dú)立式按鍵鍵盤相比，要節(jié)省很多 I/O 口。本設(shè)計(jì)中使用的這個(gè) 4*4 鍵盤不但能完成密碼的輸入還能作特別功能鍵使用， 設(shè)置 功能等。鍵盤的每個(gè)按鍵功能在程序設(shè)計(jì)中設(shè)置。其大體功能（看鍵盤按鍵上的標(biāo)記）及與單片機(jī)引腳接法如 下 圖所示 ： 鍵盤輸入 部分 原理圖 單片機(jī)密碼鎖課程設(shè)計(jì)報(bào)告 —— 湖南師大本科生課程設(shè)計(jì) 10 密碼外存部分 用 EPROM芯片 AT24C02存儲(chǔ)密碼。 AT24C02 是美國 Atmel公司的低 功耗 CMOS型 E2PROM，內(nèi)含 256 8位存儲(chǔ)空間，具有工作電壓寬 (～ V)、擦寫次數(shù)多 (大于 10000 次 )、寫入速度快 (小于 10 ms)、抗干擾能力強(qiáng)、數(shù)據(jù)不易丟失、體積小等特點(diǎn)。而且他是采用了 I2C總線式進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫的串行器件，占用很少的資源和 I／ O 線，并且支持在線編程，進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)的存取十分方便。 AT24C02 中帶有的片內(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)。 I2C 總線是一種用于 IC 器件之間連接的二線制總線。他通過 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，并根據(jù)地址識(shí)別每個(gè)器件。 AT24C02 正是運(yùn)用了 I2C規(guī)程，使用主／從機(jī)雙向通信，主機(jī) (通常為單片機(jī) )和從機(jī) (AT24C02)均可工作于接收器和發(fā)送器狀態(tài)。主機(jī)產(chǎn)生串行時(shí)鐘信號(hào) (通過 SCL引腳 )并發(fā)出控制字，控制總線的傳送方向，并產(chǎn)生開始和停止的條件。無論是主機(jī)還是從機(jī)，接收到一個(gè)字節(jié)后必須發(fā)出一個(gè)確認(rèn)信號(hào) ACK。 AT24C02的控制字由 8位二進(jìn)制數(shù)構(gòu)成，在開始信號(hào) 發(fā)出以后，主機(jī)便會(huì)發(fā)出控制字，以選擇從機(jī)并控制總線傳送的方向 。其接線如下圖所示： 密碼存儲(chǔ)電路原理圖 復(fù)位部分 單片機(jī)復(fù)位是使 CPU和系統(tǒng)中的其他功能部件都處在一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作，例如復(fù)位后 PC＝ 0000H，使單片機(jī)從第 — 個(gè)單元取指令。無論是在單片機(jī)剛開始接上電源時(shí)，還是斷電后或者發(fā)生故障后都要復(fù)位。在復(fù)位期間（即 RST為高電平期間），P0口為高組態(tài)， P1－ P3口輸出高電平；外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào) PSEN無效。 地址鎖存信號(hào) ALE也為高電平。根據(jù)實(shí)際情況選擇如圖 46所示的復(fù)位電路。該電路在最簡(jiǎn)單的復(fù)位電路下增加了手動(dòng)復(fù)位按鍵，在接通電源瞬間，電容 C1上的電壓很小，復(fù)位下拉電阻 上的電壓接近電源電壓，即 RST為高電平，在電容充電的過程中 RST端電壓逐漸下降，當(dāng) RST端的電壓小于某一數(shù)值后， CPU 脫離復(fù)位狀態(tài)，由于電容 C1 足夠大，可以保證 RST 高電平有效時(shí)間大于 24 個(gè)振蕩周期， CPU 能夠可靠復(fù)位。增加手動(dòng)復(fù)位按鍵是為了避免死機(jī)時(shí)無法可 單片機(jī)密碼鎖課程設(shè)計(jì)報(bào)告 —— 湖南師大本科生課程設(shè)計(jì) 11 靠復(fù)位。當(dāng)復(fù)位按鍵按下后電容 C1通過 R放電。當(dāng)電容 C1放電結(jié)束后， RST端的電位 為高電平 。由于 RST為高電平， CPU處于復(fù)位狀態(tài)，松手后，電容 C1充電， RST端電位下降， CPU脫離復(fù)位狀態(tài)。 R5的作用在于限制按鍵按下瞬間電容 C1的放電電流，避免產(chǎn)生火花，以保護(hù)按鍵觸電。 復(fù)位電路原理圖 晶振部分 STC89C52引腳 XTAL1和 XTAL2與晶體振蕩器及電容 C按下圖 所示方式連接。晶振、電容 C1／ C2及片內(nèi)與非門（作為反饋、放大元件）構(gòu)成了電容三點(diǎn)式振蕩器，振蕩信號(hào)頻率與晶振頻率及電容 C C2的容量有關(guān)，但主要由晶振頻率決定，范圍在 0～ 33MHz之間，電容 C C2取值范圍在 5～ 30pF之間。根據(jù)實(shí)際情況，本設(shè)計(jì)中采用 12MHZ做為系統(tǒng)的外部晶振。電容取值為 30pF。 晶振電路原理圖 單片機(jī)密碼鎖課程設(shè)計(jì)報(bào)告 —— 湖南師大本科生課程設(shè)計(jì) 12 顯示部分 為了提高密碼鎖的密碼顯示效果能力。本設(shè)計(jì)的顯示部分由液晶顯示器 LCD1602 取代普通的數(shù)碼管來完成。只有 接通電源 后，顯示器才處于開啟狀態(tài)。否則顯示器將一直處于初始狀態(tài)，當(dāng)需要對(duì)密碼鎖進(jìn)行開鎖時(shí)，按下鍵盤上的 OPEN 按鍵后利用鍵盤上的數(shù)字鍵 0－ 9輸入密碼，每按下一個(gè)數(shù)字鍵后在顯示器上顯示一個(gè) *，輸入多少位就顯示多少個(gè) *。當(dāng)密碼輸入完成時(shí)，按下確認(rèn) OK鍵 ， 然后用 LCD顯示相關(guān)的提示信息。以下是顯示部分接線圖。 顯示電路原理圖 受控 開鎖部分 此處利用聲光模擬密碼鎖電路得控制效果，當(dāng)密碼輸入正確時(shí)，綠燈亮，反之則紅燈亮，連續(xù)輸入錯(cuò)誤則蜂鳴器鳴叫報(bào)警。在實(shí)際應(yīng)用中可將綠燈換成電磁閥來實(shí)現(xiàn)電能向動(dòng)能的轉(zhuǎn)換來實(shí)現(xiàn)實(shí)際的問題。 聲光指示電路 單片機(jī)密碼鎖課程設(shè)計(jì)報(bào)告 —— 湖南師大本科生課程設(shè)計(jì) 13 程序設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)由主程序、初始化程序、 LCD顯示程序、鍵盤掃描程序、 鍵 功能程序、密碼設(shè)置程序、 EEPROM讀寫程序和延時(shí)程序等組成。 主要 程序設(shè)計(jì)流程圖如下所示： 主程序流程圖 開始 初始化 鍵盤掃描 啟動(dòng)程序 鍵盤掃描 鍵功能程序 結(jié)束 關(guān)閉程序 單片機(jī)密碼鎖課程設(shè)計(jì)報(bào)告 —— 湖南師大本科生課程設(shè)計(jì) 14 密碼操作流程圖 密碼設(shè)置流程 圖 開鎖 操作 流程 圖 按鍵功能流程圖 設(shè)置程序 初始化 按下設(shè)置鍵 輸入密碼 確認(rèn)程序 設(shè)置成功 初始化 按開鎖鍵 輸入密碼 確認(rèn)程序 輸入正確？ Y 開鎖成功 開鎖程序 輸入次數(shù)加 1 次數(shù) 3? 報(bào)警程序 返回 N Y N Y 鍵功能程序 鍵值＝‘ 0－ 9’？ 鍵值＝‘開鎖’？ 鍵值＝‘設(shè)置’？ 鍵值＝‘確認(rèn)’？ 密碼輸入程序 設(shè)置程序 開鎖程序 確認(rèn)程序 Y Y Y Y N N N 返回 N 單片機(jī)密碼鎖課程設(shè)計(jì)報(bào)告 —— 湖南師大本科生課程設(shè)計(jì) 15 總結(jié) 本設(shè)計(jì)從經(jīng)濟(jì)實(shí)用的角度出發(fā)，采用 宏基公司生產(chǎn)的 STC89系列 STC89C52單片機(jī) 與 低功耗 CMOS型 E2PROM AT24C02作為主控芯片與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器單元， 結(jié)合外圍的鍵盤輸入、顯示、報(bào)警、開鎖等電路并用 C語言編寫主控芯片的控制程序，設(shè)計(jì)了一款可以多次更改密碼具有報(bào)警功能的電子 密碼鎖。設(shè)計(jì) 基本 可行可以達(dá)到設(shè)計(jì)目地。 使用單片機(jī)制作的電子密碼鎖具有軟硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，易于開發(fā)，成本較低，安全可靠，操作方便等特點(diǎn)，可應(yīng) 用 于住宅、辦公室的保險(xiǎn)箱及檔案柜等需要防盜的場(chǎng)所，有一定的實(shí)用性。該電路設(shè)計(jì)還具有按鍵有效提示，輸入錯(cuò)誤提示，控制開鎖電平，控制報(bào)警電路，