【正文】 行，一學即會的特點 。 電子密碼控制的發(fā)展趨勢 [1] 由于電子器件所限，以前開發(fā)的電子密碼控制系統(tǒng)，其種類不多，保密性差，最基本的就是只依靠最簡單的模擬電子開關來實現(xiàn)的，制作簡單但很不安全，后來便是基于 EDA 來實現(xiàn)的，其電路結(jié)構(gòu)復雜，電子元件繁多，也有 使用早先的 20 引腳的 2051系列單片機來實現(xiàn)的，但密碼簡單，易破解。隨著電子元件的進一步發(fā)展，電子密碼控制系統(tǒng)也出現(xiàn)了很多的種類，功能日益強大，使用更加方便，安全保密性更強，由以前的單密碼輸入發(fā)展到現(xiàn)在的，密碼加感應元件，實現(xiàn)了更為真正的電子加密，用戶只有密碼或電子鑰匙中的一樣，是打不開鎖的，隨著電子元件的發(fā)展及人們對保密性需求的提高出現(xiàn)了越來越多的電子密碼控制系統(tǒng) 。 2 由于數(shù)字、字符、圖形圖像、人體生物特征和時間等要素均可成為電子信息，組合使用這些信息能夠使電子防盜密碼控制獲得更高的保密性，如防范森嚴的金 庫，需要使用復合信息密碼的電子防盜密碼控制系統(tǒng)。組合使用信息也能夠使電子防盜密碼控制系統(tǒng)獲得無窮擴展的可能?？梢钥闯鼋M合使用電子信息是電子密碼控制系統(tǒng)今后發(fā)展的趨勢 。 本設計所要實現(xiàn)的目標 本設計采用單片機為主控芯片，結(jié)合外圍電路，組成電子密碼控制系統(tǒng)，用戶想要打開鎖，必先通過提供的鍵盤輸入正確的密碼才可以，密碼輸入錯誤有提示，為了提高安全性，當密碼輸入錯誤三次將報警。密碼可以由用戶自己修改設定，鎖打開后才能修改密碼。修改密碼之前必須再次輸入密碼。 3 2 設計方案的選擇 方案一：采用數(shù)字電路控制 用以 74LS112 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，共設了 9 個用戶輸入鍵，其中只有 4 個是有效的密碼按鍵，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間超過 10 秒（一般情況下，用戶不會超過 10 秒，若用戶覺得不便，還可以修改）電路將報警 20 秒，若電路連續(xù)報警三次，電路將鎖定鍵盤 2 分鐘，防止他人的非法操作 。采用數(shù)字電路設計方案時設計雖然簡單，但控制的準確性和靈活性差。故不采用。 方案二：采用以單片機為核心的控制方案 由于單片機種類繁多 ，各種型號都有其一定的應用環(huán)境，因此在選用時要多加比較，合理選擇，以期獲得最佳的性價比。一般來說在選取單片機時從下面幾個方面考慮：性能、存儲器、運行速度 、 I/O 口、定時 /計數(shù)器、串行接口、模擬電路功能、工作電壓、功耗、封裝形式、抗干擾性、保密性，除了以上的一些還有一些最基本的 ,比如：中斷源的數(shù)量和優(yōu)先級、工作溫度范圍、有沒有低電壓檢測功能、單片機內(nèi)有無時鐘振蕩器、有無上電復位功能等。在開發(fā)過程中單片機還受到：開發(fā)工具、編程器、開發(fā)成本、開發(fā)人員的適應性、技術(shù)支持和服務等等因素 。基于以上因素本設計選用單片機 AT89C52 作為本設計的核心元件，利用單片機靈活的編程設計和豐富的 I/O 端口，及其控制的準確性，實現(xiàn)基本的密碼控制功能。在單片機的外圍電路外接輸入鍵盤用于密碼的輸入和一些功能的控制，外接 7SEGMPX6CABLUE 顯示器用于顯示作用。當用戶需要開鎖時，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，不正確顯示密碼錯誤重新輸入密碼 ，當三次密碼錯誤則發(fā)出報警；當用戶需要修改密碼時，先輸入正確的密碼，之后按下修改 鍵后輸入 新 的密碼，只有當輸入的原密碼正確后才能設 置新密碼。新密碼輸入無誤后按確認鍵使新密碼將得到存儲，密碼修改成功。 可以看出方案二的控制靈活，準確性好，且保密性強還具有擴展功能，根據(jù)現(xiàn)實生活的需要此次設計采用此方案。 4 3 主要元器件介紹及 I2C 總線說明 主控芯片 AT89C52 AT89C52 是一個低功耗，高性能 CMOS 8 位單片機，片內(nèi)含 4k Bytes 的可反復擦寫 1000 次的 Flash 只讀程序存儲器，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標準 MCS51 指令系統(tǒng)及 AT80C52 引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用 8 位中央處理器和 ISP Flash 存儲單元，功能強大的微型計算機的AT89C52 可為許多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。 AT89C52 性能簡介 [2] AT89C52 具有如下特點： 40 個引腳 ， 4k Bytes Flash 片內(nèi)程序存儲器， 128 bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM）， 32 個外部雙向輸入 /輸出（ I/O）口， 5個中斷優(yōu)先級 2 層中斷嵌套中斷， 2 個 16 位可編程定時計數(shù)器 ,2 個全雙工串行通信口，片內(nèi)時鐘振蕩器。 此外， AT89C52 設計和配置了振蕩頻率可為 0Hz 并可通過軟件設置省電模式。空閑模式下， CPU 暫停工 作，而 RAM 定時計數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存 RAM 的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復位。同時該芯片還具有 PDIP、 TQFP 和 PLCC 等三種封裝形式，以適應不同產(chǎn)品的需求。 圖 31 AT89C52 芯片引腳圖 5 其主要功能特性： 兼容 MCS51 指令系統(tǒng) 4k 可反復擦寫 (1000 次） Flash ROM 32 個雙向 I/O 口 工作電壓 2 個 16 位可編程定時 /計數(shù)器 時鐘頻率 033MHz 全雙工 UART 串行中斷口線 128x8 bit 內(nèi)部 RAM 2 個外部中斷源 低功耗空閑和省電模式 中斷喚醒省電模式 3 級加密 軟件設置空閑和省電功能 雙數(shù)據(jù)寄存器指針 可以看出 AT89C52 提供以下標準功能： 4K 字節(jié) Flash 閃速存儲器， 128 字節(jié)內(nèi)部 RAM， 32 個 I/O 口線，兩個數(shù)據(jù)指針，兩個 16 位定時器 /計數(shù)器，一個5 向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，以及片 內(nèi)振蕩器和時鐘。同時 , AT89C52 可降至 0Hz 的 靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。空閑方式時停止 CPU 的工作，但允許 RAM， 定時 /計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式是在 RAM 中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到一個硬件復位。 AT89C52 引腳功能說明 [3] VCC：電源電壓 GND：地 P0 口： P0 口是一組 8 位漏極開路型 雙向 I/O 口，也即 地址 /數(shù)據(jù)總線復用 總線 ，作為輸出口用時，每位能驅(qū)動 8 個 TTL 邏輯門電路，對端口寫“ 1” 可作為高阻抗輸入端口。在訪問外部數(shù) 據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線復用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。在 Flash 編程時 ，P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻。 P1 口： P1 是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位 雙向 I/O 口， P1 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。對端口寫“ 1” ,通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號校驗期間， P1 接收低 8 位地址。 6 P2 口： P2 是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位 雙向 I/O 口， 即 地址總線 。 P2 的輸出緩沖級可驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯門電路。對端口寫“ 1” ,通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流 I。在訪問 ８ 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行： MOVX @Ri 指令）時， P2 口線上的內(nèi) 阻 （也即特殊功能寄存器 ）在整個訪問期間不改變。 Flash 編程或校驗時， P2 也接收高位地址和其它控制信號。 P3 口： P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位 雙向 I/O 口。 P3 口輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯 門電路。對 P3 口寫入“ 1”時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。作輸入端口時，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流 I。 P3 口除了作為一般的 I/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能， P3 口的第二功能如下表 32。 表 32 P3 口的第二功能 端口功能 第二功能 端口引腳 第二功能 RXD（ ） 串行 數(shù)據(jù)接收 T0（ ） 定時 /計數(shù)器 0外部輸入 TXD（ ） 串行 數(shù)據(jù)發(fā)送 T1（ ） 定時 /計數(shù)器 1外部輸入 INT0（ ） 外中斷 0申請 WR（ ） 外部 RAM寫選通 INT1（ ） 外中斷 1申請 RD（ ） 外部 RAM讀選通 RST： 復位輸入。當振蕩工作時， RST 引腳出現(xiàn)兩個機器周期上高電平將使單片機復位。 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)。即使不再訪問外部存儲器， ALE 仍以時鐘振蕩頻率的 1/6 輸出的正脈沖信號，因此它可 作為 外部時鐘或外部定時脈沖 使 7 用 ，要注意的是：當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個 ALE 脈沖。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中的 8EH 單元的 D0 位置位 的禁位來 禁止 ALE操作。該位置禁位后，只有 MOVX 或 MOVC 指令 才 能使 ALE 再次激活。此外，該引腳 被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應設置 ALE 無效。 PSEN：程序儲存允許（ PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號 ， 低電平有效 ，當 AT89C52 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。當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器， 要 有兩次有效的 PSEN信號。 EA/VPP：外部訪問允許。欲使 CPU 訪問外部程序存儲器（地址 0000H－FFFFH）， EA 端必須保持 低電平 （接地）。需 注意的是：如果加密位 LB1 被編程，復位時內(nèi)部會鎖存 EA 端狀態(tài)。如 EA 端為高電平（接 VCC 端）， CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。 Flash 存儲器編程時 ,該引腳加上 ＋ 12V 的編程電壓 VPP。 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。 AT89C52 芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu) 特殊功能寄存器 ：特殊功能寄存器 并沒有占用 片內(nèi)全部空間 ，沒有占用的地址不可使用，讀這些地址將得到一個隨意的數(shù)值。而寫這些地址單元將不能得到預期的結(jié)果。 中斷寄存器 ：各中斷允許控制位于 IE 寄存器， 5 個中斷源的中斷優(yōu)先級控制位于 IP 寄存器。 （可位尋址） 雙時鐘指針寄存器 ：為方便地訪問內(nèi)部和外部數(shù)據(jù)存儲器，提供了兩個 16位數(shù)據(jù)指針寄存儲器： PD0 位于 SFR 區(qū)塊中的地址 82H、 83H 和 DP1 位于地址84H、 85H，當 SFR 中的位 DPS=0 時選擇 DP0,而 DPS=1 時選擇 DP1。在使用前初始化 DPS。 電源空閑標志 ：電源空閑標志（ POF）在特殊功能寄存儲器 SFR 中 PCON的第 4 位（ ） ,電源打開時 POF 置“ 1” ,它可由軟件設置睡眠狀態(tài)并不為復位所影響。 存儲器結(jié)構(gòu) ： AT89C52 單片機內(nèi)核采用程序存 儲器和數(shù)據(jù)存儲器空間分開的結(jié)構(gòu)，均具有 64KB 外部程序和數(shù)據(jù)的尋址空間。 程序存儲器 ：如果 EA 引腳接地（ GND） ，全部程序均執(zhí)行外部存儲器。在AT89C52,假如接至 VCC（電源＋ ），程序首先執(zhí)行從地址 0000H－ 0FFFH（ 4KB）內(nèi)部程序存儲器，再執(zhí)行地址為 1000H－ FFFFH（ 60KB） 的外部程序存儲器。 8 數(shù)據(jù)存儲器 ：在 AT89C52 的具有 128 字節(jié)的內(nèi)部 RAM，這 128 字節(jié)可利用直接或間接尋址方式訪問，堆棧操作可利用間接尋址方式進行， 128 字節(jié)均可設置為堆棧區(qū)空間。 7SEGMPX6CABLUE 顯示器 現(xiàn)在的字符型液晶模塊已經(jīng)是單片機應用設計中最常用的信息顯示器件了。7SEGMPX6CABLUE 型 LCD 顯示模塊具有體積小，功耗低，顯示內(nèi)容豐富等特點。 7SEGMPX6CABLUE 型 LCD 可以顯示 1 行 6 個字符， abcdefg dp 是 LED數(shù)碼管顯示器的 I/O 口，是段選信號，右下側(cè)的 12345678 是它的位選信號 晶體振蕩器 晶體振蕩器，簡稱晶振，其作用在于產(chǎn)生原始的時鐘頻率，這個頻率經(jīng)過頻率發(fā)生器的放大或縮小后就成了電腦中各種不同的總線頻率。以聲卡為例，要實現(xiàn)對模擬信號 或 48kHz 的采樣，頻率發(fā)生器就必須提供一個 或 48kHz 的時鐘頻率。如果需要對這兩種音頻同時支持的話，聲卡就需要有兩顆晶振。但