【正文】 報(bào)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(shè)計(jì)的方案好處就是設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單但控制的準(zhǔn)確性和靈活性差。故不采用 [2]。 方案二：采用一種是用以 STC89C52 為核心的單片機(jī)控制方案。 選用單片機(jī) STC89C52 作為本設(shè)計(jì)的核心元件，利用單片機(jī)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，實(shí)現(xiàn)基本的密碼鎖功能。在單片機(jī)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 LCD1602 顯示器用于顯示作用 [2]。其原理如 圖1 所示 。 輸入密碼單 片 機(jī) 微控 制 器密 碼 正 確 ？開(kāi) 鎖 驅(qū) 動(dòng) 電 路返 回電磁鎖YN 圖 1 單片機(jī)控制密碼鎖原理圖 由圖 1可 知 方案二控制靈活準(zhǔn)確性好且保密性強(qiáng)還具有擴(kuò)展功能 ， 根據(jù)現(xiàn)實(shí)生活的需要 ， 此次設(shè)計(jì)采用此方案 。 5 系統(tǒng)總體 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(guò)連接單片機(jī)的矩陣鍵盤輸入密碼，后經(jīng)過(guò)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(kāi)鎖電路或者報(bào)警電路控制開(kāi)鎖還是報(bào)警， 實(shí)際使用時(shí)只要將單片機(jī)的負(fù)載 發(fā)光二極管 換成電子密碼鎖的電磁鐵吸合線圈即可 [3]。系統(tǒng)整體框圖如圖 2 所示。 S T C 8 9 C 5 2L C D 1 6 0 2 顯 示模 塊報(bào) 警 電 路鍵 盤 輸 入 模 塊復(fù) 位 電 路開(kāi) 鎖 電 路2 4 C 0 4 密 碼 儲(chǔ)存 模 塊 圖 2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 各模塊功能如下： (1) 鍵盤輸入模塊：分為密碼輸入按鍵與幾個(gè)功能按鍵，用于完成密碼鎖輸入功能。 (2) 顯示模塊：用于完成對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)顯示及操作提示功能。 (3) 復(fù)位電路：完成系統(tǒng)的復(fù)位。 (4) 報(bào)警電路：用于完成輸錯(cuò)密碼時(shí)候的警報(bào)功能。 (5) 密碼存儲(chǔ)模塊 ： 用于完成 掉電存儲(chǔ)功能，使修改的密碼斷電后仍能保存。 (6) 開(kāi)鎖電路：應(yīng)用發(fā)光二極管模擬開(kāi)鎖， 完成開(kāi)鎖及開(kāi)鎖提示。 6 3． 電子密碼鎖的 硬件設(shè)計(jì) 主控芯片 STC89C52 單片機(jī) STC89C52 簡(jiǎn)介 STC89C52 是美國(guó) ATMEL 公司生產(chǎn)的低功耗，高性能 CMOS8 位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes 的可系統(tǒng)編程的 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器 ,器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) 8051 指令系統(tǒng)及引腳。它集 Flash 程序存儲(chǔ)器，既可在線編程 （ ISP） 也可用傳統(tǒng)方法進(jìn)行編程及通 用 8 位微處理器于單片芯片中， ATMEL 公司的功能強(qiáng)大，低價(jià)位 STC89C52 單片機(jī)可為您提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域 [4]。 主要特性 : 與 MCS51 兼容 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 壽命： 1000 寫(xiě) /擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時(shí)間 ： 10 年 全靜態(tài)工作： 0Hz24Hz 三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 128*8 位內(nèi)部 RAM 32 可編程 I/O 線 兩個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 5 個(gè)中斷源 可編程串行通道 低功耗的閑置和掉電模式 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 STC89C52 功能 STC89C52 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（ FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8 位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中， ATMEL 的 STC89C52 是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種 7 靈活性高且價(jià)廉的方案， STC89C52 芯片引腳圖如 圖 3 所示。 P 1 . 01P 1 . 12P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78R E S T9R X D / P 3 . 010T X D / P 3 . 111I N T 0 / P 3 . 212I N T 1 / P 3 . 313T 0 / P 3 . 414T 1 / P 3 . 515W R / P 3 . 616R D / P 3 . 717X T A L 218X T A L 119V s s20P 2 . 021P 2 . 122P 2 . 223P 2 . 324P 2 . 425P 2 . 526P 2 . 627P 2 . 728P S E N29A L E / P R O G30E A / V p p31P 0 . 732P 0 . 633P 0 . 534P 0 . 435P 0 . 336P 0 . 237P 0 . 138P 0 . 039V c c40 圖 3 單片機(jī)引腳圖 存儲(chǔ) 電路 AT24C04 是美國(guó) Atmel公司的低功耗 CMOS 型 E178。PROM，內(nèi)含 2568 位存儲(chǔ)空間，具有工作電壓寬 (～ V)、擦寫(xiě)次數(shù)多 (大于 10000 次 )、寫(xiě)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 I178。C 總線式進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫(xiě)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。 AT24C04 中帶有的片內(nèi)地址寄存器。每寫(xiě)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(xiě)。所有字節(jié)均以單一操作方式讀取。為降低總的寫(xiě)入時(shí)間，一次操作可寫(xiě)入多達(dá) 8 個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。 I178。C 總線是一種用于 IC 器件之間連接的二線制總線。他通過(guò) 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。 AT24C04 正是運(yùn)用了 I178。C 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) (AT24C04)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(guò) SCL 引腳 )并發(fā)出控制字，控制總線的傳送方向，并產(chǎn)生開(kāi)始和停止的條件。無(wú)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。 AT24C04 的控制字由 8 位二進(jìn)制數(shù)構(gòu)成，在開(kāi)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 [5]。 管腳 功能 ： SCL 為串行時(shí)鐘：串行時(shí)鐘輸入管腳用于產(chǎn)生器件所有數(shù)據(jù)發(fā)送或接收的時(shí)鐘這是 8 一個(gè)輸入管腳。 SDL 為串行數(shù)據(jù) /地址：雙向串行數(shù)據(jù) /地址管腳用于器件所有數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收SDL，是一個(gè) 漏極 開(kāi)路輸出管腳可與其它 漏極 開(kāi)路 輸出或集電極開(kāi)路輸出進(jìn)行線或。 A0、 A A2 為器件 地址輸入端：當(dāng)使用 24C04 時(shí)最大可級(jí)聯(lián) 8 個(gè)器件，如果只有一個(gè) 24C04 總線尋址，這三個(gè)地址輸入腳 A0、 A A2 可懸空或連接到 Vss。 WP 為寫(xiě)保護(hù)：如果 WP 管腳連接到 Vcc 所有的內(nèi)容都被寫(xiě)保護(hù)只能讀當(dāng) WP, 管腳連接到 Vss 或懸空 ,允許器件進(jìn)行正常的讀 /寫(xiě)操作。管腳圖如圖 4所示。 123A 0A 1A 2G N DV C CW PS C LS D A4 5678 圖 4 AT24C04引腳圖 LCD 顯示模塊 液晶顯示模塊已作為很多電子產(chǎn)品的通過(guò)器件，如在計(jì)算器、萬(wàn)用表、電子表及很多家用電子產(chǎn)品中都可以看到，顯示 的主要是數(shù)字、專用符號(hào)和圖形。 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 D0D7 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 [6]。 1602 型 LCD 基本操作程序如 表 1 所示。 表 1 LCD1602 基本操作程序 讀狀態(tài) 輸入 RS=L， R/W=H， E=H 輸出 D0— D7=狀態(tài)字 寫(xiě)指令 輸入 RS=L， R/W=L， D0— D7=指令碼， E=高脈沖 輸出 無(wú) 讀數(shù)據(jù) 輸入 RS=H， R/W=H， E=H 輸出 D0— D7=數(shù)據(jù) 寫(xiě)數(shù)據(jù) 輸入 RS=H， R/W=L， D0— D7=數(shù)據(jù)， E=高脈沖 輸出 無(wú) 1602 型 LCD 主要技術(shù)參數(shù) ： 顯示容量 :162 個(gè)字符 芯片工作電壓 :— 9 工作電流 :() 模塊最佳工作電壓 : 字符尺寸 :(WH)mm 1602 型 LCD 的接口信號(hào) 如表 2 所示。 表 2 LCD1602 接口信號(hào) 編號(hào) 符號(hào) 引腳說(shuō)明 編號(hào) 符號(hào) 引腳說(shuō)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(xiě)選擇 13 D6 數(shù)據(jù) 6 E 使能信號(hào) 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(fù)極 單片機(jī)最小系統(tǒng) 晶振電路 STC89C52 引腳 XTAL1 和 XTAL2 與晶體振蕩器及電容 C C2 按圖 3 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 做系統(tǒng)的外部晶振。電容取值為 30pF。 晶振 電路圖如圖 3 所示。 C130pFC230pFY11 2 M H zX T A L 2X T A L 1 圖 3 晶振 電路 10 復(fù)位電路 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(kāi)始工作。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 C3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(guò)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 C3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(wú)法可靠復(fù)位。當(dāng)復(fù)位按鍵按下后電容 C3通過(guò) R1放電。當(dāng)電容 C1放電結(jié)束后 ， CPU處于復(fù)位狀態(tài)，松手后，電容 C3充電， RST端電位下降， CPU脫離復(fù)位狀態(tài)。 R1的作用在于限制按鍵按下瞬間電容 C3的放電電流，避免產(chǎn)生火花，以保護(hù)按鍵觸電。其電路如圖 4所示。 C310uFR11kK 1 0S W P BV C CR S T 圖 4 復(fù)位電路 報(bào)警電路 報(bào)警部分由 蜂鳴器 發(fā)聲裝置及外圍電路組成，加電后不發(fā)聲，當(dāng)有鍵按下時(shí)，“?！甭?，每按一下，發(fā)聲一次，密碼正確時(shí)，不發(fā)聲直接開(kāi)鎖，當(dāng)密碼輸入 三次 錯(cuò)誤時(shí)，單片機(jī)的 ，三極管 T3導(dǎo)通蜂鳴器發(fā)出噪聲報(bào)警 [7]。 Q1P N PR118B U Z 1B U Z Z E RV C C 圖 6 報(bào)警電路 開(kāi)鎖電路 開(kāi)鎖控制電路的功能是當(dāng)輸入正確的密碼后發(fā) 光二極點(diǎn)亮將鎖打開(kāi)。開(kāi)鎖步驟如 11 下：首先 利用鍵盤上的數(shù)字鍵 0－ 9輸入密碼， 然后按下鍵盤上的開(kāi)鎖按鍵 。當(dāng)用戶輸入密碼后，單片機(jī)自動(dòng)識(shí)別密碼，如果密碼 輸入三次 不符，則報(bào)警。只有當(dāng)密碼正確，單片機(jī)才能 使發(fā)光二極管亮系統(tǒng)處于開(kāi)鎖狀態(tài) [8]。具體電路如圖 7所示。 D1P H O T O V C CR 22 2 0D 1發(fā) 光 二 極 管 圖 7 開(kāi)鎖電路 鍵盤輸入 模塊 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 用，比如清空顯示功能等。鍵盤的每個(gè)按鍵功能在程序設(shè)計(jì)中設(shè)置 [9]。其大體 能（看 鍵盤按鍵上的標(biāo)記）及與單片機(jī)引腳