【正文】 .................................. 27 Protues 仿真軟件概述 .................................................................................... 27 Protues 與 Keil 的連調(diào) ................................................................................... 28 Protues 與 Keil 的連調(diào)的仿真結(jié)果 ............................................................... 29 問(wèn)題及解決辦法 ............................................................................................. 30 結(jié) 論 ........................................................................................................................ 31 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................... 32 1 引 言 隨著新技術(shù)的不斷開發(fā)與應(yīng)用，近年來(lái)單片機(jī)發(fā)展十分迅速，一個(gè)以微機(jī)應(yīng)用 為主的新技術(shù)革命浪潮正在蓬勃興起，單片機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)滲透到冶金、電力、建材、化工、機(jī)械、石油、食品等各個(gè)行業(yè)。單片機(jī)控制無(wú)疑是人們追求的目標(biāo)之一，它所給人們帶來(lái)的方便也是不可否認(rèn)的其中單片機(jī)控制就是一個(gè)典型的例子。 MCS51 系列單片機(jī)應(yīng)用廣泛，是學(xué)習(xí)單片機(jī)技術(shù)較好的系統(tǒng)平臺(tái)，同時(shí)也是單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的一個(gè)重要系列。目前，單片機(jī)原理與應(yīng)用教材大都采用匯編語(yǔ)言講解和設(shè)計(jì)程序?qū)嵗珔R編語(yǔ)言學(xué)習(xí)困難。在實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)調(diào)試中，特別是開發(fā)比較復(fù)雜的應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，為了提高開發(fā)效率和使程序便于移植，現(xiàn)在多用 C 語(yǔ)言。 在信息產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展的今天，我們生活中必不可需的設(shè)備都向著小型化、便攜化、智能化、自動(dòng)化的方向發(fā)展。所以電子密碼鎖隨著快節(jié)奏的生活應(yīng)運(yùn)而生。在我國(guó)六七十年代還是傳統(tǒng)的一把鑰匙配一把鎖，不管是單位還是個(gè)人每天都要認(rèn)真檢查是否鎖上了門，而且鑰匙還不能隨便亂放，一旦不小心忘記放在哪里很可能就打不開門了。傳統(tǒng)的鎖也相當(dāng)?shù)牟话踩?，?huì)有一些不法分子想盡辦法打開你的房鎖去偷盜東西。電子密碼鎖的產(chǎn)生使得這些問(wèn)題都不再是問(wèn)題，我們只需簡(jiǎn)單的記住六位密碼即可。 2 1 概述 課題背景和意義 人們從前使用的鎖不但不方便 ，而且安全系數(shù)也比較低。隨著社會(huì)的進(jìn)步和人們生活水平的提高，老式的鎖已經(jīng)跟不上人們的要求，況且人們對(duì)防盜的要求越來(lái)越高，特別是對(duì)使用的便捷性也有了更高的需求。因此近幾年一種新型的電子密碼鎖應(yīng)運(yùn)而生，受到了人們的青睞。 有報(bào)警功能的密碼鎖這時(shí)正為人們解決了不少問(wèn)題。但是市場(chǎng)上的密碼鎖大部分都是用于一些大公司財(cái)政機(jī)構(gòu)、價(jià)格高昂，一般人們難以接受。如果再設(shè)計(jì)和生產(chǎn)一種價(jià)格低廉、性能靈敏可靠的密碼鎖，必將在防盜和保證財(cái)政安全方面發(fā)揮更加有效的作用。 密碼鎖是現(xiàn)代生活中經(jīng)常用到的工具之一，廣泛應(yīng)用于保險(xiǎn)柜、房門、賓館、車庫(kù)等。電子密碼鎖克服了機(jī)械式密碼鎖量少、安全性能差的缺點(diǎn)，特別是使用單片機(jī)控制的智能電子密碼鎖，不但功能全，而且具有更高的安全性和可靠性。并且電子密碼鎖只需記住一組密碼，無(wú)需攜帶鑰匙，免除了人們攜帶鑰匙的煩惱，被越來(lái)越多的人所喜歡。隨著我國(guó)第三產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，電子密碼鎖會(huì)在不久的將來(lái)得到廣泛的應(yīng)用，方便社會(huì)和個(gè)人。 電子密碼鎖的發(fā)展趨勢(shì) 20 世紀(jì) 80 年代后，隨著電子鎖專用集成電路的出現(xiàn)，電子鎖的體積縮小，同時(shí)可靠性提高，成本也相對(duì)提高，所以只適合使用在安全性要求較高的場(chǎng)合，且需要有電源提供能量，使用 還局限在一定范圍，難以普及，所以對(duì)密碼鎖的研究一直沒有明顯進(jìn)展。到了 90 年代，美國(guó)、意大利、德國(guó)、日本、加拿大、韓國(guó)以及我國(guó)的臺(tái)灣、香港等地的微電子技術(shù)的進(jìn)步和通信技術(shù)的發(fā)展為密碼鎖提供了技術(shù)上的支持，從而推動(dòng)密碼鎖走向?qū)嶋H應(yīng)用的階段。目前，在西方國(guó)家，電子密碼鎖技術(shù)相對(duì)先進(jìn)，種類齊全，電子密碼鎖已被廣泛應(yīng)用于智能門禁系統(tǒng)中，使之更加安全更加可靠實(shí)現(xiàn)大門的管理。我國(guó)于 90 年代初期開始對(duì)密碼鎖進(jìn)行初步的探索。到目前為止，隨著電子技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展，電子密碼鎖的技術(shù)領(lǐng)域已發(fā)展的十分成熟。從目前的技術(shù)水平和市場(chǎng) 認(rèn)可程度看，使用最為廣泛的是鍵盤式電子密碼鎖，該產(chǎn)品主要應(yīng)用于保險(xiǎn)箱、 保險(xiǎn)柜 和 金庫(kù) ，還有一部分應(yīng)用于保管箱和運(yùn)鈔車。在其他技術(shù) 領(lǐng)域還有遙控式電子密碼鎖以及卡片式密碼鎖等。 3 2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思路 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 單片機(jī)密碼鎖主要內(nèi)容：用戶可以自由設(shè)定密碼、具有報(bào)警提示功能、可設(shè)置萬(wàn)用密碼、具有掉電存儲(chǔ)密碼功能。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 本系統(tǒng)采用以單片機(jī)為核心元件的控制方案。由于單片機(jī)種類繁多，各種型號(hào)都有其一定的應(yīng)用環(huán)境，因此在選用時(shí)要多加比較，合理選擇，以獲得最佳的性價(jià)比。一般來(lái)說(shuō)在選取單片機(jī)時(shí)從下面幾個(gè)方面考慮：性能、存儲(chǔ)器、運(yùn)行速度、 I/O 口、定時(shí) /計(jì)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，除了以上的一些方面外，還有一些最基本的條件，比如：中斷源的數(shù)量和優(yōu)先級(jí)、工作溫度范圍、有沒有低電壓檢測(cè)功能、單片機(jī)內(nèi)有無(wú)時(shí)鐘振蕩器、有無(wú)上電復(fù)位功能等。在開發(fā)過(guò)程中還要考慮開發(fā)工具、編程器、開發(fā)成本、開發(fā)人員的適應(yīng)性、技術(shù)支持和服務(wù)等因素?；谝陨弦蛩乇驹O(shè)計(jì)選用單片機(jī) AT89S51 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 I/O 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 AT24C02 芯片用于密碼的存儲(chǔ)，外接 LCD1602 顯示器用于顯示作用。其原理如下圖 1 所示。 AT89S51 圖 1 單片機(jī)控制方案 顯示電路 電源電路 單片機(jī) AT89S51 報(bào)警電路 鍵盤輸入 開鎖電路 復(fù)位電路 紅外遙控 密碼儲(chǔ)存 4 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 主控芯片 AT89S51 在本設(shè)計(jì)中選用 ATMEL 公司的 AT89S51 單片機(jī)作為主控芯片。它 是一款低功耗， AT89S51 就是一款廣泛應(yīng)用的，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，由于系統(tǒng)控制方案簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)量也不大，考慮到電路的簡(jiǎn)單和成本等因素，因此在本設(shè)計(jì)中選用 ATMEL 公司的 AT89S51 單片機(jī)作為主控芯片。主控模塊采用單片機(jī)最小系統(tǒng)是由于 AT89S51 芯片內(nèi)含有 8 B 的 E2PROM ，無(wú)需外擴(kuò)存儲(chǔ)器，電路簡(jiǎn)單可靠，其時(shí)鐘頻率為 0～ 24 MHz，并且價(jià)格低廉，批量?jī)r(jià)在 10 元以內(nèi)。AT89S51 是一款功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)，它可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比。 單片機(jī) 的最小系統(tǒng)是由復(fù)位電路、時(shí)鐘電路和電源組成。復(fù)位操作有上電自動(dòng)復(fù)位、按鍵復(fù)位和外部脈沖復(fù)位 3 種方法。本文采用的是上電復(fù)位它是通過(guò)系統(tǒng)外部的復(fù)位電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)電路原理可知電容兩極板間的電壓不能突變當(dāng)單片機(jī)電源接通電源的瞬間單片機(jī)的 9 管腳會(huì)產(chǎn)生一個(gè)階躍信號(hào)，所以 RTS 端維持高電平由于這個(gè)充電時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 1ms，一般就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)單片機(jī)的上電自動(dòng)復(fù)位，即接通電源就完成了系統(tǒng)的初始化。 初始化是為了讓單片機(jī)從地址 0000H 開始執(zhí)行 , 除此之外單片機(jī)要想正常工作還必須有時(shí)鐘電路，時(shí)鐘電路是產(chǎn)生時(shí)序的基礎(chǔ)，單片機(jī)每執(zhí) 行一條指令都是建立在時(shí)序電路上的，為了能保證單片機(jī)執(zhí)行指令的同步，電路就要在唯一的時(shí)鐘信號(hào)控制下按時(shí)序的先后進(jìn)行工作。它分為內(nèi)部時(shí)鐘電路和外部時(shí)鐘電路。本文采用的是內(nèi)部時(shí)鐘電路，在 MCS—51 單片機(jī)的內(nèi)部有一個(gè)高增益的反向放大器，其輸入端為引腳 XTAL1，輸出端為 XTAL2，只要在外部接上兩個(gè)電容和一個(gè)晶振，就能夠成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。 這里主要看一下電容和晶振的選擇，晶振的大小與單片機(jī)的振蕩頻率有關(guān)，電容的大小影響著振蕩器振蕩的穩(wěn)定性和起振的快速性，通常選擇 10~30pF 的瓷片電容。本系統(tǒng)電容選擇為 33pF，晶振為 12MHz 之所以選擇這一頻率的晶振是為了在進(jìn)行單片機(jī)與電腦進(jìn)行串口通信時(shí)容易產(chǎn)生和電腦時(shí)鐘同步的波特率，另外在設(shè)計(jì)電路時(shí)，晶振和電容應(yīng)盡可能的靠近芯片，這樣可以提高系統(tǒng)的抗干擾能力，電源部分，電源與地之間可以接一個(gè) 的電容，它用來(lái)濾除電源的紋波，使單片機(jī)穩(wěn)定工作，單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖 31 所示。 5 圖 31 單片機(jī)最小系統(tǒng) 單片機(jī)引腳說(shuō)明： VCC：電源電壓輸入端。 GND： 電源地。 P0 口： P0 口是一個(gè) 8 位漏極開路雙向 I/O 端口，每個(gè)引腳可以吸收 8TTL門電流。 P0 口當(dāng)作數(shù)據(jù)輸出時(shí)需要加上拉電阻，當(dāng) P0 口的 I/O 口被寫 “1”后，被定義為高阻抗輸入狀態(tài)。 P0 可以用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器， P0 口可以是地址的低八位以及數(shù)據(jù)輸出口。 P1 口： P1 口是一個(gè) 8 位雙向的 I/O 端口單片機(jī)內(nèi)部加上了上拉電阻的端口，P1 口緩沖器可接收的 4TTL 柵極電流輸出。 P1 口的 I/O 口被寫 “1”后，內(nèi)部上拉的是高的，可以作為輸入， P1 口外部下拉低時(shí)輸出電流，這是因?yàn)橛袃?nèi)部上拉的緣故。 P2 口： P2 口是一 個(gè) 8 位雙向的 I/O 端口單片機(jī)內(nèi)部加上了上拉電阻的端口，P2 口緩沖器可接收的 4TTL 柵極電流輸出。當(dāng) P2 口的 I/O 口被寫 “1”后，內(nèi)部上拉的是高的，可以作為輸入， P2 口外部下拉低時(shí)輸出電流，這是因?yàn)橛袃?nèi)部上拉的緣故。當(dāng) P2 口用于外部程序存儲(chǔ)器或外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí) P2 口是地址高八 6 位輸出。 P3 口： P3 口是一個(gè) 8 位雙向的 I/O 端口單片機(jī)內(nèi)部加上了上拉電阻的端口，P3 口緩沖器可接收的 4TTL 柵極電流輸出。 P3 口的 I/O 口被寫 “1”后，內(nèi)部上拉的是高的，可以作為輸入， P3 口外部下拉低時(shí)輸出電流，這是因?yàn)橛袃?nèi)部上拉