【正文】 1 電子綜合設(shè)計與制作實踐 數(shù)字密碼鎖 第一部分 總 述 .......................................................................................................... 2 一．引言 ................................................................................................................. 2 二 ．課題內(nèi)容及要求 ............................................................................................. 2 第二部分 硬件設(shè)計部分 .............................................................................................. 2 一． STC89C52 介紹 .............................................................................................2 二 ．設(shè)計總框圖 ..................................................................................................... 3 三．設(shè)計總體電路圖 ............................................................................................. 3 四 ．功能模塊設(shè)計 ................................................................................................. 3 第三部分 軟件設(shè)計部分 .............................................................................................. 8 一．總體功能流程圖 ............................................................................................. 8 二．各個模塊詳細流程圖 ..................................................................................... 9 第四部分 調(diào)試報告 .................................................................................................... 11 一．硬件調(diào)試 ....................................................................................................... 11 二．軟件調(diào)試 ....................................................................................................... 11 第 五部分 附錄 ............................................................................................................ 11 一．元器件清單 ................................................................................................... 11 二．工具 ............................................................................................................... 13 三．心得體會 ....................................................................................................... 13 四．參考書目 ....................................................................................................... 14 五 ．程序清單 ......................................................................................................15 2 第一部分 :總述 一 、引言 在日常的生活和工作中 , 住宅與部門的安全防范、單位的文件檔案、財務(wù)報表以及一些個人資料的保存多以加鎖的辦法來解決。若使用傳統(tǒng)的機械式鑰匙開鎖，人們常需攜帶多把鑰匙 , 使用極不方便 , 且鑰匙丟失后安全性即大打折扣。隨 著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對日常生活中的安全保險器件的要求越來越高。為滿足人們對鎖的使用要求，增加其安全性，用密碼代替鑰匙的密碼鎖應(yīng)運而生。密碼鎖具有安全性高、成本低、功耗低、易操作等優(yōu)點。 本文從經(jīng)濟實用的角度出發(fā)，采用單片機 STC89C52 作為主控芯片與數(shù)據(jù)存儲器單元，用 C 語言編寫的主控芯片控制程序，并用 Keil 軟件進行編譯。本系統(tǒng)由單片機系統(tǒng)、矩陣鍵盤、 LCD 顯示和報警系統(tǒng)組成。系統(tǒng)能完成開鎖、管理員登陸、超次鎖定、解密、修改用戶密碼基本的密碼鎖的功能。除上述的密碼鎖功能外，還具有修改和確認(rèn)并給出 提示，恢復(fù)密碼，在密碼錯誤的時候可以發(fā)出聲音，能在多次按鍵錯誤的情況下進行鎖定并給出提示。 關(guān)鍵詞： STC89C52， ISD1760， 4 4 矩陣鍵盤 ,LCD 液晶顯示器 , 密碼鎖。 二、 課題內(nèi)容及要求 使用單片機 STC89C52 作為主芯片，采用 LCD 液晶顯示， 4 4 的矩形鍵盤輸入電子密碼鎖，能夠?qū)崿F(xiàn)修改密碼，糾錯，確認(rèn)等功能。 實現(xiàn)電路較簡單，硬件布局合理規(guī)范，連線焊接較美觀，器件運用合理，能實現(xiàn)密碼的輸入、清除、更改、開鎖等基本功能。 電子密碼鎖能 夠?qū)崿F(xiàn)管理員登陸、動態(tài)顯示登陸密碼、登陸密碼驗證，登陸成功與否給出提示、超次鎖定并報警鳴示、在登陸成功的情況下進行修改和確認(rèn)密碼，能在修改密碼成功的情況下給出提示、恢復(fù)初始密碼，并能利用電磁鎖在輸入密碼正確的情況賦予電磁鎖一個電平開鎖會發(fā)出“卡嚓”開鎖的聲音，另外，可依據(jù)實際的情況還可以添加遙控功能。另外，可以用語音發(fā)聲芯片發(fā)出相應(yīng)的提示信息。 第二部分：硬件設(shè)計部分 一、 STC89C52 介紹： STC89C52 是一個低電壓，高性能 CMOS8 位 單片機 ，片內(nèi)含 8k bytes 的可反復(fù)擦寫的 Flash 只讀程序存儲器和 256 bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器，器件采用 ATMEL 公司 的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器和 Flash 存儲單元， STC89C52 單片機在電子行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用 。 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(fù)用口。作為輸出口用時，每位能吸收電流的方式驅(qū)動 8 個 TTL 邏輯門電路，對端口 P0 寫“1”時，可作為高阻抗輸入端用。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(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。 3 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 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拉低時會輸出一個電流 (IIL)。 P2 是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 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 P2 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 (IIL)。在訪問外部程序存儲器或 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行 MOVX @DPTR 指令）時， P2 口送出高 8 位地址數(shù)據(jù)。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 口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容 。 Flash 編程或校驗時， P2 亦接收高位地址和一些控 制信號。 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。此時，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流（ IIL） ， 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 口還接收一些用于 Flash 閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。 XTAL1： 振蕩器反相放大器的及內(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。 二、設(shè)計總框圖 圖一：總體設(shè)計框圖 本設(shè)計主要由單片機、矩陣鍵盤、液晶顯示器和語音電路等部分組成。其中矩陣鍵盤用于輸入數(shù)字密碼和進行各種功能的實現(xiàn)。由用戶通過連接單片機的矩陣鍵盤輸入密碼，后經(jīng)過單片機對用戶輸入的密碼與自己保存的密碼進行對比，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警電路控制開鎖還是報警 系統(tǒng)，能完成開鎖、管理員登陸、超次鎖定、解密、修改用戶密碼基本的密碼 鎖的功能 4 4 矩陣鍵盤控制 STC89C52 單片機 晶振電路 指示電路 報警控制電路 ISD1760 語音電路 LCD 液態(tài)顯示電路 復(fù)位電路 4 三、設(shè)計總體電路圖 四、功能模塊設(shè)計 4 4 矩形鍵盤設(shè)計 矩陣鍵盤又叫行列式鍵盤，在按鍵比較多的時候，為了能減少鍵盤與單片機接口時所占用的 I/O 線的數(shù)目，通常將按鍵排成矩陣形式，它在口線的行、列交叉處跨接按鍵，平時不連通，如圖所示： 每一條水平（行線）與垂直線（列線）的交叉處不相通，而是通過一個按鍵來連通，利用這種行列式矩陣結(jié)構(gòu)只需要 N 條行線和 M 條列線，即可組成具有N M 個按鍵的鍵盤。 當(dāng)沒有按鍵按下時，所有的輸入端都是高電平，當(dāng)行線輸出是低電平時，一 5 旦有按鍵按下 ，則相應(yīng)的輸入線就會被拉成低電平，這樣讀入輸入線的狀態(tài)就知倒是否有按鍵按下。在這種行列式矩陣鍵盤非鍵盤編碼的單片機系統(tǒng)中，鍵盤處理程序首先執(zhí)行等待按鍵并確認(rèn)有無按鍵按下的程序段。 矩陣式結(jié)構(gòu)的鍵盤顯然要比直接法需要更多的器件，識別軟件的設(shè)計也要更復(fù)雜些。程序中按鍵響應(yīng)方式可以采用主程序循環(huán)查詢或中斷后檢測的響應(yīng)方式，然后進行具體的按鍵識別。對鍵的識別通常有兩種方法：一種是常用的逐行掃描查詢法；另一種是速度較快的線反轉(zhuǎn)法。 對照上圖所示的鍵盤，說明線反轉(zhuǎn)法工作原理。 首先辨別鍵盤中有無鍵按下，有單片機 I/O 口 向鍵盤送全掃描字，然后讀入行線狀態(tài)來判斷。方法是：向行線輸出全掃描字 00H，把全部列線置為低電平，然后將列線的電平狀態(tài)讀入累加器 A 中。如果有按鍵按下，總會有一根行線電平被拉至低電平從而使行線不