【正文】 1 電子綜合設(shè)計(jì)與制作實(shí)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(jì)部分 .............................................................................................. 2 一． STC89C52 介紹 .............................................................................................2 二 ．設(shè)計(jì)總框圖 ..................................................................................................... 3 三．設(shè)計(jì)總體電路圖 ............................................................................................. 3 四 ．功能模塊設(shè)計(jì) ................................................................................................. 3 第三部分 軟件設(shè)計(jì)部分 .............................................................................................. 8 一．總體功能流程圖 ............................................................................................. 8 二．各個(gè)模塊詳細(xì)流程圖 ..................................................................................... 9 第四部分 調(diào)試報(bào)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(huì) ....................................................................................................... 13 四．參考書(shū)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(mén)的安全防范、單位的文件檔案、財(cái)務(wù)報(bào)表以及一些個(gè)人資料的保存多以加鎖的辦法來(lái)解決。若使用傳統(tǒng)的機(jī)械式鑰匙開(kāi)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(duì)日常生活中的安全保險(xiǎn)器件的要求越來(lái)越高。為滿足人們對(duì)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(yùn)而生。密碼鎖具有安全性高、成本低、功耗低、易操作等優(yōu)點(diǎn)。 本文從經(jīng)濟(jì)實(shí)用的角度出發(fā)，采用單片機(jī) STC89C52 作為主控芯片與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器單元，用 C 語(yǔ)言編寫(xiě)的主控芯片控制程序，并用 Keil 軟件進(jìn)行編譯。本系統(tǒng)由單片機(jī)系統(tǒng)、矩陣鍵盤(pán)、 LCD 顯示和報(bào)警系統(tǒng)組成。系統(tǒng)能完成開(kāi)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(cuò)誤的時(shí)候可以發(fā)出聲音，能在多次按鍵錯(cuò)誤的情況下進(jìn)行鎖定并給出提示。 關(guān)鍵詞： STC89C52， ISD1760， 4 4 矩陣鍵盤(pán) ,LCD 液晶顯示器 , 密碼鎖。 二、 課題內(nèi)容及要求 使用單片機(jī) STC89C52 作為主芯片，采用 LCD 液晶顯示， 4 4 的矩形鍵盤(pán)輸入電子密碼鎖，能夠?qū)崿F(xiàn)修改密碼，糾錯(cuò)，確認(rèn)等功能。 實(shí)現(xiàn)電路較簡(jiǎn)單，硬件布局合理規(guī)范，連線焊接較美觀，器件運(yùn)用合理，能實(shí)現(xiàn)密碼的輸入、清除、更改、開(kāi)鎖等基本功能。 電子密碼鎖能 夠?qū)崿F(xiàn)管理員登陸、動(dòng)態(tài)顯示登陸密碼、登陸密碼驗(yàn)證，登陸成功與否給出提示、超次鎖定并報(bào)警鳴示、在登陸成功的情況下進(jìn)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(gè)電平開(kāi)鎖會(huì)發(fā)出“卡嚓”開(kāi)鎖的聲音，另外，可依據(jù)實(shí)際的情況還可以添加遙控功能。另外，可以用語(yǔ)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(jì)部分 一、 STC89C52 介紹： STC89C52 是一個(gè)低電壓，高性能 CMOS8 位 單片機(jī) ，片內(nèi)含 8k bytes 的可反復(fù)擦寫(xiě)的 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器和 256 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)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) MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器和 Flash 存儲(chǔ)單元， STC89C52 單片機(jī)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(kāi)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(shí)，每位能吸收電流的方式驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 邏輯門(mén)電路，對(duì)端口 P0 寫(xiě)“1”時(shí)，可作為高阻抗輸入端用。在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口 線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問(wèn)期間激活內(nèi)部上拉電阻。 3 在 Flash 編程時(shí)， P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。 P1 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯門(mén)電路。對(duì)端口寫(xiě) “1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉 電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流 (IIL)。 P2 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯門(mén)電路。對(duì)端口 P2 寫(xiě) “1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流 (IIL)。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行 MOVX @DPTR 指令）時(shí)， P2 口送出高 8 位地址數(shù)據(jù)。在訪問(wèn) 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行 MOVX @RI 指令）時(shí)， P2 口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容 。 Flash 編程或校驗(yàn)時(shí)， P2 亦接收高位地址和一些控 制信號(hào)。 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(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯門(mén)電路。對(duì) P3 口寫(xiě)入 “1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時(shí)，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(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。 XTAL1： 振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時(shí)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(jì)總框圖 圖一：總體設(shè)計(jì)框圖 本設(shè)計(jì)主要由單片機(jī)、矩陣鍵盤(pán)、液晶顯示器和語(yǔ)音電路等部分組成。其中矩陣鍵盤(pán)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(pán)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 系統(tǒng)，能完成開(kāi)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(pán)控制 STC89C52 單片機(jī) 晶振電路 指示電路 報(bào)警控制電路 ISD1760 語(yǔ)音電路 LCD 液態(tài)顯示電路 復(fù)位電路 4 三、設(shè)計(jì)總體電路圖 四、功能模塊設(shè)計(jì) 4 4 矩形鍵盤(pán)設(shè)計(jì) 矩陣鍵盤(pán)又叫行列式鍵盤(pán)，在按鍵比較多的時(shí)候，為了能減少鍵盤(pán)與單片機(jī)接口時(shí)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(shí)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(guò)一個(gè)按鍵來(lái)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(gè)按鍵的鍵盤(pán)。 當(dāng)沒(méi)有按鍵按下時(shí)，所有的輸入端都是高電平，當(dāng)行線輸出是低電平時(shí)，一 5 旦有按鍵按下 ，則相應(yīng)的輸入線就會(huì)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(pán)非鍵盤(pán)編碼的單片機(jī)系統(tǒng)中，鍵盤(pán)處理程序首先執(zhí)行等待按鍵并確認(rèn)有無(wú)按鍵按下的程序段。 矩陣式結(jié)構(gòu)的鍵盤(pán)顯然要比直接法需要更多的器件，識(shí)別軟件的設(shè)計(jì)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(cè)的響應(yīng)方式，然后進(jìn)行具體的按鍵識(shí)別。對(duì)鍵的識(shí)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(duì)照上圖所示的鍵盤(pán)，說(shuō)明線反轉(zhuǎn)法工作原理。 首先辨別鍵盤(pán)中有無(wú)鍵按下，有單片機(jī) I/O 口 向鍵盤(pán)送全掃描字，然后讀入行線狀態(tài)來(lái)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(huì)有一根行線電平被拉至低電平從而使行線不