【正文】 efine uchar unsigned char define uint unsigned int define NOP3() _nop_()。從設(shè)計方向的分析到開題答辯報告的撰寫，從具體程序的設(shè)計到器件的選擇，王老師都給了我很多很有用的建議。 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 31 總結(jié) 本次設(shè)計經(jīng)過近兩個月時間忙碌終于完成了，所有設(shè)計要求具備的功能都得到了實現(xiàn)，具體如下： (1)加電后，單片機自動復(fù)位， LCD顯示提示輸入密碼的信息； (2)輸入密碼時，只逐位顯示“ *”，以防止密碼泄漏； (3)在按鍵輸入的過程中，如果不小心輸錯，可以清除所輸入的錯誤內(nèi)容，然后繼續(xù)輸入； (4)當密碼輸入完畢并按下確認鍵后，單片機將輸入的密碼與設(shè)定的密碼比較，若密碼正確，則打開密碼鎖；若密碼不正確，則無法打開密碼鎖； (5)在密碼輸入錯誤次數(shù)達到預(yù)設(shè)值時，啟動報警程序報警 。測試 AT24C02 是否焊接正確的程序功能是將一個數(shù)組中的數(shù)寫入AT24C02，再將這一個數(shù)組中的數(shù)從 AT24C02 中讀出放入另一個數(shù)組中，比較兩個數(shù)組 中的數(shù)是否相同，若相同則 AT24C02 的電路焊接正確，掉電存儲功能模塊功能實現(xiàn)。在本次設(shè)計中使用的單片機程序燒寫軟件為 AVR_fighter。只有保證了單片機最小系統(tǒng)的正確性，才能在接下來的其他模塊設(shè)計和焊接出現(xiàn)錯誤時能夠方便地檢查出原因，因此單片機最小系統(tǒng)是必須首先完成的。 本次設(shè)計的聯(lián)合仿真結(jié)果如下圖所示。最后將工程編譯，進入調(diào)試狀態(tài)，并運行。 KEIL 和 PROTEUS 的聯(lián)合調(diào)試和仿真步驟如下： (1)在 KEIL 中建立工程，將編寫好的程序添加到工程中。圖 49 為報警子程序流程圖。 圖 48 密碼輸入程序流程圖 開始 N 有鍵輸入？ 掃描鍵盤 Y 是數(shù)字鍵？ 輸入的密碼長度小于 6？ 將輸入的數(shù)放入數(shù)組 在顯示器上顯示“ *” 是取消鍵？ 輸入的密長度大于 0？ 清除數(shù)組中的最后一位數(shù) 清除顯示器上的最后一個“ *” 是確認鍵？ 結(jié)束 Y N N N N Y Y Y N Y 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 26 輸入密碼時，當輸入的密碼位數(shù)小于 6 位的時候，每按下一次數(shù)字鍵，就將此數(shù)字存入數(shù)組。由于 AT24C02 在內(nèi)部擦寫過程中不會應(yīng)答任何來自主機的請求，所以當向 AT24C02 連續(xù)寫多個字節(jié)數(shù)據(jù)時有可能不成功，這可以通過對同一字節(jié)數(shù)據(jù)寫多次的方法來實現(xiàn)。讀順序地址內(nèi)容操作方式通過立即讀或隨機地址讀操作來啟動，主機在 AT24C02發(fā)送完一個 8位數(shù)據(jù)后產(chǎn)生一個應(yīng)答信號，告知 AT24C02 主機 要求更多數(shù)據(jù)。 (1)讀當前地址內(nèi)容。 AT24C02 在內(nèi)部擦寫過程中不響應(yīng)主機的任何請求，因此在兩次寫操作之間應(yīng)該留有足夠的反應(yīng)時間。 掉電存儲子程序 掉電存儲子程序就是將初始密碼寫進 AT24C02，單片機每次 復(fù)位后從AT24C02 中讀取密碼用來和輸入的密碼進行比較，以判斷輸入的密碼的正確性。 rs=1。 //rs=0 時為寫命令 P0=。 圖 43 單行鍵盤掃描流程圖 在本設(shè)計中，數(shù)字鍵 0~9 對應(yīng)輸入數(shù)字 0~9，功能鍵 A 鍵是確 定鍵， B鍵是取消鍵， C 鍵是改密碼鍵， D 鍵位閉鎖鍵， E 鍵和 F 鍵閑置不用。在給按鍵確定鍵值時必須采用同一種算法，并且計算出來的鍵值應(yīng)該是互不相同的。 讓所有的行為 0，然后讀列的數(shù)值。 圖 311 即為本設(shè)計的硬件綜合設(shè)計圖。當用戶輸入密碼并驗證 正確時，發(fā)出開鎖信號（使 =0）。 圖 38 為 PROTEUS 中 E2PROM 的仿真圖。 Vcc： +～ 工作電壓。在 I2C 數(shù)據(jù)傳輸過程中，只有當SCL 為低電平時才允許 SDA 變化，當 SCL 為高電平時，不允許 SDA 電平改變。 圖 36 I2C 總線數(shù)據(jù)傳送時序 起始信號：時鐘線 SCL 為高電平，數(shù)據(jù)線 SDA 出現(xiàn)由高向低的負跳變時，啟動 I2C 總線。 由于 LCD 要正常工作必須提供足夠的電流，因此在實際應(yīng)用為了保證顯示器能夠正常工作，應(yīng)在數(shù)據(jù)端口接一上拉電阻。 LCD1602 的顯示容量為 16x2 個字符（可以顯示 2 行，每行顯示 16 個字符），芯片工作電壓為 ～ ，工作電流為（ ），模塊最佳工作電壓是 。如此，只要檢測行和列是否相連就可以知道是否有鍵按下。 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 7 圖 33 單片機最小系統(tǒng) 矩陣鍵盤設(shè)計 一組鍵或者一個鍵盤，需要通過接口電路和 CPU 相連接， CPU 可以采用查詢接口或者中斷的方式了解有沒有鍵被按下，并檢查是哪個鍵被按下。圖 32 是單片機復(fù)位電路仿真圖。 單片機 時鐘電路 復(fù)位電路 矩陣鍵盤 LCD 顯示 掉電存儲 開鎖機構(gòu) 報警機構(gòu) 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 5 第 3章 硬件電路設(shè)計 單片機接口分配 AT89C51 單片機在一塊芯片上集成了 CPU、 RAM、 ROM、定時器 /計數(shù)器和多種 I/O 功能部件，具有一臺微型計算機的基本結(jié)構(gòu)，按功能可以將其分成八個組 成部分：微處理器（ CPU）、數(shù)據(jù)存儲器（ RAM）、程序存儲器（ ROM/EPROM）、特殊功能寄存器（ SFR）、 I/O 口、串行口、定時器 /計數(shù)器及中斷系統(tǒng)。 第六步：將 KEIL 和 PROTEUS 聯(lián)合仿真、調(diào)試，查看是否實現(xiàn)所有功能。此備用密碼應(yīng)該只有少數(shù)人知道，比如小區(qū)管理員。在西方發(fā)達國家，電子密碼鎖的種類已經(jīng)很齊全，技術(shù)也比較先進，且在各個領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用?；趩纹瑱C的電子密碼鎖的面世 使人們的自身財產(chǎn)安全有了更多的保障，同時也促進了安全信息系統(tǒng)的發(fā)展 ，是安全信息系統(tǒng)的一大進步。隨著人們生活水平和自身防范意識的提高，個人財產(chǎn)安全和人身安全的問題也越來越受到人們的重視，擁有一把能夠有效保證居民財產(chǎn)安全和人身安全的鎖具也越發(fā)的重要起來?？梢愿拿艽a這一功能同時也避免了人員的更替而使鎖的安全性降低，這是傳統(tǒng)鑰匙鎖所不具備的功能。 在本次基于單片機的電子密碼鎖設(shè)計中，將采用 AT89C51 單片機作為控制核心，配合相應(yīng)的電路和軟件程序，實現(xiàn)密碼的輸入和修改、信息的顯示、鍵盤的鎖定、系統(tǒng)報警、開鎖和閉鎖等功能。 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 I 基于單片機的電子密碼鎖設(shè)計 摘要： 鎖，是指加在門、箱子、抽屜等物體上的封緘器，要用專用的鑰匙才能打開。在設(shè)計中， 利用識別密碼是否正確來開鎖或報警，通過串行存儲器 AT24C02 來實現(xiàn)密碼的修改和存儲。 (2)操作簡單。 鎖具的起源可以追朔到人類社會財產(chǎn)私有化的出現(xiàn)，鎖具從其出現(xiàn)到發(fā)展至今天的高科技化、信息化，已經(jīng)有若干年的歷史了。 基于單片機的電子密碼鎖的出現(xiàn)，在一定程度上解決了用戶私人財產(chǎn)安全的問題。在我國，電子密碼鎖技術(shù)卻才相當于國際上七十年代的水平，相對來說還很落后。 根據(jù)以上分析， 本次電子密碼 鎖設(shè)計的主要重點是以下幾個部分： 4x4 矩陣鍵盤設(shè)計、 LCD 信息顯示、密碼的掉電存儲和密碼的比較和處理。 第七步：根據(jù) PROTEUS 仿真圖焊接器件。 在本設(shè)計中，單片機的各個接口我是這樣分配的： P0 口接一個上拉電阻后與 LCD1602 的 8 位雙向數(shù)據(jù)端 D0～ D7 相接， P1 口用作矩陣鍵盤接口， P2口的 ～ 和 LCD1602 的 4～ 6 引腳相接， 和 接串行存儲器AT24C02， P3 口用作開鎖電路和報警電路的接口。 圖 32 復(fù)位電路 單片機 RST 引腳是高電平有效。無 論是查詢方式還是中斷方式都要用到單片機的 I/O 口。 由于按鍵設(shè)置在行、列線交點上，行、列分別連接到按鍵開關(guān)的兩端，平時無鍵按下時，行線處于高電平，假設(shè)列線為低電平，當有鍵按下時，按下的鍵就會將相應(yīng)的行和列連通，使得對應(yīng)的行線被列線拉低，也變?yōu)榈碗娖健? LCD1602 具有 16 個引腳，如表 31 所示。圖 35 中 RP1 同時還是 P0 口的上拉電阻。 停止信號：時鐘線 SCL 為高電平，數(shù)據(jù)線 SDA 出現(xiàn)由低向高的正跳變時，停止 I2C 總線。當然，起始信號和 停止信號是例外。 Vss：地或電源負極。 圖 38 AT24C02 仿真圖 為串行時鐘輸入線接口， 為數(shù)據(jù)線接口。 報警機構(gòu) 在這次基于單片機的電子密碼鎖設(shè)計中，通過控制蜂鳴器的發(fā)音來實現(xiàn)系統(tǒng)的報警功能。 圖 311 基于單片機的電子密碼鎖設(shè)計仿真圖 待程序編寫好后，將 KEIL 和 PROTEUS 聯(lián)調(diào)，觀察此電路設(shè)計圖可以知道各個功能模塊和器件的工作情況。如果列的數(shù)值全部為 1，說明沒有鍵被按下，否則說明有鍵被按下。 本設(shè)計中各按鍵對應(yīng)鍵值如 表 3 所示。 由于設(shè)計中要求能夠顯示密碼輸入界面、密碼輸入信息、密碼正確后提示界面、密碼錯誤后提示界面和修改密碼相關(guān)界面等信息，故要用到很多個顯示子程序來顯示不同的內(nèi)容。 //待寫命令賦 P0 delay(1)。 //rs=1 時為寫數(shù)據(jù) P0=dat。當密碼修改成功后，將新密碼寫入 AT24C02，以便單片機下次復(fù)位后使用。 字節(jié)寫的時序是這樣的： 地址只有 8 位：開始 → 器件地址 → 響應(yīng) →8 位字節(jié)地址 → 響應(yīng) → 數(shù)據(jù) →響應(yīng) → 停止 地址高于 8 位：開始 → 器件地址 → 響應(yīng) → 高 8 位字節(jié)地址 → 響應(yīng) → 低 8位字節(jié)地址 → 響應(yīng) → 數(shù)據(jù) → 響應(yīng) → 停止 本次設(shè)計中采用的是字節(jié)寫方式。 AT24C02 的地址計數(shù)器內(nèi)容為最后操作字節(jié)的地址加 1，所有如果上次讀寫操作的地址為 N，采用讀當前地址內(nèi)容方式讀地址應(yīng)該從 N+1 地址處開始。 AT24C02 收到主機的應(yīng)答信號后繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)，直到主機不發(fā)送應(yīng)答信號響應(yīng)而發(fā)送停止信號后操作結(jié)束。 定時器中斷子程序 為了防止戶主以外的 “借用 ”戶主的密碼，當沒有任何按鍵被按下的狀態(tài)持續(xù)一段時間后（比如 20S 內(nèi)），應(yīng)該馬上關(guān)閉顯示器屏幕，同時禁止按鍵的輸入。當 輸入的密碼位數(shù)不小于 6 位時，再次按下數(shù)字鍵，程序就不進行任何處理，繼續(xù)掃描鍵盤，此時只有按下確定鍵或者取消鍵程序才做出相應(yīng)反應(yīng)。 圖 49 報警子程序流程圖 開始 N 錯誤次數(shù) 大于 3？ 顯示器清屏 Y 關(guān)閉顯示器 給蜂鳴器一個脈沖 結(jié)束 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 27 第 5章 聯(lián)合仿真和調(diào)試 在 PROTEUS 中畫出仿真電路圖和在 KEIL 中編寫出程序后，需要驗證其正確性和可行性，最好的辦法就是就它們聯(lián)合起來仿真和調(diào)試。 (2)在 KEIL 中為工程設(shè)置選項。設(shè)置完之后，重新編譯、鏈接、生成可執(zhí)行文件。 圖 51 密碼正確后的仿真圖 密碼輸入正確后，點亮二極管，顯示器顯示歡迎回家畫面。 (2)下載口電路的焊接。 (3)液晶顯示器及電路焊接。 (6)將蜂鳴器和發(fā)光二極管焊接到單片機系統(tǒng)中，將本次設(shè)計的源程序下載進入單片機中，看是否所有功能都實現(xiàn)了。 (6)可以在開鎖后進行密碼的修改，但需要兩次輸入確認； (7)修改的密碼存入 AT24C02，不會因為掉電的原因而丟失； (8)在長時間沒有按鍵輸入時，系統(tǒng) 鎖定顯示器，并禁止按鍵的輸入； (9)設(shè)定一個備用密碼，防止常用密碼忘記時無法開門。另外，王老師親切和善、能和學(xué)生們打成一片的工作態(tài)度和認真負責(zé)的治學(xué)作風(fēng)也 給了我很深的印象。_nop_()。 sbit P35=P3^5。\039。 uchar data mima[7]={39。,39。\039。\039。,39。\039。\039。,39。,0}。039。 uchar code table5[14]=Old Password:。 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 37 uchar code table7[12]=Enter Again:。139。139。,39。\039。\039。,39。 uchar data mima1[7]={39。\039。,39。,39。\039。 sbit P37=P3^7。 uchar time_50ms=0。 在做設(shè)計的過程中，自動化 0803班的同學(xué)們也給我提供了很大的幫助，他們的關(guān)心和愛護不但幫助我更好地完成設(shè)計，更使我感受到了這個集體里家一樣的溫暖。 另外， 通過這幾個月對電子密碼鎖的研究 和 學(xué)習(xí)， 我認為本次設(shè)計中使用的 這種 鍵盤輸入 密碼 的 方式可以進行改革。 在實物制作過程中，應(yīng)該注意幾個問題：第一，根據(jù)仿真圖焊接電路，但不能盡信仿真圖。 (4)鍵盤模塊焊接。 圖 61 為單片機下載口電路接線圖。 本設(shè)計中鍵盤第 四行只用到了前兩個按鍵，后兩個按鍵沒有被使用。 進入 Proteus 的 ISIS，鼠標左鍵點擊菜單 “Debug”， 選中 “使用遠程調(diào)試監(jiān)控 ”