【正文】 圖35 單片機(jī)最小系統(tǒng) 鍵盤輸入模塊本次設(shè)計(jì)由于按鍵數(shù)量較多，固采用行列式鍵盤作為密碼鎖系統(tǒng)的輸入模塊。其電路連接如圖37所示： 圖37 24C02芯片與單片機(jī)連接示意圖電子密碼鎖系統(tǒng)中，需要顯示的信息較少，因此采用七段LED數(shù)碼顯示管作為顯示器。如果密碼錯(cuò)誤，不開鎖，報(bào)警指示等亮并且蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲。在此部分中，系統(tǒng)會(huì)從VAL內(nèi)存中讀出鍵值，進(jìn)而判斷用戶所輸入為何種信息，以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。因此，應(yīng)該在系統(tǒng)檢測到按鍵后，應(yīng)等待用戶抬起按鍵，在跳至相應(yīng)的按鍵處理程序。比如，本系統(tǒng)可以利用單片機(jī)的P0和P2總共16根 I/O口線，控制ISD系列的語音芯片，為電子密碼鎖增加語音提示模塊。另外，我要衷心感謝我周圍的同學(xué)對(duì)我的幫助和指點(diǎn)。在畢業(yè)論文的寫作過程中，與他們的探討交流使我受益頗多。在論文的寫作過程中，她給了我許許多多的幫助和關(guān)懷。但在程序運(yùn)行過程中，在用戶第一次輸入新密碼后，該計(jì)數(shù)單元的數(shù)據(jù)會(huì)隨機(jī)發(fā)生變化，導(dǎo)致用戶即使輸入兩次一致的新密碼后，也無法完成密碼修改。在密碼修改子程序中，用戶只有在開鎖狀態(tài)下才能進(jìn)行修改，即要求用戶知道原有的密碼，否則無法打開密碼鎖，更無法修改其密碼。系統(tǒng)的總體流程圖如圖41所示：開始初始化，讀取eeprom中密碼清除1位，按鍵數(shù)減1鍵盤掃描按鍵次數(shù)為0？有按鍵？NYYY按下clr鍵？已開鎖？報(bào)警NNY已開鎖？按下set鍵？報(bào)警，按鍵次數(shù)清0YN錯(cuò)誤次數(shù)達(dá)到定值？已開鎖？按下enter鍵？按下lock鍵？進(jìn)入設(shè)置程序上鎖按下數(shù)字鍵？按鍵次數(shù)大于6？已開鎖？已輸入6位？比較錯(cuò)誤次數(shù)加1YNNNYYYYNNNYNNYY鎖死開鎖 圖41 系統(tǒng)流程圖 系統(tǒng)功能軟件 初始化程序數(shù)字電子密碼鎖系統(tǒng)在接通電源后，首先要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化。由于74HC164芯片中，沒有數(shù)據(jù)鎖存器，串行數(shù)據(jù)每達(dá)到一位，都會(huì)直接送到七段顯示管中，造成所有數(shù)據(jù)都會(huì)經(jīng)過七段顯示數(shù)碼管的每一個(gè)LED燈，使數(shù)據(jù)顯示不穩(wěn)定。其電路連接如圖36所示：圖36 鍵盤連接示意圖在圖35所示電路中，單片機(jī)通過控制P1口的高低電平，然后根據(jù)檢測得到的結(jié)果進(jìn)行判斷。兩個(gè)輸入端或者連接在一起，或者把不用的輸入端接高電平，一定不要懸空。1 82 73 64 5A0A1A2VSSVCCWPSCLSDA引腳功能描述：SCL(串行時(shí)鐘)：用于產(chǎn)生器件所有數(shù)據(jù)發(fā)送和接受的時(shí)鐘。XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。該位置位后，只有一條MOVX和MOVC指令才能將ALE激活。RST — 復(fù)位輸入。在訪問外部程序存儲(chǔ)器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行MOVX DPTR）時(shí)，P2口送出高八位地址。P1口：P1口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL 邏輯電平。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。七段公用一個(gè)背極COM，極a、b、c、d、e、f、g互相獨(dú)立，每段各加1個(gè)異或門進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，顯示字符同LED。在圖24中，6個(gè)74HC164芯片以單片機(jī)RXD引腳發(fā)送出的串行數(shù)據(jù)作為第一片74HC164的數(shù)據(jù)輸入，而單片機(jī)的TXD引腳的輸出作為6片74HC164芯片的時(shí)鐘。AT89S52 D7 D6 D5 D4 D3 D2D1 D0圖 23 行列式鍵盤電路原理圖在本次設(shè)計(jì)中，由于電子密碼鎖的鍵盤中，除了0～9數(shù)字鍵之外，還有ENTER、LOCK、SET、CLR四個(gè)輔助功能按鍵，總體按鍵數(shù)量較多，如果采用獨(dú)立式按鍵，會(huì)對(duì)單片機(jī)I/O口線造成較大的浪費(fèi)，因此，本次設(shè)計(jì)選用行列式鍵盤作為電子密碼鎖的鍵盤輸入模塊。獨(dú)立式按鍵電路如圖22所示：+5 AT89S52 圖22 獨(dú)立式按鍵結(jié)構(gòu)通常獨(dú)立式鍵盤的按鍵輸入都采用低電平有效。第2章 電子密碼鎖的方案設(shè)計(jì) 系統(tǒng)工作原理本課題設(shè)計(jì)的數(shù)字電子密碼鎖系統(tǒng)主要由：（1）數(shù)據(jù)處理及控制模塊，(2）鍵盤輸入模塊，(3）密碼存儲(chǔ)模塊，（4）顯示模塊，（5）其他附屬功能模塊（包括蜂鳴器，狀態(tài)指示燈，系統(tǒng)復(fù)位電路等），這五大模塊組成。但這類產(chǎn)品的特點(diǎn)只針對(duì)特定的有效卡、指紋、或聲音有效，且不能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，只能適用于保密要求高且供個(gè)人使用的箱、柜子、房間等。當(dāng)輸入密碼多次錯(cuò)誤時(shí)，報(bào)警系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)。密碼鎖是鎖的一種，與傳統(tǒng)的機(jī)械鎖不同的是，它開啟時(shí)用的是密碼，即一系列的數(shù)字或符號(hào)．而不是金屬的鑰匙。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)器件的要求越來越高。但在使用中暴露了很多缺點(diǎn)：一是機(jī)械鎖是靠金屬制成的鑰匙上的不同齒形與鎖芯的配合來工作的。系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)密碼的輸入、清除、顯示。經(jīng)國家工商局、國家內(nèi)貿(mào)局，中國消協(xié)等部門對(duì)鎖具市場的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)個(gè)別產(chǎn)品的互開率居然超標(biāo)26倍。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)?，F(xiàn)在應(yīng)用較廣的電子密碼鎖是以芯片為核心，通過編程來實(shí)現(xiàn)的。若使用傳統(tǒng)的機(jī)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?？梢钥闯霭央娮有畔⒔M合作為密碼是電子密碼鎖以后發(fā)展的趨勢。經(jīng)過單片機(jī)判斷，如果密碼正確，則開鎖，否則不開鎖，并警告用戶密碼輸入錯(cuò)誤。獨(dú)立式按鍵電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡單，但每個(gè)按鍵必需占用一根I/O口線，在按鍵數(shù)量較多時(shí)，I/O口線浪費(fèi)較大。在靜態(tài)顯示電路中，若七段LED顯示器的a、b、c、d 、e、f 段導(dǎo)通，g段截止，則顯示0 , 以此類推，根據(jù)七段LED燈亮滅的不同組合，使數(shù)碼顯示管顯示不同符號(hào)。液晶顯示器的驅(qū)動(dòng)方式有電極引線的選擇方式確定。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。對(duì)P0端口寫“1”時(shí) ，引腳用作高阻抗輸入。此外，（）和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的觸發(fā)輸入（）,具體如表31所示。在Flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P2口也接受高8位地址字節(jié)和一些控制信號(hào)。DISRT0位缺省為RESET輸出高電平打開狀態(tài)。EV/VPP — 外部訪問允許，欲使CPU僅訪問外部程序存儲(chǔ)器（地址位0000HFFFH）,EA端必須保持低電平（接地）。24C02芯片作為系統(tǒng)的從器件，它與主器件之間的通信遵循I2C總線協(xié)議，I2C總線協(xié)議規(guī)定，任何將數(shù)據(jù)傳送到總線的器件作為發(fā)送器。本次設(shè)計(jì)中，只用到一個(gè)24C02芯片，此3個(gè)引腳可全部接地。該芯片具有以下特性：(1)門控串行數(shù)據(jù)輸入(2)異步中央復(fù)位(3)靜電放電（ESD）保護(hù)：HBM EIA/JESD22A114B超過2000VMM EIA/JESD22A115A 超過 200V(4)多種封裝形式其引腳圖如下：圖33 74HC164芯片引腳圖1234561413129111078DSADSBQ0Q1Q2Q3GNDVCCQ7Q6Q5Q4M RCP引腳說明：表33 74HC164芯片引腳說明符號(hào)引腳說明DSA1數(shù)據(jù)輸入DSB2數(shù)據(jù)輸入Q0～Q33～6輸出GND7地CP8時(shí)鐘輸入（低電平到高電平邊沿觸發(fā)）MR9中央復(fù)位輸入（高電平有效）Q4～Q710～13輸出VCC14電源 八位數(shù)據(jù)鎖存器7427374273芯片是8位高速寄存器，其內(nèi)部由8個(gè)地址鎖存器構(gòu)成，有共同的時(shí)鐘輸入端和異步復(fù)位端。 密碼存儲(chǔ)模塊在電子密碼鎖系統(tǒng)中，用戶所設(shè)定的密碼是需要永久保存的。 復(fù)位電路 蜂鳴器 狀態(tài)指示電路 開鎖電路 電子密碼鎖總體結(jié)構(gòu)圖電子密碼鎖的總體結(jié)構(gòu)如圖36所示。初始化流程圖如圖42所示：用戶輸入密碼區(qū)清零初始化定時(shí)器0初始化開始載入預(yù)設(shè)密碼至系統(tǒng)內(nèi)存系統(tǒng)上鎖并設(shè)定狀態(tài)指示燈設(shè)定顯示器為等待輸入狀態(tài)圖42 初始化流程圖 按鍵檢測程序在密碼鎖初始化完成后，系統(tǒng)便會(huì)進(jìn)入鍵盤掃描狀態(tài)，此狀態(tài)下，密碼鎖主控芯片AT89C52會(huì)不斷掃描是否有鍵按下，即等待用戶輸入。以下是調(diào)試過程中遇到的主要問題及相應(yīng)的解決方法：問題1：在向電子密碼鎖系統(tǒng)中定義密碼鎖的缺省密碼時(shí)，程序首先把缺省密碼“123456”送到密碼存儲(chǔ)芯片24C02中，但無法把密碼從24C02芯片中載入到系統(tǒng)指定的內(nèi)存單元中（38H～3DH）原因分析及解決方法：在系統(tǒng)初始化時(shí)，在缺省密碼被寫入24C02芯片后，立馬開始讀取其中的數(shù)據(jù)，此時(shí)由于I2C總線未得到釋放，導(dǎo)致數(shù)據(jù)無法從芯片中正常讀取，為了I2C總線得到釋放，在缺省密碼寫入芯片后，調(diào)用延時(shí)程序，以等待I2C總線的釋放，使系統(tǒng)得以正常初始化。本課題設(shè)計(jì)了一種基于單片機(jī)的電了密碼鎖，這種電子密碼鎖系統(tǒng)以單片機(jī)AT89552作為數(shù)據(jù)處理主控芯片，并以串行移位寄存器74HC164芯片、 8位數(shù)據(jù)鎖存器74273芯片、 LED 七段數(shù)碼顯示管作為顯示模塊，以EEPROM芯片24C02作為永久保存密碼的存儲(chǔ)模塊，附加4x4鍵盤和其它輔助電路．構(gòu)成了整個(gè)的硬件系統(tǒng)。在此我謹(jǐn)向石明慧老師表示衷心的感謝和深深的敬