【正文】 總線是一種用于 IC 器件之間連接的二線制總線。 SDL 為串行數(shù)據(jù) /地址： 雙向串行數(shù)據(jù) /地址管腳用于器件所有數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收 SDL，是一個開漏輸出管腳可與其它開漏輸出或集電極開路輸出進行線或。所有 接到 I2C 總線設備上的串行數(shù)據(jù) SDA 都接到總線的 SDA 上，各設備的時鐘線 SCL接到總線的 SCL上。主機和從機的數(shù)據(jù)傳送，可以由主機發(fā)送數(shù)據(jù)到從機，也可以由從機發(fā)到主機。 應答信號：接收數(shù)據(jù)的 IC 在接收到 8bit 數(shù)據(jù)后，向發(fā)送數(shù)據(jù)的 IC 發(fā)出特定的低電平脈沖，表示已收到數(shù)據(jù)。主器件和從器件都可以工作于接收和發(fā)送狀態(tài)。為了結束讀操作，主機必須在第 9 個周期時發(fā)出停止條件或者在第 9 個時鐘周期內(nèi)保持 SDA 為高電平、然后發(fā)出停止條件。在復位期間（即 RST 為高電平期間）， P0 口為高組態(tài)， P1－ P3 口輸出高電平；外部程序存儲器讀選通信號 PSEN 無效。 R1 的作用在于限制按鍵按下瞬間電容C1 的放電電流，避免產(chǎn)生火花，以保護按鍵觸電 。 采用兩線串行的總線和單片機通訊 ，電壓最低可以到 ，額定電流為 1mA，靜態(tài)電流 10Ua()，芯片 內(nèi)的資料可以在斷電的情況下保存 40 年以上，而且采用 8 腳的 DIP 封裝，使用方便。 A0、 A A2 器件地址輸入端 這些輸入腳用于多個器件級聯(lián)時設置器件地址，當這些腳懸空時默認值為 0。采用的是矩陣式按鍵鍵盤，它由行線和列線組成，也稱行列式鍵盤，按鍵位于行列的交叉點上，密碼鎖的密碼由鍵盤輸入完成，與獨立式按鍵鍵盤相比，要節(jié)省很多 I/O 口。當密碼輸入完成時，按下確認鍵，如果輸入的密碼正確的話， LCD 子顯示 “RIGHT”，單片機其中 引角會輸出低電平，使三極管T2 導通，電磁鐵吸合，電子密碼鎖被打開，如果密碼不正確， LCD 顯示屏會顯示 “ERROR”， 輸出的是高電平，電子密碼鎖不能被打開 [14]。其實際電路如圖 3－ 12 所示。由 D R1 Q1 組成驅(qū)動電路，其中 Q1 可以選擇普通的小功率三極管如 8050、 9018 都可以滿足要求。 1602LCD 主要技術參數(shù)： 顯示容量 :162 個字符 芯片工作電壓 :— 工作電流 :() 模塊最佳工作電壓 : 字符尺寸 :(WH)mm 1602 型 LCD 基本操作程序如下表所示： K4 K3 K2 K1 K5 K6 K7 K8 K12 K11 K10 K9 K13 K14 K15 K16 R1 10k R2 10k R3 10k R4 10k R5 10k R6 10k R16 10k R17 10k VCC 1 15 表 3 2 LCD1602 基本操作程序 讀狀態(tài) 輸入 RS=L， R/W=H， E=H 輸出 D0—D7=狀態(tài)字 寫指令 輸入 RS=L， R/W=L， D0—D7=指令碼， E=高脈沖 輸出 無 讀數(shù)據(jù) 輸入 RS=H， R/W=H， E=H 輸出 D0—D7=數(shù)據(jù) 寫數(shù)據(jù) 輸入 RS=H， R/W=L， D0—D7=數(shù)據(jù)， E=高脈沖 輸出 無 其顯示部分引腳接口如圖 38 所示： 圖 3 8 顯示電路原理圖 電源輸入電路 密碼鎖主要控制部分電源需要用 5V直流電源供電，其電路如圖 39 所示，而 5V電源輸入時往往伴有雜波，所以加一個 的電容濾波 [16]。鍵盤的每個按鍵功能在程序設計中設置 。如果只有一個 AT24C02被總線尋址，這三個地址輸入腳（ A0、 A A2 ）可懸空或連接到 Vss，如果只有一個 AT24C02 被總線尋址這三個地址輸入腳（ A0、 A A2 ）必須連接到 Vss。 極限參數(shù)： 工作溫度工業(yè)級 55℃ +125℃ 商業(yè)級 0 ℃ +75℃ 貯存溫度 65℃ +150℃ 各管腳承受電壓 Vcc+ Vcc 管腳承受電壓 + 封裝功率損耗（ Ta=25℃ ） 焊接溫度 (10 秒 ) 300℃ 功能描述 E1 R1 K1 R2 10K 13 AT24C02 支持 IC，總線數(shù)據(jù)傳送協(xié)議 IC，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。晶振、電容 C2／ C3 及片內(nèi)與非門（作為反饋、放大元件）構成了電容三點式振蕩器，振蕩信號頻率與晶振頻率及電容 C C2 的容量有關，但主要由晶振頻率決定，范圍 在 0～ 33MHz之間，電容 C C3 取值范圍在 5～ 30pF 之間。根據(jù)實際情況選擇如圖 34 所示的復位電路。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)。 SDA 線上的數(shù)據(jù)狀態(tài)僅在 SCL為低電平的期間才能改變， SCL 為高電平的期間， SDA 狀態(tài)的改變被用來表示起始和停止條件 [10]。若未收到應答信號，由判斷為受控單元出現(xiàn)故障 [9]。 總線的構成及信號類型： I2C 總線是由數(shù)據(jù)線 SDA 和時鐘 SCL構成的串行總線，可發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。設備上的串行數(shù)據(jù)線 SDA 接口電路應該是雙向的，輸出電路用于向總線上發(fā)送數(shù)據(jù)，輸入電路用于接收總線上的數(shù)據(jù)。 WP 為寫保護： 如果 WP 管腳連接到 Vcc 所有的內(nèi)容都被寫保護只能讀當 WP, 管腳連接到Vss 或懸空 ,允許器件進行正常的讀 /寫操作 [12]。 AT24C02 正是運用了 I178。而且他是采用了I178。 第 5 腳： R/W為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。 ④ 可編程輸入 /輸出引腳（ 32 根） STC89C52 單片機有 4 組 8 位的可編程 I/O 口，分別位 P0、 P P P3 口，每個口有 8 位（ 8 根引腳），共 32 根 [8]。 7 第 3 章 硬件系統(tǒng)設計 系統(tǒng)芯片介紹 單片機 STC89C52 功能介紹 STC89C52 是 51 系列 單片機 的一個型號，它是 STC 公司生產(chǎn)的?？紤]到本方案軟硬件太過復雜，而且成本也高，故不采用。利用單片機內(nèi)部的隨機存儲器（ RAM）和只讀存儲器（ ROM）及其引腳資源，外接液晶顯示（ LCD），鍵盤輸入等實現(xiàn)數(shù)據(jù)的處理傳輸和顯示功能，基本上能實現(xiàn)設計指標 [6]。 5 第 2 章 系統(tǒng)整體方案設計 設計目標 本設計采用 STC89C52 單片機為主控芯片，結合外圍電路 矩陣鍵盤、液晶顯示器 LCD1602 和密碼存儲 AT24C02 等部分組成。但是密碼不能太簡單，太簡單了就容易被他人在鍵盤上試探出來，或者可能被旁觀者窺測出來，造成保密性不足 。它不僅是能批量生產(chǎn)，滿足人民生活的需要；同時，也充分運用了現(xiàn)代科學，創(chuàng)造了磁控鎖、聲控鎖、遙控鎖、遠紅外線鎖、電子卡 片鎖、指紋鎖、超聲波鎖、電磁波鎖等絕妙精品，大大提高了防竊、防盜功能。到了距今 5000 年的仰韶文化時期，我們先民創(chuàng)造了裝在木結構框架建筑上的木鎖。如指紋、眼底視網(wǎng)膜等）來控制鎖的開啟。在安全技術防范領域，隨著單片機的問世 ，出現(xiàn)了帶微處理器的密碼鎖，它除具有電子密碼鎖的功能外，還引入了智能化、科技化等功能，從而使密碼鎖具有很高的安全性、可靠性。隨機開鎖成功率幾乎為零。 本次畢業(yè)論文主要分為兩大模塊，一是硬件系統(tǒng)電路部分，另一個是用 C語言編寫的軟件程序部分，基本能完成電子密碼鎖的開鎖、修改密碼、密碼錯誤報警等主要功能，成本低，可靠性高，具有很好的市場應用價值。而且指紋識識別器在公共場所使用存在容易機械損壞， IC 卡還存在容易丟失、損壞等缺點，再加上其成本較高，一定程度上限制了這類產(chǎn)品的普及和推廣。 PROM AT24C02 as the master chip and the data memory unit, bined with the external keyboard, LCD display, alarm, unlock and other circuit modules. It performs the following functions: enter the password correctly under the premise of unlocking。 本文從經(jīng)濟實用的角度出發(fā)，系統(tǒng)由 STC89C52與低功耗 CMOS 型 E178。用 C 語言編寫的主控芯片控制程序與 EEPROM AT24C02 讀寫程序相結合， 并用 Keil 軟件進行編譯，設計了一款可以多次更改密碼，具有報警功能的電子密碼控制系統(tǒng)。Alarm。電子密碼鎖是集計算機技術、電子技術、數(shù)字密碼技術為一體的機電一體化高科 技產(chǎn)品，具有安全性高，使用方便等優(yōu)點。 本文從經(jīng)濟實用的角度出發(fā)，設計采用單片機為主控芯片，結合外圍電路，組成電子密碼控制系統(tǒng)，密碼鎖共 8 位密碼，每位的取值范圍為 1～ 8，用戶可以自行設定 和修改密碼，每個密碼按鍵都有聲、光提示。 4) 無活動零件，不會磨損，壽命長。商周時期出現(xiàn)了用鑰匙才能開啟的銅鎖，鐵鎖，以鑰匙的不同而匹配不同的鎖。在我國母系社會后期（相當于公元前 5000年 公元前 2021 年），因為當時社會生產(chǎn)力的提高，人類開始擁有個人的私有（少量）財產(chǎn)。 發(fā)展期為春秋戰(zhàn)國經(jīng)秦漢、魏晉、南北朝，直到隋唐宋元時期。而且指紋識識別器在公共場所使用存在容易機械損壞， IC 卡還存在容易丟失、損壞等缺點，再加上其成本較高，一定程度上限制了這類產(chǎn)品的普及和推廣。在輸入密碼的過程中，為了限制試探密碼的企圖，通常輸入錯誤碼若干次或若干時間內(nèi)輸入不正確，即 “封鎖 ”鍵盤，不再接受輸入操作。 3．用戶可以自行設定和修改密碼； 4． 只有內(nèi)部上電復位時才能設置或修改密碼。通過指紋讀取設備讀取到人體指紋的圖像，然后要對原始圖像進行初步的處理，使之更清 晰，再通過指紋辨識軟件建立指紋的特征數(shù)據(jù)。通過不斷讀行線口線，或者中斷方式觸發(fā)鍵位掃描。其將通用的微處理器和 Flash 存儲器結合在一起，特別是可反復擦寫的 Flash存儲器可有效地降低開發(fā)成本 [7]。1602 型 LCD 可以顯示 2 行 16 個字符，有 8 位數(shù)產(chǎn)品的通過器件，如在計算器、萬用表、電子表及很多家用電子據(jù)總線 D0D7 和 RS,R/W,EN 三個控制端口，工作電壓為 5V，并且具有字符對比度調(diào)節(jié)和背光功能。 第 7～ 14 腳： D0～ D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線。每寫入或讀出一個數(shù)據(jù)字節(jié)后，該地址寄存器自動加 1，以實現(xiàn)對下一個存儲單元的讀寫。無論是 主機還是從機，接收到一個字節(jié)后必須發(fā)出一個確認信號 ACK。 I2C 總線產(chǎn)生于在 80 年代，最初為音頻和視頻設備開發(fā)，如今主要在服務器管理中使用，其中包括單個組件狀態(tài)的通信。所謂主機是指啟動數(shù)據(jù)的傳送（發(fā)出啟動信號）、發(fā)出時鐘信號以及傳送結束時發(fā)出停止信號的設備，通常主機都是微處理器。 I2C 總線在傳送數(shù)據(jù)過程中共有三種類型信號， 它們分別是：開始信號、結束信號和應答信號。很多外圍器件如存儲器、監(jiān)控芯片等也提供 I2C 接口。 3） 讀操作： 讀操作有三種基本操作：當前地址讀、隨機讀和順序讀。其中硬件部分由電源輸入部分、鍵盤輸入部分、復位部分、晶振部分、顯示部分、報警部分組成，軟件部分對應的由主程序、初始化程序、 LCD 顯示程序、鍵盤掃描程序、啟動程序、關閉程序、鍵功能程序、密碼設置 程序、 EEPROM 讀寫程序和延時程序等組成。當復位按鍵按下后電容 C1 通過 R5 放電。 C2C3X T A L 圖 3 5 晶振電路原理圖 存儲電路 AT24C02 是一個 2K 位串行 CMOS E2PROM， 內(nèi)部含有 256 個 8 位字節(jié)，CATALYST 公司的先進 CMOS 技術實質(zhì)上減少了器件的功耗。主器件和從器件都可以作為發(fā)送器或接收器，但由主器件控制傳送數(shù)據(jù)（發(fā)送或接收）的模式，通過器件地址輸入端 A0、 A1 和 A2 可以實現(xiàn)將最多 8 個 AT24C02器件連接到總線上 [12]。 圖 3 6 掉電存儲電路原理圖 圖中 3 腳是三條地址線，用于確定芯片的硬件地址，在 AT89S51 上它們都能接地，第 5 腳和第 8 腳分別為正、負電源。只有按下鍵盤上的開啟按鍵后，顯示器才處于開啟狀態(tài)。如圖 310R10 10k DB0 7 DB1 8 DB2 9 DB3 10 DB4 11 DB5 12 DB6 13 DB7 14 RS 4 R/W 5 E 6 VCC 2 VL+ 15 VL 16 VSS 1 VEE 3 U2 LCD1602 VCC E2 1 2 POWER 2PIN 16 所示： 圖 3 10 報警電路原理圖 開鎖電路 通過單片機開鎖執(zhí)行機構，電路驅(qū)動電磁鎖吸合，從而達到開鎖的目的。電磁鎖的選用要視情況而定