【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 許器件進(jìn)行正常的讀 /寫(xiě)操作 I2C 總線協(xié)議 I2C 總線協(xié)議定義如下 1 只有在總線空閑時(shí)才允許啟動(dòng)數(shù)據(jù)傳送 2 在數(shù)據(jù)傳送過(guò)程中當(dāng)時(shí)鐘線為高電平時(shí)數(shù)據(jù)線必須保持穩(wěn)定狀態(tài)不允許有跳變時(shí)鐘線為高電平時(shí)數(shù)據(jù)線的任何電平變化將被看作總線的起始或停止信號(hào) 起始信號(hào) 時(shí)鐘線保持高電平期間數(shù)據(jù)線電平從高到低的跳變作為 IC 總線的起始信號(hào) 停止信號(hào) 時(shí)鐘線保持高電平期間數(shù)據(jù)線電平從低到高的跳變作為 I2C 總線的停止信號(hào) LCD1602 顯示器介紹 圖 LCD1602 1602 液晶也叫 1602 字符型液晶，它是一種專(zhuān)門(mén)用來(lái)顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣 型液晶模塊。它由若干個(gè) 5X7 或者 5X11 等 點(diǎn)陣 字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符，每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因?yàn)槿绱怂运荒芎芎玫仫@示圖形（用自定義 CGRAM，顯示效果也不好）。 1602LCD 是指顯示的內(nèi)容為 16X2,即可以顯示兩行，每行 16 個(gè)字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。目前市面上字符液晶大多數(shù)是基于 HD44780 液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此基于 HD44780 寫(xiě)的控制程序可以很方便地畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 電子密碼鎖的設(shè)計(jì) 12 應(yīng)用于市面上大部分的字符型液晶。 LCD1602 引腳說(shuō)明 第 1 腳： VSS 為 電源地 第 2 腳： VCC 接 5V 電源正極 第 3 腳： V0 為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電 源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高（對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì) 產(chǎn)生 “ 鬼影 ” ，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè) 10K 的電位器調(diào)整對(duì)比度）。 第 4 腳： RS 為 寄存器 選擇，高電平 1 時(shí)選擇 數(shù)據(jù)寄存器 、低電平 0 時(shí)選擇 指令寄存器 。 第 5 腳： RW 為讀寫(xiě)信號(hào)線，高電平 (1)時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平 (0)時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作。 第 6 腳： E(或 EN)端為使能 (enable)端 ,高電平（ 1）時(shí)讀取信息，負(fù)跳變時(shí)執(zhí)行指令。 第 7～ 14 腳： D0～ D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)端。 第 15～ 16 腳： 空腳 或背燈電源。 15 腳背光正極， 16 腳背光負(fù)極。 硬 件電路設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)有單片機(jī) [7]，矩陣鍵盤(pán)，液晶顯示器和密碼存儲(chǔ)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(hù)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(hù)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。硬件部分由電源輸入部分、鍵盤(pán)輸入部分、復(fù)位部分、晶振部分、顯示部分、報(bào)警部分組成 。 復(fù)位電路 單片機(jī)復(fù)位是使 CPU 和系統(tǒng)中的其他功能部件都處在一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開(kāi)始工作，例如復(fù)位 后 PC＝ 0000H，使單片機(jī)從第 — 個(gè)單元取指令。無(wú)論是在單片機(jī)剛開(kāi)始接上電源時(shí)，還是斷電后或者發(fā)生故障后都要復(fù)位。在復(fù)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(chǔ)器讀選通信號(hào) PSEN 無(wú)效。地址鎖存信號(hào) ALE 也為高電平。根據(jù)實(shí)際情況選擇如圖34 所示的復(fù)位電路。該電路在最簡(jiǎn)單的復(fù)位電路下增加了手動(dòng)復(fù)位按鍵，在接通電源瞬間，電容 C1 上的電壓很小，復(fù)位下拉電阻上的電壓接近電源電壓，即 RST為高電平，在電容充電的過(guò)程中 RST 端電壓逐漸下降，當(dāng) RST 端的電壓小于某一數(shù) [7] 畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 電子密碼鎖的設(shè)計(jì) 13 值后， CPU 脫離復(fù)位狀態(tài)，由于電容 C1 足夠大，可以保證 RST 高電平有效時(shí)間大于24 個(gè)振蕩周期， CPU 能夠可靠復(fù)位。增加手動(dòng)復(fù)位按鍵是為了避免死機(jī)時(shí)無(wú)法可靠復(fù)位。當(dāng)復(fù)位按鍵按下后電容 C1 通過(guò) R5 放電。當(dāng)電容 C1 放電結(jié)束后， RST 端的電位由 R1 與 R2 分壓比決定。由于 R11R15 因此 RST 為高電平， CPU 處于復(fù)位狀態(tài)，松手后，電容 C1 充電， RST 端電位下降， CPU 脫離復(fù)位狀態(tài)。 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(hù)按鍵觸電 。 圖 復(fù)位電路 晶振電路 AT89C51[8]引腳 XTAL1 和 XTAL2 與晶體振蕩器及電容 C C1 按圖 35 所示方式連接。晶振、電容 C2／ C3 及片內(nèi)與非門(mén)（作為反饋、放大元件）構(gòu)成了電容三點(diǎn)式振蕩器，振蕩信號(hào)頻率與晶振頻率及電容 C C2 的容量有關(guān)，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(shí)際情況，本設(shè)計(jì)中采用 12MHZ 做系統(tǒng)的外部晶振。電容取值為 22pF。 圖 晶振電路 存儲(chǔ)電路 與 400KHzI2C 總線兼容 ， 到 伏工作電壓范圍 ， 低 功耗 CMOS 技術(shù) ，寫(xiě)保 [8] 畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 電子密碼鎖的設(shè)計(jì) 14 護(hù)功能 W 為高電平時(shí)進(jìn)入寫(xiě)保護(hù)狀態(tài) ， 頁(yè)寫(xiě)緩沖器 ， 自定時(shí)擦寫(xiě)周期 ， 1,000,000編程 /擦除周期 可保存數(shù)據(jù) 100 年 ， 8 腳 DIP SOIC 或 TSSOP 封裝 。 CAT24WC01/02/04/08/16 是一個(gè) 1K/2K/4K/8K/16K 位串行 CMOS E2PROM 內(nèi)部含有 128/256/512/1024/2048 個(gè) 8 位字節(jié) CATALYST 公司的先進(jìn) CMOS 技術(shù)實(shí)質(zhì)上減少了器件的功耗 CAT24WC01 有一個(gè) 8 字節(jié)頁(yè)寫(xiě)緩沖器 CAT24WC02/04/08/16 有一個(gè) 16字節(jié)頁(yè)寫(xiě)緩沖器 該器件通過(guò) I2C 總線接口進(jìn)行操作有一個(gè)專(zhuān)門(mén)的寫(xiě)保護(hù)功能 。CAT24WC01/02/04/08/16 支持 I2C 總線數(shù)據(jù)傳送協(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 ， 任何從總線接收數(shù)據(jù)的器件為接收器 ， 數(shù)據(jù)傳送是由產(chǎn)生串行時(shí)鐘和所有起始停止信號(hào)的主器件控制的 ， 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 。 圖 存儲(chǔ)電路 鍵盤(pán)輸入電路 由于本設(shè)計(jì)所用到的按 鍵數(shù)量較多而不適合用獨(dú)立按鍵式鍵盤(pán)。采用的是矩陣式按鍵鍵盤(pán)，它由行線和列線組成，也稱(chēng)行列式鍵盤(pán)，按鍵位于行列的交叉點(diǎn)上，密碼鎖的密碼由鍵盤(pán)輸入完成，與獨(dú)立式按鍵鍵盤(pán)相比，要節(jié)省很多 I/O 口。本設(shè)計(jì)中使用的這個(gè) 4*4 鍵盤(pán)不但能完成密碼的輸入還能作特別功能鍵使用，比如清空顯示功能等 [13]。鍵盤(pán)的每個(gè)按鍵功能在程序設(shè)計(jì)中設(shè)置 。其大體功能（看鍵盤(pán)按鍵上的標(biāo)記）及與單片機(jī)引腳接法 畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 電子密碼鎖的設(shè)計(jì) 15 圖 鍵盤(pán)輸入電路 顯示電路 本設(shè)計(jì)的顯示部分由液晶顯示器 LCD1602 取代普通的數(shù)碼管來(lái)完成。當(dāng)需要對(duì)密碼 鎖進(jìn)行開(kāi)鎖時(shí)，按下鍵盤(pán)上的開(kāi)鎖按鍵后利用鍵盤(pán)上的數(shù)字鍵 0－ 9 輸入密碼，每按下一個(gè)數(shù)字鍵后在顯示器上顯示一個(gè) *，輸入多少位就顯示多少個(gè) *。當(dāng)密碼輸入完成時(shí)，按下確認(rèn)鍵，如果輸入的密碼正確的話， LCD 子顯示 “ OK” ， 亮綠色LED， 如果密碼不正確， LCD 顯示屏?xí)@示 “ERROR” ， 亮紅色 LED. 1602LCD 主要技術(shù)參數(shù)： 顯示容量 :162 個(gè)字符 芯片工作電壓 :— 工作電流 :() 模塊最佳工作電壓 : 畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 電子密碼鎖的設(shè)計(jì) 16 圖 顯示電路 報(bào)警電路 報(bào)警部分由 陶瓷壓電發(fā)聲裝置及外圍電路組成，加電后不發(fā)聲，當(dāng)有鍵按下時(shí)，“ 叮 ” 聲，每按一下，發(fā)聲一次，密碼正確時(shí)，不發(fā)聲直接開(kāi)鎖，當(dāng)密碼輸入錯(cuò)誤時(shí)，單片機(jī)的 引腳為低電平，發(fā)出噪鳴聲報(bào) 圖 報(bào)警電路 畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 電子密碼鎖的設(shè)計(jì) 17 第四章 軟件程序設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) [9][10]由主程序、初始化程序、 LCD 顯示程序、鍵盤(pán)掃描程序、鍵功能程序、密碼設(shè)置程序、 EEPROM 讀寫(xiě)程序和延時(shí)程序等組成。 主流程 圖 如圖 41 所示為主程序流程圖，開(kāi)始接上電源，程序進(jìn)行初始化設(shè)置，然后在鍵盤(pán)上輸入密碼，此系統(tǒng)進(jìn)行鍵盤(pán)掃描，密碼 正確，開(kāi)鎖成功， 綠燈亮。 密碼錯(cuò)誤則 出錯(cuò)報(bào)警 ，蜂鳴器響。 選擇是否修改密碼，若要修改密碼，先輸入舊密碼密碼，密碼正確后設(shè)置新密碼，確認(rèn)后，密碼修改成功，否則結(jié)束最終返回。然后啟動(dòng)程序，進(jìn)行保護(hù)，再次在鍵盤(pán)上輸入密碼，系統(tǒng)進(jìn)行掃描，如果和之前一樣，則執(zhí)行相同程序，如不是，則執(zhí)行另一種程序。 圖 主流程圖 按鍵 子程序 uchar scan(void) { uchar row,col。 uchar j,m。 P1=0xF0。 [9] [10] 畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 電子密碼鎖的設(shè)計(jì) 18 if((P1amp。0xF0)!=0xF0) { delay(1)。 if((P1amp。0xF0)!=0xF0) col=~(P1|0x0F)。 j=0。 P1=a[j]。 while(j=3) { if((P1amp。0xF0)!=0xF0) { row=~a[j]。 break。 } else {j++。P1=a[j]。} } m=row+col。 return(m)。 } else return(0)。 } uchar coding(uchar m){ uchar k。 switch(m) { case(0x08+0x80):k=0。break。 case(0x08+0x40):k=1。break。 case(0x08+0x20):k=2。break。 case(0x08+0x10):k=3。break。 case(0x04+0x80):k=4。break。 case(0x04+0x40):k=5。break。 case(0x04+0x20):k=6。break。 case(0x04+0x10):k=7。break。 case(0x02+0x80):k=8。break。 case(0x02+0x40):k=9。break。 case(0x02+0x20):k=10。break。 case(0x02+0x10):k=11。break。 case(0x01+0x80):k=12。break。 case(0x01+0x40):k=13。break。 case(0x01+0x20):k=14。break。 case(0x01+0x10):k=15。break。 } 畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 電子密碼鎖的設(shè)計(jì) 19 return(k)。 } 密碼設(shè)置子程序 void setpassword() { uchar tmp,key,i=0。 write_(0x38)。 write_(0x0c)。 write_(0x06)。 write_(0x01)。 gotoxy(1,0)。 write_str( )。 gotoxy(1,10)。 write_str(SET )。