【文章內(nèi)容簡介】 2 密碼保護 鍵盤輸入電路 顯示電路 報警電路 7 AT89C51 是在半導(dǎo)體硅片上集成微處理器，存儲器與各種 I/O 接口的單片機。單片機上的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除 1000 次。并且該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲器 制造 技術(shù)制造，抗干擾能力強。由于將多功能 8 位 CPU 和閃速存儲器組合在單 個芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器， 功能齊全， 簡單方便 。 AT89C51單片機提供了一種靈活性高且價廉的方案，許多嵌入式控制系統(tǒng)青睞于這種多功能的芯片。它的外形及引腳排列如圖 32 所示 ： 圖 32 AT89C51 芯片 主要特性 ： （ 1） ． 與 MCS51 可以兼容 ； （ 2） ． 可編程 FLASH 存儲器（ 4K 字節(jié)） ； （ 3） ． 壽命： 1000 次寫 /擦循環(huán) ； （ 4） ． 數(shù)據(jù)保留時間長，可達 10 年 ； （ 5） ． 全靜態(tài)工作：最高 24MHz； （ 6） ． 三級程序存儲器鎖定 ； （ 7） ． 1288 位內(nèi)部 RAM； （ 8） ． 32 可編程 I/O 線 ； （ 9） ． 兩個 16 位定時器 /計數(shù)器 ； 8 （ 10） ． 5 個中斷源 ； （ 11） ． 可編程串行通道 ； （ 12） ． 片內(nèi)有振蕩器和時鐘電路 。 特性概述 ： AT89C51 不僅可以為使用者提供以上標(biāo)準(zhǔn) 功能，同時 可 支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止 CPU的工作，但允許 RAM，定時 /計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存 RAM 中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復(fù)位。 管腳說明 ： （ 1）． I/O 引腳 P0 口： P0 口是一個 8 位漏級開路的雙向 I/O 口，每腳可驅(qū)動 8 個 LS 型 TTL 負載。當(dāng) P0 口的管腳第一次寫 1 時，被定義為高阻輸入。當(dāng) 89C51 擴展外部存儲器及 I/O 接口芯片時， P0 口作為地址總線（低八位）及數(shù)據(jù)總線的分時復(fù)用端口。在 FLASH 編程時， P0 口作為原碼輸 入口，當(dāng) FLASH 進行校驗時， P0 輸出原碼，此時 P0 外部必須接上拉電阻，此時為準(zhǔn)雙向口。 P1 口： P1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口。同時它可驅(qū)動 4 個 LS型 TLL 負載。 P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時，將輸出電流。在 FLASH 編程和校驗時， P1 口作為低八位地址接收。 P2 口：八位，準(zhǔn)雙向 I/O 口，具有內(nèi)部上拉電阻。 P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個TTL 門電流。當(dāng)作為普通的 I/O 輸入時，應(yīng)先向端口的輸出鎖存器寫入 1。因此作為輸入時， P2 口的管腳被外部拉低， 將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2 口當(dāng)用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時， P2 口輸出地址的高八位。在給出地址 “ 1” 時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P3 口： P3 口是 8 位，同時帶有內(nèi)部上拉電阻的準(zhǔn)雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個 TTL門電流。當(dāng) P3 口寫入 “ 1” 后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL），這是由于 上拉的緣故。 P3 口也可為 AT89C51 提供第二功能，如 表 31 所示： 表 31 P3 口的第二功能 9 引腳 第二功能 說明 RXD 串行數(shù)據(jù)輸入口 TXD 串行數(shù)據(jù)輸出口 /INT0 外部中斷 0 輸入 /INT1 外部中斷 1 輸入 T0 定時器 0 外部計數(shù)輸入 T1 定時器 1 外部計數(shù)輸入 /WR 外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通輸入 /RD 外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通輸入 P3 口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。 （ 2）． 電源 電源引腳接入單片機的工作電源 ； VCC 接 +5V電源 ； VSS 接地 。 （ 3）． 時鐘引腳 XTAL1：是用來做為片內(nèi)振蕩器反相放大器和時鐘發(fā)生器電路的輸入端。當(dāng)使用片內(nèi)振蕩器時，該引腳連接外部石英晶體和微調(diào)電容。當(dāng)采用外接時鐘源時，引腳 XTAL1接收外部時鐘振蕩器的信號。 XTAL2：作為片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸出端。當(dāng)采用外接時鐘源時， XTAL2 引腳懸空。當(dāng)使用片內(nèi)振蕩器時，該引腳連接外部石英晶體和微調(diào)電容。 （ 4）． 控制引腳 該類引腳不僅可以提供控制信號，有的引腳還具有復(fù)用功能。 RST：作為 復(fù)位信號 的輸入端，高電平時有效。當(dāng)對單片機進行復(fù)位操作時，要保持 RST 腳大于兩個機器周期的高電平時間。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低 8位字節(jié)。在平時， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為時鐘振蕩器頻率fOSC 的 1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或定時信號使用。然而要注意的是：每當(dāng)用作訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。因此嚴(yán)格來說，它不適宜用作準(zhǔn)確的時鐘源或定時信號。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。此時， ALE只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。 /PROG 為該引腳的第二功能，在對片內(nèi) 10 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。 /PSEN：外部程序存儲器的選通 信號。在單片機讀取外部程序存儲器期間，此引腳輸出脈沖的負跳沿 作為 讀外部程序存儲器的選通信號。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，/PSEN 信號將不出現(xiàn)。 /EA/VPP： /EA 為外部程序存儲器訪問允許控制端。當(dāng) /EA 保持低電平時，則在此期間對程序存儲器的讀操作只限定在外部程序存儲器，地址為 0000HFFFFH，不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式 1 時， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA 端保持高電平時，單片機讀片內(nèi)程序存儲器，但在 PC 值超過 0FFFH 時，將自動轉(zhuǎn)向訪問外部程序存儲器中的程序。 VPP 為該引腳的第二功能，為變成電壓輸入端。在對片內(nèi) Flash 固化編程時，對于 89C51 引腳加載的編程電壓為 +5V或 +12V。 存儲芯片 AT24C02 具有 I2C串行總線接口 EEPROM有多個廠家生產(chǎn)的多種類型的產(chǎn)品 。 其中 ， AT24C02是美國 Atmel 公司 生產(chǎn)的 低功耗 CMOS 型 EEPROM，內(nèi)含 2568 位存儲空間， 具有工作電壓寬 (～ V)、擦寫次數(shù)多 (大于 10000 次 )、寫入速度快 (小于 10 ms)、抗干擾 能力強、數(shù)據(jù)可 保存 100 年 、體積小等特點。而且它是采用了 I2C 總線式進行數(shù)據(jù)讀寫的串行器件， 具有寫保護、可靠性高、功耗低等特點，同時 占用很少的資源和 I/O 線，并且支持在線編程， 具有一個 16B 的頁寫緩沖器， 進行數(shù)據(jù)實時的存取十分方便。 I2C（ Inter－ Integrated Circuit）總線是由 PHILIPS 公司推出 的 一種兩線式串行總線。它是目前使用較為廣泛的芯片間串行擴展總線。 它用于連接微控制器及其外圍設(shè)備，可以通過兩條連線實現(xiàn)全雙工同步數(shù)據(jù)傳送。 它是微電子通信控制領(lǐng)域廣泛采用的一種總線標(biāo)準(zhǔn)，同時也是同步通信的一種特殊形式。它可以使具有 I2C 總線的單片機直接與具有 I2C 總線接口的各種擴展器件連接。它 具有接口線少，控制方式簡單，器件封裝形式小，通信速率較高等優(yōu)點。 AT24C02 操作時有兩種尋址方式，芯片尋址和片內(nèi)子地址尋址。 AT24C02中帶有的片內(nèi)地址寄存器， 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，從而可以實現(xiàn)對下一個存儲單元的讀寫，并且 所有字節(jié)均以單一操作方式讀取。一 次操作可寫入多達 8 個字節(jié)的數(shù)據(jù)，這樣的話可以降低總的寫入時間 。 它依靠 SDA(串行數(shù)據(jù)線 )及 SCL(串行時鐘線 )兩根線在連到總線上的器件之間 進行 信息 的傳輸，并通過 地址識別每個器件。 AT24C02 正是運用了 I2C 規(guī)程，使用主 /從機雙向通信，主機 (通常為單片機 )和從機 (AT24C02)均可 在 接收器和發(fā)送器狀態(tài) 進行 。 主機產(chǎn)生串行時鐘信號 (通過 11 SCL 引腳 )的同時，會 發(fā)出控制字， 用來 控制總線的傳送方向，并產(chǎn)生開始和停止的條件。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。 AT24C02的控制字由 8 位 二進制數(shù)構(gòu)成。 管腳描述： SCL 為串行時鐘 管腳： 用于產(chǎn)生器件所有數(shù)據(jù)發(fā)送或接收的時鐘 ， 這是一個輸入管腳。 SDL 為串行數(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。此管腳 可與其它開漏輸出或集電極開路輸出進行線或。 A0、 A A2 為器件地址輸入端：當(dāng)使用 AT24C02 時 ， 最大可級聯(lián) 8 個器件。 如果只有一個 24C02 被總線尋址，這三個地址輸入腳 A0、 A A2 可懸空或連接到 Vss。 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(dāng) WP,管腳連接到 Vss 或懸空 ,允許器件進行正常的讀 /寫操作。 管腳圖如圖 32 所示： 圖 32 AT24C02 引腳 顯示電路（ LCD1602） LCD(Liquid Crystal Display)是液晶顯示器的縮寫，它是一種被動式的顯示器，即液晶本身并不發(fā)光，而是利用液晶經(jīng)過處理后能改變光線通過方向的特點，從而達到白底黑字或黑底白字顯示的目的。 LCD 的構(gòu)造是在兩片平行的玻璃基板當(dāng)中放置液晶盒，下基板玻璃上設(shè)置薄膜晶體管，上基板玻璃上設(shè)置彩色濾光片，通過 TFT 上的信號與電壓改變來控制液晶分子的轉(zhuǎn)動方向，從而 達到控制每個像素點偏振光出射與否而達到顯示目的。 液晶顯示器具有 很多優(yōu)點，低壓微功耗、外觀小巧精致 、被動顯示型 (無眩光、不刺激人眼、 不會引起眼睛疲勞 )、顯示信息量大、易于彩色化 (在色譜上可以非常準(zhǔn)確的復(fù)現(xiàn) )、無電磁輻射 (對人體安全、 利于信息保密 )、長壽命、 抗干擾性能強，因而 在 儀器儀表和控制系統(tǒng)中 應(yīng)用非常廣泛 。 12 所謂的 LCD1602 即是 16 字符 *2 行的字符型 LCD 顯示器，它由 32 個字符點陣塊組成，每個字符點陣塊由 57 或 511 個點陣組成， 每個點陣字符位都可以顯示一個字符，每位之間有一個點距的間隔，每行之間 也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用。 可以顯示 ASCII 碼表中的所有可視的字符。它內(nèi)置了字符產(chǎn)生器 ROM(CGROM)、字符產(chǎn)生器 RAM(CGRAM)和顯示數(shù)據(jù) RAM（ DDRAM）。 CGROM 中內(nèi)置了 192 個常用字符的字模， CGRAM 包含 8 個字節(jié)的 RAM，用來 存放用戶自定義的字符， DDRAM 就是用來寄存待顯示的字符代碼。 1602 引腳及其具體功能如 表 32： 表 32 1602 引腳及功能 編號 符號 引腳說明 編號 符號 引腳說明 1 VSS 電源地 9 D2 Data I/O 2 VDD 電源正極 10 D3 Data I/O 3 VEE 液晶顯示偏壓信號 11 D4 Data I/O 4 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇端（ H/L） 12 D5 Data I/O 5 R/W 讀 /寫選擇端 (H/L) 13 D6 Data I/O 6 E 使能信號 14 D7 Data I/O 7 D0 Data I/O 15 BLA 背光源正極 8 D1 Data I/O 16 BLK 背光源負極 控制器內(nèi)部設(shè)有一個數(shù)據(jù)地址指針，用戶可通過它們來訪問內(nèi)部的全部 80 字節(jié)RAM。 數(shù)據(jù)指針設(shè)置如表 33 所示 表 33 數(shù)據(jù)指針設(shè)置 指令碼 功能 80H+地址嗎（ 027H,4067H） 設(shè)置數(shù)據(jù)地址指針 13 第 4 章 系統(tǒng)硬件構(gòu)成 系統(tǒng)整體電路圖 本密碼鎖系統(tǒng)硬件電路是由 AT89C51單片機、 LCD1602液晶顯示、存儲器 AT24C0矩陣鍵盤電路以及 控制報警 電路 5個模塊組成的 。其整體電路圖如下 圖 41所示 ： 圖 41 整體電路 單片機最小系統(tǒng)原理圖 由 AT89C51，電源，復(fù)位電路，時鐘產(chǎn)生電路組成。 電源由 +5v 的直流提供。 14 圖 42 單片機最小系統(tǒng)原理 復(fù)位電路 單片機在啟動時都需要復(fù)位，以使 CPU 及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初態(tài)開始工作。 只需給 AT89C51 的復(fù)位引腳 RST 加上大于 2 個機器周期（即 24 個時鐘振蕩周期）的高電平就可使 AT89C51 復(fù)位。復(fù)位時， PC 初始化為 0000H， 為的是 使AT89C51 單片機從 0000H 單元開始執(zhí)行程序。不僅在正常啟