【文章內(nèi)容簡介】 EN： 外部程序存儲器的選通信號，低電平有效。在由外部程序存儲器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN信號將不出現(xiàn)。 EA/VPP： 外部程序存儲器訪問允許。當(dāng) /EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方 式 1 時(shí)， /EA將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 XTAL1： 片內(nèi)振蕩器反相放大器和時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。 XTAL2:內(nèi)振蕩器反放大器的 出端 。 硬件系統(tǒng)組成 如圖 1 所示，本系統(tǒng)的硬件部分主要由單片機(jī) AT89S5存儲芯片 AT24C0 4 4矩陣鍵盤、 LCD160報(bào)警電路和 檢測 電路組成；其中 檢測 電路 是用光敏電阻、lm74電阻電位 器組成 ，而報(bào)警電路使用蜂鳴器。 微處理器模塊 CPU 是采用 AT89S51 單片機(jī)，因?yàn)楸鞠到y(tǒng)要實(shí)現(xiàn)密碼檢測、密碼設(shè)定、 環(huán)境變化檢測、 聲光提示等功能，要求微處理器必須能提供很多 I/O 口，而且由于系統(tǒng)體積限制，很難擴(kuò)展 I/O口和使用外部程序存儲器，所以選用 AT89S51單片機(jī)。 基于單片機(jī)的保險(xiǎn)箱報(bào)警器的設(shè)計(jì) 4 記憶模塊 ： AT24C02 芯片作為記憶模塊的核心部分，作用是存儲用戶設(shè)置的有效開鎖密碼。由于一片 AT24C02 擁有 256 字節(jié)存儲空間，而本設(shè)計(jì)中只需要存儲 8 個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，所以只需要一片 AT24C02 就已足夠了。并且 AT24C02 是一種非易失性存儲器，掉電后數(shù)據(jù)不會掉失，而且該存儲器內(nèi)數(shù)據(jù)保存壽命可以保證達(dá)到 100年以上，功耗低，十分適合本設(shè)計(jì)使用。 聲光提示模塊 ： 由發(fā)光二極管 LED和蜂鳴器組成，由單片機(jī)控制。發(fā)光二極管 LED 有兩種狀態(tài) ， LED亮表示密碼輸入正確 并且解除報(bào)警； 輸入密碼錯(cuò)誤 時(shí) LCD1602 會有相應(yīng)的提示 。蜂鳴器采用 5V 驅(qū)動蜂鳴器，作為報(bào)警電路。當(dāng)輸入密碼錯(cuò)誤次數(shù)超過 3次后就發(fā)出聲音警報(bào)。 顯示模塊 ： 拷 慮到友好的人機(jī)界面，采用 LCD1602 液晶顯示。顯示模塊的作用主要是顯示提示信息和輸入的密碼，以 方便用戶使用。 鍵盤模塊 ： 鍵盤模塊的作用是讓用戶輸入密碼和修改密碼?？紤]到本系統(tǒng)需要用到大量的按鍵，鍵盤模塊采用 4 4的 16按鍵 矩陣鍵盤模式。 基于單片機(jī)的保險(xiǎn)箱報(bào)警器的設(shè)計(jì) 5 第二章 單元模塊電路 4 4 矩陣鍵盤 如圖 21所示，本系統(tǒng)采用 4 4矩陣鍵盤。當(dāng) LCD1602 為時(shí)鐘界面顯示時(shí)， S2為時(shí)設(shè)置鍵， S3 為分設(shè)置鍵， S4 為切換鍵；當(dāng)切換到密碼鎖界面顯示時(shí)， 16 個(gè)按鍵分為輸入數(shù)字鍵和功能鍵。 按鍵也有相應(yīng)的標(biāo)識 S14 為取消鍵， S15為確 定鍵，S16為密碼 重設(shè) 鍵。 圖 21 4 4矩陣鍵盤 復(fù)位電路 為確保系統(tǒng)中電路穩(wěn)定可靠工作，復(fù)位電路是必不可少的一部分，復(fù)位電路的第一功能是上電復(fù)位。 如圖 22 所示， 時(shí)鐘電路工作后，在 RST管腳上加兩個(gè)機(jī)器周期的高電平，芯片內(nèi)部開始進(jìn)行初始復(fù)位。 基于單片機(jī)的保險(xiǎn)箱報(bào)警器的設(shè)計(jì) 6 圖 22 復(fù)位電路 振蕩電路 圖 23 所示為單片機(jī)晶體振蕩電路。在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中晶振選擇頻率為，其中 兩個(gè)電容叫晶振的負(fù)載電容，分別接在晶振的兩個(gè)腳上和對地，一般在幾十皮 法， 它會影響到晶振的諧振頻率和輸出 幅度 。多數(shù)情況下 電容取值在15pF30pF 左右，在本系統(tǒng)中取電容為 15pF。 圖 23 振蕩電路 發(fā)光二極管 LED 電路 圖 24 所示為發(fā)光二極管 LED 電路， 單片機(jī) I/O 口（ＦＭＱ）引腳為高電平 時(shí)三極管處于截止?fàn)顟B(tài)發(fā)光二極管熄滅 。當(dāng)輸入密碼正確后， 該 I/O 口由高電平變?yōu)榈碗娖剑?三極管處于導(dǎo)通狀態(tài) 發(fā)光二極管點(diǎn)亮，表示驅(qū)動了開鎖電路；當(dāng)輸入密碼錯(cuò)誤時(shí)， LED 連接的 I/O 口 任為高電平 ，發(fā)光二極管 處于熄滅狀態(tài) 。其中 R２ 為發(fā)光二極管 LED 的保護(hù)電阻，阻值 為 1K。 基于單片機(jī)的保險(xiǎn)箱報(bào)警器的設(shè)計(jì) 7 圖 24 發(fā)光二極管 LED 電路 報(bào)警電路 本系統(tǒng)中的報(bào)警電路采用蜂鳴器，如圖 25 所示。當(dāng)連續(xù) 3 次輸入錯(cuò)誤密碼后，F(xiàn)MQ 引腳有高電平變?yōu)榈碗娖綇亩龢O管處于導(dǎo)通狀態(tài) 就會驅(qū)動報(bào)警電路， 二極管點(diǎn)亮、 蜂鳴器不停地響，以示警報(bào)。其中， R２ 阻值為 1kΩ 。三極管為 8550。 8550是 PNP 型中功率高頻三極管，最大耗散功率為 700mW，在此電路中起功率放大作用。 圖 25 聲光 報(bào)警電路 電源輸入電路 電源輸入電路如圖 26所示， 由于目前那種 5V輸出的直流電源 普遍 使用 因此本基于單片機(jī)的保險(xiǎn)箱報(bào)警器的設(shè)計(jì) 8 系統(tǒng)采用這種供電方式 當(dāng)接入該 電源后再經(jīng)過一個(gè)大電容濾波使輸入電流更加平穩(wěn) ， 該電源的設(shè)計(jì) 方便，易用，可重復(fù)利用。 圖 26 電源輸入電路 圖 27 電源實(shí)物圖 AT24C02 存儲電路 按 I2C 總線電氣標(biāo)準(zhǔn)， AT24C02 與硬件接口如圖 28 所示。 SDA 與 SCL 線 接 10K的上拉電阻 接到 5V 的電源 VCC，三根地址線均接地。 基于單片機(jī)的保險(xiǎn)箱報(bào)警器的設(shè)計(jì) 9 圖 28 AT24C02 存儲 電路 LCD 1602 顯示電路 LCD1602 液晶顯示模塊基本技術(shù)： 1）、主要功能 A、 40 通道點(diǎn)陣 LCD 驅(qū)動 。 B、 可選擇當(dāng) 作行驅(qū)動或列驅(qū)動 。 C、 輸入 /輸出信號 :輸出 ,能產(chǎn)生 202 個(gè) LCD驅(qū)動波形 。輸入 ,接受控制器送出的串行數(shù)據(jù)和控制信號 ,偏壓 (V1∽V6)。 D 、 通過單片機(jī)控制將所測的頻率信號讀數(shù)顯示出來 2）、技術(shù)參數(shù) 1 VSS 電源地 2 VDD 電源正極 3 VL 液晶顯示偏壓 4 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇 5 R/W 讀 /寫選擇 6 E 使能信號 714 D0— D7 數(shù)據(jù) 15 BLA 背光源正極 16 BLK 背光 源負(fù)極 表 29 LCD1602 引腳接口說明表 該報(bào)警器的顯示模塊是采用 LCD1602 液晶顯示 ， LCD_01—— LCD_08 接到單片機(jī)的 P0 口， RS、 RW、 EN 接到 引腳、 R1 為調(diào)節(jié) LCD1602 的背光亮度。具體如下圖所示： 基于單片機(jī)的保險(xiǎn)箱報(bào)警器的設(shè)計(jì) 10 圖 210 LCD1602 的外接電路 檢測電路 (1)為了使該裝置具有更高的安全性能、根據(jù)環(huán)境的變化設(shè)計(jì)了在沒有密碼的情況下使用暴力手段破壞保險(xiǎn)箱，在這種情況下，一直處在黑暗的光敏電阻受到強(qiáng)光照射阻值會變小 由 LM741 比較器輸出低電平、檢測到 LM741 輸出端口電平變化就發(fā)出報(bào)警信號、若是在正常輸入密碼而且正確的情況下就解除發(fā)出報(bào)警信號、電路如下圖： 圖 211 亮度 檢測電路 基于單片機(jī)的保險(xiǎn)箱報(bào)警器的設(shè)計(jì) 11 (2)LM741 引腳圖管腳圖通用型集成單運(yùn)放 LM741。 LM741 的管腳圖如 212所示，其特點(diǎn)是電壓適應(yīng)范圍較寬，可在 177。5 ～ 177。18V 范圍內(nèi)選用；具有很高的輸入共模、差模電壓，電壓范圍分別為 177。15V 和 177。30V ；內(nèi)含頻率補(bǔ)償和過載、短路保護(hù)電路；可通過外接電位器進(jìn)行調(diào)零，如附圖 212所示。 圖 212 LM741 管腳 圖 震動傳感器模塊 圖 213 震動傳感器模塊 基于單片機(jī)的保險(xiǎn)箱報(bào)警器的設(shè)計(jì) 12 一 、主要芯片： LM39振動檢測探頭 二 、工作電壓：直流 35V 三 、特點(diǎn)： 具有信號輸出指示； 單路信號輸出； 輸出有效信號為低電平，指示燈亮； 帶安裝孔，安裝方便，靈活； 可用于檢測振動的場合等； 電路板輸出開關(guān)量，傳感器發(fā)生振動時(shí)，傳感器會輸出 TTL電平信號，產(chǎn)品靈敏度高； 電路板的繪制于生產(chǎn) 采用 Protel DXP 2020 軟件繪制原理圖和 PCB 板。使用濕膜制版工藝制版 具體過程如下圖： 圖214 PCB 板 制作過程圖 裁板 拋光 刷油墨 烘烤 鉆孔 鍍錫 烘干 顯影 打印菲林 曝光 退膜 蝕刻 刷阻焊 基于單片機(jī)的保險(xiǎn)箱報(bào)警器的設(shè)計(jì) 13 第三章 軟件程序設(shè)計(jì) 軟件總設(shè)計(jì)流程圖 該保險(xiǎn)箱報(bào)警器的 軟件總設(shè)計(jì)流程圖如圖 31所示。 圖 31 軟件總設(shè)計(jì)流程圖 4 4 矩陣鍵盤掃描程序 當(dāng)鍵盤中按鍵數(shù)量較多時(shí)，為了減少對 I/O 口的占用，通常將按鍵排列成矩陣形式，也稱為行列鍵盤，這是一種常見的連接方式。矩陣式鍵盤接口見圖 32 所示，它由行線和列線組成，按鍵位于行、列的交叉點(diǎn)上。當(dāng)鍵被按下時(shí)，其交點(diǎn)的行線和列線接通，相應(yīng)的行線或列線上的電平發(fā)生變化， MCU 通過檢測行或列線上的電平變化可以確定哪個(gè)按鍵被按下。 開始 系統(tǒng)初始化 環(huán)境亮度檢測 鍵盤檢測 輸入密碼 密碼是否正確 num++ Num=3 密碼正確開啟保險(xiǎn) 箱 是 否 否 暗 結(jié)束 蜂鳴器報(bào)警 是 蜂鳴器報(bào)警 亮 基于單片機(jī)的保險(xiǎn)箱報(bào)警器的設(shè)計(jì) 14 圖 32 4 4 矩陣鍵盤 圖 32 為一個(gè) 4 4 行列結(jié)構(gòu)，可以構(gòu)成 16 個(gè)鍵的鍵盤。很明顯，在按鍵數(shù)量多的場合， 矩陣鍵盤與獨(dú)立式按鍵鍵盤相比可以節(jié)省很多的 I/O 口線。 矩陣鍵盤不僅在連接上比單獨(dú)式按鍵復(fù)雜，它的按鍵識別方法也比單獨(dú)式按鍵復(fù)雜。在矩陣鍵盤的軟件接口程序中，常使用的按鍵識別方法有行掃描法和線反轉(zhuǎn)法。這兩種方法的基本思路是采用循環(huán)查循的方法，反復(fù)查詢按鍵的狀態(tài)，因此會大量占用 MCU 的時(shí)間，所以較好的方式是采用狀態(tài)機(jī)的方法來設(shè)計(jì)，盡量減少