【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 1） ? T0（ T0 定時(shí)器的外部計(jì)數(shù)輸入） ? T1（ T1 定時(shí)器的外部計(jì)數(shù)輸入） ? /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的寫選通） ? /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的讀選通） ? P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào) [5]。 I/O 口作為輸入口時(shí)有兩種工作方式，即所謂的讀端口與讀引腳。讀端口時(shí)實(shí)際上并不從外部讀入數(shù)據(jù)，而是把端口鎖存器的內(nèi)容讀入到 內(nèi)部總線，經(jīng)過某種運(yùn)算或變換后再寫回到端口鎖存器。只有讀端口時(shí)才真正地把外部的數(shù)據(jù)讀入到內(nèi)部總線。 89C51 的 P0、P P P3 口作為輸入時(shí)都是準(zhǔn)雙向口。除了 P1 口外 P0、 P P3 口都還有其他的功能。 RST：復(fù)位輸入端，高電平有效。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 ALE/PROG：地址鎖存允許 /編程脈沖信號(hào)端。當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此 頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè) ALE 脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。此時(shí)， 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 [6]。 PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)，低電平有效。在由外部程序存儲(chǔ)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(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn) 。 10 EA/VPP：外 部程序存儲(chǔ)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(chǔ)器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)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(chǔ)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：片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸出端。 存儲(chǔ)芯片 AT24C02 AT24C02 是由 ATMEL 公司提供的， I2C 總線串行 EEPROM，其容量為 1KB，工作電壓在 ～ 之間，生產(chǎn)工藝是 CMOS 工藝，其引腳如圖 32 所示。 A01A12A23GND4SDA5SCL6WP7VCC8U524C02 圖 32 24C02 引腳圖 Figure 32 24C02 Pin 各引腳功能如下。 A2～ A0：這 3 個(gè)引腳是器件地址選擇引腳。將這 3 個(gè)引腳配置成不同的編碼值，在同 一串行總線上最多可擴(kuò)充 8 片同一容量或不同容量的 24 系列串行 EEPROM 芯片。 SDA：串行數(shù)據(jù)輸入輸出口，是一個(gè)雙向的漏極開路結(jié)構(gòu)的引腳，容量擴(kuò)展時(shí)可以將多片 24 系列的 SDA 引腳直接相連，實(shí)際使用時(shí)該引腳必須接一個(gè) 的上拉電阻 [7]。 SCL：串行移位時(shí)鐘控制端。寫 入時(shí)上升沿起作用，讀出時(shí)下降沿起作用。 TEST：硬件寫保護(hù)控制引腳。當(dāng)其為低電平時(shí)，正常寫操作，高電平時(shí)，對(duì) EEPROM部分存儲(chǔ)區(qū)域提供硬件寫保護(hù)功能，即對(duì)被保護(hù)區(qū)域只能讀不能寫。 GND：接地。 VCC：接 +5V 電壓。 LED 顯示器 LED 顯示屏（ LED panel），是一種通過控制 半導(dǎo)體發(fā)光二極管 的顯示方式，用來顯示文字、圖形、圖像、動(dòng)畫、行情、視頻、錄像信號(hào)等各種信息的顯示屏幕。 11 發(fā)展歷史 LED 的技術(shù)進(jìn)步是擴(kuò)大市場(chǎng)需求及應(yīng)用的最大推動(dòng)力。最初， LED 只是作為微型指示燈，在計(jì) 算機(jī)、音響和錄像機(jī)等高檔設(shè)備中應(yīng)用，隨著 大規(guī)模集成電路 和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步， LED 顯示器正在迅速崛起，近年來逐漸擴(kuò)展到證券行情股票機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、PDA 以及手機(jī)領(lǐng)域 [8]。 LED 顯示器集微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理于一體，以其色彩鮮艷、動(dòng)態(tài)范圍廣、亮度高、壽命長(zhǎng)、工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)，成為最具優(yōu)勢(shì)的新一代顯示媒體 。 目前，LED 顯示器已廣泛應(yīng)用于大型廣場(chǎng)、商業(yè)廣告、 體育場(chǎng)館 、信息傳播、新聞發(fā)布、證券交易等，可以滿足不同環(huán)境的需要。 LED 顯示器結(jié)構(gòu)及參數(shù) 通過發(fā)光二極管芯片的適當(dāng)連接（包括 串聯(lián)和并聯(lián)）和適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)結(jié)構(gòu)?？蓸?gòu)成發(fā)光顯示器的發(fā)光段或發(fā)光點(diǎn)。由這些發(fā)光段或發(fā)光點(diǎn)可以組成數(shù)碼管、符號(hào)管、米字管、 矩陣 管、電平顯示器管等等。通常把數(shù)碼管、符號(hào)管、米字管共稱筆畫顯示器，而把筆畫顯示器和矩陣管統(tǒng)稱為字符顯示器。 基本的半導(dǎo)體數(shù)碼管是由七個(gè)條狀發(fā)光二極管芯片按圖 12 排列而成的?？蓪?shí)現(xiàn) 0～ 9的顯示。其具體結(jié)構(gòu)有 ―反射罩式 ‖、 ―條形七段式 ‖及 ―單片集成式多位數(shù)字式 ‖等 。 （ 1）反射罩式數(shù)碼管一般用白色塑料做成帶反射腔的七段式外殼，將單個(gè) LED 貼在與反射罩的七個(gè)反射腔互相對(duì)位的印刷電路板上，每個(gè) 反射腔底部的中心位置就是 LED芯片。在裝反射罩前，用壓焊方法在芯片和印刷電路上相應(yīng)金屬條之間連好 φ30μm的硅鋁絲或金屬引線，在反射罩內(nèi)滴入環(huán)氧樹脂，再把帶有芯片的印刷電路板與反射罩對(duì)位粘合，然后固化。 反射罩式數(shù)碼管的封裝方式有空封和實(shí)封兩種。實(shí)封方式采用散射劑和染料的環(huán)氧樹脂，較多地用于一位或雙位器件?？辗夥绞绞窃谏戏缴w上濾波片和勻光膜，為提高器件的可靠性，必須在芯片和底板上涂以透明絕緣膠，這還可以提高光效率。這種方式一般用于四位以上的數(shù)字顯示（或符號(hào)顯示） [9]。 （ 2）條形七段式數(shù)碼管屬于混合封 裝形式。它是把做好管芯的磷化鎵或磷化鎵圓片，劃成內(nèi)含一只或數(shù)只 LED 發(fā)光條，然后把同樣的七條粘在日字形 ―可伐 ‖框上，用壓焊工藝連好內(nèi)引線，再用環(huán)氧樹脂包封起來。 （ 3）單片集成式多位數(shù)字顯示器是在發(fā)光材料基片上（大圓片），利用 集成電路工藝 12 制作出大量七段數(shù)字顯示圖形，通過劃片把合格芯片選出，對(duì)位貼在印刷電路板上，用壓焊工藝引出引線，再在上面蓋上 ―魚眼透鏡 ‖外殼。它們適用于小型數(shù)字儀表中。 （ 4）符號(hào)管、米字管的制作方式與數(shù)碼管類似。 （ 5）矩陣管（發(fā)光二極管 點(diǎn)陣 ）也可采用類似于單片集成式多位數(shù)字顯示器工 藝方法制作。 由于 LED 顯示器是以 LED 為基礎(chǔ)的，所以它的光、電特性及極限參數(shù)意義大部分與發(fā)光二極管的相同。但由于 LED 顯示器內(nèi)含多個(gè)發(fā)光二極管，所以需有如下特殊參數(shù)： 1．發(fā)光強(qiáng)度比 由于數(shù)碼管各段在同樣的驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)，各段正向電流不相同，所以各段發(fā)光強(qiáng)度不同。所有段的發(fā)光強(qiáng)度值中最大值與最小值之比為發(fā)光強(qiáng)度比。比值可以在 ～ 間，最大不能超過 。 2．脈沖正向電流 若筆畫顯示器每段典型正向直流工作電流為 IF，則在脈沖下，正向電流可以遠(yuǎn)大于IF。脈沖占空比越小，脈沖正向電流可以越大。 LED 的技術(shù)優(yōu)勢(shì) LED 顯示器與 LCD 顯示器相比， LED 在亮度、功耗、可視角度和刷新速率等方面，都更具優(yōu)勢(shì)。 LED 與 LCD 的功耗比大約為 1:10，而且更高的刷新速率使得 LED 在視頻方面有更好的性能表現(xiàn)，能提供寬達(dá) 160176。的視角，可以顯示各種文字、數(shù)字、彩色圖像及動(dòng)畫信息，也可以播放電視、錄像、 VCD、 DVD 等彩色視頻信號(hào)，多幅顯示屏還可以進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)播出。有機(jī) LED 顯示屏的單個(gè)元素反應(yīng)速度是 LCD 液晶屏 的 1000 倍，在強(qiáng)光下也可以照看不誤，并且適應(yīng)零下 40 度的低溫。利用 LED 技術(shù)，可以制造出比 LCD 更薄、更亮、更清晰的顯示器，擁有廣泛的應(yīng)用前景 [10]。 矩陣鍵盤 矩陣式鍵盤的結(jié)構(gòu)與工作原理 在鍵盤中按鍵數(shù)量較多時(shí)，為了減少 I/O 口的占用，通常將按鍵排列 成矩陣 形式 ，如圖所示 。在矩陣式鍵盤中，每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通，而是通過一個(gè)按鍵加以連接。這樣，一個(gè)端口（如 P1 口）就可以構(gòu)成 4*4=16 個(gè)按鍵，比之直接將端口線用于鍵盤多出了一倍，而且線數(shù)越多，區(qū)別越明顯，比如再多加一條線就可以構(gòu)成 20 鍵的鍵盤，而直接用端口線則只能多出一鍵（ 9 鍵）。由此可見，在需要的鍵數(shù)比較多 時(shí)， 13 采用矩陣法來做鍵盤是合理的 [11]。 在本設(shè)計(jì)中，由于電子密碼鎖的開鎖、修改密碼等都要輸入八個(gè)數(shù)字，所需鍵數(shù)比較多，因此我選擇了矩陣鍵盤做輸入設(shè)備，這樣不僅減少了 I/O 口的使用，而且如果鍵盤使用需要擴(kuò)展，也更加方便 [12]。 矩陣式鍵盤的按鍵識(shí)別方法 雖然鍵盤的使用方便，節(jié)約 I/O 口的使用，但是 矩陣式結(jié)構(gòu)的鍵盤顯然比直接法要復(fù)雜一些，識(shí)別也要復(fù)雜一些， 在上圖中， 列線通過電阻接正電源，并將行線所接的單片機(jī)的 I/O 口作為輸出端，而列線所接的 I/O 口則作為輸入。這樣，當(dāng)按鍵沒有按下時(shí)，所有的輸入 端都是高電平，代表無鍵按下。行線輸出是低電平，一旦有鍵按下，則輸入線就會(huì)被拉低，這樣，通過讀入輸入線的狀態(tài)就可得知是否有鍵按下了。具體的識(shí)別方法如下所述。 159C12610D1 E1A173 48B1F1P2_0P2_1P2_2P2_3P2_4P2_5P2_6P2_710KR110KR210KR310KR4VCC 1確定矩陣式鍵盤上 何鍵 被按下 第 一種 方法是 ―行掃描法 ‖。 行掃描法 行掃描法又稱為逐行（或列）掃描查詢法，是一種最常用的按鍵識(shí)別方法，如上圖所示鍵盤，介紹過程如下。 判斷鍵盤中有無鍵按下將全部行線 Y0Y3 置低電平，然后檢測(cè)列線的狀態(tài)。只要有一列的電平為低，則表示鍵盤中有鍵被按下，而且閉合的鍵位于低電平線與 4 根行線相交叉的 4 個(gè)按鍵之中。若所有 列線均為高電平，則鍵盤中無鍵按下。 判斷閉合鍵所在的位置 在確認(rèn)有鍵按下后，即可進(jìn)入確定具體閉合鍵的過程。其方法是：依次將行線置為低電平，即在置某根行線為低電平時(shí)，其它線為高電平。在確定某根行線位置為低電平后，再逐行檢測(cè)各列線的電平狀態(tài)。若某列為低，則該列線與置為 14 低電平的行線交叉處的按鍵就是閉合的按鍵 。 下面給出一個(gè)具體的例子： 圖仍如上所示。 AT89S51 單片機(jī)的 P1 口用作鍵盤 I/O 口，鍵盤的列線接到 P1 口的低4 位，鍵盤的行線接到 P1 口的高 4 位。列線 分別接有 4 個(gè)上拉電阻到正電源 +5V，并把列線 設(shè)置為輸入線，行線 設(shè)置為輸出線。 4 根行線和 4 根列線形成 16 個(gè)相交點(diǎn)。 檢測(cè)當(dāng)前是否有鍵被按下。檢測(cè)的方法是 輸出全 ―0‖，讀取 的狀態(tài)，若 為全 ―1‖，則無鍵閉合，否則有鍵閉合。 去除鍵抖動(dòng)。當(dāng)檢測(cè)到有鍵按下后，延時(shí)一段時(shí)間再做下一步的檢測(cè)判斷。 若有鍵被按下，應(yīng)識(shí)別出是哪一個(gè)鍵閉合。方法是對(duì)鍵盤的行線進(jìn)行掃描。 按下述 4 種組合依次輸出： 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 在每組行輸出時(shí)讀取 ，若全為 ―1‖，則表示為 ―0‖這一行沒有鍵閉合，否則有鍵閉合。由此得到閉合鍵的行值和列值，然后可采用計(jì)算法或查表法將閉合鍵的行值和列值轉(zhuǎn)換成所定義的鍵值 為了保證鍵每閉合一次 CPU 僅作一次處理，必須 去 除鍵釋放時(shí)的抖動(dòng)。 2確定矩陣式鍵盤上何鍵被按下 的第二 種 方法是 ―高低電平翻轉(zhuǎn)法 ‖。 首先讓 P1 口高四位為 1，低四位為 0。若有按鍵按下，則高四位中會(huì)有一個(gè) 1 翻轉(zhuǎn)為 0，低四位不會(huì)變，此時(shí)即可確定 被按下的鍵的行位置。 然后讓 P1 口高四位為 0，低四位為 1。若有按鍵按下，則低四位中會(huì)有一個(gè) 1 翻轉(zhuǎn)為 0，高四位不會(huì)變，此時(shí)即可確定被按下的鍵的列位置。 最后將上述兩者進(jìn)行或運(yùn)算即可確定被按下的鍵的位置。 鍵盤處理程序就作這么一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹，實(shí)際上，鍵盤、顯示處理是很復(fù)雜的，它往往占到一 個(gè)應(yīng)用程序的 大部份代碼，可見其重要性，但說到，這種復(fù)雜并不來自于單片機(jī)的本身，而是來自于操作者的習(xí)慣等等問題，因此，在編寫鍵盤處理程序之前，最好先把它從邏輯上理清，然后用適當(dāng)?shù)乃惴ū硎境鰜恚詈笤偃懘a，這樣，才能快速有效地寫好代碼 [13]。 15 4 系統(tǒng)硬件構(gòu)成 設(shè)計(jì)原理 本文采用以 AT89S51 為核心的單片機(jī)控制方案，利用單片機(jī)靈活的編程設(shè)計(jì)和豐富的 I/O 端口，及其控制的準(zhǔn)確性，不但能實(shí)現(xiàn)基本的密碼功能，還能添加掉電存儲(chǔ)、聲光提示甚至添加遙控控制功能 [14]。其原理圖如圖 41 所示。 8 9 S 5 1 單片機(jī) 4 * 4 矩陣鍵盤控制電路 A T2 4 C 0 2 掉電存儲(chǔ)系統(tǒng) L CD1 6 0 2 顯示電路 指示電路 密碼鎖控制電路 報(bào)警系統(tǒng)控制電路 鍵盤鎖定電路 圖 41 電子密碼鎖控制框圖 Figure 41 Control block diagram of the electro