【文章內(nèi)容簡介】 注意：對控制器每次進行讀寫操作之前，都必須進行讀寫檢測，確保 STA7=0 數(shù)據(jù)控制 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。 1） 數(shù)據(jù)指針設(shè)置如表 4 表 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 2） 其他設(shè)置如表 5 表 其他設(shè)置 指令碼 功能 01H 顯示清屏： 02H 顯示回車： Lcd初始化顯示設(shè)置為： 初始化過程（復(fù)位過程） 延時 15ms 寫指令 38H(不檢測忙信號 ) 延時 5ms 寫指令 38H(不檢測忙信號 ) 5 延時 5ms 寫指 令 38H(不檢 11 測忙信號 ) （以后每次寫指令、讀 /寫數(shù)據(jù)操作之前均需檢測忙信號） 寫指令 38H:顯示模式設(shè)置 寫指令 08H：顯示關(guān)閉 寫指令 01H：顯示清屏 寫指令 06H：顯示光標(biāo)移動設(shè)置 寫指令 0CH：顯示開及光標(biāo)設(shè)置 第四章 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 STC89C52單片機、 存儲器 AT24C02和 LCD1602液晶顯示、鍵盤輸入以及輸出控制報警 5個模塊組成的 。其整體電路圖如下 : 圖 整體電路圖 12 單片機最小系統(tǒng)原理圖 由 STC89C52，復(fù)位電路，時鐘產(chǎn)生電路組成。其原理圖如下： 圖 最小系統(tǒng)電路原理圖 電源輸入部分 密碼鎖主控制部分電源需要用 5V直流電源供電，把頻率為 50Hz、有效值為 220V的單相交流電壓轉(zhuǎn)換為幅值穩(wěn)定的 5V 直流電壓。其主要原理是把單相電經(jīng)過電源變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電壓。由于輸入電壓為電網(wǎng)電壓，一般情況下所需直流電壓的數(shù)值和電網(wǎng)電壓的有效值相差較大，因而電源變壓器的作用顯現(xiàn)出來起到降壓 作用。降壓后還是交流電壓，所以需要整流電路把交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓。由于經(jīng)整流電路整流后的電壓含有較大的交流分量，會影響到負(fù)載電路的正常工作。需通過低通濾波電路濾波，使輸出電壓平滑。穩(wěn)壓電路的功 能是使輸出直流電壓基本不受電網(wǎng)電壓波動和負(fù)載電阻變化的影響，從而獲得穩(wěn)定性足夠高的直流壓。本電路使用充電器解決電源穩(wěn)壓問題。 13 鍵盤輸入部分 由于本設(shè)計所用到的按鍵數(shù)量較多而不適合用獨立按鍵式鍵盤。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。本設(shè)計中使用的這個 4*4 鍵盤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。鍵盤的每個按鍵功能在程序設(shè)計中設(shè)置 。其大體功能（看鍵盤按鍵上的標(biāo)記）及與單片機引腳接法如圖 圖 鍵盤輸入原理圖 密碼存儲部分 用 EPROM 芯片 AT24C02 存儲密碼。 AT24C02 是美國 Atmel 公司的低功耗 CMOS 型E2PROM，內(nèi)含 256 8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)不易丟失、體積小等特點。而且他是采用了 I2C總線式進行數(shù)據(jù)讀寫的串行器件，占用很少的資源和 I／ O線，并且支持在線編程，進行數(shù)據(jù)實時的存取十分方便。 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，以實現(xiàn)對下一個存儲單元的讀寫。所有字節(jié)均以單一操作方式讀取。為降低總的寫入時間，一次操作可寫入多達 8個字節(jié)的數(shù)據(jù)。 I2C 總線是一種用于 IC 器件之間連接的二線 14 制總線。他通過 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傳送 信息，并根據(jù)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)均可工作于接收器和發(fā)送器狀態(tài)。主機產(chǎn)生串行時鐘信號 (通過 SCL 引腳 )并發(fā)出控制字，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(rèn)信號 ACK。 AT24C02 的控制字由 8 位二進制數(shù)構(gòu)成，在開始信號發(fā)出以后，主機便會發(fā)出控制字，以選擇從機并控制總線傳送的方向 。其接線如圖 ： 圖 密碼存儲電路原理 圖 顯示部分 為了提高密碼鎖的密碼顯示效果能力。本設(shè)計的顯示部分由液晶顯示器LCD1602 取代普通的數(shù)碼管來完成。顯示器一直處于初始狀態(tài)，當(dāng)需要對密碼鎖進行開鎖時，按下鍵盤上的開鎖按鍵后利用鍵盤上的數(shù)字鍵 0－ 9 輸入密碼，每按下一個數(shù)字鍵后在顯示器上顯示一個 *，輸入多少位就顯示多少個 *。當(dāng)密碼輸入完成時，按下確認(rèn)鍵，如果輸入的密碼正確的話， LCD 子顯示“ RIGHT”， LCD 顯示屏?xí)@示“ ERROR”， 輸出的是低電平，電子密碼鎖不能被打開。通過 LCD顯示屏，可以清楚的判斷出鎖所處狀態(tài) 。其顯 示部分引腳接口如圖 所示 15 圖 顯示電路原理圖 報警部分 報警部分由喇叭電路組成，當(dāng)有鍵按下時，每按一下，喇叭 koi 響一次，當(dāng)密碼輸入錯誤時，單片機的 引腳為低電平，喇叭發(fā)出噪鳴聲報警。如圖 所示： 圖 報警電路原理圖 元器件采購 、 硬件所需 元器件 元器件名稱 數(shù)量 9X15cm 萬用板 1 片 51 單片機 +IC 座 1 套 16 AT24C02+IC 座 1 套 1602 液晶顯示屏 1 個 按鍵 17 只 12M 晶振 1 只 33P 瓷片電容 2 只 DC 電 源座 1 只 開關(guān) 1 只 電阻 5 只 5V 繼電器 1 只 紅色發(fā)光二極管 1 只 精密可調(diào)電位器 1 只 單排座 1 條 單排針 1 條 USB 電源線 1 條 SS8550 三極管 2 只 10K 電阻 1 只 10u 電解電容 1 只 蜂鳴器 1 只 排阻 1 只 導(dǎo)線 若干 表 電路焊接 工具名稱 數(shù)量 焊烙鐵 50W 1只 帶松香焊絲 若干 萬用表 一個 表 焊接所需工具 17 電路焊接實物圖 圖 正面焊接實 物圖 圖 反面焊接實物圖 18 第五章 軟件的設(shè)計與實現(xiàn) 軟件的設(shè)計從設(shè)計原理和主程序流程圖兩方面進行說明 設(shè)計原理 本設(shè)計主要由單片機、矩陣鍵盤、液晶顯示器和密碼存儲等部分組成。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)。由用戶通過連接單片機的矩陣鍵盤輸入密碼，后經(jīng)過單片機對用戶輸入的密碼與自己保存的密碼進行對比，從而判斷密碼是否正確，然后控制引腳的高低電平傳到開鎖電路或者報警電路控制開鎖還是報警，實際使用時只要將單片機的負(fù)載由繼電器換成電子密碼鎖的電磁鐵吸合線圈即可，當(dāng)然 也可以用繼電器的常開觸點去控制電磁鐵吸合線圈。本系統(tǒng)共有兩部分構(gòu)成，即硬件部分與軟件部分。其中硬件部分由電源輸入部分、鍵盤輸入部分、密碼存儲部分、顯示部分、報警部分組成，軟件部分對應(yīng)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(guān)閉程序、鍵功能程序、密碼設(shè)置程序、EEPROM 讀寫程序和延時程序等組成。 主程序流程圖 主程序?qū)δK進行初始化，而后調(diào)用密碼輸入子程序、密碼比較子程序、判斷密碼是否輸入正確。主程序流程圖如圖 所示。 19 圖 系統(tǒng)主程序流程圖 第六章 程序調(diào)試 把 寫好的匯編語言程序的 載入軟件調(diào)試工具，檢查軟件是否有設(shè)法錯誤，再根據(jù)軟件提示對本程序進行修改，直到?jīng)]有錯誤再生成單片機能運行的機器碼，再用51 開發(fā)板或其它單怎機寫入工具把機器碼寫入單片機進行實際的程序調(diào)試，根據(jù)實際情況再對程序的不足加以修改，直到滿足設(shè)計要求。 程序調(diào)試用到的軟件及工具 調(diào)試本程序需要用到 KEIL C51，及 51 開發(fā)板一塊及其配套的下載燒錄軟件 KEIL C51 簡介 Keil C51 是美國 Keil Software 公 司出品的 51系列兼容單片機 C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比， C 語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。用過匯編語言后再使用 C來開發(fā)，體會更加深刻。 Keil C51 軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全 Windows 界面。另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到 Keil C51 生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時初始化 密碼比較子程序 密碼輸入子程序 報警子程序 顯示子程序 開始 判斷密碼輸入是否正確？ 結(jié)束 否 是 20 更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。 C51 工具包的整體結(jié)構(gòu)： uVision 與 Ishell 分別是 C51 for Windows 和 for Dos的集成開發(fā)環(huán)境 (IDE)，可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個開發(fā)流程。開發(fā)人員可用 IDE本身或其它編輯器編輯 C或匯編源文件。然后分別由 C51 及 A51編譯器編譯生成目標(biāo)文件 (.OBJ)。目標(biāo)文件可由 LIB51 創(chuàng)建生成庫文件，也可以與庫文件一起經(jīng) L51連接定位生成絕對目標(biāo)文件 (.ABS)。 ABS 文件由 OH51 轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的 Hex 文件，以供調(diào)試器 dScope51 或 tScope51 使用進行源代碼級調(diào)試，也可由仿真器使用直接對目標(biāo)板進行調(diào)試，也可以直接寫入程序存貯器如 EPROM 中。 調(diào)試過程 首先打開 KEIL C51 主程序，新建工程，新建文本框?qū)懭氤绦?，保存，檢查是否有語法錯誤，經(jīng)反復(fù)檢查無誤后匯編，生成 51 單片機可執(zhí)行的 HEX 文件。然后用51開發(fā)板相匹配的燒錄軟件把 HEX 文件寫入單片機。 21 圖 keil c51 調(diào)試介面 22 圖 單片機燒錄軟件介面 23 第七 章 結(jié)論 本設(shè)計從經(jīng)濟實用的角度出發(fā)，采用美國 Atmel 公司的單片機 STC89C52 與低功耗 CMOS 型 E2PROM AT24C02 作為主控芯片與數(shù)據(jù)存儲器單元，結(jié)合外圍的鍵盤輸入、顯示、報警等電路并用匯編編寫主控芯片的控制程序，研制了一款可以多次更改密碼具有報警功能的電子密碼鎖。設(shè)計完全可行可以達到設(shè)計目地。使用單片機制作的電子密碼鎖具有軟硬件設(shè)計簡單，易于開發(fā)，成本較低，安全可靠，操作方便等特點，可應(yīng)用于住宅、辦公室的保險箱及檔案柜等需要防盜的場所，有一定的實用性。 該電路設(shè)計還具有按鍵有效提示，輸入錯誤提示，控制開鎖電平，控制報警電路，修改密碼等多種功能?？稍谝馔庑姑艿那闆r下隨時修改密碼。保密性強，靈活性高，特別適用于家庭、辦公室、學(xué)生宿舍及賓館等場所。 在做畢業(yè)設(shè)計 期間，在老師的指導(dǎo)下，通過自身的不斷努力，無論是思想上，學(xué)習(xí)上，都取得了長足的發(fā)展和巨大的收獲，現(xiàn)將工作總結(jié)如下：思想上，學(xué)會了用科學(xué)的精神去解決問題。很多事情看起來是很簡單的問題，但實際做起來去會發(fā)現(xiàn)有許多奧妙！這是因為其中蘊含著許多科學(xué)的問題。運用科學(xué)的方法去解決問題，這是我這次實訓(xùn)給我?guī)淼乃枷肷系?改變。學(xué)習(xí)上 ，使自已在大學(xué)所以的知識在這次得到實踐，學(xué)到一些書本上無法學(xué)到的經(jīng)驗，對電子元件有了進一步的認(rèn)識 。 電子鎖是信息化時代發(fā)展的產(chǎn)物，應(yīng)時而生，我相信隨著科技的不斷發(fā)展，將來的電子鎖一定更加完美，更加人性化，更加便宜，更加安全。 24 致 謝 這次的畢業(yè)設(shè)計是在 老師的悉心指導(dǎo)下完成的。從課題的選擇 、 設(shè)計到論文的撰寫以至最終定稿，期間遇到很多很多問題，都得到了老師全力細(xì)心的指導(dǎo)。在此，向 老師表示衷心的感謝！ 感謝 電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的所有領(lǐng)導(dǎo)和老師 多年來對我的培養(yǎng)、幫助，使本人在本科學(xué)習(xí)中不僅學(xué)到了必備 的專業(yè)知識技能和思考解決問題的方法，還學(xué)到了嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的科研精神和積極進取的人生態(tài)度。謝謝各位老師的精心培養(yǎng)，熱心幫助和鼓勵。 感謝 老師所帶畢業(yè)設(shè)計小組的所有同學(xué)，正是大家衷心的鼓勵和熱情的幫助，才使我能夠順利地完成本次設(shè)計。 同時，感謝電子 專業(yè)的所有同學(xué)，給我創(chuàng)造了一個團結(jié)進取，充滿溫暖，充滿愛的大集體，使我快樂而且充實地渡過了人生中最美好的大學(xué)時光。 25 參考文獻 [1] 石文軒，宋薇，《基于單片機 MCS一 5