【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 “ 1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)， 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(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)， P2 口輸出地址的高八位。在給出地址“ 1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)， 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(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P3口： P3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收 輸出 4個(gè) TTL門電流。當(dāng) P3口寫入“ 1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 8 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口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表所示： 口管腳 備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時(shí)器 0 外部輸入） T1（記時(shí)器 1 外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） 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)。 RST：復(fù)位輸入。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：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。 /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。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)。 EA /VPP：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：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 振蕩器特性 : XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。 石晶 振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件， XTAL2 應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部 時(shí)鐘信號(hào) 要通過一個(gè)二分河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 9 頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 繼電器的介紹 繼電器是一種電控制 器件 。它具有控制系統(tǒng)（ 又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路）之間的互動(dòng)關(guān)系。通常應(yīng)用于自動(dòng)化的控制 電路 中，它實(shí)際上是用小電流去控制大電流運(yùn)作的一種“自動(dòng)開關(guān)”。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。 當(dāng)輸入量（如電壓、電流、溫度等）達(dá)到規(guī)定值時(shí)，繼電器被所控制的輸出電路導(dǎo)通或斷開。輸入量可分為電氣量（如電流、電壓、頻率、功率等）及非電氣量（如溫度、壓力、速度等）兩大類。繼電器具有動(dòng)作快、工作穩(wěn)定、使用壽命長(zhǎng) 、體積小等優(yōu)點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于電力保護(hù)、 自動(dòng)化 、運(yùn)動(dòng)、遙控、測(cè)量和通信等裝置中。 電磁繼電器 工作原理和特性： 圖 繼電器原理圖 電磁繼電器 一般由 鐵芯 、 線圈 、 銜鐵 、觸點(diǎn)簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的 電壓 ，線圈中就會(huì)流過一定的 電流 ，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的 作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）釋放。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。對(duì)于繼電器的“常開、常閉”觸點(diǎn)，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電時(shí)處于斷開狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱為“ 常開觸點(diǎn) ”；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為“ 常閉觸點(diǎn) ”。繼電器一般有兩股電路，為低壓控制電路和高壓工作電路。 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 10 存儲(chǔ)芯片 AT24C02 的介紹 AT24C02 是美國 Atmel 公司的低功耗 CMOS 型 E2PROM，內(nèi)含 256 8位存儲(chǔ)空間，具有工作電壓寬、擦寫次數(shù)多、寫入速度快、抗干擾能力強(qiáng)、數(shù)據(jù)不易丟失、體積小等特點(diǎn)。而且他是采用了 I2C總線式進(jìn)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(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)的存取十分方便。 AT24C02 中帶有的片內(nèi)地址寄存器。它通過 SDA(串行數(shù)據(jù)線 )及 SCL(串行時(shí)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(shí)別每個(gè)器件。 AT24C02 運(yùn)用 I2C 規(guī)程，使用主 /從機(jī)雙向通信，主機(jī) (通常為單片機(jī) )和從機(jī)(AT24C02)均可工作于接收器和發(fā)送器狀態(tài)。主機(jī)產(chǎn)生串行時(shí)鐘信號(hào) (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(jī)還是從機(jī)，收到一個(gè)字節(jié)后必須發(fā)出一個(gè)確認(rèn)信號(hào) ACK。 AT24C02 的控制字由 8位二進(jìn)制數(shù)構(gòu)成，在開始信號(hào)發(fā)出以后，主機(jī)便會(huì)發(fā)出控制字，以選擇從機(jī)并控制總線傳送的方向。 AT24C02 引腳如圖 所示： A01A12A23V S S4S D A5S C L6WP7VDD8U2A T 24 C 02 圖 AT24C02存儲(chǔ)器引腳圖 LCD1602 顯示器的介紹 1602 字符型 LCD 具有價(jià)廉、顯示內(nèi)容豐富、美觀、使用方便等特點(diǎn)。字符型顯 示器把 LCD控制器、點(diǎn)陣驅(qū)動(dòng)器、字符存儲(chǔ)器等做在一塊板子上，再與液晶屏一起組成一個(gè)顯示模塊。因此，它的安裝與使用都非常簡(jiǎn)單。 液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性通過電壓對(duì)顯示區(qū)域進(jìn)行控制，只要輸入所需控制電壓，就可以顯示出字符。 1602 型 LCD 采用標(biāo)準(zhǔn)的 14引腳（無背光）或 16 引腳（帶背光）接口，其各引腳的功能如下所示： 引腳 1（ VSS）：電源地 引腳 2（ VDD）：電源正極 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 11 引腳 3（ VL）：反視度調(diào)整 引腳 4（ RS） :寄存器選擇， RS=1，數(shù)據(jù)寄存器； RS=0，指令寄存器 引腳 5（ R/W ）：讀寫選擇，高電平， 讀；低電平，寫 引腳 6（ E）： 模塊使能端， E 由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊開始執(zhí)行命令 引腳 7引腳 14（ D0D7）： 雙向數(shù)據(jù)總線的第 0位到第 7位 引腳 15（ BLA）：背光顯示器電源 +5V 引腳 16（ BLK）：背光顯示器接地 LCD 是一個(gè)慢顯示器件，所以在寫每條指令前一定要先讀 LCD 的忙碌狀態(tài)。如果 LCD 正忙于處理其他指令，就等待；如果不忙，再執(zhí)行寫指令。為此 LCD專門設(shè)置了一個(gè)忙碌標(biāo)志位 BF，該位連接在 8位雙向數(shù)據(jù)線的 DB7 位上。如果 BF為低電平，表示 LCD 不忙；反 之表示忙碌，就需要等待。表 1602 型LCD的讀寫操作規(guī)定： 表 ： 1602型 LCD的讀寫操作規(guī)定 讀狀態(tài)： 輸入 RS=0， =1,E=1 輸出 DB0~DB7=狀態(tài)字 寫指令： 輸入 RS=0， =0， DB0~DB7=指令碼， E=高脈沖 輸出 無 讀數(shù)據(jù)： 輸入 RS=1， =1， E=1 輸出 DB0DB7=數(shù)據(jù) 寫數(shù)據(jù)： 輸入 RS=1， =0， DB0DB7=指令碼， E=高脈沖 輸出 無 矩陣鍵盤模塊的介紹 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)，采用矩陣法來做鍵盤是合理的。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，下圖中，列線通過電河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 12 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。 矩陣鍵盤模塊的原理圖如圖 ： 圖 陣鍵盤模塊的原理圖 系統(tǒng)硬件部分 數(shù)字密碼鎖系統(tǒng)的硬件部分主要有：系統(tǒng)電源、鍵盤輸入、密碼存儲(chǔ)、復(fù)位 、顯示、報(bào)警、開鎖等部分。 系統(tǒng)電源部分 系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)如圖 。該電路以穩(wěn)壓集成模塊 7805 為核心，先將家用50Hz、 220V 交流電經(jīng)過變壓器變壓，在經(jīng)過 4個(gè)二極管全波整流，配合濾波電路即可轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的可供單片機(jī)使用的 5V直流電壓。加入 5V電池作為備用電池，即使在停電情況下依然能保證密碼鎖的正常工作。 系統(tǒng)電源原理圖如下圖 ： 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 13 T1T r a nsD3B r i dg e 1D4B r i dg e 1D1D i od e 1 N 40 04D2D i od e 1 N 40 04V i n V ou tGNDV R 1V ol t R e g12P1備用電源C5C a p200uFC4C a pC6C a p200uFC7C a p~ 22 0V+ 5v 圖 系統(tǒng)電源原理圖 鍵盤輸入部分 鍵盤輸入部分原理圖如下圖 ： 圖 鍵盤輸入原理圖 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。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(diǎn)上，密碼鎖的密碼由鍵盤輸入完成，與獨(dú)立式按鍵鍵盤相比，要節(jié)省很多 I/O口。本設(shè)計(jì)中使用的這個(gè) 4*4鍵盤不但能完成密碼的輸入還能作特別功能鍵使用，比如未定義B 上鎖84E 清除所有A 開鎖73C 修改密碼951D 保存密碼1062P 24P 25P 26P 27P 20 P 21 P 22 P 23P [ 20 ..2 7]河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 14 清空顯示功能等。鍵盤的每個(gè)按鍵功能在程序設(shè)計(jì)中設(shè)置。 密碼存儲(chǔ)部分 AT24C02 作為 I2C 器件，服從 I2C 總線協(xié)議，其中對(duì)起始信號(hào)，停止信號(hào)，器件應(yīng)答，非應(yīng)答等進(jìn)行了定義。 起始信號(hào)： SCL（時(shí)鐘線）為高電平期間， SDA（數(shù)據(jù)線）從高電平向低電平跳變，開始傳送數(shù)據(jù)。 結(jié)束信號(hào)： SCL（時(shí)鐘線）為高電平期間， SDA（數(shù)據(jù)線）從高電平向低電平跳變，結(jié)束傳送數(shù)據(jù)。 AT24C02 正是運(yùn)用了 I2C 規(guī)程，使用主／從機(jī)雙向通信，主機(jī) (通常為單片機(jī) )和從機(jī) (AT24C02)均可工作于接收器和發(fā)送器狀態(tài)。主機(jī)產(chǎn)生串行時(shí)鐘信號(hào) (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(jī) 還是從機(jī)，接收到一個(gè)字節(jié)后必須發(fā)出一