【文章內(nèi)容簡介】 圖 21 矩陣鍵盤 本次設(shè)計需要 0~9 十個數(shù)字按鍵、一個清零鍵、一個確認鍵和一個重置密碼鍵共 13 個按鍵，所以選用 4X4 的矩陣按鍵。 在這種行列式矩陣鍵盤編碼的單片機系統(tǒng)中，鍵盤處理程序首先執(zhí)行等待按鍵并確認有無按鍵按下的程序段，還要對按鍵進行消抖處理。 當(dāng)確認有按鍵按下后，就要識別是哪一個按鍵被按下。本次設(shè)計使用的是線反轉(zhuǎn)法。給 行線置為 0x0f，給列線置為 0xf0，再將行列進行邏輯或結(jié)果為 0xff，當(dāng)有按鍵按下時相應(yīng)的按鍵位行列均為 0，行列邏輯或不為 0xff,由此可利用行列邏輯或后的值是否為 0xff來判斷是否有按鍵按下。再根據(jù)掃描結(jié)果判斷按下鍵的位置。給相應(yīng)的按鍵賦值即可實現(xiàn)數(shù)字鍵和功能鍵。對功能鍵進行相應(yīng)的軟件編程即可實現(xiàn)按鍵功能。 使用矩陣鍵盤能減少鍵盤和單片機接口所占用的 I/O 線數(shù)目，當(dāng)按鍵較多的時候通常采用這種方法。 開鎖電路 在本次設(shè)計中用發(fā)光二極管代替電磁鎖，二極管亮表示鎖開，二極管滅表示沒有開鎖。如圖 22所示，當(dāng)輸入密碼與內(nèi)置密碼相配合時將 置 0，二極管第二章 電子密碼鎖硬件電路設(shè)計 5 亮。否則二極管不亮 圖 22 發(fā)光二級管電路 報警電路 報警電路由單片機和蜂鳴器組成，如圖 23所示，當(dāng) 為高電平時蜂鳴器發(fā)出聲音報警。每次輸入的密碼與正確密碼進行比較，如果相同，鎖開燈亮。如果輸入錯誤則用一個變量來記錄輸入錯誤的次數(shù)，當(dāng)輸入密碼錯誤達到三次時，蜂鳴器工作發(fā)出報警聲音，本次設(shè)計使用的是聲音間斷蜂鳴器聲音報警來報警，即聲音持續(xù)時間 20ms 后又將 置 0 時間為 20ms，如此循環(huán)，即可聽到“嘟嘟嘟”的間斷響聲。設(shè)置報警 總時間為 10S。 圖 23 報警電路 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 6 數(shù)碼管顯示電路 數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個發(fā)光二極管單元（多一個小數(shù)點顯示）；按能顯示多少個 “8” 可分為 1 位、 2 位、 4 位等等數(shù)碼管；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極 (COM)的數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極 COM接到 +5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時，相應(yīng)字段就點亮。當(dāng)某一字段的陰極為高電平時，相應(yīng)字段就不亮。共陰數(shù)碼 管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極 (COM)的數(shù)碼管。共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極COM 接到地線 GND 上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時，相應(yīng)字段就點亮。當(dāng)某一字段的陽極為低電平時，相應(yīng)字段就不亮。 數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動電路來驅(qū)動數(shù)碼管的各個段碼，從而顯示出我們要的數(shù)字，因此根據(jù)數(shù)碼管的驅(qū)動方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動態(tài)式兩類。 ① 靜態(tài)顯示驅(qū)動：靜態(tài)驅(qū)動也稱直流驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動是指每個數(shù)碼管的每一個段碼都由一個單片機的 I/O 端口進行驅(qū)動，或者使用如 BCD 碼二十進制譯 碼器譯碼進行驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動的優(yōu)點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用 I/O端口多，如驅(qū)動 5個數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要 58 ＝ 40 根 I/O端口來驅(qū)動，實際應(yīng)用時必須增加譯碼驅(qū)動器進行驅(qū)動，增加了硬件電路的復(fù)雜性。 ② 動態(tài)顯示驅(qū)動：數(shù)碼管動態(tài)顯示接口是單片機中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅(qū)動是將所有數(shù)碼管的 8個顯示筆劃的同名端 “ a，b， c， d， e， f， g， dp “ 連在一起，另外為每個數(shù)碼管的公共極 COM 增加位選通控制電路，位選通由各自獨立的 I/O 線控制，當(dāng)單片機輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形 碼，但究竟是那個數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機對位選通 COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。通過分時輪流控制各個數(shù)碼管的的 COM 端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅(qū)動。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點亮?xí)r間為 1～ 2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實際上各位數(shù)碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感，動態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的 I/O端口，而且功耗更低。 密碼顯示電路由單片機、電阻排和 6 位數(shù)碼管組成。顯示電路如圖 24 所示。P0口控制段選， P2 口控制位選。 第二章 電子密碼鎖硬件電路設(shè)計 7 為保證密碼的保密性，本設(shè)計采用“ — ”顯示所有輸入密碼，如圖 24所示。當(dāng)重設(shè)密碼時，為了防止手動錯誤，數(shù)碼管顯示數(shù)字，如圖 25 所示。 數(shù)碼管顯示原理： “ — ”顯示原理：在選擇位選的情況下，段選僅點亮“ g”管即可顯示當(dāng)位為“ — ”； 實現(xiàn)左移逐漸點亮原理： 當(dāng)輸入一個數(shù)字時，第五位（從右往左數(shù)）賦值給第六位，第四位的值賦給第五位，第三位的值賦給第四位，第二位的值賦給第三位，第一位的 值賦給第二位，輸入的值賦給第一位，同時點亮第一位數(shù)碼管。當(dāng)輸入第二個數(shù)字時，每一位與輸入第一位時相同均向左移一位，將輸入的值賦給第一位，同時點亮第一位和第二位數(shù)碼管。如此每輸入一個數(shù)字?jǐn)?shù)碼管就向左移動了一位，輸入的數(shù)字賦值給第一位數(shù)碼管，并相應(yīng)點亮右邊的數(shù)碼管。 當(dāng)按下功能鍵時，相應(yīng)的功能鍵實現(xiàn)相應(yīng)的功能，而數(shù)碼管全部回零熄滅。直到再一次輸入數(shù)字。 圖 24 數(shù)碼管顯示電路 圖 25 重設(shè)密碼數(shù)碼管顯示數(shù)字 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 8 復(fù)位電路 單片機的第 9 腳 RST 為硬件復(fù)位端，只要將該端持續(xù) 4 個機器周期的高電平即可實現(xiàn)復(fù)位，復(fù)位后單片機的各狀態(tài)都恢復(fù)到初始化狀態(tài)，電路圖如圖 26 所示 圖 26 復(fù)位電路 圖中由按鍵以及電解電容、電阻構(gòu)成按鍵及上電復(fù)位電路。由于單片機是高電平復(fù)位，所以當(dāng)按鍵按下的時候，單片機的 9 腳 RESET 管腳處于高電平，此時單片機處于復(fù)位狀態(tài)。當(dāng)上電后，由于電容的緩慢充電，單片機的 9腳電壓逐步由高向低轉(zhuǎn)化，經(jīng)過一段時間后，單片機的 9 腳處于穩(wěn)定的低電平狀態(tài)，此時單片機上電復(fù)位完畢，系統(tǒng)程序從 0000H 開始執(zhí)行。 密碼存儲電路設(shè)計 本設(shè)計中，智能密碼鎖工作時分為兩 種工作狀態(tài)，分別是正常狀態(tài)和鎖定狀態(tài)。鎖定狀態(tài)時，輸出鎖定信號，實現(xiàn)上鎖功能；正常狀態(tài)時，鎖定信號消失實現(xiàn)開鎖功能。 本設(shè)計采用 AT24C01 存儲密碼。 AT24C01 是美國 ATMEL 公司的低功耗 CMOS 串行 EEPROM，它內(nèi)含 1288 位存儲空間，具有工作電壓寬（ ～ ）、擦寫次數(shù)多（大于 10000 次）、寫入速度快（小于 10ms）等特點。具有 PDIP、 MSOP/TSSOP 及 SOIC 等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。 將密碼存入 AT24C01 中， 開鎖時，將從面板上的微鍵盤輸入的數(shù)字序與 AT24C01中存儲的密碼相比較，如果位數(shù)及每一位上的數(shù)都相吻合，則進行開鎖 第二章 電子密碼鎖硬件電路設(shè)計 9 程序復(fù)位后，先將 AT24C01 中保存的密碼取出，放入 RAM 緩沖區(qū) 1中暫存，將定時器、堆棧等進行初始化，為報警系統(tǒng)作好準(zhǔn)備，將 RAM 緩沖區(qū) 2中的密碼初值設(shè)置為和 RAM 緩沖區(qū) 1 中的密碼不同，保證程序復(fù)位后比較密碼不會相同，這時，進入 RAM 緩沖區(qū) 1和 RAM 緩沖區(qū) 2的密碼比較程序，只有當(dāng)兩者位數(shù)相同而且每一位數(shù)字都相同時，執(zhí)行開鎖動作、輸出開鎖信號、進入正常狀態(tài)，否則執(zhí)行上鎖動作、輸出上鎖信號、進入鎖定狀態(tài)。在正常狀態(tài)時，可以進行重新設(shè)置密碼、上鎖等 操作，重新設(shè)置密碼時，首先驗證原始密碼，如相同則可進行密碼更改，然后將新密碼保存至 AT24C01 中，同時更新 RAM 緩沖區(qū) 1。在鎖定狀態(tài)時，系統(tǒng)啟動報警功能，同時等待用戶開鎖，如發(fā)現(xiàn)用戶按下 “ 開鎖 ” 鍵，則讀入從微鍵盤輸入的數(shù)字序列，用其更新 RAM 緩沖區(qū) 2，轉(zhuǎn)入密碼比較程序，如密碼相同則開鎖，否則繼續(xù)等待用戶開鎖，為防止非法用戶惡意多次試探密碼，可在程序中設(shè)置當(dāng)連續(xù)三次輸入錯誤密碼后自動報警，直至開鎖后解除。 如圖 27所示 : 圖 27 密碼鎖存儲電路 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 10 第三章 軟件設(shè)計 11 第三章 軟件設(shè)計 軟件設(shè)計 思路 電子密碼鎖工作的主要過程是 LED 數(shù)碼管提示開始輸入密碼，通過鍵盤輸入密碼，同時 LED 顯示密碼輸入情況，按下確認鍵后判斷密碼的正確性，作出開鎖或報警處理。當(dāng)輸入密碼連續(xù)輸入錯誤 3次時，系統(tǒng)報警。 密碼的設(shè)定，在此程序中密碼是固定 40H—