【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 數(shù)據(jù)。而且即使電源斷開(kāi)也不至于丟失原來(lái)系統(tǒng)內(nèi)保存的數(shù)據(jù)。 本系統(tǒng)在硬件選擇中應(yīng)用的是 24C02，它擁有 2k容量的存儲(chǔ)器，能夠進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)保存和修改，能夠滿(mǎn)足本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的密碼保存和修改，能夠反復(fù)擦寫(xiě) 30萬(wàn)次，無(wú)限次數(shù)讀取。電路 硬 件連接 如圖 。 圖 EEPROM硬件連接電路 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 11 電源模塊 每個(gè)電子產(chǎn)品都需要一個(gè)電源供給能量來(lái)保證其正常工作，常用電源模塊一般包括變壓、整流、濾波，穩(wěn)壓四部分。電源首先經(jīng)過(guò) T1變壓器變壓，之后 D1整流橋整流， C1， C2電容濾波，再經(jīng)過(guò) 7805芯片 電壓、電流的轉(zhuǎn)換，最終穩(wěn)壓為 5V的電源，為單片機(jī)和其外圍電路供電。 轉(zhuǎn) 換 電路圖如圖 ： 圖 1234D1B R ID G E 1+ C13 30 0 p f+ C33 30 0 p fV in1GND2V o ut3U1V O L T R E GC20 .1 u fC40 .1 u f7 80 5 電源T1T R A N S 12 20 A CV C C商丘工學(xué)院 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 主機(jī)操作流程設(shè)計(jì) 主機(jī) 軟件 系統(tǒng) 部分 包括主機(jī)操作菜單和手機(jī)端 APP 操作菜單 ， 手機(jī)配對(duì)，密碼輸入，門(mén)禁的打開(kāi)或關(guān)閉等功能的實(shí)現(xiàn) 。主機(jī) 操作 流程圖如圖 所示 。 圖 主機(jī) 操作系統(tǒng) 流程圖 系統(tǒng)初始化 藍(lán)牙接收狀態(tài) 移動(dòng)端配對(duì) 進(jìn)入功能界面 接受 發(fā)送 的命令 主機(jī)執(zhí)行命令操作 結(jié)束 是 鍵盤(pán)密碼輸入正確 否 是 否 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 13 從機(jī)程序流程設(shè)計(jì) 手機(jī)端主要包括與主機(jī)的連接，命令的發(fā)送，輸入藍(lán)牙配對(duì)密碼、輸入打開(kāi)或者關(guān)閉門(mén)禁密碼、修改密碼、時(shí)間、 這些都可以通過(guò) 藍(lán)牙 模 塊傳給 主 機(jī) 。 當(dāng)沒(méi)有移動(dòng)端時(shí)，可以通過(guò)主機(jī)設(shè)計(jì)的矩陣式鍵盤(pán)進(jìn)行對(duì)系統(tǒng)的操作。 程序流程圖設(shè)計(jì)如圖 所示 。 圖 從機(jī)流程圖 藍(lán)牙配對(duì)成功 打開(kāi)藍(lán)牙 進(jìn)入命令界面 輸入命令操作 主機(jī)接受命令進(jìn)行操作 結(jié)束 系統(tǒng)初始化 是 否 商丘工學(xué)院 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 時(shí)鐘流程設(shè)計(jì) DS1302 時(shí)鐘芯片 與 單片機(jī) 微處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換 時(shí) ， DS1302 時(shí)鐘芯片通過(guò)接受單片機(jī)發(fā)送給它的命令來(lái)進(jìn)行相關(guān)的運(yùn)行。 DS1302 時(shí)鐘在和單盤(pán)及通信時(shí)僅需要用到三個(gè)口線(xiàn) RES 復(fù)位、 I/O 數(shù)據(jù)、 SCLK 串行時(shí)鐘。時(shí)鐘（ RAM ）的讀寫(xiě)數(shù)據(jù)操作是以一個(gè)字節(jié)或 31 個(gè)字節(jié)的字符組 方式通信。 DS1302 功耗很低，保持?jǐn)?shù)據(jù)和時(shí)鐘信息時(shí)功率很小。 當(dāng)進(jìn)行寫(xiě)寄存器操作時(shí)，只有當(dāng)寄存器的最高位是 0 才允許對(duì)寄存器進(jìn)行寫(xiě)入操作，寫(xiě)寄存器可以輸入命令字節(jié) 8E 和 8F 來(lái)禁止寫(xiě)入或讀出，寫(xiě)保護(hù)最高位不能在最多 31 字節(jié)發(fā)送模式下進(jìn)行寫(xiě)入操作。當(dāng)最高位數(shù)為 1 時(shí)，無(wú)法對(duì)寄存器進(jìn)行操作。當(dāng)秒寄存器其中的第 7位為 0時(shí)，時(shí)鐘開(kāi)始啟動(dòng)。當(dāng)秒寄存器其中的第 7位設(shè)置為 1 時(shí)，時(shí)鐘晶振停止，時(shí)鐘進(jìn)入低功耗模式運(yùn)行。 備用電源在 DS1302 電源 在 斷電的情況 下， 可以用 紐扣 電池代替 備用電源 來(lái)保證DS1302 時(shí)鐘 繼續(xù)運(yùn)行 ， DS1302 功 耗很小，微型 紐扣 電池就可以讓其工作。停電時(shí)間較短的情況下 可以用 備用電源 來(lái)替換 電池。 DS1302第一次 通電后要 進(jìn)行 初始化操作，然后才能保持 DS1302 時(shí) 鐘 的正常 運(yùn)行 。程序流程如圖 所示 。 圖 時(shí)鐘讀取顯示流程圖 按鍵模塊設(shè)計(jì) 鍵盤(pán) 按鍵的操作過(guò)程 過(guò)程包括三個(gè) 部分 。首先 CPU 掃描 是否有 按鍵進(jìn)行操作 ，然后 通過(guò) CPU 掃描定位， 確定按下的是 矩陣中的具體 一個(gè)鍵 。 最 終 把 改按鍵所表示的 信號(hào) 翻譯成計(jì)算機(jī) 可以識(shí)別的二進(jìn)制代碼 。本 系統(tǒng) 設(shè)計(jì)中的 矩陣式 鍵盤(pán)程序就 是用 中斷 程序掃描 的方法 。 程序掃描運(yùn)行的原理如下： 按鍵掃描設(shè)計(jì) 開(kāi)始 DS1302 初始化 讀取 DS1302S 時(shí)間 顯示時(shí)分秒 結(jié)束 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 15 掃描矩陣中 是否有 按鍵進(jìn)行了操作； 單片機(jī) 首先 向 每一 行 鍵盤(pán) 掃描 ， 檢測(cè) 輸出是否 全為 0，然后 單片機(jī)向矩陣鍵盤(pán)的每一列進(jìn)行掃描， 檢測(cè)信號(hào)輸入口 ， 當(dāng)檢測(cè)到 信號(hào)不是 1 的 那一列 ,則說(shuō)明有 按鍵進(jìn)行了操作 。然后 CPU 檢測(cè)到執(zhí)行操作按鍵的位置列坐標(biāo)。 按鍵坐標(biāo)設(shè)計(jì) 確定執(zhí)行動(dòng)作按鍵的 具體行、列 坐標(biāo) ； 首先 查找矩陣鍵盤(pán) 列的 坐標(biāo) ，單片機(jī)把獲得的 信息 經(jīng)過(guò) 軟件程序取反 。輸出是 1 的 那一列鍵盤(pán)取反為 0，因此檢測(cè)到為 1值是就可以確定執(zhí) 行動(dòng)作按鍵的列坐標(biāo) 。 接下來(lái) 確定行的 坐標(biāo) ，需要 CPU 進(jìn)行逐行掃描。單片機(jī)首先使 連接行坐標(biāo)的 I/O 口接地 ， 當(dāng)掃描到按鍵被按下時(shí)，立即 將掃描 到的二進(jìn)制 碼發(fā)送給 CPU，再 向 CPU 輸入列 掃描信息是否為 1， 如果 CPU 接受到的信息都是 1，則表 明第一行沒(méi)有鍵按下。 然后接著把矩陣次行鍵盤(pán) 接地，其 余 為 行矩陣鍵盤(pán)值為 1，再 進(jìn)行列 掃描。 CPU 一直 按照這個(gè)模式不停地的執(zhí)行此過(guò)程 ，直到檢測(cè)到按鍵執(zhí)行動(dòng)作的行坐標(biāo) 。 按鍵消抖設(shè)計(jì) 當(dāng) 矩陣中某一個(gè)按鍵被按下時(shí) ，按鍵 的按下和松開(kāi)時(shí)，在按鍵的 閉合位置和斷開(kāi)位置之間 發(fā)生電平不穩(wěn) 。 執(zhí)行 按鍵的 抖動(dòng)持續(xù)時(shí)間 隨著被按下的時(shí)間不同而不同 ，而在大多數(shù)情況下，抖動(dòng)的時(shí)間不會(huì)超過(guò) 10ms。 為了解決按鍵在抖動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的連讀誤差，需要在 CPU 掃描到按鍵動(dòng)作時(shí)進(jìn)行延時(shí)消抖處理。 鍵盤(pán)掃描程序流程圖如圖 所示： 圖 鍵盤(pán)掃描程序流程圖 N 開(kāi)始 發(fā)全 0 行掃描碼字 有鍵按下？ 延時(shí)去 抖 動(dòng) Y 返回 0 判斷按 鍵位置 返回特征字節(jié)碼 商丘工學(xué)院 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 密碼模塊軟件設(shè)計(jì) 密碼 可以由 用戶(hù) 移動(dòng)端連接到主機(jī)進(jìn)行操作，也可以通過(guò)系統(tǒng)主機(jī)設(shè)計(jì)的矩陣式鍵盤(pán) 設(shè)定， 而且可以隨時(shí)更換 。 此系統(tǒng)可以?xún)煞N途徑修改密碼。 用戶(hù)移動(dòng)端與系統(tǒng)主機(jī)相連后，在移動(dòng)的設(shè)備上通過(guò)發(fā)送修改密碼的命令，主機(jī)接收到命令行后，便可以判定用戶(hù)要求修改 原來(lái)的密碼，接著系統(tǒng)主機(jī)會(huì)向移動(dòng)端反饋，要求用戶(hù)輸入舊密碼，舊密碼輸入錯(cuò)誤時(shí)，則停止修改新密碼；舊密碼輸入正確，系統(tǒng)會(huì)反饋輸入 8 位數(shù)字的新密碼，新密碼輸入正確后，系統(tǒng)反饋密碼修改成功。另一種途徑則是通過(guò)系統(tǒng)主機(jī)上的矩陣式鍵盤(pán)向 CPU 發(fā)送命令， CPU 通過(guò)掃描被按下按鍵的值反饋密碼的實(shí)時(shí)情況。密碼 模塊的流程圖如圖 。 圖 密碼 模塊流程圖 開(kāi)始 移動(dòng)端發(fā)送命令或 鍵盤(pán)掃描 輸入舊密碼 輸入新密碼 密碼正確 密碼修改成功 密碼保存到 EEPROM 結(jié)束 是 否 5 安裝與調(diào)試 17 5 安裝與調(diào)試 元器件安裝 把購(gòu)買(mǎi)的元器件按照 所繪制的原理圖在焊盤(pán)上進(jìn)行合理布局，將所有的元器件按照要求安裝到合適的位置，并按照電路進(jìn)行連接。然后用萬(wàn)能檢查電路是否存在空焊，檢查到的問(wèn)題重新重新焊接。電路檢查完畢之后將程序軟體下載到單片機(jī)內(nèi)。最終檢測(cè)作品是否可以進(jìn)行正常工作。 系統(tǒng)調(diào)試 調(diào)試內(nèi)容 （ 1）移動(dòng)端和系統(tǒng)鍵盤(pán)能否正常開(kāi)啟或者關(guān)閉門(mén)禁。 （ 2）移動(dòng)端和系統(tǒng)鍵盤(pán)能否對(duì)系統(tǒng)的密碼和時(shí)間進(jìn)行修改。 （ 3）液晶顯示屏能否對(duì)門(mén)禁的實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行顯示。 調(diào)試的方法及步驟 通過(guò)串口打印的方法，把系統(tǒng)的工作狀態(tài)顯示上位機(jī)程序中，并 對(duì)出現(xiàn)的無(wú)法用肉眼判斷的現(xiàn)象進(jìn)行優(yōu)化。還可以通過(guò) Keil uVision4 對(duì)程序軟體進(jìn)行仿真，并對(duì)出現(xiàn)的程序 BUG 進(jìn)行優(yōu)化。以上調(diào)試完成之后，系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)用中查看其問(wèn)題，并對(duì)出現(xiàn)的硬件問(wèn)題進(jìn)行改進(jìn)。 調(diào)試結(jié)果與分析 （ 1）繼電器正常按照預(yù)定的程序運(yùn)行。在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，繼電器偶爾不會(huì)打開(kāi)，在對(duì)程序進(jìn)行仿真之后，不是由于程序設(shè)計(jì)造成的，使用萬(wàn)能表重新對(duì)電路進(jìn)行的檢查，發(fā)現(xiàn)電路接觸不良。重新對(duì)電路進(jìn)行了焊接。 （ 2）液晶屏幕能對(duì)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行顯示。 （ 3）移動(dòng)端可以和主機(jī)連接，并且對(duì)主機(jī)進(jìn)行相關(guān) 的指令操作。 （ 4）在手機(jī)端進(jìn)行操作和在系統(tǒng)主機(jī)鍵盤(pán)上進(jìn)行操作能夠完美切換。通過(guò)實(shí)際運(yùn)行后發(fā)現(xiàn)，用手機(jī)修改的密碼也可以用系統(tǒng)的鍵盤(pán)實(shí)現(xiàn)。 結(jié)論 18 結(jié) 論 本設(shè)計(jì) 是以 51 單片機(jī)為控制核心 ， 該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)移動(dòng)端對(duì)門(mén)禁的管理控制。通過(guò)移動(dòng)端可以向系統(tǒng)進(jìn)行門(mén)禁的開(kāi)關(guān)、門(mén)禁時(shí)間的修改、門(mén)禁密碼的更換。實(shí)現(xiàn)了無(wú)須親自到門(mén)禁前進(jìn)行操作門(mén)禁的技術(shù)，給人員，車(chē)輛的出行帶來(lái)了極大的便利 。通過(guò) 應(yīng)用 測(cè)試 后 發(fā)現(xiàn)， 所設(shè)計(jì)的 系統(tǒng)完成 了在藍(lán)牙的有效距離內(nèi)對(duì)門(mén)禁的打開(kāi)或關(guān)閉、密碼的輸入和修改、時(shí)間的修改等功能 ， 具有操作簡(jiǎn)單、 拓展用戶(hù)容易的優(yōu)點(diǎn) 。 但也由于單片機(jī)容量的限制，在我們手機(jī)連接系統(tǒng)的時(shí)候，無(wú)法在系統(tǒng)上顯示從機(jī)手機(jī)的用戶(hù)信息，需要通過(guò)單片機(jī)的改進(jìn)來(lái)改進(jìn)系統(tǒng)方面的不足。 致謝 19 致 謝 本設(shè)計(jì)的制作從開(kāi)始到結(jié)束始終 滲透著 劉琳老師辛勤 的指導(dǎo) 和同學(xué)們的熱情幫助， 從論文 題目的選擇 、理論 的 研究 分析 、系統(tǒng)設(shè)計(jì) 整體框架和架構(gòu) ， 每一處都有著老師和同學(xué)們的汗水和鞭撻 ， 老師和同學(xué)們嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、淵博的學(xué)識(shí)、廣闊的視野為我建造了一種良好的學(xué)習(xí)氛圍。我無(wú)以回報(bào)你們對(duì)我辛勤付出， 在此特向劉琳 老師 和幫助我的同學(xué)們 表示衷心感謝 ，并致以崇高的敬意。 參考文獻(xiàn) 20 參考文獻(xiàn) [1] 賴(lài)壽宏 .微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù) [M].機(jī)械工業(yè)出版社 . 2020. 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