【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 口（ＦＭＱ）引腳為高電平 時(shí)三極管處于截止?fàn)顟B(tài)發(fā)光二極管熄滅 。當(dāng)輸入密碼正確后， 該 I/O 口由高電平變?yōu)榈碗娖剑?三極管處于導(dǎo)通狀態(tài) 發(fā)光二極管點(diǎn)亮，表示驅(qū)動(dòng)了開(kāi)鎖電路；當(dāng)輸入密碼錯(cuò)誤時(shí)， LED連接的 I/O口 任為高電平 ，發(fā)光二極管 處于熄滅狀態(tài) 。其中 R２ 為發(fā)光二極管 LED的保護(hù)電阻，阻值 為 1K。 基于單片機(jī)的保險(xiǎn)箱報(bào)警器的設(shè)計(jì) 7 圖 24 發(fā)光二極管 LED電路 報(bào)警電路 本系統(tǒng)中的報(bào)警電路采用蜂鳴器，如圖 25所示。當(dāng)連續(xù) 3次輸入錯(cuò)誤密碼后，F(xiàn)MQ 引腳有高電平變?yōu)榈碗娖綇亩龢O管處于導(dǎo) 通狀態(tài) 就會(huì)驅(qū)動(dòng)報(bào)警電路， 二極管點(diǎn)亮、 蜂鳴器不停地響，以示警報(bào)。其中， R２ 阻值為 1kΩ 。三極管為 8550。 8550是 PNP型中功率高頻三極管，最大耗散功率為 700mW，在此電路中起功率放大作用。 圖 25 聲光 報(bào)警電路 電源輸入電路 電源輸入電路如圖 26所示， 由于目前那種 5V輸出的直流電源 普遍 使用 因此本基于單片機(jī)的保險(xiǎn)箱報(bào)警器的設(shè)計(jì) 8 系統(tǒng)采用這種供電方式 當(dāng)接入該電源后再經(jīng)過(guò)一個(gè)大電容濾波使輸入電流更加平穩(wěn) ， 該電源的設(shè)計(jì) 方便，易用，可重復(fù)利用。 圖 26 電源輸入電路 圖 27 電源實(shí)物圖 AT24C02 存儲(chǔ)電路 按 I2C 總線電氣標(biāo)準(zhǔn)， AT24C02 與硬件接口如圖 28 所示。 SDA 與 SCL 線 接 10K的上拉電阻 接到 5V 的電源 VCC，三根地址線均接地。 基于單片機(jī)的保險(xiǎn)箱報(bào)警器的設(shè)計(jì) 9 圖 28 AT24C02 存儲(chǔ) 電路 LCD 1602 顯示電路 LCD1602液晶顯示模塊基本技術(shù)： 1）、主要功能 A、 40通道點(diǎn)陣 LCD 驅(qū)動(dòng) 。 B、 可選擇當(dāng)作行驅(qū)動(dòng)或列驅(qū)動(dòng) 。 C、 輸入 /輸出信號(hào) :輸出 ,能產(chǎn)生 202 個(gè) LCD驅(qū)動(dòng)波形 。輸入 ,接受控制器送出的串行數(shù)據(jù)和控制信號(hào) ,偏壓 (V1∽V6)。 D 、 通過(guò)單片機(jī)控制 將所測(cè)的頻率信號(hào)讀數(shù)顯示出來(lái) 2）、技術(shù)參數(shù) 1 VSS 電源地 2 VDD 電源正極 3 VL 液晶顯示偏壓 4 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇 5 R/W 讀 /寫選擇 6 E 使能信號(hào) 714 D0— D7 數(shù)據(jù) 15 BLA 背光源正極 16 BLK 背光源負(fù)極 表 29 LCD1602引腳接口說(shuō)明表 該報(bào)警器的顯示模塊是采用 LCD1602 液晶顯示 ， LCD_01—— LCD_08 接到單片機(jī)的 P0 口， RS、 RW、 EN 接到 引腳、 R1 為調(diào)節(jié) LCD1602 的背光亮度。具體如下圖所示： 基于單片機(jī)的保險(xiǎn)箱報(bào)警器的設(shè)計(jì) 10 圖 210 LCD1602 的外接電路 檢測(cè)電路 (1)為了使該裝置具有更高的安全性能、根據(jù)環(huán)境的變化設(shè)計(jì)了在沒(méi)有密碼的情況下使用暴力手段破壞保險(xiǎn)箱，在這種情況下，一直處在黑暗的光敏電阻受到強(qiáng)光照射阻值會(huì)變小由 LM741 比較器輸出低電平、檢測(cè)到 LM741 輸出端口電平變化就發(fā)出報(bào)警信號(hào)、若是在正常輸入密碼而且正確的情況下就解除發(fā)出報(bào)警信號(hào)、電路如下圖： 圖 211 亮度 檢測(cè)電路 基于單片機(jī)的保險(xiǎn)箱報(bào)警器的設(shè)計(jì) 11 (2)LM741引腳圖管腳圖通用型集成單運(yùn)放 LM741。 LM741的管腳圖如 212所示，其特點(diǎn)是電壓適應(yīng)范圍較寬，可在 177。5 ～ 177。18V 范圍內(nèi)選用；具有很高的輸入共模、差模電壓，電壓范圍分別為 177。15V 和 177。30V ；內(nèi)含頻率補(bǔ)償和過(guò)載、短路保護(hù)電路；可通過(guò)外接電位器進(jìn)行調(diào)零，如附圖 212所示。 圖 212 LM741 管腳 圖 震動(dòng)傳感器模塊 圖 213 震動(dòng)傳感器模塊 基于單片機(jī)的保險(xiǎn)箱報(bào)警器的設(shè)計(jì) 12 一 、主要芯片： LM39振動(dòng)檢測(cè)探頭 二 、工作電壓：直流 35V 三 、特點(diǎn)： 具有信號(hào)輸出指示； 單路信號(hào)輸出； 輸出有效信號(hào)為低電平，指示燈亮； 帶安裝孔，安裝方便，靈活； 可用于檢測(cè)振動(dòng)的場(chǎng)合等； 電路板輸出開(kāi)關(guān)量，傳感器發(fā)生振動(dòng)時(shí)，傳感器會(huì)輸出 TTL電平信號(hào)，產(chǎn)品靈敏度高； 電路板的繪制于生產(chǎn) 采用 Protel DXP 2022 軟件繪制原理圖和 PCB 板。使用濕膜制版工藝制版 具體過(guò)程如下圖： 圖214 PCB板 制作過(guò)程圖 裁板 拋光 刷油墨 烘烤 鉆孔 鍍錫 烘干 顯影 打印菲林 曝光 退膜 蝕刻 刷阻焊 基于單片機(jī)的保險(xiǎn)箱報(bào)警器的設(shè)計(jì) 13 第三章 軟件程序設(shè)計(jì) 軟件總設(shè)計(jì)流程圖 該保險(xiǎn)箱報(bào)警器的 軟件總設(shè)計(jì)流程圖如圖 31所示。 圖 31 軟件總設(shè)計(jì)流程圖 4 4 矩陣鍵盤掃描程序 當(dāng)鍵盤中按鍵數(shù)量較多時(shí)，為了減少對(duì) I/O 口的占用，通常將按鍵排列成矩陣形式，也稱為行列鍵盤，這是一種常見(jiàn)的連 接方式。矩陣式鍵盤接口見(jiàn)圖 32所示，它由行線和列線組成，按鍵位于行、列的交叉點(diǎn)上。當(dāng)鍵被按下時(shí)，其交點(diǎn)的行線和列線接通，相應(yīng)的行線或列線上的電平發(fā)生變化， MCU 通過(guò)檢測(cè)行或列線上的電平變化可以確定哪個(gè)按鍵被按下。 開(kāi)始 系統(tǒng)初始化 環(huán)境亮度檢測(cè) 鍵盤檢測(cè) 輸入密碼 密 碼是否正確 num++ Num=3 密碼正確開(kāi)啟保險(xiǎn)箱 是 否 否 暗 結(jié)束 蜂鳴器報(bào)警 是 蜂鳴器報(bào)警 亮 基于單片機(jī)的保險(xiǎn)箱報(bào)警器的設(shè)計(jì) 14 圖 32 4 4 矩陣鍵盤 圖 32 為一個(gè) 4 4行列結(jié)構(gòu)，可以構(gòu)成 16個(gè)鍵的鍵盤。很明顯，在按鍵數(shù)量多的場(chǎng)合，矩陣鍵盤與獨(dú)立式按鍵鍵盤相比可以節(jié)省很多的 I/O口線。 矩陣鍵盤不僅在連接上比單獨(dú)式按鍵復(fù)雜，它的按鍵識(shí)別方法也比單獨(dú)式按鍵復(fù)雜。在矩陣鍵盤的軟件接口程序中，常使用的按鍵識(shí) 別方法有行掃描法和線反轉(zhuǎn)法。這兩種方法的基本思路是采用循環(huán)查循的方法，反復(fù)查詢按鍵的狀態(tài)，因此會(huì)大量占用 MCU 的時(shí)間，所以較好的方式是采用狀態(tài)機(jī)的方法來(lái)設(shè)計(jì)，盡量減少鍵盤查詢過(guò)程對(duì) MCU的占用時(shí)間。 圖 32中， JP0 JP0 JP0 JP08為 4根列線，作為鍵盤的輸入口（工作于輸入方式）。 JP0 JP0 JP0 JP04為 4根行線，工作于輸出方式，由 MCU（掃描）控制其輸出的電平值。 行掃描法也稱為逐行掃描查詢法，其按鍵識(shí)別的過(guò)程如下： (1)將全部行線 JP01－ JP04置低電平 輸出，然后讀 JP05－ JP08四根輸入列線中有無(wú)低電平出現(xiàn)。只要有低電平出現(xiàn)，則說(shuō)明有鍵按下（實(shí)際編程時(shí)，還要考慮按鍵的消抖）。如讀到的都是高電平，則表示無(wú)鍵按下。 (2)在確認(rèn)有鍵按下后，需要進(jìn)入確定具體哪一個(gè)鍵閉合的過(guò)程。其思路是：依次將行線置為低電平，并檢測(cè)列線的輸入（掃描），進(jìn)而確認(rèn)具體的按鍵位置。如當(dāng)JP05輸出低電平時(shí)（ JP05=0、 JP06= JP07= JP08=1），測(cè)到 JP02的輸入為低電平（ JP01= JP02=0、 JP03= JP04=1），則可確認(rèn)按鍵 S3 處于閉合狀態(tài)。通過(guò) 以上分析可以看出， MCU 對(duì)矩陣鍵盤的按鍵識(shí)別，是采用掃描方式控制行線的輸出和檢測(cè)列線輸入的信號(hào)相配合實(shí)現(xiàn)的。 (3)矩陣按鍵的識(shí)別僅僅是確認(rèn)和定位了行和列的交叉點(diǎn)上的按鍵，接下來(lái)還要考慮鍵盤的編碼，即對(duì)各個(gè)按鍵進(jìn)行編號(hào)。在軟件中常通過(guò)計(jì)算的方法或查表的方法對(duì)按鍵進(jìn)行具體的定義和編號(hào)。 基于單片機(jī)的保險(xiǎn)箱報(bào)警器的設(shè)計(jì) 15 顯示 子 程序 本系統(tǒng)使用 LCD1602 實(shí)現(xiàn)顯示，只要參照 LCD1602 的使用手冊(cè)進(jìn)行初始化和程序編寫就可以顯示，即在程序編寫中添加 LCD1602 的驅(qū)動(dòng)程序。這里的驅(qū)動(dòng)程序主要包括：初始化函數(shù)、設(shè)置顯示坐標(biāo)、寫字符函數(shù)及寫 字符串函數(shù)。在時(shí)鐘界面時(shí)顯示時(shí)間的運(yùn)行，在密碼鎖界面時(shí)主要顯示提示信息和輸入的密碼，當(dāng)然，當(dāng)輸入密碼數(shù)字時(shí)，輸出不是顯示數(shù)字，而是用“ *”顯示代替。 密碼修改子程序 修改密碼時(shí)，先輸入舊密碼，如果輸入的密碼正確，再輸入新密碼，否則返回；輸入新密碼后要求再次輸入新密碼，當(dāng)兩次輸入的新密碼一致時(shí)，然后存儲(chǔ)到AT24C02 中，否則重新輸入新密碼。修改密碼時(shí)，如果連續(xù) 二 次輸入的舊密碼都不正確，報(bào)警電路響應(yīng)。 修改密碼程序流程圖如圖 34所示 。 讀 /寫 AT24C02子程序 當(dāng)對(duì) AT24C02操作時(shí)，在 總線空閑狀態(tài)下發(fā)送起始信號(hào)后，主器件向總線傳送第一個(gè)字節(jié)始器件的寫地址，第二個(gè)字節(jié)是要操作的器件內(nèi)部 RAM 地址，如果是寫操作，則在第三個(gè)字節(jié)傳送開(kāi)始數(shù)據(jù)，最后是停止信號(hào)；如果是主器件向從器件的讀操作，第三個(gè)字節(jié)寫入從器件的地址，然后等待讀數(shù)據(jù)，最后是停止信號(hào)。每傳送一個(gè)字節(jié)信號(hào)后，接收器將使 SDA拉低，以產(chǎn)生應(yīng)答信號(hào) 。 圖 33 AT24C02管腳功 圖 基于單片機(jī)的保險(xiǎn)箱報(bào)警器的設(shè)計(jì) 16 該保險(xiǎn)箱報(bào)警器的密碼修改流程如下圖所示 ： 圖 34 密碼 修改 程序流程圖 開(kāi)始 輸入舊密碼 判斷密碼 第一次 與第二次 新密碼輸入 判斷兩次輸入密碼是否一致 修改成功 否 是 否 是 結(jié)束 基于單片機(jī)的保險(xiǎn)箱報(bào)警器的設(shè)計(jì) 17 結(jié)論 通過(guò)本次的基于單片機(jī)的保險(xiǎn)箱報(bào)警器的設(shè)計(jì)與制作的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我明白，許多功能模塊與單片機(jī)系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，設(shè)計(jì)了一種基于單片機(jī)的保險(xiǎn)箱報(bào)警器。該裝置精度高，電路簡(jiǎn)單，操作靈活，具有良好的應(yīng)用前景。單片機(jī)控制的報(bào)警器符合電力電子新技術(shù)產(chǎn)品向“四化”方向發(fā)展的要求，即應(yīng)用技術(shù)的高頻化、硬件結(jié)構(gòu)的模塊化、軟件控制的數(shù)字化、產(chǎn)品性能的綠色化。 另外，該報(bào)警器采用單片機(jī)控制，可以在軟件算法上不斷地進(jìn)行優(yōu)化，改進(jìn) 報(bào)警器的安全性 ；在硬件上也可以進(jìn)行擴(kuò)展，擴(kuò)大它的應(yīng)用領(lǐng)域。 在利用單片機(jī) 設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易 報(bào)警器 的整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，從電路的設(shè)計(jì)，元器件的采購(gòu)，電路的調(diào)試，程序的編寫以及最后的電路板的制作親自參與了設(shè)計(jì)與制作，這對(duì)我對(duì)于理論和實(shí)際相結(jié)合有了新的認(rèn)識(shí)。 單片機(jī)目標(biāo)系統(tǒng)裝完之后，應(yīng)該首先認(rèn)真細(xì)致地檢查一遍： 根據(jù)硬件電路原理圖和裝配圖仔細(xì)檢查線路的正確性，并檢查元器件安裝是否正確。常常要注意的是芯片及放大器和 光敏電阻 的 特性 性、電容器的耐壓和極性、電阻的阻值和功率是否與設(shè)計(jì)圖紙相符，重點(diǎn)檢查系統(tǒng)總線間或總線與其它信號(hào)線間是否存在短路； 總之，一個(gè) 畢業(yè)課題的 設(shè)計(jì)，讓我明白了，如果沒(méi)有足夠的理論知識(shí) ，那么在完成這個(gè)課設(shè)的過(guò)程中是有很大困難的，還有就是不懂了就要問(wèn)，勤學(xué)好問(wèn)才能讓我們?cè)綄W(xué)越多，最后感謝輔導(dǎo)我的老師和同學(xué)們，他們讓我深切的明白了團(tuán)結(jié)才是力量！ 基于單片機(jī)的保險(xiǎn)箱報(bào)警器的設(shè)計(jì) 18 致謝 首先我要向我的指導(dǎo)老師表示感謝，本設(shè)計(jì)在彭老師的精心指導(dǎo)下順利完成。在設(shè)計(jì)與制作的過(guò)程中有許許多多的困難，通過(guò)老師的知道與上網(wǎng)查資料，多次的實(shí)踐才最終把這個(gè)設(shè)計(jì)完成，通過(guò)本次的設(shè)計(jì)使我學(xué)到了很多的知識(shí)，學(xué)到在書本上學(xué)不到的知識(shí)，我再次感謝我的知道老師，同時(shí)也對(duì)曾經(jīng)教導(dǎo)過(guò)我的所有老師表示衷心的 感謝。 論文得以順利完成，要感謝的人實(shí)在太多了。首先要衷心地感謝我的指導(dǎo)老師王曉楠 老師，您嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，開(kāi)闊的思維，循循善誘的指導(dǎo)一直給我很大的幫助。當(dāng)我對(duì)論文的思路感到迷茫時(shí)，您為我理清思路，指導(dǎo)我往一條比較清晰的思路上進(jìn)行修改。在論文的不斷修改中，我也努力做到及時(shí)積極地跟胡老師交流，因?yàn)槲矣X(jué)得這樣可以使得我的論文更加完善。在這里還要深深的對(duì)您說(shuō)上一句抱歉，因?yàn)槲业膽猩⒑托傅?，令您費(fèi)盡苦心并且?guī)捉Ｕ撐牡淖罱K完成，也是一波三折。在不斷完善和修改的過(guò)程中，也讓我更加懂得“一分耕耘才有一分收獲”的道理。 再次對(duì)您表示感謝，師恩偉大，無(wú)以回報(bào)。 然后還要感謝所有在大學(xué)期間傳授我知識(shí)的老師，每一位老師的悉心教導(dǎo)都是我完成這篇論文的基礎(chǔ)。特別是何老師一直以來(lái)對(duì)我的鼓勵(lì)和支持，跟我一起討論