【文章內容簡介】 吸合線圈即可，當然也可以用繼電器的常開觸點去控制電磁鐵吸合線圈[13]。本系統共有兩部分構成，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、復位部分、晶振部分、顯示部分、報警部分、開鎖部分組成，軟件部分對應的由主程序、初始化程序、LED顯示程序、鍵盤掃描程序、啟動程序、關閉程序、建功能程序、密碼設置程序、EEPROM讀寫程序和延時程序等組成。其原理框圖如圖41所示。80C51鍵盤輸入復位電路密碼存儲電路晶振電路電源輸入顯示電路報警電路開鎖電路圖41電子密碼鎖原理框圖在確定了選用什么型號的單片機后，就要確定外圍電路，其外圍電路包括電源輸入部分、鍵盤輸入部分、密碼存儲部分、復位部分、顯示部分、報警部分、開鎖部分組成，根據實際情況鍵盤輸入部分選擇4*4矩陣鍵盤，顯示部分選擇字符型液晶顯示4位8段共陽極數碼管,密碼存儲部分選用AT24C01芯片來完成[14]。圖42 電子密碼鎖電路原理圖密碼鎖主控部分電源需要用5V直流電源供電，其電路圖如圖43所示，把頻率為50Hz、有效值為220V的單相交流電壓轉換為幅值穩(wěn)定的5V直流電壓。其主要原理是把單相交流電經過電源變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路轉換為穩(wěn)定的直流電壓。由于輸入電壓為電網電壓，一般情況下鎖需直流電壓的數值和電網電壓的有效值相差較大，因而電源變壓器的作用顯現粗來祈禱降壓的作用。降壓后還是交流電壓，所以需要整流電路把交流電壓轉換成直流電壓。由于經整流電路整流后的電壓含有較大的交流分量，會影響到復雜電路的正常工作。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電流電壓基本不受電網電壓波動和負載電阻變化的影響，從而獲得穩(wěn)定性足夠高的直流電壓。本電路使用了集成穩(wěn)壓芯片7805解決了電源穩(wěn)壓問題。圖43電源輸入電路原理圖由于本設計所用到的按鍵數量較多而不適合用獨立按鍵式鍵盤。所以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，密碼鎖的密碼郵鍵盤輸入完成，與獨立式按鍵鍵盤相比，要節(jié)省很多I/O口[15]。本設計中使用的這個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計中設置。其大體的功能（看鍵盤按鍵上的標記）及與單片機引腳接法如圖44所示：圖44 鍵盤輸入原理圖 密碼存儲部分用EPROM芯片AT24C01存儲密碼。AT24C01是美國Atmel公司的低功耗CMOS型E2PROM，內含2568位存儲空間，具有工作電壓寬（）、擦寫次數多（大于10000次）、寫入速度快（小于10ms）、抗干擾能力強、數據不易丟失、體積小等特點。而且它是采用了I2C總線式進行數據讀寫的串行器件，占用很少的資源和I/O線，并且支持在線編程，進行數據實時的存取十分方便。AT24C01中帶有的片內地址寄存器。每寫入或讀出一個數據字節(jié)后，該地址寄存器自動加1，以實現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)的數據。I2C總線式一種用于IC器件之間連接的二線制總線。他通過SDA（串行數據線）以及SCL（串行時鐘線）兩根線在連接到總線上的器件之間傳送信息，并根據地址識別每個器件。AT24C01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（AT24C01）均可工作于接收器和發(fā)送器狀態(tài)。主機產生串行時鐘信號（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)出一個確認信號ACK。AT24C01的控制字由8位二進制數構成，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。其連接如圖45所示：圖45 密碼存儲電路原理圖單片機復位是使CPU和系統中的其他功能部件都處在一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作，例如復位后PC=0000H，使單片機從第一個單元取指令。無論是在單片機剛開始接上電源時，還是斷電后或者發(fā)生故障后都要復位。在復位期間（即RST為高電平期間），P0口為高阻態(tài)，P1P3口輸出高電平；外部程序存儲器讀選通信號PSEN無效。地址鎖存信號ALE也為高電平。根據情況選擇如圖46所示的復位電路。該電路在最簡單的復位電路下增加了手動復位按鍵，在接通電源瞬間，電容C1上的電壓很小，復位下拉電阻RRST上的電壓接近電源電壓，即RST為高電平，在電容充電的過程中RST端電壓逐漸下降，當RST端的電壓小于某一數值后，CPU脫離復位狀態(tài)，由于電容C1足夠大，可以保證RST高電平有限時間大于24個振蕩周期，CPU能夠可靠復位。增加手動復位按鍵是為了避免死機時無法可靠復位。當復位按鍵按下后電容C1通過R5放電。當電容C1放電結束后，RST端的電位由R5與R6分壓比決定。由于R5R6因此RST為高電平，CPU處于復位狀態(tài)，松手后，電容C1充電，RST端電位下降，CPU脫離復位狀態(tài)。R5的作用在于限制按鍵按下瞬間電容C1的放電電流，避免產生火花，以保護按鍵觸電[16]。圖46 復位電路原理圖 晶振部分80C51引腳XTAL1和XTAL2與晶體振蕩器及電容CC1按圖47所示方式連接。晶振、電容C1/C2及片內與非門（作為反饋、放大元件）構成了電容三點式振蕩器，振蕩信號頻率與晶振頻率及電容CC2的容量有關，但主要由晶振頻率決定，范圍在0—33MHz之間，電容CC2取值范圍在5—30pF之間。根據實際情況，本設計采用12MHz作為系統的外部晶振。電容取值為20pF。圖47 晶振電路原理圖為了提高密碼鎖的密碼顯示效果能力。本設計的顯示部分由數碼管來完成。只有按下鍵盤上的開啟按鍵后，顯示器才處于開啟狀態(tài)。同理只有按下關閉按鍵后，顯示器才處于關閉狀態(tài)[17]。否則顯示器將一直處于初始狀態(tài)，當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字鍵0—9輸入密碼，每按下一個數字鍵后在顯示器上顯示一個數字，當密碼輸入完成時，按下確認鍵，如果輸入的密碼正確的話，LED顯示屏會顯示“OPENED”，使三極管T2導通，電磁鐵吸合，電子密碼鎖被打開，如果密碼不正確，LED顯示屏會顯示“ERRO”，電子密碼鎖不能被打開。通過LED顯示屏，可以清楚的判斷出鎖所處的狀態(tài)。其顯示部分引腳接口如圖48所示：圖48 顯示電路原理圖 報警部分報警部分由陶瓷壓電發(fā)生裝置以及外圍電路組成，加電后不發(fā)聲，當有鍵按下時，“?！甭?，沒按下一次，發(fā)聲一次，密碼正確時，不發(fā)聲直接開鎖，當密碼輸入錯誤時，三極管T3導通蜂鳴器發(fā)出噪鳴聲報警。如圖49所示：圖49 報警電路原理圖 開鎖部分本設計的開鎖控制電路的功能是當輸入正確的密碼后將鎖打開。系統使用單片機其中一引腳線發(fā)出信號，經三極管放大后，由繼電器驅動電磁閥動作將鎖打開。用于通過鍵盤任意設置密碼，并儲存在EEPROM中作為鎖碼指令。只有用戶操作鍵盤時，單片機的電源端才能得到3V電源，否則，單片機處于節(jié)電工作方式。開鎖步驟如下：首先按下鍵盤上的開鎖按鍵，然后利用鍵盤上的數字鍵0—9輸入密碼，最后按下確認鍵。當用戶輸入密碼后，單片機自動識碼，如果識碼不符，則報警。只有當識碼正確，單片機才能控制電子鎖內的微型繼電器吸臺。當繼電器吸臺以后帶動鎖桿伸縮，這是，鎖勾在彈簧的作用下彈起，完成本次開鎖。開鎖以后，單片機自動清除掉由用戶輸入的這個密碼。如圖410所示：圖410 開鎖電路原理圖 第五章 系統軟件設計本系統軟件設計由主程序、初始化程序、顯示程序、鍵盤掃描程序、鍵盤功能程序、密碼設置程序、EEPROM讀寫程序 和延時程序組成[18]。 主程序部分 主程序流程圖圖51所示為主程序流程圖，開始接入電源，程序進行初始化設置，然后在鍵盤上輸入密碼，此系統進入鍵盤掃描，密碼正確則開鎖成功。密碼輸入則出錯報警。選擇是否修改密碼，先輸入舊密碼，密碼正確后設置新密碼，錯誤時報警。需要兩次確認新密碼，確認后，密碼修改成功，否則最終返回。然后啟動程序，進行保護。再次在鍵盤上輸入密碼，系統進行掃描。如果與之前一樣，則執(zhí)行相同程序，如不是，則執(zhí)行另一種程序[19]。 圖51 主程序流程圖 主程序代碼includeincludeincludeincludeincludeincludeinclude//uchar temp1[8],temp2[8]。void main(){ num=16。su=1。start: hel()。loop:cddisp(4)。dydisp()。 if(esc==1){esc=0。count=0。goto start。} Num1=next()。 While(num1) { if(esc==1) {esc=0。count=0。goto start。} j=chang()。if(j==1) {ok=0。su=0。delay(500)。su=1。ok=1。brea。}}While(!num1){ if(esc==1) { if(num2==2) { while(1) {disp(CLOSED,6)。} } er=1。esc=0。num2++。break。 } }Goto loop。} 按鍵功能部分 按鍵功能流程程序圖如圖52所示為按鍵功能流程圖。在按鍵當中，有與輸入、開鎖、清除、設置、確認的程序相對應的按鍵，并按順序與輸入的數相比較，當輸入密碼程序錯誤時進行清除，輸入兩次新密碼正確時，可進行重新設置密碼，最后確認程序。圖52 按鍵功能流程圖 按鍵功能程序代碼ifndef _keyscan_H__define __keyscan_H__uchar keyscan() //鍵盤掃描{P1=0xfe。temp=P1。temp=tempamp。0xf0。while(temp!=0xf0) {delay(20)。temp=P1。 temp=tempamp。0xf0。 while(temp!=0xf0) {temp=P1。switch(temp) {case 0xee:num=7。su=0。break。case 0xde:num=8。su=0。break。 case 0xbe:num=9。su=0。break。 case 0x7e:num=15。su=0。esc=1。break。 default : break。 } while(temp!=0xf0) {temp=P1。temp=tempamp。0xf0。 } } } P1=0xfd。temp=P1。 temp=tempamp。0xf0。 while(temp!=0xf0) {delay(20)。temp=P1。 temp=tempamp。0xf0。 while(temp!=0xf0) {temp=P1。switch(temp) {case 0xed:num=4。su=0。break。case 0xdd:num=5。su=0。break。 case 0xbd:num=6。su=0。break。case 0x7d:num=14。su=0。alter=1。break。 default : break。 } while(temp!=0xf0) {temp=P1。temp=tempamp。0xf0。 } } } P1=0xfb。temp=P1。 temp=tempamp。0xf0。 while(temp!=0xf0) {delay(20)。temp=P1。 temp=tempamp。0xf0。 while(temp!=0xf0) {temp=P1。switch(temp) {case 0xeb:num=1。su=0。break。case 0xdb:num=2。su=0。break。 case 0xbb:num=3。su=0。break。 case 0x7b:num=12。su=0。save=1。break。 default : break。 } while(temp!=0xf0) {temp=P1。 temp=tempamp。0xf0。 } } }P1=0xf7。temp=P1。temp=tempamp。0xf0。 while(temp!=0xf0) {delay(20)。temp=P1。temp=tempamp。0xf0。 while(temp!=0xf0) {temp=P1。switch(temp) {case 0xe7:num=0。su=0。break。 case 0xd7:num=10。su=0。del=1。break。 case 0xb7:num=11。su=0。ent=1。break。 case 0x77:num=12。su=0。open=1。break。 default : break。 } while(temp!=0xf0) {temp=P1。temp=tempamp。0xf0。 } } }su=1。return num。} 密碼設置軟件設計 密碼設置程序流程圖如圖53所示為密碼設置流程圖，開始按下設置鍵，輸入舊密碼，如