【文章內(nèi)容簡介】 但 8751 片內(nèi)有 4K 的 EPROM，用戶可以將自己編寫的程序?qū)懭雴纹瑱C的 EPROM 中進行現(xiàn)場實驗與應(yīng)用， EPROM 的改寫同樣需要用紫外線燈照射一定時間擦除后再燒寫。 AT89C5 AT89S51 的比較 AT89C51 是 ATMEL公司推出的一種帶 4K 字節(jié)閃速可編程 、 可擦除 、 只讀存儲器的低電壓、高 性能 CMOS 8 位微控制器。器件 用 ATMEL公司高密度、非易失性技術(shù)生產(chǎn)，與標(biāo)準(zhǔn)的 MSC51 指令系統(tǒng)和 8051 引腳兼容。由于將多功能 8 位 CPU 和閃速存儲器組合在單個芯片中， ATMEL的 AT89C51 是一種高效微控制器。與 8051 相比其最大的特點是： 4KB 可編程 Flash存儲器，可進行 1000 次擦寫；全靜態(tài)時鐘 024MHz；三級程序加密；低功耗支持 Idle（空閑）工作模式和 PowerDown（斷電）工作模式。 AT89S51是 ATMEL公司新推出 AT89C51升級產(chǎn)品，全面兼容 AT89C51。與 AT89C51相比，新增加了以下幾個主要功能：①可以通過數(shù)據(jù)下載線進行在線編程下載，使程序 8 寫入更加方便簡捷；②工作晶振可以達到 33MHz，提高了運行速度；③新增了看門狗電路，提高了電路抗干擾性。 由上可知， 8031 片內(nèi)不帶程序存儲器 ROM， 8051 與 8751 在程序燒寫上很不方便而且 8051的 ROM只能用一次，使用它們很不方便。而 AT89C51和 AT89S51不但和 8051指令、管腳完全兼容，而且其片內(nèi)的 4K 程序存儲器是 Flash 工藝的，這種工藝的存儲器用戶可以用電的方式瞬間擦除、改寫，寫入單片機內(nèi)的程序還可以進行加 密，這又很好地保護了你的勞動成果。這種單片機對開發(fā)設(shè)備的要求很低，開發(fā)時間也大大縮短。何況， AT89C5 AT89S51 目前的售價比 8031 還低，市場供應(yīng)也很充足， 顯然可見，AT89C51 和 AT89S51 更實用 。因為在沈陽電子城中 AT89C51 比較容易購買，所以在此設(shè)計中 選用 AT89C51。 鍵盤的選擇 鍵盤是計算機不可缺少的輸入設(shè)備，是實現(xiàn)人機對話的紐帶，借助鍵盤可以向計算機系統(tǒng)輸入程序、置數(shù)、送 數(shù)等 操作命令、控制程序的執(zhí)行走向等。在本設(shè)計中，使用者可通過鍵盤向單片機輸入密碼，從而達到開鎖的目 的。 獨立式鍵盤 獨立式按鍵是指直接用 I/O 接口線構(gòu)成的單個按鍵電路。每個獨立式按鍵單獨占有一根 I/O 接口線，每根 I/O 接口線的工作狀態(tài)不會影響其它 I/O 接口線的工作狀態(tài)。獨立鍵盤如圖 所示 AT89C51 5V 1K 4 圖 獨立式鍵盤電路 R 9 上拉電阻 一般選用 1K 或 計算見公式（ ）： R = V / Im =5V / 800uA = 公式中 V —— AT89C51 正常工作電壓； Im —— AT89C51 的最小工作 電流； R —— 上拉電阻的最大值 （ ） 獨立式按鍵電路配置靈活、軟件結(jié)構(gòu)簡單，但每個按鍵必須占用一根 I/O 口線，在按鍵數(shù)量較多時， I/O 口線浪費較大，故只在按鍵數(shù)量不多時采用這種按鍵電路。此電路中，按鍵輸入都采用低電平有效，上拉電阻保證了按鍵斷開時， I/O 口線上有確定的高電平。當(dāng) I/O 口內(nèi)部有上拉電阻時，外電路可以不配置上拉電阻。 矩陣式鍵盤 將 I/O 接口線的一部分作為行線，另一部分作為列線，按 鍵設(shè)置在行線和列線的交叉點上，這就構(gòu)成了行列式鍵盤。行列式鍵盤中按鍵的數(shù)量可達行線數(shù) n乘以列線數(shù) m，如 4 行、 4 列行列式鍵盤的按鍵數(shù)可以達到 4 4＝ 16 個。由此可以看到行列式鍵盤在按鍵較多時，可以節(jié)省 I/O 口線。一個 4 4 行列式鍵盤的電路原理圖如圖 所示。 上拉電阻計算見公式（ ） 8 條 I/O 口線分為 4 條行線和 4 條列線，按鍵設(shè)置在行線和列線交點上，即按鍵開關(guān)的兩端分別接在行線和列線上。 行線通過一個上拉電阻接到 +5V 電源上，在沒 有鍵按圖 矩陣式鍵盤電路 AT89C51 1K 4 R 5V 10 下時，行線處于高電平狀態(tài)。若向所有的列線 I/O 口輸出低電平，然后將行線的電平狀態(tài)讀入累加器 A 中，若無鍵按下，行線仍保持高電平狀態(tài)，若有鍵按下，行線至少應(yīng)有一條為低電平。 若確定有鍵按下后，即可進行求鍵碼的過程。其方法是：依次從一條列線上輸出低電平，然后檢查各行線的狀態(tài)，若全為高電平，說明閉合鍵不在該列，若不全為 1，則說明閉合鍵在該列，且在變?yōu)榈碗娖降男械慕稽c的行的交點上。若在鍵盤處理程序中，給每個鍵都賦予一個鍵號，由從列線 I/O 口輸出的數(shù)據(jù)和從行線 I/O 口讀入的數(shù)據(jù)即可求出閉合鍵的鍵號，完成對鍵盤的掃描 工作。 在本設(shè)計中，由于條件限制，對鍵盤的要求不高，而應(yīng)用獨立式鍵盤相對比較簡單，電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡單 ，故采用獨立式鍵盤。 顯示方式的選擇 LED 顯示器是單片機應(yīng)用系統(tǒng)中最常用的輸出器件。它是由若干個發(fā)光二極管組成 的，控制不同組合的二極管導(dǎo)通，就能顯示出各種字符。常用的 LED 顯示器有 7 段和“米”字段之分， 在此顯示數(shù)字 用 7 段顯示管即可， 這種顯示器有共陽極和共陰極兩種 ，如圖 所示， 共陰極 LED 顯示器的發(fā)光二極管的 陰極連接在一起，通常此共陰極 接地，當(dāng)某個發(fā)光二極管的陽極為高電平時，發(fā)光二極管 點亮，相應(yīng)的段被顯示。同樣，共陽極 LED 顯示器的發(fā)光二極管的陽極連接在一起，通常此共陽極接正電壓，當(dāng)某 個發(fā)光二極 管的陰極接低電平時，發(fā)光二極管被點亮，相應(yīng)的段被顯示。其實設(shè)計選用共陰或共陽都是一樣的只是個人喜歡問題。本設(shè)計選用了共陽極數(shù)碼管。 LED 數(shù)碼管顯示器有兩 種工作方式，即動態(tài)顯示方式和靜態(tài)顯示方式。在動態(tài)顯示COM COM 共 陽 極 共 陰 極 A B G F E C D 圖 LED 的共陰、共陽接法 11 方式中，各位數(shù)碼管的各個端并連在一起，與單片機系統(tǒng)的一個 I/O 口相連，從該 I/O口輸出顯示代碼。每只數(shù)碼管的共陽極 端 或共陰極 端 則與另 一 I/O 口相連，控制被點亮的位。動態(tài)顯示的特點是：每一時刻只能有 1 位數(shù)碼管被點亮，各位依次輪流被 點亮；對于每一位來說，每隔一段時間點亮一次。為了每位數(shù)碼管 能夠充分被點亮，二極管應(yīng)持續(xù)發(fā)光一段時間， 利用發(fā)光二極管的余輝和人眼的駐留效應(yīng)，通過適當(dāng)?shù)卣{(diào)整每位數(shù)碼管被點亮的時間間隔（一般為 1ms） ，可以觀察到穩(wěn)定的顯示輸出。 在靜態(tài)顯示方式下，每位數(shù)碼管的各個端與一個 8 位的 I/O 口相連。要在某一位數(shù)碼管上顯示字符時，只要從對應(yīng)的 I/O 口輸出并鎖存其顯示代碼即可。其特點為：各數(shù)碼管同時點亮，數(shù)碼管中的發(fā)光二極管恒定地 導(dǎo)通或截止，直到顯示字符改變?yōu)橹?。相比而言，靜態(tài)顯示占用機時少 ,顯示可靠 ,在本次設(shè)計中被應(yīng)用 . 采用 AT89C51 實現(xiàn)紅外線遙控方案的分析 由于 設(shè)計 條件 限制 ，許多元器件欠缺， 在紅外線 遙控方案上 ,直接采用 AT89C51 來實現(xiàn) 紅外遙控 ,沒有考慮其方案。 通用紅外遙控系統(tǒng)由發(fā)射和接收兩大部分組成，應(yīng)用編 /解碼專用集成電路芯片來進行控制操作，如圖 所示。發(fā)射部分包括鍵盤、編碼調(diào)制、紅外發(fā)射器；接收部分包括 接收器 、解碼、 數(shù)據(jù)處理 。 在實際設(shè)計中， 遙控開關(guān)是在通用紅外遙控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加以改進實現(xiàn)的。其實質(zhì)就是將紅外遙控部分采用單片機 AT89C51 來控制。即當(dāng) 發(fā)射部分經(jīng)編碼調(diào)制后發(fā)射出光或電信號 ,然后接收部分 一體化紅外接收 頭 接收到紅外遙控信號后，將光信號轉(zhuǎn)變成電信號，經(jīng)放大、解調(diào)、濾波后，將原編碼信號送入單片機 AT89C51 中進行信號識別、解碼，然后進行相應(yīng)的處理，達到控制電器的目的。 圖 紅外遙控發(fā)射 /接收框圖 編碼調(diào)制 鍵盤 紅外發(fā)射器 接收器 解碼 數(shù)據(jù)處理 12 總體方案的確定 系統(tǒng)構(gòu)成框圖 經(jīng)過上述文字對紅外線遙控 電子 密碼鎖各部分的簡單討論選擇后， 所設(shè)計系統(tǒng)的方案可以初步確定， 其結(jié)構(gòu)簡圖如圖 所示 ，其具有本機開鎖、遙控開鎖、按鍵指示、密碼有效提示、錯誤報警 等功能 。 基本功能設(shè)計 選擇密碼 將編好的密碼程序存儲在 EPROM 中，用戶通過密碼選擇鍵上的按鍵進行選擇。具體操作過程如下：首先按一下密碼選擇鍵，然后再逐漸輸入號碼，最后按“ ”號確認即可。比如現(xiàn)在用戶要是選擇了 57618 這組數(shù)只作為密碼，則用戶只有首先按一下 上的按鍵，接著在本機鍵盤上一一輸入 8 之后再按“ ”號確認即表示密碼被設(shè)置好了，那么下次用戶只要鍵入這組數(shù)據(jù)即可開鎖。 密碼 顯示 為了幫助用戶確認是否有鍵按下，特地在電路中設(shè)置了模擬顯示電路；而為了防止密碼外 XIE；顯示時，并不是顯示用戶按下的數(shù)字符號 ,而是以特定的字母符號提醒用戶是否有鍵按下。有鍵按下 ,就會顯示出字符―－“ ” ,沒有按下，則不會顯示字符。這樣既巧妙地提醒了用戶又保護了用戶密碼，此是本設(shè)計可靠性優(yōu)點之一。 圖 遙控密碼鎖的基本結(jié)構(gòu) 紅外線發(fā)射器 AT89C51 CPU 紅外接收頭 顯示 復(fù)位 晶振 鍵盤 報警器 電磁鎖 13 本機鍵開 當(dāng)用戶鍵入正確密碼后，再按確定鍵－－“ ”，便會自動開鎖。但用戶鍵入密碼時應(yīng)注意：數(shù)字與數(shù)字之間的間隔時間為 3 秒，例如密碼為 57618，當(dāng)鍵入第一個數(shù)字5 后 應(yīng)在 3 秒內(nèi)鍵入第二數(shù)字 7，否則，就會視為 無效。如果鍵入完密碼后不按“ ”號，系統(tǒng)會當(dāng)做放棄開鎖處理。 密碼錯誤報警 當(dāng)用戶鍵入錯誤密碼時，系統(tǒng)就會報警，由蜂鳴器發(fā)出 5 秒報警聲。當(dāng)連續(xù)三次出現(xiàn)密碼錯誤時，則系統(tǒng)會長期報警不止。這時必須按復(fù)位鍵方可停止。 遙控開鎖 當(dāng)此鎖用于私家車庫或倉庫時，用戶可以不上車，只要手執(zhí)遙控器，鍵入正確密碼，便會自動開鎖；如果錯誤密碼，同樣也會報警 [ 6]。 14 3 硬件電路的設(shè)計 本設(shè)計采用單片機 AT89C51 作為核心元件 , 整個系統(tǒng)是由本機開鎖電路、紅外遙控電路等硬件電路及相應(yīng)的軟件部分組成。 本 機開鎖電路設(shè)計 本機開鎖電路 本機開鎖電路 （見附錄 A圖 ） ， AT89C51 作為本電路的核心， P0 口 和 、 外接本機鍵盤 。 口外接遙控接收頭， 口外接報警信號放大器，用來放大報警信號，驅(qū)動蜂鳴器， 口外接開鎖電磁驅(qū)動電路， 外接密碼選擇鍵，EPROM 內(nèi)存有兩套密碼， P2 口接數(shù)碼管，用來顯示按鍵是否按下， 口外接驅(qū)動控制電路用來控制 LM386 的電源，也就是說只有報警時， LM386 才供電源，平常斷電，這樣大大減小了耗電流。 開 鎖的工作原理 本電路由鍵盤、顯示器 、報警器、電磁鎖 組成，本機有 10個按鍵，作為密碼輸入鍵。具有以下功能： 當(dāng)沒有接收到遙控信號時，由鍵盤輸入密碼， 本設(shè)計設(shè)定兩套密碼，分別為 8和 5， 當(dāng) 5位有效密碼輸入正確時按下 “ ” 號確認， 電平使電磁鎖動作，完成開鎖，同時，電 路進入延時狀態(tài)，延時 5秒種后，電路將自動恢復(fù)到初始的閉鎖狀態(tài)。 當(dāng) 5位有效密碼輸入正確，但沒有按下“ ”號鍵確認時，這時電路將自動放棄，恢復(fù)到初始和閉鎖狀態(tài)。 在輸入 5位有效密碼時，必須按照先后順序輸入，如 順序錯誤或密碼不對時，這時若不按“ ”號確定，將無法開鎖，并同時發(fā)出 5秒鐘的報警信號，用以提醒用戶。 若連續(xù) 3次輸入錯誤，系統(tǒng)會長時間報警，這時必須按復(fù)位鍵恢復(fù)到初始狀態(tài)。 輸入密碼時，首位密碼正確輸入后，電路將開始自動計時，每位密碼數(shù)之間的輸入間隔在 3秒內(nèi)。否則將作為輸入超時處理，系統(tǒng)自動放棄，恢復(fù)到初始狀態(tài)。 15 紅外線遙控電路的設(shè)計 紅外線發(fā)射 /接收控制電路均采用 AT89C51 單片機來實現(xiàn) ,電路簡單、輸出控制方式可選擇、實用性強。 遙控發(fā)射 /接收電路 遙控發(fā)射電路（見附錄 A圖 ）利用了通用的紅外發(fā)射管，發(fā)射時：首先將串行發(fā)射口 送出的數(shù)據(jù)反饋到 口進行內(nèi)部調(diào)制，再從 口送出，再經(jīng)過紅外發(fā)射二極管發(fā)射出去，發(fā)射距離為 10m。 接收電路（見附錄 A圖 ）采用配套的外線接收頭，將發(fā)射的數(shù)據(jù)接收后送到串行口 中，再由系統(tǒng)進行確認接收數(shù)據(jù)是否與發(fā)送數(shù)據(jù)是否相符，相符則開鎖，不相符則放棄。 遙控電路的工作原理 當(dāng)選擇遙控開鎖時，本機鍵便會被開鎖。這時，用戶收執(zhí)遙控器按下 AT89C51 上的 口上的按鍵時，便有數(shù)字從 AT89C51 的 口發(fā)出， 發(fā)送的過程如下：