【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 02LCD?LCD1602VCCVCC1KR11KR21KR31KR4VCCVCC0設(shè)置清空1 2 34 5 6 78 9開鎖確認(rèn)啟動(dòng) 關(guān)閉VCCVCCR7D1T38550 圖 33 電路原理圖 其工作過程是： 當(dāng)用戶需要開鎖時(shí)，先按鍵盤開鎖鍵之后按鍵盤的數(shù)字鍵 0－ 9輸入密碼。密碼輸完后按下確認(rèn)鍵，如果密碼輸入正確則開鎖，不正確顯示密碼錯(cuò)誤重新輸入密碼，當(dāng)三次密碼錯(cuò)誤則發(fā)出報(bào)警；當(dāng)用戶需要修改密碼時(shí)，先按下鍵盤設(shè)置鍵后輸入原來的密碼，只有當(dāng)輸入的原密碼正確后才能設(shè)置新密碼。新密碼輸入無誤后按確 認(rèn)鍵使新密碼將得到存儲(chǔ)，密碼修改成功。 輸入電源的設(shè)計(jì) 密碼鎖主控制部分電源需要用直流電源供電，其電路如 下圖 所示，把頻率為 50Hz、有效值為 220V 的單相交流電壓轉(zhuǎn)換為幅值穩(wěn)定的 5V 直流電壓。其主要原理過電源變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電壓。由于輸入電壓為電網(wǎng)電壓，一般情況下所需直流電壓的數(shù)值和電網(wǎng)電壓的有效值相差較大，因而電源變壓器的作用顯現(xiàn)出來起到降壓作用。降 12 壓后還是交流電壓，所以需要整流電路把交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓。由于經(jīng)整流電路整流后的電壓含有較大的交流分量，會(huì) 影響到負(fù)載電路的正常工作。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直流電壓基本不受電網(wǎng)電壓波動(dòng)和負(fù)載電阻變化的影響，從而獲得穩(wěn)定性足夠高的直流電壓 。 本電路使用集成穩(wěn)壓芯片 7805 解決了電源穩(wěn)壓?jiǎn)栴}。 電源輸入電路圖 如圖 34 所示： 圖 34 電源輸入電路圖 按鍵鍵盤的處理 矩陣式鍵盤的原理圖 單 片機(jī)系統(tǒng)中，在 鍵盤 中按鍵數(shù)量較多時(shí)，為了減少 I/O 口的占用，通常將按鍵排列成 矩陣 形式，如圖 35 所示。在矩陣式鍵盤中，每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通，而是通過一個(gè)按鍵加以連接。這樣，一個(gè)端口（如 P1 口）就可以構(gòu)成 4 4=16 個(gè)按鍵，比之直接將端口線用于鍵盤多出了一倍，而且線數(shù)越多，區(qū)別越明顯，比如再多加一條線就可以構(gòu)成 20鍵的鍵盤，而直接用端口線則只能多出一鍵（ 9 鍵）。由此可見，在需要的鍵數(shù)比較多時(shí)，采用矩陣法來做鍵盤是合理的。 矩陣式結(jié)構(gòu)的鍵盤顯然比直接法要復(fù)雜一些，識(shí)別也要復(fù)雜一些，列線通過電阻接正電源，并將行線所接的單片機(jī)的 I/O口作為輸出端，而列線所接的 I/O口則作為輸入。這樣，當(dāng)按鍵沒有按下時(shí)，所有的輸D1 T1 C5 C8 C6 0 C7 7805 1 2 3 161。171。220V 5V R3 D2 VCC 13 入端都是高電平，代表無鍵按下。行線輸出是低電平，一旦有鍵按下，則輸入線就會(huì)被拉低，這樣，通過讀入輸入線的狀態(tài)就得知是否有鍵按下了，矩陣式鍵盤的原理圖如圖 35 所示： 圖 35 矩陣式鍵盤的原理 圖 由圖可知，一個(gè) 44 的行、列結(jié)構(gòu)可以構(gòu)成一個(gè)含有 16 個(gè)按鍵的鍵盤，顯然，在按鍵數(shù)量較多時(shí)，矩陣式鍵盤較之獨(dú)立式按鍵鍵盤要節(jié)省很多 I/O 口。矩陣式鍵盤中，行、列線分別連接到按鍵開關(guān)的兩端，行線通過上拉電阻接到＋ 5V上。當(dāng)無鍵按下時(shí)，行線處于高電平狀態(tài)；當(dāng)有鍵按下時(shí)，行、列線將導(dǎo)通，此時(shí)，行線電平將由與此行線相連 的列線電平?jīng)Q定。這是識(shí)別按鍵是否按下的關(guān)鍵。然而，矩陣鍵盤中的行線、列線和多個(gè)鍵相連，各按鍵按下與否均影響該鍵所在行線和列線的電 平，各按鍵間將相互影響，因此，必須將行線、列線信號(hào)配合起來作適當(dāng)處理，才能確定閉合鍵的位置。 矩陣式鍵盤的按鍵識(shí)別 判斷鍵盤中有無鍵按下將全部行線 Y0Y3置低電平，然后檢測(cè)列線的狀態(tài)。只要有一列的電平為低，則表示鍵盤中有鍵被按下，而且閉R4 R3 R2 VCC R1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 開鎖 清空 啟動(dòng) 關(guān)閉 設(shè)置 確認(rèn) 14 合的鍵位于低電平線與 4 根行線相交叉的 4個(gè)按鍵之中。若所有列線均為高電平，則鍵盤中無鍵按下。 判斷閉合鍵所在的位置在確認(rèn) 有鍵按下后，即可進(jìn)入確定具體閉合鍵的過程。其方法是：依次將行線置為低電平，即在置某根行線為低電平時(shí)，其它線為高電平。在確定某根行線位置為低電平后，再逐行檢測(cè)各列線的電平狀態(tài)。若某列為低，則該列線與置為低電平的行線交叉處的按鍵就是閉合的按鍵，鍵盤掃描程序設(shè)計(jì)的流程圖如圖 36所示： 圖 36 鍵盤掃描程序設(shè)計(jì)的流程 圖 當(dāng)用戶需要開鎖時(shí)，先按鍵盤開鎖鍵之后按鍵盤的數(shù)字鍵 0－ 9 輸入密碼，系統(tǒng)會(huì)調(diào)用密碼輸入程序判斷密碼是否正確，當(dāng)密碼正確時(shí)系 統(tǒng)會(huì)調(diào)用按鍵程序 鍵值＝‘ 0－ 9’ 鍵值＝‘開鎖’ 鍵值＝‘清除’ 鍵值＝‘重設(shè)’ 鍵值＝‘確認(rèn)’ 密碼輸入程序 重設(shè)程序 清除程序 開鎖 程序 確認(rèn)程序 Y Y Y Y Y N N N N 返回 N 15 開鎖程序，當(dāng)開鎖程序執(zhí)行完后系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)清除，當(dāng)密碼輸入正確后用戶可以重新設(shè)置密碼，重設(shè)完成后，用戶需要再一次輸入確認(rèn)密碼，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)檢測(cè)兩次輸入的密碼是否一樣，一樣則要用戶按確認(rèn)鍵，如果兩次輸入的密碼不同，系統(tǒng)會(huì)跳到前面要用戶再次輸入確認(rèn)密碼。鍵盤處理程序就作這么一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹，實(shí)際上，鍵盤處理是很復(fù)雜的，它往往占到一個(gè) 應(yīng)用程序的大部份代碼，可見其重要性。 數(shù)碼管顯示的處理 為了提 高密碼鎖的密碼顯示效果能力。本設(shè)計(jì)的顯示部分由液晶顯示器LCD1602 取代普通的數(shù)碼管來完成。 LCD1602 液晶也叫 LCD1602 字符型液晶它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的 點(diǎn)陣 型液晶模塊它有若干個(gè) 5X7 或者 5X11 等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符。每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔每行之間也有間隔起到了字符間距和行間距的作用，正因?yàn)槿绱怂运荒茱@示圖形。 選用 1602LCD 特征是因?yàn)?它的 微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧，常用在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中。 1602 采用標(biāo)準(zhǔn)的 16腳接口，其中：第 1腳： GND 為電源地。第 2 腳：VCC 接 5V電源正極。第 3 腳： V0 為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高（對(duì)比度過高時(shí)會(huì) 產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過一個(gè) 10K 的電位器調(diào)整對(duì)比度）。第 4腳： RS 為寄存器選擇，高電平 1 時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平 0 時(shí)選擇指令寄存器。第 5 腳： RW 為讀寫信號(hào)線，高電平 (1)時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平 (0)時(shí)進(jìn)行寫操作。第 6 腳： E(或EN)端為 使能 (enable)端。第 7～ 14腳： D0～ D7為 8 位雙向數(shù)據(jù)端。第 15～16 腳：空腳或背燈電源。 15腳背光正極， 16腳背光負(fù)極。 其顯示 電路 部分引腳接口如圖 37 所示： 16 VCC 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 LCD1602 14 VCC 15 16 LCD1602 圖 37 顯示電路 引腳 圖 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(guān)閉按鍵后顯示器才處于關(guān)閉狀態(tài)。否則顯示器將一直處于初始狀態(tài)，當(dāng)需要對(duì)密碼鎖進(jìn)行開鎖時(shí)，按下鍵盤上的開鎖按鍵后利用鍵盤上的數(shù)字鍵 0－9 輸入密碼，每按下一個(gè)數(shù)字鍵后在顯示器上顯示一個(gè) ” ” ，輸入多少位就顯示多少個(gè) ” ” 。當(dāng)密碼輸入完成時(shí)，按下確認(rèn)鍵，如果輸入的密碼正確的話，顯示 “ E” ，單片機(jī)其中 引角會(huì)輸出低電平，使三極管 T2導(dǎo)通，電磁鐵吸合，電子密碼鎖被打開，如果密碼不正確，顯示屏?xí)@示 “ O” ， 輸出的是高電平，電子密碼鎖不能被打開。通過 LCD 顯示屏，可以清楚的判斷出鎖所處的狀態(tài) 。 GND VCC VO RS RW E DB0 DB1 DB2 DB3 DB4 DB5 DB6 DB7 BG VCC BG GND 17 4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 儲(chǔ)存芯片 AT24C02 AT24C02 是一個(gè) 2K 位串行 CMOS E2PROM， 內(nèi)部含有 256 個(gè) 8位字節(jié) ，CATALYST 公司的先進(jìn) CMOS 技術(shù)實(shí)質(zhì)上減 少了器件的功耗。 AT24C02 有一個(gè)16字節(jié)頁寫緩沖器。該器件通過 IIC 總線接口進(jìn)行操作，有一個(gè)專門的寫保護(hù)功能。 AT24C02 支持 IC，總線數(shù)據(jù)傳送協(xié)議 IC，總線協(xié)議規(guī)定任何將數(shù)據(jù)傳送到總線的器件作為發(fā)送器。任何從總線接收數(shù)據(jù)的器件為接收器。數(shù)據(jù)傳送是由產(chǎn)生串行時(shí)鐘和所有起始停止信號(hào)的主器件控制的。主器件和從器件都可以作為發(fā)送器或接收器，但由主器件控制傳送數(shù)據(jù)（發(fā)送或接收）的模式，通過器件地址輸入端 A0、 A1 和 A2 可以實(shí)現(xiàn)將最多 8 個(gè) AT24C02 器件連接到總線上。 1A0， 2A1， 3A2 地址管腳 ； 4Vss 電源地； 5SDA 串行數(shù)據(jù)； 6SCL 串行時(shí)鐘； 7WP 寫保護(hù)； 8Vcc 電源 。 Vcc Vss 電源供電電壓在 26V 之間 。 SCL 串行時(shí)鐘 ， AT24C02 串行時(shí)鐘輸入管腳用于產(chǎn)生器件所有數(shù)據(jù)發(fā)送或接收的時(shí)鐘，這是一個(gè)輸入管腳。 SDA 串行數(shù)據(jù) /地址 ，AT24C02 雙向串行數(shù)據(jù) /地址管腳用于器件所有數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收， SDA 是一個(gè)開漏輸出管腳，可與其它開漏輸出或集電極開路輸出進(jìn)行線（ wireOR）A0、 A A2 器件地址輸入端這些輸入腳用于多個(gè)器件級(jí)聯(lián)時(shí)設(shè)置器件地址，當(dāng)這些腳懸空 時(shí)默認(rèn)值為 0。當(dāng)使用 AT24C02 時(shí)最大可級(jí)聯(lián) 8個(gè)器件。如果只有一個(gè) AT24C02 被總線尋址，這三個(gè)地址輸入腳（ A0、 A A2 ）可懸空或連接到 Vss，如果只有一個(gè) AT24C02 被總線尋址這三個(gè)地址輸入腳（ A0、A A2 ）必須連接到 Vss。 AT24C02 的電路接線圖 如圖 41 所示： 圖 41 AT24C02 的電路接線圖 1 8 2 7 3 6 4 5 AT24C02 VCC 18 圖 中 AT24C02 的 3 腳是三條地址線，用于確定芯片的硬件地址。在 AT89C51 試驗(yàn)開發(fā)板上它們都接地，第 8腳和第 4 腳分別為正、負(fù)電源。第 5 腳 SDA 為串 行數(shù)據(jù)輸入 /輸出，數(shù)據(jù)通過這條雙向 I2C 總線串行傳送，I2C 總線由單片機(jī)控制，掛在 I2C 總線上的設(shè)備可以很多個(gè)，每個(gè)有獨(dú)立的地址， A0， A1， A2。但單片機(jī)發(fā)送地址后，該地址的設(shè)備就會(huì)被激活，向單片機(jī)反饋一個(gè)應(yīng)答信號(hào)，然后進(jìn)行該設(shè)備的操作任務(wù)， AT24C02，它是用來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的，具體的操作有發(fā)送地址，發(fā)送指令，接受數(shù)據(jù)以及發(fā)送數(shù)據(jù)等等。 在