基于51單片機(jī)警報器的畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2024-07-19 04:32 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 采用44的16按鍵矩陣鍵盤模式。 第二章 單元模塊電路 44矩陣鍵盤如圖21所示，本系統(tǒng)采用44矩陣鍵盤。當(dāng)LCD1602為時鐘界面顯示時，S2為時設(shè)置鍵，S3為分設(shè)置鍵，S4為切換鍵；當(dāng)切換到密碼鎖界面顯示時，16個按鍵分為輸入數(shù)字鍵和功能鍵。按鍵也有相應(yīng)的標(biāo)識S14為取消鍵， S15為確定鍵，S16為密碼重設(shè)鍵。 圖21 44矩陣鍵盤 復(fù)位電路為確保系統(tǒng)中電路穩(wěn)定可靠工作，復(fù)位電路是必不可少的一部分，復(fù)位電路的第一功能是上電復(fù)位。如圖22所示，時鐘電路工作后，在RST管腳上加兩個機(jī)器周期的高電平，芯片內(nèi)部開始進(jìn)行初始復(fù)位。 圖22 復(fù)位電路 振蕩電路圖23所示為單片機(jī)晶體振蕩電路。，其中兩個電容叫晶振的負(fù)載電容，分別接在晶振的兩個腳上和對地，一般在幾十皮法，它會影響到晶振的諧振頻率和輸出幅度。多數(shù)情況下電容取值在15pF30pF左右，在本系統(tǒng)中取電容為15pF。 圖23 振蕩電路 發(fā)光二極管LED電路圖24所示為發(fā)光二極管LED電路，單片機(jī)I/O口（ＦＭＱ）引腳為高電平時三極管處于截止?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?，三極管處于導(dǎo)通狀態(tài)發(fā)光二極管點(diǎn)亮，表示驅(qū)動了開鎖電路；當(dāng)輸入密碼錯誤時，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。 圖24 發(fā)光二極管LED電路 報警電路本系統(tǒng)中的報警電路采用蜂鳴器，如圖25所示。當(dāng)連續(xù)3次輸入錯誤密碼后，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)就會驅(qū)動報警電路，二極管點(diǎn)亮、蜂鳴器不停地響，以示警報。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系統(tǒng)采用這種供電方式當(dāng)接入該電源后再經(jīng)過一個大電容濾波使輸入電流更加平穩(wěn)，該電源的設(shè)計方便，易用，可重復(fù)利用。圖26 電源輸入電路圖27 電源實物圖 AT24C02存儲電路 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。圖28 AT24C02存儲電路 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。 B、 可選擇當(dāng)作行驅(qū)動或列驅(qū)動。 C、 輸入/輸出信號:輸出,能產(chǎn)生202個LCD驅(qū)動波形。輸入,接受控制器送出的串行數(shù)據(jù)和控制信號,偏壓(V1∽V6)。 D、 通過單片機(jī)控制將所測的頻率信號讀數(shù)顯示出來 2）、技術(shù)參數(shù) 1VSS電源地2VDD電源正極3VL液晶顯示偏壓4RS數(shù)據(jù)/命令選擇5R/W讀/寫選擇6E使能信號714D0—D7數(shù)據(jù)15BLA背光源正極16BLK背光源負(fù)極表29 LCD1602引腳接口說明表該報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、R1為調(diào)節(jié)LCD1602的背光亮度。具體如下圖所示： 圖210 LCD1602 的外接電路(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)計了在沒有密碼的情況下使用暴力手段破壞保險箱，在這種情況下，一直處在黑暗的光敏電阻受到強(qiáng)光照射阻值會變小由LM741比較器輸出低電平、檢測到LM741輸出端口電平變化就發(fā)出報警信號、若是在正常輸入密碼而且正確的情況下就解除發(fā)出報警信號、電路如下圖：圖211 亮度檢測電路(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)償和過載、短路保護(hù)電路；可通過外接電位器進(jìn)行調(diào)零，如附圖212所示。 圖212 LM741管腳圖 震動傳感器模塊 圖213 震動傳感器模塊一、主要芯片：LM39振動檢測探頭二、工作電壓：直流35V三、特點(diǎn)：具有信號輸出指示；單路信號輸出；輸出有效信號為低電平，指示燈亮；帶安裝孔，安裝方便，靈活；可用于檢測振動的場合等； 電路板輸出開關(guān)量，傳感器發(fā)生振動時，傳感器會輸出TTL電平信號，產(chǎn)品靈敏度高； 電路板的繪制于生產(chǎn)采用Protel DXP 2004軟件繪制原理圖和PCB板。使用濕膜制版工藝制版具體過程如下圖：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圖214 PCB板制作過程圖 第三章 軟件程序設(shè)計 軟件總設(shè)計流程圖該保險箱報警器的軟件總設(shè)計流程圖如圖31所示。 開始系統(tǒng)初始化環(huán)境亮度檢測鍵盤檢測輸入密碼密碼是否正確num++Num=3密碼正確開啟保險箱是否否暗結(jié)束 蜂鳴器報警是蜂鳴器報警亮 圖31 軟件總設(shè)計流程圖 44矩陣鍵盤掃描程序當(dāng)鍵盤中按鍵數(shù)量較多時，為了減少對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，這是一種常見的連接方式。矩陣式鍵盤接口見圖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，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通過檢測行或列線上的電平變化可以確定哪個按鍵被按下。圖32 44矩陣鍵盤圖32 為一個44行列結(jié)構(gòu)，可以構(gòu)成16個鍵的鍵盤。很明顯，在按鍵數(shù)量多的場合，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)，因此會大量占用MCU的時間，所以較好的方式是采用狀態(tài)機(jī)的方法來設(shè)計，盡量減少鍵盤查詢過程對MCU的占用時間。圖32中，JP0JP0JP0JP08為4根列線，作為鍵盤的輸入口（工作于輸入方式）。JP0JP0JP0JP04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，其按鍵識別的過程如下：(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低電平出現(xiàn)。只要有低電平出現(xiàn)，則說明有鍵按下（實際編程時，還要考慮按鍵的消抖）。如讀到的都是高電平，則表示無鍵按下。(2)在確認(rèn)有鍵按下后，需要進(jìn)入確定具體哪一個鍵閉合的過程。其思路是：依次將行線置為低電平，并檢測列線的輸入（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（JP05=0、JP06=JP07=JP08=1），測到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)。通過以上分析可以看出，MCU對矩陣鍵盤的按鍵識別，是采用掃描方式控制行線的輸出和檢測列線輸入的信號相配合實現(xiàn)的。(3)矩陣按鍵的識別僅僅是確認(rèn)和定位了行和列的交叉點(diǎn)上的按鍵，接下來還要考慮鍵盤的編碼，即對各個按鍵進(jìn)行編號。在軟件中常通過計算的方法或查表的方法對按鍵進(jìn)行具體的定義和編號。 顯示子程序本系統(tǒng)使用LCD1602實現(xiàn)顯示，只要參照LCD1602的使用手冊進(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)動程序。這里的驅(qū)動程序主要包括：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)。在時鐘界面時顯示時間的運(yùn)行，在密碼鎖界面時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，輸出不是顯示數(shù)字，而是用“*”
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