【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 每按下一個(gè)數(shù)字鍵后在顯示器第二行處顯示一個(gè)“*”，輸入多少位就顯示多少個(gè)“*”(最多6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，LCD顯示“code right”，繼電器斷開(kāi)；如果密碼不正確，LCD顯示屏?xí)@示“code error”，鎖不能打開(kāi)。通過(guò)LCD顯示屏，可以判斷出密碼鎖所處的狀態(tài)。圖36液晶模塊電路原理圖顯示設(shè)備采用的是LCD1602，電路原理圖如圖36所示。其中數(shù)據(jù)口DB0～DB7直接與單片機(jī)P0口相連，并外接8個(gè)10k大的上拉電阻；Vss為接地端，直接接地；Vcc為電源端，直接電源；Vo為對(duì)比度調(diào)節(jié)，可接一個(gè)502電阻調(diào)節(jié)顯示對(duì)比度；RS、R/W、E分別為寄存器選擇、讀寫(xiě)信號(hào)端、使能信號(hào)端，；L+為背光電源正極，可接一電阻然后與電源連接；L為背光電源負(fù)極，直接接地。當(dāng)密碼輸入正確時(shí)LED燈會(huì)亮兩秒后再熄滅，若密碼輸入錯(cuò)誤則蜂鳴器發(fā)出警報(bào)聲，電路圖如圖37所示。其中蜂鳴器通過(guò)一個(gè)PNP型晶體管來(lái)驅(qū)動(dòng)，；Led燈一端接地。圖37報(bào)警提示電路原理圖為了降低成本，本設(shè)計(jì)采用了繼電器來(lái)仿真電子鎖。當(dāng)密碼輸入正確時(shí)繼電器斷開(kāi)，密碼輸入錯(cuò)誤時(shí)繼電器依然吸合；當(dāng)上鎖鍵Lock按下(密碼輸入正確，繼電器斷開(kāi)的情況下)繼電器吸合，電路圖如圖38所示。該繼電器通過(guò)一個(gè)NPN型晶體管來(lái)驅(qū)動(dòng)，一端接地，一端接一個(gè)二極管與繼電器并聯(lián)后接電源。，給低電平繼電器吸合實(shí)現(xiàn)上鎖功能。整個(gè)系統(tǒng)要能穩(wěn)定的工作就需要一個(gè)穩(wěn)定的電源，系統(tǒng)電源電路如圖39所示。通過(guò)穩(wěn)壓芯片7805可把電壓穩(wěn)定在5V以提供給整個(gè)系統(tǒng)使用；S18為電源開(kāi)關(guān)，DS1為電源指示燈。圖38電子鎖電路原理圖圖39電源電路原理圖單片機(jī)的最小應(yīng)用系統(tǒng)電路指的是它可以正常工作的最簡(jiǎn)單電路組成。AT89S52單片機(jī)的最小應(yīng)用系統(tǒng)電路圖如圖310所示，該系統(tǒng)中包含4個(gè)電路部分。(1)供電電路 圖中VCC接電源，GND接地，J1負(fù)責(zé)給單片機(jī)供電，單片機(jī)工作電壓為5V。(2)程序存儲(chǔ)器選擇電路 如前所述，Atmel公司生產(chǎn)的8051兼容芯片具有多種容量的內(nèi)部程序存儲(chǔ)器的型號(hào)，因此在使用中不需要再擴(kuò)展外部程序存儲(chǔ)器，這樣在單片機(jī)應(yīng)用電路中引腳31可以總是接高電平。(3)時(shí)鐘電路 AT89S52芯片的時(shí)鐘頻率可以在0~33MHz范圍。單片機(jī)圖310 AT89S52最小應(yīng)用電路內(nèi)部有一個(gè)可以構(gòu)成振蕩器的放大電路。在這個(gè)放大電路的對(duì)外引腳XTAL2(引腳18)和XTAL1(引腳19)接上晶體和電容就可以構(gòu)成單片機(jī)的時(shí)鐘電路。圖33所示的時(shí)鐘電路由晶體和電容C3與C4組成。單片機(jī)的時(shí)鐘頻率取決于晶體的頻率，如果采用面包板來(lái)組裝單片機(jī)應(yīng)用電路，晶體的推薦值為12MHz以下。電容C3與C4的取值范圍為30pF～50pF。時(shí)鐘電路采用晶體的目的是提高時(shí)鐘頻率的穩(wěn)定性。(4)復(fù)位電路 對(duì)于AT89S52芯片，如果引腳RST(引腳9)保持24個(gè)時(shí)鐘周期的高電平，單片機(jī)就可以完成復(fù)位。通常為了保證應(yīng)用系統(tǒng)可靠地復(fù)位，復(fù)位電路應(yīng)使引腳RST保持10ms以上的高電平。只要引腳RST保持高電平，單片機(jī)就循環(huán)復(fù)位。當(dāng)引腳RST從高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，單片機(jī)退出復(fù)位狀態(tài)，從程序空間的0000H地址開(kāi)始執(zhí)行用戶程序。復(fù)位電路由C5和R1組成。當(dāng)系統(tǒng)加電時(shí)，由于C5兩端的電壓不能突變，因此引腳RST為高電平，單片機(jī)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。隨著C5充電，它兩端的電壓上升，使得引腳RST上電壓下降，最終使單片機(jī)退出復(fù)位狀態(tài)。合理地選擇C5和R1的取值，系統(tǒng)就能可靠地復(fù)位。C5的推薦值是10μF，R12的推薦值是10kΩ。完成復(fù)位后，單片機(jī)不僅從程序空間的0000H地址開(kāi)始執(zhí)行用戶程序，而且還影響一些特殊功能存儲(chǔ)器的初始狀態(tài)。相應(yīng)的特殊功能存儲(chǔ)器的復(fù)位值如表33所示。其中PC稱為程序指針，它被用來(lái)存儲(chǔ)下一條要執(zhí)行的指令地址，PC的位置并不在特殊功能存儲(chǔ)器區(qū)域。表33 特殊功能存儲(chǔ)器的復(fù)位值特殊功能寄存器復(fù)位值特殊功能寄存器復(fù)位值PC0000HTMODTCONTH0TL0TH1TL1SCONSBUFPCON00HACC00HTCON00HB00HTH000HPSW00HTL000HSP07HTH100HDPTR0000HTL100HP0~P3FFHSCON00HIPXXX0 0000BSBUFXXXX XXXXBIE0XX0 0000BPCON0XXX 0000B本章主要介紹了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，包括單片機(jī)和液晶模塊結(jié)構(gòu)、工作原理、特性、設(shè)計(jì)方法及連接電路，還有矩陣鍵盤(pán)電路、顯示電路、報(bào)警提示電路和電子鎖電路。硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)為實(shí)現(xiàn)課題的研究奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。第4章 軟件程序設(shè)計(jì) 主程序主要完成系統(tǒng)初始化、設(shè)置中斷向量、檢查有無(wú)按鍵按下、執(zhí)行按鍵功能、以及調(diào)用顯示和報(bào)警程序等功能。主程序流程圖如圖41所示。圖41 主程序流程圖部分主程序如下所示：void main(void){SystemInit()。 //系統(tǒng)初始化while(1){keycode=Keycan()。 //按鍵掃描，返回按鍵碼switch(keycode)。 //按鍵碼轉(zhuǎn)換{┋}Keyjudge(key)。 //按鍵判斷┋while(alarmflag) //查詢報(bào)警標(biāo)志位{cp2=string9。 //顯示密碼錯(cuò)誤Beep()。 //啟動(dòng)蜂鳴器} } }開(kāi)機(jī)啟動(dòng)后程序先進(jìn)行系統(tǒng)初始化(開(kāi)機(jī)顯示、設(shè)置中斷、液晶模塊初始化等)，接著就進(jìn)入一個(gè)while語(yǔ)句的死循環(huán)，不斷地對(duì)鍵盤(pán)進(jìn)行掃描，若有按鍵按下返回按鍵值，然后調(diào)用按鍵識(shí)別子程序Keyjudge(key)對(duì)所按下鍵作出相應(yīng)回應(yīng)；最后查詢報(bào)警標(biāo)志位alarmflag是否為，若為則調(diào)用報(bào)警子程序。 鍵盤(pán)程序分為兩個(gè)部分，先進(jìn)行鍵盤(pán)掃描再對(duì)掃描結(jié)果作出識(shí)別。程序通過(guò)掃描子程序掃描鍵盤(pán)，若有按鍵按下就返回該按鍵的一個(gè)鍵盤(pán)編碼，接著把這個(gè)按鍵編碼轉(zhuǎn)換成更具實(shí)際意義的按鍵功能碼(k值)；再通過(guò)識(shí)別子程序完成按鍵所要達(dá)到的功能。程序流程圖如圖42所示。圖42 鍵盤(pán)程序流程圖矩陣鍵盤(pán)的掃描過(guò)程是把每個(gè)按鍵都分成水平和垂直的兩端接入，比如說(shuō)掃描碼是從垂直的輸入，那就代表那一行所接收到的掃描碼是同一個(gè)bit，而讀出掃描碼的則是水平的，掃描的動(dòng)作就是思安輸入掃描碼，再去讀取輸入的值，經(jīng)過(guò)比對(duì)之后就可知道是哪個(gè)按鍵按下。比如說(shuō)掃描碼送入11111110，而高位1111是讓讀取的4行引腳先設(shè)為高電平，若此時(shí)的第三列有按鍵被按下，那讀取的結(jié)果就會(huì)變成10111110(注意1111變?yōu)?011)，這是因?yàn)檫@個(gè)鍵被按下后，會(huì)被垂直的掃描碼電位拉低，這就是矩陣鍵盤(pán)的掃描原理。由于這種按鍵是機(jī)械式的開(kāi)關(guān)，當(dāng)按鍵被按下時(shí)，鍵會(huì)震動(dòng)一小段時(shí)間才穩(wěn)定，為了避免單片機(jī)誤判為多次輸入同一按鍵，我們必須在檢測(cè)到有按鍵按下時(shí)就延時(shí)一小段時(shí)間(一般為10ms~25ms)，使鍵盤(pán)以達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)再去判斷所按下的鍵，就可以讓鍵盤(pán)的輸入穩(wěn)定。當(dāng)有按鍵按下時(shí)，單片機(jī)就會(huì)讀取所按下鍵的編碼，并轉(zhuǎn)換為更具實(shí)際意義的key值，此時(shí)程序就要調(diào)用按鍵識(shí)別子程序Keyjudge(key)對(duì)按鍵作出判斷，并執(zhí)行按鍵所要實(shí)現(xiàn)的功能。本次設(shè)計(jì)一共用到個(gè)功能鍵，具體功能如下所示：0~9 數(shù)字鍵，用于密碼的輸入和設(shè)置，當(dāng)檢測(cè)為數(shù)字鍵按下時(shí)執(zhí)行數(shù)字存儲(chǔ)程序。Del 刪除鍵，用于密碼輸入或密碼設(shè)置時(shí)刪除當(dāng)前輸入的數(shù)字。Enter 確認(rèn)鍵，用于密碼輸入和設(shè)置后的確認(rèn)，當(dāng)檢測(cè)為確認(rèn)鍵按下時(shí)執(zhí)行密碼比較或新密碼存儲(chǔ)程序。Lock 上鎖鍵，用于電子鎖的重新上鎖，當(dāng)鎖打開(kāi)后，按下此鍵即可重新上鎖。Set 設(shè)置鍵，用于密碼的設(shè)置，只有在密碼輸入正確，并按下此鍵才能重新設(shè)定密碼。部分識(shí)別子程序如下所示：void Keyjudge(key){if((key=0)amp。amp。(key10)) //按鍵為~時(shí)存入輸入數(shù)組mycodes[]{┋}else if(key==10) //delete key{┋}else if(key==11) //enter key{┋}else if(key==12)//lock key{┋}else if((key==15)amp。amp。(rightflag==1)amp。amp。(errorflag==0))//set key，當(dāng)密碼輸入正確并按下該鍵時(shí)有效{┋}key=20。 //使key值無(wú)效} 液晶模塊驅(qū)動(dòng)程序用于液晶的顯示。主要包括：液晶模塊的初始化程序void LCD_init(void)液晶忙狀態(tài)檢測(cè)程序void LCD_check_busy(void)寫(xiě)命令程序void LCD_send_mand(uchar mand)寫(xiě)數(shù)據(jù)程序void LCD_send_data(uchar dat)顯示字符串程序void LCD_disp_string(uchar x,uchar y,uchar *Data)在主程序的開(kāi)始階段需要對(duì)液晶模塊進(jìn)行初始化，就需要調(diào)用初始化程序；需要實(shí)現(xiàn)液晶顯示的內(nèi)容的時(shí)候直接調(diào)用顯示字符串程序即可。 中斷服務(wù)程序是此次設(shè)計(jì)不可缺少的一部分，此次設(shè)計(jì)用到的是一個(gè)定時(shí)50ms的中斷，采用定時(shí)器0的工作方式1(16位定時(shí)中斷)。中斷程序流程圖如圖43所示，通過(guò)中斷不斷地更新所要顯示的內(nèi)容和檢測(cè)密碼輸入正確或錯(cuò)誤標(biāo)志位，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)報(bào)警提示功能。圖43 中斷服務(wù)程序流程圖部分中斷程序如下所示：void timer0(void) interrupt 1{TH=(6553650000)/256。 //定時(shí)50msTL=(655365000)%256。LCD_disp_string(0,0,cp1)。 //顯示相關(guān)信息LCD_disp_string(0,1,cp2)。if((rightflag==1)amp。amp。(errorflag==0)) //密碼輸入正確{┋}else if((errorflag==0)amp。amp。(rightflag==1)) //密碼輸入錯(cuò)誤{┋}else if(alarmflag==1){┋}}程序的調(diào)試是軟件設(shè)計(jì)中最重要的一環(huán)，也是最需要耐心的。因?yàn)樵俸玫某绦蛘{(diào)試不成功都不能下載到芯片里去運(yùn)行，部分實(shí)物運(yùn)行如圖44所示。圖44實(shí)物運(yùn)行圖調(diào)試之初直接把整個(gè)程序進(jìn)行調(diào)試，并下載，但經(jīng)過(guò)多次的調(diào)試下載，整個(gè)系統(tǒng)并不能正常的工作。經(jīng)過(guò)再三思考決定分模塊對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試，單獨(dú)對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行調(diào)試下載，如顯示模塊、按鍵識(shí)別、蜂鳴器等。當(dāng)各個(gè)模塊都沒(méi)問(wèn)題后再對(duì)他們進(jìn)行整合，最終可以使系統(tǒng)運(yùn)行起來(lái)。當(dāng)然，最開(kāi)始并不能實(shí)現(xiàn)所有的功能，一些表面看不到的邏輯錯(cuò)誤也不易察覺(jué)，后來(lái)不斷地對(duì)程序修改、下載、運(yùn)行并觀察運(yùn)行結(jié)果，直到達(dá)到課題設(shè)計(jì)目標(biāo)。本章主要介紹了系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，詳細(xì)地介紹了系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)思想，程序流程圖及部分子程序，并在調(diào)試一節(jié)中給出了調(diào)試的一些結(jié)果圖。第5章 開(kāi)發(fā)工具 本課題所采設(shè)計(jì)軟件為Altium公司所出的protel DXP。Altium公司作為EDA領(lǐng)域里的一個(gè)領(lǐng)先公司，在原來(lái)Protel 99SE的基礎(chǔ)上，應(yīng)用最先進(jìn)的軟件設(shè)計(jì)方法，率先推出了一款基于Windows2000和Windows XP操作系統(tǒng)的EDA設(shè)計(jì)軟件Protel DXP。Protel DXP在前版本的基礎(chǔ)上增加了許多新的功能。新的可定制設(shè)計(jì)環(huán)境功能包括雙顯示器支持，可固定、浮動(dòng)以及彈出面板，強(qiáng)大的過(guò)濾和對(duì)象定位功能及增強(qiáng)的用戶界面等。Protel DXP是第一個(gè)將所有設(shè)計(jì)工具集于一身的板級(jí)設(shè)計(jì)系統(tǒng)，電子設(shè)計(jì)者從最初的項(xiàng)目模塊規(guī)劃到最終形成生產(chǎn)數(shù)據(jù)都可以按照自己的設(shè)計(jì)方式實(shí)現(xiàn)。Protel DXP運(yùn)行在優(yōu)化的設(shè)計(jì)瀏覽器平臺(tái)上，并且具備當(dāng)今所有先進(jìn)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，能夠處理各種復(fù)雜的PCB設(shè)計(jì)過(guò)程。通過(guò)設(shè)計(jì)輸入仿真、PCB繪制編輯、拓?fù)渥詣?dòng)布線、信號(hào)完整性分析和設(shè)計(jì)輸出等技術(shù)融合，Protel DXP提供了全面的設(shè)計(jì)解決方案。Protel DXP2004是Altium公司于2004年推出的最新版本的電路設(shè)計(jì)軟件，該軟件能實(shí)現(xiàn)從概念設(shè)計(jì)，頂層設(shè)計(jì)直到輸出生產(chǎn)數(shù)據(jù)以及這之間的所有分析驗(yàn)證和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的管理。當(dāng)前比較流行的Protel 9Protel 99 SE，就是它的前期版本。Protel DXP 2004已不是單純的PCB(印制電路板)設(shè)計(jì)工具，而是由多個(gè)模塊組成的系統(tǒng)工具，分別是SCH(原理圖)設(shè)計(jì)、SCH(原理圖)仿真、PCB(印制電路板)設(shè)計(jì)、Auto Router(自動(dòng)布線器)和FPGA設(shè)計(jì)等，覆蓋了以PCB為核心的整個(gè)物理設(shè)計(jì)。該軟件將項(xiàng)目管理方式、原理圖和PCB圖的雙向同步技術(shù)、多通道設(shè)計(jì)、拓樸自動(dòng)布線以及電路仿真等技術(shù)結(jié)合在一起，為電路設(shè)計(jì)提供了強(qiáng)大的支持。 與較早的版本——Protel99相比，Protel DXP 2004不僅在外觀上顯得更加豪華、人性化，而且極大地強(qiáng)化了電路設(shè)計(jì)的同步化，同時(shí)整合了VHDL和FPGA設(shè)計(jì)系統(tǒng)，其功能大大加強(qiáng)了。Protel DXP 2004新特點(diǎn)： (1)整合式的元件與元件庫(kù) 在Protel DXP 2004中采用整合式的元件，在一個(gè)元件里連結(jié)了元件符號(hào)(Symbol)、元件包裝(Footprint)、SPICE元件模型(電路仿真所使用的)、SI元件模型(電路板信號(hào)分析所使用的)。(2)版本控制 可直接由Protel設(shè)計(jì)管理器轉(zhuǎn)換到其他設(shè)計(jì)系統(tǒng)，這樣設(shè)計(jì)者可方便地將Protel DXP 2004中的設(shè)計(jì)與其他軟件共享。如可以輸入和輸出DXP、DWG格式文件，實(shí)現(xiàn)和Auto CAD等軟件