【文章內(nèi)容簡介】 的智能化工具。本文所涉及的是市場占有率最高的是 MCS—51系列，因為世界上很多知名的 IC生產(chǎn)廠家都生產(chǎn) 51兼容的芯片。到目前為止，MCS—51單片機已有數(shù)百個品種，還在不斷推出功能更強的新產(chǎn)品。本設計是基于單片機的密碼鎖設計方案，根據(jù)要求，給出了該單片機密碼鎖的硬件電路和軟件程序，同時給出了單片機型號的選擇、硬件設計、軟件流程圖、單片機存儲單元的分配、匯編語言源程序及詳細注釋等內(nèi)容。20第 2 章 系統(tǒng)總體方案設計方案一：采用數(shù)字電路控制。其原理方框圖如圖 1－1 所示。圖 2－1 數(shù)字密碼鎖電路方案采用數(shù)字密碼鎖電路的好處就是設計簡單。用以 74LS112雙JK觸發(fā)器構成的數(shù)字邏輯電路作為密碼鎖的核心控制，共設了 9個用戶輸入鍵，其中只有 4個是有效的密碼按鍵，其它的都是干擾按鍵，若按下干擾鍵，鍵盤輸入電路自動清零，原先輸入的密21碼無效，需要重新輸入；如果用戶輸入密碼的時間超過 40秒（一般情況下，用戶不會超過 40秒，若用戶覺得不便，還可以修改）電路將報警 80秒，若電路連續(xù)報警三次，電路將鎖定鍵盤 5分鐘，防止他人的非法操作。電路由兩大部分組成：密碼鎖電路和備用電源(UPS)，其中設置 UPS電源是為了防止因為停電造成的密碼鎖電路失效，使用戶免遭麻煩。密碼鎖電路包含：鍵盤輸入、密碼修改、密碼檢測、開鎖電路、執(zhí)行電路、報警電路、鍵盤輸入次數(shù)鎖定電路。方案二：采用一種是用以 AT89S51為核心的單片機控制方案。利用單片機靈活的編程設計和豐富的 IO端口，及其控制的準確性，不但能實現(xiàn)基本的密碼鎖功能，還能添加調(diào)電存儲、聲光提示甚至添加遙控控制功能。其原理如圖 1－2 所示。圖 2－2 單片機控制方案通過比較以上兩種方案，單片機方案有較大的活動空間，不但能實現(xiàn)所要求的功能而且能在很大的程度上擴展功能，而且還開鎖控制電路89S51單片機AT24C02 掉電存儲串口顯示電路矩陣鍵盤控制指示電路輸入錯誤鎖定鍵盤延時報警控制電路22可以方便的對系統(tǒng)進行升級，所以我們采用后一種方案。本方案采用一種是用以 89S51為核心的單片機控制方案。利用單片機靈活的編程設計和豐富的 I/O端口，及其控制的準確性，實現(xiàn)基本的密碼鎖功能。初步設計思路如下：輸入密碼用矩形鍵盤，包括數(shù)字鍵和功能鍵。LED數(shù)碼管顯示輸入密碼，用 74JS247驅動數(shù)碼管發(fā)光顯示數(shù)碼，用 74LS138控制各位顯示器分時進行顯示。用發(fā)光二極管代替開鎖的電路，發(fā)光表示開鎖。輸入密碼錯誤次數(shù)超過 3次，系統(tǒng)報警。打開電源后，顯示器顯示“000000” ，設原始密碼為“123456”，只要輸入此密碼便了開門。這樣可預防停電后再來電時無密碼可用。按“C”鍵，清除顯示器為“000000” 。欲重新設定密碼，先輸入密碼在案“*” 。輸入密碼，再按“D”鍵。若密碼與設定密碼相同，則開門。否則顯示器清為“000000” 。軟件的設計主要包括鍵盤鍵值的讀取，LED 顯示程序，密碼比較程序和報警程序。23第 3 章 硬件電路設計 鍵盤電路設計使用矩陣鍵盤，所以本設計就采用行列式鍵盤，同時也能減少鍵盤與單片機接口時所占用的 I/O線的數(shù)目，在按鍵比較多的時候，通常采用這樣方法。其原理如圖 24。圖 矩陣鍵盤每一條水平（行線）與垂直線（列線）的交叉處不相通，而是通過一個按鍵來連通，利用這種行列式矩陣結構只需要 N條行線和 M條列線，即可組成具有 NM個按鍵的鍵盤。在這種行列式矩陣鍵盤非鍵盤編碼的單片機系統(tǒng)中，鍵盤處理程序首先執(zhí)行等待按鍵并確認有無按鍵按下的程序段。當確認有按鍵按下后，下一步就要識別哪一個按鍵按下。對鍵的識別通常有兩種方法：一種是常用的逐行掃描查詢法；另一種是速度較快的線反轉法。對照圖 44鍵盤，說明線反轉個工作原理。25首先辨別鍵盤中有無鍵按下，有單片機 I/O口向鍵盤送全掃描字，然后讀入行線狀態(tài)來判斷。方法是：向行線輸出全掃描字00H，把全部列線置為低電平，然后將列線的電平狀態(tài)讀入累加器 A中。如果有按鍵按下，總會有一根行線電平被拉至低電平從而使行線不全為 1。判斷鍵盤中哪一個鍵被按下使通過將列線逐列置低電平后，檢查行輸入狀態(tài)來實現(xiàn)的。方法是：依次給列線送低電平，然后查所有行線狀態(tài)，如果全為 1，則所按下的鍵不在此列；如果不全為 1，則所按下的鍵必在此列，而且是在與零電平行線相交的交點上的那個鍵。具體的功能設計如表 ：表 按鍵功能按 鍵 鍵 名 功 能 說 明1－9 鍵 數(shù) 字 鍵 輸 入 密 碼* 鍵 重 設 密 碼 鍵 設 定 新 密 碼D 鍵 確 定 鍵 比 較 密 碼 鍵 清 除 鍵 使 顯 示 器 清 零 顯示電路本系統(tǒng)設計的顯示電路是為了給使用者以提示而設置的。本系統(tǒng)的顯示采用串行顯示的方式，只使用單片機的一個串行口，利用 74LS247驅動數(shù)碼管發(fā)光顯示數(shù)碼和 74LS138控制位選信號，就可以完成單片機的顯示功能，顯示電路的電路原理圖如圖 所示。用 — 74LS247的 A，B，C，D 四端口，74LS247的輸出口接 LED的七段顯示；而 — 74LS138的26A，B，C 三個輸入口，74LS138 的輸出口接 LED的位顯示。通過軟件實現(xiàn)數(shù)字和位控制。圖 LED 顯示電路用 74LS247可以控制輸出什么字型。74LS247 的邏輯功能表如表：表 74LS247 的邏輯功能表27用 74LS138控制位循環(huán)顯示，其邏輯功能表如表 ：表 74LS138 邏輯功能表C B A Y1 Y2 Y0 Y3 Y4 Y5 Y6 Y70 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 10 1 0 1 1 0 1 1 1 1 10 1 1 1 1 1 0 1 1 1 11 0 0 1 1 1 1 0 1 1 11 0 1 1 1 1 1 1 0 1 11 1 0 1 1 1 1 1 1 0 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 開鎖電路在本次設計中，基于節(jié)省材料的原則，暫時用發(fā)光二極管代替電磁鎖，發(fā)光管亮，表示開鎖；滅，表示沒有開鎖。電路圖如。當 ，二極管發(fā)光，表示開鎖。28圖 開鎖電路 報警電路圖 報警電路報警模塊由蜂鳴器和單片機組成。選擇一只壓電式蜂鳴器，29壓電式蜂鳴器工作時約需要 100mA驅動電流。蜂鳴器電路如圖。當 89C51的 ，蜂鳴器產(chǎn)生蜂鳴音，89C51 輸出為高電平時，蜂鳴器不發(fā)聲。30第四章 軟件設計 軟件設計思路電子密碼鎖工作的主要過程是 LED數(shù)碼管提示開始輸入密碼，通過鍵盤輸入密碼，同時 LED顯示密碼輸入情況，按下確認鍵后判斷密碼