【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 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}。圖43 電源輸入電路原理圖 鍵盤輸入部分由于本設(shè)計(jì)所用到的按鍵數(shù)量較多而不適合用獨(dú)立按鍵式鍵盤。采用的是矩陣式按鍵鍵盤，它由行線和列線組成，也稱行列式鍵盤，按鍵位于行列的交叉點(diǎn)上，密碼鎖的密碼由鍵盤輸入完成，與獨(dú)立式按鍵鍵盤相比，要節(jié)省很多I/O口。本設(shè)計(jì)中使用的這個(gè)4*4鍵盤不但能完成密碼的輸入還能作特別功能鍵使用，比如清空顯示功能等。鍵盤的每個(gè)按鍵功能在程序設(shè)計(jì)中設(shè)置。其大體功能（看鍵盤按鍵上的標(biāo)記）及與單片機(jī)引腳接法如圖44所示：圖44 鍵盤輸入原理圖 密碼存儲(chǔ)部分用EPROM芯片AT24C02存儲(chǔ)密碼。AT24C02是美國(guó)Atmel公司的低功耗CMOS型E2PROM，內(nèi)含2568位存儲(chǔ)空間，具有工作電壓寬(～ V)、擦寫次數(shù)多(大于10000次)、寫入速度快(小于10 ms)、抗干擾能力強(qiáng)、數(shù)據(jù)不易丟失、體積小等特點(diǎn)。而且他是采用了I2C總線式進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫的串行器件，占用很少的資源和I／O線，并且支持在線編程，進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)的存取十分方便。AT24C02中帶有的片內(nèi)地址寄存器。每寫入或讀出一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)后，該地址寄存器自動(dòng)加1，以實(shí)現(xiàn)對(duì)下一個(gè)存儲(chǔ)單元的讀寫。所有字節(jié)均以單一操作方式讀取。為降低總的寫入時(shí)間，一次操作可寫入多達(dá)8個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。I2C總線是一種用于IC器件之間連接的二線制總線。他通過SDA(串行數(shù)據(jù)線)及SCL(串行時(shí)鐘線)兩根線在連到總線上的器件之間傳送信息，并根據(jù)地址識(shí)別每個(gè)器件。AT24C02正是運(yùn)用了I2C規(guī)程，使用主／從機(jī)雙向通信，主機(jī)(通常為單片機(jī))和從機(jī)(AT24C02)均可工作于接收器和發(fā)送器狀態(tài)。主機(jī)產(chǎn)生串行時(shí)鐘信號(hào)(通過SCL引腳)并發(fā)出控制字，控制總線的傳送方向，并產(chǎn)生開始和停止的條件。無論是主機(jī)還是從機(jī)，接收到一個(gè)字節(jié)后必須發(fā)出一個(gè)確認(rèn)信號(hào)ACK。AT24C02的控制字由8位二進(jìn)制數(shù)構(gòu)成，在開始信號(hào)發(fā)出以后，主機(jī)便會(huì)發(fā)出控制字，以選擇從機(jī)并控制總線傳送的方向。其接線如圖45所示：圖45 密碼存儲(chǔ)電路原理圖 復(fù)位部位 單片機(jī)復(fù)位是使CPU和系統(tǒng)中的其他功能部件都處在一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作，例如復(fù)位后PC＝0000H，使單片機(jī)從第—個(gè)單元取指令。無論是在單片機(jī)剛開始接上電源時(shí)，還是斷電后或者發(fā)生故障后都要復(fù)位。在復(fù)位期間（即RST為高電平期間），P0口為高組態(tài)，P1－P3口輸出高電平；外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)PSEN無效。地址鎖存信號(hào)ALE也為高電平。根據(jù)實(shí)際情況選擇如圖46所示的復(fù)位電路。該電路在最簡(jiǎn)單的復(fù)位電路下增加了手動(dòng)復(fù)位按鍵，在接通電源瞬間，電容C1上的電壓很小，復(fù)位下拉電阻上的電壓接近電源電壓，即RST為高電平，在電容充電的過程中RST端電壓逐漸下降，當(dāng)RST端的電壓小于某一數(shù)值后，CPU脫離復(fù)位狀態(tài)，由于電容C1足夠大，可以保證RST高電平有效時(shí)間大于24個(gè)振蕩周期，CPU能夠可靠復(fù)位。增加手動(dòng)復(fù)位按鍵是為了避免死機(jī)時(shí)無法可靠復(fù)位。當(dāng)復(fù)位按鍵按下后電容C1通過R5放電。當(dāng)電容C1放電結(jié)束后，RST端的電位由R5與R6分壓比決定。由于R5R6 因此RST為高電平，CPU處于復(fù)位狀態(tài)，松手后，電容C1充電，RST端電位下降，CPU脫離復(fù)位狀態(tài)。R5的作用在于限制按鍵按下瞬間電容C1的放電電流，避免產(chǎn)生火花，以保護(hù)按鍵觸電。圖46 復(fù)位電路原理圖 晶振部分AT89S51引腳XTAL1和XTAL2與晶體振蕩器及電容CC1按圖47所示方式連接。晶振、電容C1／C2及片內(nèi)與非門（作為反饋、放大元件）構(gòu)成了電容三點(diǎn)式振蕩器，振蕩信號(hào)頻率與晶振頻率及電容CC2的容量有關(guān)，但主要由晶振頻率決定，范圍在0～33MHz之間，電容CC2取值范圍在5～30pF之間。根據(jù)實(shí)際情況，本設(shè)計(jì)中采用12MHZ做為系統(tǒng)的外部晶振。電容取值為20pF。圖47 晶振電路原理圖 顯示部分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。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， LCD子顯示“RIGHT”，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，LCD顯示屏?xí)@示“ERROR”，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)。其顯示部分引腳接口如圖48所示：圖48 顯示電路原理圖 報(bào)警部分 報(bào)警部分由陶瓷壓電發(fā)聲裝置及外圍電路組成，加電后不發(fā)聲，當(dāng)有鍵按下時(shí)，“?！甭?，每按一下，發(fā)聲一次，密碼正確時(shí)，不發(fā)聲直接開鎖，當(dāng)密碼輸入錯(cuò)誤時(shí)，三極管T3導(dǎo)通轟鳴器發(fā)出噪鳴聲報(bào)警。如圖49所示：圖49 報(bào)警電路原理圖 開鎖部分開鎖控制電路的功能是當(dāng)輸入正確的密碼后將鎖打開。系統(tǒng)使用單片機(jī)其中一引腳線發(fā)出信號(hào)，經(jīng)三極管放大后，由繼電器驅(qū)動(dòng)電磁閥動(dòng)作將鎖打開。用戶通過鍵盤任意設(shè)置密碼，并儲(chǔ)存在EEPROM中作為鎖碼指令。只有用戶操作鍵盤時(shí)，單片機(jī)的電源端才能得到3V電源，否則．單片機(jī)處于節(jié)電工作方式。開鎖步驟如下：首先按下鍵盤上的開鎖按鍵，然后利用鍵盤上的數(shù)字鍵0－9輸入密碼，最后按下確認(rèn)鍵。當(dāng)用戶輸入一密碼后，單片機(jī)自動(dòng)識(shí)碼，如果識(shí)碼不符，則報(bào)警。只有當(dāng)識(shí)碼正確，單片機(jī)才能控制電子鎖內(nèi)的微型繼電器吸臺(tái)。當(dāng)繼電器吸臺(tái)以后帶動(dòng)鎖桿伸縮，這時(shí)，鎖勾在彈簧的作用下彈起，完成本次開鎖。開鎖以后，單片機(jī)自動(dòng)清除掉由用戶輸人的這個(gè)密碼。如圖410所示：圖410 開鎖電路原理圖5 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)由主程序、初始化程序、LCD顯示程序、鍵盤掃描程序、鍵功能程序、密碼設(shè)置程序、EEPROM讀寫程序和延時(shí)程序等組成。主要程序設(shè)計(jì)流程圖如下所示：開始初始化鍵盤掃描啟動(dòng)程序鍵盤掃描鍵功能程序結(jié)束關(guān)閉程序 圖51 主程序流程圖 鍵功能程序鍵值＝‘0－9’？鍵值＝‘開鎖’？鍵值＝‘清除’？鍵值＝‘設(shè)置’？鍵值＝‘確認(rèn)’？密碼輸入程序設(shè)置程序清除程序開鎖程序確認(rèn)程序YYYYYNNNN返回N 圖52 鍵功能流程圖設(shè)置程序初始化按下設(shè)置鍵輸舊密碼確認(rèn)程序所輸入舊密碼正確？輸新密碼確認(rèn)程序設(shè)置成功輸入次數(shù)加1次數(shù)3?報(bào)警程序NYNY返回確認(rèn)程序再次輸新密碼兩次新密碼輸入相同？NY 圖53 密碼設(shè)置流程圖初始化按開鎖鍵輸入密碼確認(rèn)程序所輸入密碼正確？Y開鎖成功開鎖程序輸入次數(shù)加1次數(shù)3?報(bào)警程序返回NYN 圖54 開鎖流程圖6 結(jié)論本設(shè)計(jì)從經(jīng)濟(jì)實(shí)用的角度出發(fā)，采用美國(guó)Atmel公司的單片機(jī)AT89S51與低功耗CMOS型E2PROM AT24C02作為主控芯片與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器單元，結(jié)合外圍的鍵盤輸入、顯示、報(bào)警、開鎖等電路并用匯編編寫主控芯片的控制程序，研制了一款可以多次更改密碼具有報(bào)警功能的電子密碼鎖。設(shè)計(jì)完全可行可以達(dá)到設(shè)計(jì)目地。使用單片機(jī)制作的電子密碼鎖具有軟硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，易于開發(fā)，成本較低，安全可靠，操作方便等特點(diǎn)，可應(yīng)用于住宅、辦公室的保險(xiǎn)箱及檔案柜等需要防盜的場(chǎng)所，有一定的實(shí)用性。該電路設(shè)計(jì)還具有按鍵有效提示，輸入錯(cuò)誤提示，控制開鎖電平，控制報(bào)警電路，修改密碼等多種功能?？稍谝馔庑姑艿那闆r下隨時(shí)修改密碼。保密性強(qiáng)，靈活性高，特別適用于家庭、辦公室、學(xué)生宿舍及賓館等場(chǎng)所。謝 辭四年的大學(xué)生活不知不覺中就要結(jié)束了，在這段難忘的生活中，有我許多美好的回憶。我的心中，除了不舍，還是不舍,我想，有許多人是我要用一輩子去銘記的。.]在這份大學(xué)的最后一頁里，我要感謝的人很多，首先要感謝我的學(xué)校，感謝在這四年中交給我的做人道理，讓我從一個(gè)懵懂得高中生變成一個(gè)成熟的青年。還要感謝我的論文指導(dǎo)老師鄒老師，在他的指導(dǎo)下我完成了論文，鄒老師多次詢問研究進(jìn)程，并為我指點(diǎn)迷津，幫助我開拓研究思路，精心點(diǎn)撥、熱忱鼓勵(lì)。鄒老師一絲不茍的作風(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度，踏踏實(shí)實(shí)的精神，不僅授我以文，而且教我做人，給以終生受益無窮之道。我從心里感謝他。還要感謝的是我們各課任課老師，他們從大一把我們迎進(jìn)來，到現(xiàn)在把我們送走，在四年來一直照顧我們的學(xué)習(xí)和生活，所以在這里也一定要特別感謝他們。當(dāng)然，還要感謝寢室的兄弟們?cè)谖彝瓿烧撐牡倪^程中給予我的幫助和鼓勵(lì)，也是他們陪我度過這四年的生活最后要感謝的就是我的父母、朋友，對(duì)于他們我更是有千言萬語，還是匯聚成一句話：感謝你們一直都伴隨著我?，F(xiàn)在即將揮別我的學(xué)校、老師、同學(xué)，還有我四年的大學(xué)生活，雖然依依不舍，但是對(duì)未來的路，我充滿了信心。最后，感謝在大學(xué)期間認(rèn)識(shí)我和我認(rèn)識(shí)的所有人，有你們伴隨，才有我大學(xué)生活的豐富多彩，絢麗多姿！0 ^$ `% l Q) A6 B5 s5參考文獻(xiàn)：[1] 石文軒,[M].武漢工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2004,(01)。[2] 祖龍起,[J].大連輕工業(yè)學(xué)院