【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 步地清除寄存器，強(qiáng)制所有的輸出為低電平。該芯片具有以下特性：(1)門(mén)控串行數(shù)據(jù)輸入(2)異步中央復(fù)位(3)靜電放電（ESD）保護(hù)：HBM EIA/JESD22A114B超過(guò)2000VMM EIA/JESD22A115A 超過(guò) 200V(4)多種封裝形式其引腳圖如下：圖33 74HC164芯片引腳圖1234561413129111078DSADSBQ0Q1Q2Q3GNDVCCQ7Q6Q5Q4M RCP引腳說(shuō)明：表33 74HC164芯片引腳說(shuō)明符號(hào)引腳說(shuō)明DSA1數(shù)據(jù)輸入DSB2數(shù)據(jù)輸入Q0～Q33～6輸出GND7地CP8時(shí)鐘輸入（低電平到高電平邊沿觸發(fā)）MR9中央復(fù)位輸入（高電平有效）Q4～Q710～13輸出VCC14電源 八位數(shù)據(jù)鎖存器7427374273芯片是8位高速寄存器，其內(nèi)部由8個(gè)地址鎖存器構(gòu)成，有共同的時(shí)鐘輸入端和異步復(fù)位端。其具有以下特征：l 邊沿觸發(fā)l 8位高速寄存器l 數(shù)據(jù)并入并出l 同步時(shí)鐘，異步復(fù)位引腳圖： 圖34 74273芯片引腳圖引腳說(shuō)明：表34 74273芯片引腳說(shuō)明符號(hào)功能描述CP時(shí)鐘脈沖輸入D0～D7并行數(shù)據(jù)輸入端MR異步清除端（高電平有效）Q0～Q7并行數(shù)據(jù)輸出端 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)處理及控制模塊本次設(shè)計(jì)中，選用51系列單片機(jī)AT89S52芯片作為電子密碼鎖的數(shù)據(jù)處理及操作控制芯片。只有單片機(jī)芯片是無(wú)法完成數(shù)據(jù)處理及控制功能，必須有附加的電路，使單片機(jī)芯片組成一個(gè)可運(yùn)行的系統(tǒng)才能實(shí)現(xiàn)其功能。本次設(shè)計(jì)中，有AT89S52芯片連同附加電路構(gòu)成的單片機(jī)最小系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)處理及控制模塊，其電路連接如圖35所示：圖35 單片機(jī)最小系統(tǒng) 鍵盤(pán)輸入模塊本次設(shè)計(jì)由于按鍵數(shù)量較多，固采用行列式鍵盤(pán)作為密碼鎖系統(tǒng)的輸入模塊。把單個(gè)按鍵按44格式組合成鍵盤(pán)，四條“行”～，四條“列”～，在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，通過(guò)檢測(cè)每條“行”線和“列”線上的電平變化，即可判斷出用戶輸入的位何種信息。其電路連接如圖36所示：圖36 鍵盤(pán)連接示意圖在圖35所示電路中，單片機(jī)通過(guò)控制P1口的高低電平，然后根據(jù)檢測(cè)得到的結(jié)果進(jìn)行判斷。首先，單片機(jī)向四條“行”線輸入高電平，向四條“列”線輸出低電平，在按鍵未被按下時(shí)，P1口的8條I/O口線會(huì)保持給定的高低電平。當(dāng)用戶按下某個(gè)按鍵時(shí)，在相應(yīng)的按鍵位置，“行”線和“列”線被連接在一起，此時(shí)，“行”線上的高電平變?yōu)榈碗娖?，單片機(jī)通過(guò)檢測(cè)即可判斷用戶所按下的鍵處于哪一“行”；然后，再以相同的原理判斷出用戶所按下的鍵處于哪一“列”，此時(shí)即可確定用戶按下的是哪個(gè)按鍵。 密碼存儲(chǔ)模塊在電子密碼鎖系統(tǒng)中，用戶所設(shè)定的密碼是需要永久保存的。因此，本設(shè)計(jì)采用在掉電情況下依然能保存數(shù)據(jù)的EEPROM存儲(chǔ)芯片24C02作為密碼存儲(chǔ)模塊的記憶芯片。在電子密碼鎖系統(tǒng)中，系統(tǒng)需要存儲(chǔ)的僅有6位密碼，數(shù)據(jù)量較小，因此，芯片的地址選擇端口可以直接接地線，只需把芯片的時(shí)鐘輸入端口（SCK）和數(shù)據(jù)輸入端口（SDA）和單片機(jī)相連。其電路連接如圖37所示： 圖37 24C02芯片與單片機(jī)連接示意圖電子密碼鎖系統(tǒng)中，需要顯示的信息較少，因此采用七段LED數(shù)碼顯示管作為顯示器。數(shù)據(jù)傳輸采用串行方式，(RXD)發(fā)送，在經(jīng)過(guò)74HC164串行移位寄存器把串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成8位并行數(shù)據(jù)，用以驅(qū)動(dòng)七段LED數(shù)碼顯示管。由于74HC164芯片中，沒(méi)有數(shù)據(jù)鎖存器，串行數(shù)據(jù)每達(dá)到一位，都會(huì)直接送到七段顯示管中，造成所有數(shù)據(jù)都會(huì)經(jīng)過(guò)七段顯示數(shù)碼管的每一個(gè)LED燈，使數(shù)據(jù)顯示不穩(wěn)定。因此在74HC164串行移位寄存器和七段數(shù)碼顯示管之間，加入數(shù)據(jù)鎖存器（74273芯片），以穩(wěn)定數(shù)碼顯示管的數(shù)據(jù)顯示。一位LED顯示電路連接 如圖38所示：圖38 LED顯示電路結(jié)構(gòu)圖 其他模塊電子密碼鎖系統(tǒng)除了上述幾大功能模塊外，還有部分附加電路，用以完善系統(tǒng)的功能，如單片機(jī)復(fù)位電路，蜂鳴器報(bào)警電路，電子密碼鎖狀態(tài)指示電路等。 復(fù)位電路 蜂鳴器 狀態(tài)指示電路 開(kāi)鎖電路 電子密碼鎖總體結(jié)構(gòu)圖電子密碼鎖的總體結(jié)構(gòu)如圖36所示。首先，用戶通過(guò)鍵盤(pán)輸入模塊輸入密碼。每當(dāng)一個(gè)數(shù)字鍵被按下，一個(gè)“F”就顯示在最右邊的數(shù)碼管上，同時(shí)將先前輸入的所有“F”向左移動(dòng)一位，輸入的密碼被傳送到由AT89S52芯片和附加電路組成的數(shù)據(jù)處理模塊，經(jīng)過(guò)單片機(jī)處理后與密碼存儲(chǔ)模塊中的密碼比較，判斷密碼是否正確，如果密碼正確，則開(kāi)鎖，開(kāi)鎖指示燈亮。如果密碼錯(cuò)誤，不開(kāi)鎖，報(bào)警指示等亮并且蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲。圖39 電子密碼鎖總體結(jié)構(gòu)圖第4章 電子密碼鎖軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程圖本課題設(shè)計(jì)的電子測(cè)量?jī)x表系統(tǒng)的軟件程序設(shè)計(jì)主要由（1）初始化程序（2）按鍵檢測(cè)程序（3）按鍵處理子程序（4）密碼修改程序（5）報(bào)警子程序，五個(gè)部分組成。系統(tǒng)的總體流程圖如圖41所示：開(kāi)始初始化，讀取eeprom中密碼清除1位，按鍵數(shù)減1鍵盤(pán)掃描按鍵次數(shù)為0？有按鍵？NYYY按下clr鍵？已開(kāi)鎖？報(bào)警NNY已開(kāi)鎖？按下set鍵？報(bào)警，按鍵次數(shù)清0YN錯(cuò)誤次數(shù)達(dá)到定值？已開(kāi)鎖？按下enter鍵？按下lock鍵？進(jìn)入設(shè)置程序上鎖按下數(shù)字鍵？按鍵次數(shù)大于6？已開(kāi)鎖？已輸入6位？比較錯(cuò)誤次數(shù)加1YNNNYYYYNNNYNNYY鎖死開(kāi)鎖 圖41 系統(tǒng)流程圖 系統(tǒng)功能軟件 初始化程序數(shù)字電子密碼鎖系統(tǒng)在接通電源后，首先要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化。初始化過(guò)程中包括密碼鎖上鎖，密碼的讀入，LED數(shù)碼管的顯示內(nèi)容初始化，設(shè)定系統(tǒng)狀態(tài)指示等。在初始化過(guò)程中，系統(tǒng)位了某些子程序設(shè)定了固定的暫存單元，如30H～35H為數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)器中開(kāi)辟的顯示數(shù)據(jù)暫存單元，38H～3DH為密碼暫存單元，3E～43H為用戶輸入密碼暫存單元等。初始化流程圖如圖42所示：用戶輸入密碼區(qū)清零初始化定時(shí)器0初始化開(kāi)始載入預(yù)設(shè)密碼至系統(tǒng)內(nèi)存系統(tǒng)上鎖并設(shè)定狀態(tài)指示燈設(shè)定顯示器為等待輸入狀態(tài)圖42 初始化流程圖 按鍵檢測(cè)程序在密碼鎖初始化完成后，系統(tǒng)便會(huì)進(jìn)入鍵盤(pán)掃描狀態(tài)，此狀態(tài)下，密碼鎖主控芯片AT89C52會(huì)不斷掃描是否有鍵按下，即等待用戶輸入。在檢測(cè)到有鍵輸入后，首先計(jì)算出用戶輸入的鍵值，把鍵值存入數(shù)據(jù)暫存單元VAL中，然后跳轉(zhuǎn)至相應(yīng)鍵盤(pán)處理程序部分，按鍵檢測(cè)流程圖如圖43所示：開(kāi)始掃描是否按鍵？計(jì)算鍵值并存入VAL中圖43 按鍵檢測(cè)流程圖 按鍵處理子程序密碼鎖系統(tǒng)在檢測(cè)到鍵盤(pán)有鍵按下后，會(huì)判斷出相應(yīng)的鍵值，并把該值存入VAL內(nèi)存單元中，進(jìn)而進(jìn)入鍵值分析，即按鍵處理部分。此部分是整個(gè)系統(tǒng)的主體部分系統(tǒng)的所有行為都是以此部分的判斷結(jié)果為依據(jù)。在此部分中，系統(tǒng)會(huì)從VAL內(nèi)存中讀出鍵值，進(jìn)而判斷用戶所輸入為何種信息，以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。其處理流程圖如圖44所示：讀入鍵值N報(bào)警執(zhí)行CLR鍵功能 是CLR鍵？是SET鍵？已開(kāi)鎖?已開(kāi)鎖?挑戰(zhàn)密碼輸入部分 Y N YN Y YYN上鎖Y YN已開(kāi)鎖？是LOCK鍵？已開(kāi)鎖？是ENT鍵？執(zhí)行NUM鍵功能重新掃描鍵盤(pán)NYNYN執(zhí)行ENT鍵功能圖44 鍵盤(pán)處理流程圖 密碼修改子程序密碼鎖的密碼就相當(dāng)于我們?nèi)粘Ｉ钪杏玫降蔫€匙，而電子密碼鎖可以根據(jù)用戶的需要，隨時(shí)更改原有的密碼，來(lái)提高密碼鎖的安全性，密碼修改功能是保證密碼鎖有效的重要保障。在密碼修改子程序中，用戶只有在開(kāi)鎖狀態(tài)下才能進(jìn)行修改，即要求用戶知道原有的密碼，否則無(wú)法打開(kāi)密碼鎖，更無(wú)法修改其密碼。系統(tǒng)進(jìn)入此部分后，會(huì)不斷掃描鍵盤(pán)，其原理和等待密碼輸入時(shí)的按鍵檢測(cè)和處理過(guò)程一致，用戶第一次輸入密碼后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)把兩次輸入的密碼進(jìn)行比較，如果兩次密碼輸入不一致，則系統(tǒng)會(huì)提示錯(cuò)誤信息，要求用回重新設(shè)置新密碼；如果兩次密碼輸入一致，系統(tǒng)會(huì)把新設(shè)的用戶密碼存儲(chǔ)到EEPROM中，并把改密碼作為系統(tǒng)的新密碼，至此，新密碼設(shè)置成功。其軟件流程圖如圖45所示：NY儲(chǔ)存密碼并上鎖兩次輸入且一致？計(jì)算鍵值，并存儲(chǔ)有鍵按下？新密碼輸入完？操作錯(cuò)誤，報(bào)警NYNY圖45密碼修改流程圖第5章 系統(tǒng)整體調(diào)試系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)與軟件程序設(shè)計(jì)都完成之后，需對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整體調(diào)試。以下是調(diào)試過(guò)程中遇到的主要問(wèn)題及相應(yīng)的解決方法：?jiǎn)栴}1：在向電子密碼鎖系統(tǒng)中定義密碼鎖的缺省密碼時(shí)，程序首先把缺省密碼“123456”送到密碼存儲(chǔ)芯片24C02中，但無(wú)法把密碼從24C02芯片中載入到系統(tǒng)指定的內(nèi)存單元中（38H～3DH）原因分析及解決方法：在系統(tǒng)初始化時(shí)，在缺省密碼被寫(xiě)入24C02芯片后，立馬開(kāi)始讀取其中的數(shù)據(jù)，此時(shí)由于I2C總線未得到釋放，導(dǎo)致數(shù)據(jù)無(wú)法從芯片中正常