【文章內(nèi)容簡介】 步地清除寄存器，強制所有的輸出為低電平。該芯片具有以下特性：(1)門控串行數(shù)據(jù)輸入(2)異步中央復(fù)位(3)靜電放電（ESD）保護：HBM EIA/JESD22A114B超過2000VMM EIA/JESD22A115A 超過 200V(4)多種封裝形式其引腳圖如下：圖33 74HC164芯片引腳圖1234561413129111078DSADSBQ0Q1Q2Q3GNDVCCQ7Q6Q5Q4M RCP引腳說明：表33 74HC164芯片引腳說明符號引腳說明DSA1數(shù)據(jù)輸入DSB2數(shù)據(jù)輸入Q0～Q33～6輸出GND7地CP8時鐘輸入（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個地址鎖存器構(gòu)成，有共同的時鐘輸入端和異步復(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 同步時鐘，異步復(fù)位引腳圖： 圖34 74273芯片引腳圖引腳說明：表34 74273芯片引腳說明符號功能描述CP時鐘脈沖輸入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 數(shù)據(jù)處理及控制模塊本次設(shè)計中，選用51系列單片機AT89S52芯片作為電子密碼鎖的數(shù)據(jù)處理及操作控制芯片。只有單片機芯片是無法完成數(shù)據(jù)處理及控制功能，必須有附加的電路，使單片機芯片組成一個可運行的系統(tǒng)才能實現(xiàn)其功能。本次設(shè)計中，有AT89S52芯片連同附加電路構(gòu)成的單片機最小系統(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 單片機最小系統(tǒng) 鍵盤輸入模塊本次設(shè)計由于按鍵數(shù)量較多，固采用行列式鍵盤作為密碼鎖系統(tǒng)的輸入模塊。把單個按鍵按44格式組合成鍵盤，四條“行”～，四條“列”～，在系統(tǒng)運行時，通過檢測每條“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 鍵盤連接示意圖在圖35所示電路中，單片機通過控制P1口的高低電平，然后根據(jù)檢測得到的結(jié)果進行判斷。首先，單片機向四條“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，P1口的8條I/O口線會保持給定的高低電平。當用戶按下某個按鍵時，在相應(yīng)的按鍵位置，“行”線和“列”線被連接在一起，此時，“行”線上的高電平變?yōu)榈碗娖剑瑔纹瑱C通過檢測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”，此時即可確定用戶按下的是哪個按鍵。 密碼存儲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)計采用在掉電情況下依然能保存數(shù)據(jù)的EEPROM存儲芯片24C02作為密碼存儲模塊的記憶芯片。在電子密碼鎖系統(tǒng)中，系統(tǒng)需要存儲的僅有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，只需把芯片的時鐘輸入端口（SCK）和數(shù)據(jù)輸入端口（SDA）和單片機相連。其電路連接如圖37所示： 圖37 24C02芯片與單片機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)動七段LED數(shù)碼顯示管。由于74HC164芯片中，沒有數(shù)據(jù)鎖存器，串行數(shù)據(jù)每達到一位，都會直接送到七段顯示管中，造成所有數(shù)據(jù)都會經(jīng)過七段顯示數(shù)碼管的每一個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，如單片機復(fù)位電路，蜂鳴器報警電路，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，用戶通過鍵盤輸入模塊輸入密碼。每當一個數(shù)字鍵被按下，一個“F”就顯示在最右邊的數(shù)碼管上，同時將先前輸入的所有“F”向左移動一位，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)過單片機處理后與密碼存儲模塊中的密碼比較，判斷密碼是否正確，如果密碼正確，則開鎖，開鎖指示燈亮。如果密碼錯誤，不開鎖，報警指示等亮并且蜂鳴器發(fā)出報警聲。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 系統(tǒng)軟件設(shè)計流程圖本課題設(shè)計的電子測量儀表系統(tǒng)的軟件程序設(shè)計主要由（1）初始化程序（2）按鍵檢測程序（3）按鍵處理子程序（4）密碼修改程序（5）報警子程序，五個部分組成。系統(tǒng)的總體流程圖如圖41所示：開始初始化，讀取eeprom中密碼清除1位，按鍵數(shù)減1鍵盤掃描按鍵次數(shù)為0？有按鍵？NYYY按下clr鍵？已開鎖？報警NNY已開鎖？按下set鍵？報警，按鍵次數(shù)清0YN錯誤次數(shù)達到定值？已開鎖？按下enter鍵？按下lock鍵？進入設(shè)置程序上鎖按下數(shù)字鍵？按鍵次數(shù)大于6？已開鎖？已輸入6位？比較錯誤次數(shù)加1YNNNYYYYNNNYNNYY鎖死開鎖 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，首先要對系統(tǒng)進行初始化。初始化過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)在存儲器中開辟的顯示數(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)清零初始化定時器0初始化開始載入預(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 按鍵檢測程序在密碼鎖初始化完成后，系統(tǒng)便會進入鍵盤掃描狀態(tài)，此狀態(tài)下，密碼鎖主控芯片AT89C52會不斷掃描是否有鍵按下，即等待用戶輸入。在檢測到有鍵輸入后，首先計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)鍵盤處理程序部分，按鍵檢測流程圖如圖43所示：開始掃描是否按鍵？計算鍵值并存入VAL中圖43 按鍵檢測流程圖 按鍵處理子程序密碼鎖系統(tǒng)在檢測到鍵盤有鍵按下后，會判斷出相應(yīng)的鍵值，并把該值存入VAL內(nèi)存單元中，進而進入鍵值分析，即按鍵處理部分。此部分是整個系統(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)會從VAL內(nèi)存中讀出鍵值，進而判斷用戶所輸入為何種信息，以實現(xiàn)相應(yīng)的功能。其處理流程圖如圖44所示：讀入鍵值N報警執(zhí)行CLR鍵功能 是CLR鍵？是SET鍵？已開鎖?已開鎖?挑戰(zhàn)密碼輸入部分 Y N YN Y YYN上鎖Y YN已開鎖？是LOCK鍵？已開鎖？是ENT鍵？執(zhí)行NUM鍵功能重新掃描鍵盤NYNYN執(zhí)行ENT鍵功能圖44 鍵盤處理流程圖 密碼修改子程序密碼鎖的密碼就相當于我們?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，隨時更改原有的密碼，來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，用戶只有在開鎖狀態(tài)下才能進行修改，即要求用戶知道原有的密碼，否則無法打開密碼鎖，更無法修改其密碼。系統(tǒng)進入此部分后，會不斷掃描鍵盤，其原理和等待密碼輸入時的按鍵檢測和處理過程一致，用戶第一次輸入密碼后，系統(tǒng)會自動把兩次輸入的密碼進行比較，如果兩次密碼輸入不一致，則系統(tǒng)會提示錯誤信息，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)會把新設(shè)的用戶密碼存儲到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儲存密碼并上鎖兩次輸入且一致？計算鍵值，并存儲有鍵按下？新密碼輸入完？操作錯誤，報警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)計與軟件程序設(shè)計都完成之后，需對系統(tǒng)進行整體調(diào)試。以下是調(diào)試過程中遇到的主要問題及相應(yīng)的解決方法：問題1：在向電子密碼鎖系統(tǒng)中定義密碼鎖的缺省密碼時，程序首先把缺省密碼“123456”送到密碼存儲芯片24C02中，但無法把密碼從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，在缺省密碼被寫入24C02芯片后，立馬開始讀取其中的數(shù)據(jù)，此時由于I2C總線未得到釋放，導(dǎo)致數(shù)據(jù)無法從芯片中正常