【文章內(nèi)容簡介】 ，電源，復(fù)位電路，時(shí)鐘產(chǎn)生電路組成。電源由+5v的直流提供。圖42 單片機(jī)最小系統(tǒng)原理 復(fù)位電路單片機(jī)在啟動(dòng)時(shí)都需要復(fù)位，以使CPU及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初態(tài)開始工作。只需給AT89C51的復(fù)位引腳RST加上大于2個(gè)機(jī)器周期（即24個(gè)時(shí)鐘振蕩周期）的高電平就可使AT89C51復(fù)位。復(fù)位時(shí)，PC初始化為0000H，為的是使AT89C51單片機(jī)從0000H單元開始執(zhí)行程序。不僅在正常啟動(dòng)時(shí)需要復(fù)位，當(dāng)程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤是系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，也需按復(fù)位鍵使RST腳為高電平，使單片機(jī)擺脫“程序走飛”或“死機(jī)”狀態(tài)而重新啟動(dòng)。除PC之外，復(fù)位操作還對其他一些寄存器有影響。復(fù)位時(shí)，SP=07H,而4個(gè)I/O口P0~P3的引腳均為高電平。在某些控制應(yīng)用中，要注意考慮P0~P3引腳的高電平對接在這些引腳上的外部電路的影響。另外，在復(fù)位有效期間，單片機(jī)的ALE引腳和/PSEN引腳均為高電平，且內(nèi)部RAM的狀態(tài)不受復(fù)位影響。AT89C51的復(fù)位是由外部的復(fù)位電路實(shí)現(xiàn)的。89C51片內(nèi)復(fù)位電路的結(jié)構(gòu)見圖43。復(fù)位電路RST引腳片內(nèi)復(fù)位電 阻施密特觸發(fā)器圖43 復(fù)位電路結(jié)構(gòu)單片機(jī)的復(fù)位引腳RST通過一個(gè)施密特觸發(fā)器與復(fù)位電路相連，施密特觸發(fā)器的作用是用來抑制噪聲。復(fù)位電路在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2采集一次施密特觸發(fā)器的輸出電平，然后得到的信號是內(nèi)部復(fù)位操作所需要的。復(fù)位電路的復(fù)位方式有上電自動(dòng)復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。另外，按鈕復(fù)位有電平和脈沖兩種復(fù)位方式。本設(shè)計(jì)采用按鍵電平復(fù)位。電平復(fù)位是通過RST端口經(jīng)電阻與電源VCC接通來實(shí)現(xiàn)的，按鍵電平復(fù)位電路見圖44。圖 44 按鍵電平復(fù)位電路 時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路是用于產(chǎn)生單片機(jī)工作時(shí)所必需的時(shí)鐘控制信號的電路。時(shí)鐘電路一般由晶體振蕩器、晶振控制芯片和電容組成。在時(shí)鐘信號控制下，AT89C51單片機(jī)的內(nèi)部電路嚴(yán)格地按時(shí)序執(zhí)行指令進(jìn)行工作,而指令執(zhí)行中各個(gè)信號在時(shí)間上的關(guān)系就是由時(shí)序所體現(xiàn)的。在執(zhí)行指令時(shí)，在程序存儲(chǔ)器中CPU首先取出需要執(zhí)行的指令操作碼，然后進(jìn)行譯碼，并由時(shí)序電路產(chǎn)生一系列控制信號完成指令所給定的操作。AT89C51單片機(jī)各功能部件的運(yùn)行都以時(shí)鐘控制信號為基準(zhǔn)，有序的進(jìn)行地工作。因此，時(shí)鐘頻率能夠?qū)纹瑱C(jī)的速度造成很重要的影響，時(shí)鐘電路的質(zhì)量也會(huì)直接影響到單片機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定性。一般來說，鐘電路設(shè)計(jì)分兩種方式，一種是內(nèi)部時(shí)鐘方式，另一種是外部時(shí)鐘方式。本設(shè)計(jì)使用內(nèi)部時(shí)鐘方式如圖45：圖45 內(nèi)部時(shí)鐘電路89C51內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，它的輸入端為芯片引腳XTAL1，輸出端為引腳XTAL2。這兩個(gè)引腳跨接石英晶體振蕩器和微調(diào)電容，構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。電路中電容CC2的大小會(huì)對振蕩器頻率的高低，振蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性有所影響。~12MHZ。晶體的頻率越高，系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率越高，單片機(jī)的運(yùn)行速度也就越快。但反過來，運(yùn)行速度快對存儲(chǔ)器的速度要求就高，對印制電路板的工藝要求也高，即要求線間的寄生電容要小。 鍵盤輸入部分由于本設(shè)計(jì)所用到的按鍵具有多種功能，數(shù)量較多，不適合用獨(dú)立按鍵式鍵盤，采用的是矩陣式按鍵鍵盤。矩陣式鍵盤也成行列式鍵盤，它由行線和列線組成，按鍵位于行、列的交叉點(diǎn)上。本設(shè)計(jì)中使用的這個(gè)4*4鍵盤可以構(gòu)成一個(gè)16個(gè)按鍵的鍵盤。它不但能完成密碼的輸入，還能作特別功能鍵使用，例如清空顯示功能，更改密碼等。鍵盤的每個(gè)按鍵功能在程序設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)。鍵盤及與單片機(jī)引腳接法如圖46所示：圖46 鍵盤輸入原理 密碼存儲(chǔ)部分 用EEROM芯片AT24C02存儲(chǔ)密碼。EEPROM使用電信號編程，同時(shí)是用電信號擦除的ROM芯片。對EEPROM的讀寫操作與RAM存儲(chǔ)器的操作幾乎沒有什么差別，不過寫入的速度慢一些，但斷電后仍能保存信息。AT24C02存儲(chǔ)容量為2Kb，操作時(shí)有兩種不同的尋址方式：芯片尋址和片內(nèi)子地址尋址。芯片尋址方式：AT24C02的芯片地址為1010，地址控制字格式1010A2A1A0R/W。其中A2，A1，A0為可編程地址選擇位。A2，A1，A0的引腳接高、低電平后得到確定的三位編碼，與1010形成7位編碼，即為該器件的地址碼。R/W為該芯片讀寫控制位，該位為0，表示芯片進(jìn)行寫操作。片內(nèi)子地址尋址方式：芯片尋址可對內(nèi)部256B中任一個(gè)進(jìn)行讀/寫操作，其尋址范圍為00~FF，一共256個(gè)尋址單位。其接線如圖47所示：圖47 密碼存儲(chǔ)電路原理 顯示部分為了使密碼鎖的密碼顯示效果更加人性化，便于操作，本設(shè)計(jì)的顯示部分由液晶顯屏LCD1602取代普通的八段數(shù)碼管來完成。系統(tǒng)開機(jī)后，顯示器一直處于初始狀態(tài)，等待密碼的輸入。當(dāng)對密碼鎖進(jìn)行開鎖操作時(shí)，按下鍵盤上的數(shù)字鍵“0”~“9”來進(jìn)行密碼的輸入。每按下一個(gè)數(shù)字鍵后，會(huì)在顯示器上顯示一個(gè)“*”字符，這是為了保護(hù)密碼，輸入多少位就會(huì)顯示多少個(gè)“*”。當(dāng)密碼輸入完成以后，接著按下確認(rèn)鍵。如果輸入的密碼正確，LCD會(huì)顯示“true”，否則，LCD顯示屏?xí)@示“error”來表示密碼輸入有誤。此時(shí)，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 報(bào)警部分報(bào)警部分由喇叭電路組成，當(dāng)有鍵按下時(shí)，每按一下，喇叭響一次，當(dāng)密碼輸入錯(cuò)誤時(shí)，喇叭發(fā)出噪鳴聲報(bào)警。如圖49所示：圖49 報(bào)警電路原理第5章 軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)軟件是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心部分，它具有很強(qiáng)的靈活性，可以根據(jù)不同的系統(tǒng)需求進(jìn)行更改。在硬件結(jié)構(gòu)一定的情況下，通過改變編程就能實(shí)現(xiàn)不同的功能。智能密碼鎖所具有的功能主要由軟件來完成。 軟件系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)上電后會(huì)首先完成系統(tǒng)的初始化工作，然后根據(jù)事先設(shè)定好的進(jìn)行執(zhí)行程序。在本系統(tǒng)中，軟件結(jié)構(gòu)采用模塊化設(shè)計(jì)方法，主要包括密碼鎖主程序、初始化程序、鍵功能程序、鍵盤掃描程序、密碼比較模塊、密碼修改模塊、掉電存儲(chǔ)模塊、LCD顯示程序、密碼對開鎖、密碼錯(cuò)誤報(bào)警等。 主程序流程圖主程序?qū)δK進(jìn)行初始化，而后調(diào)用密碼輸入子程序、密碼比較子程序、判斷密碼是否輸入正確。具體流程：插上電源后，系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)入初始密碼，然后進(jìn)行鍵盤檢測。若發(fā)現(xiàn)有按鍵按下，將輸入的密碼與初始密碼進(jìn)行比較。（1）如果輸入密碼正確，顯示屏顯示“true”開鎖。開鎖后，可以通過按下取消鍵關(guān)閉開鎖狀態(tài)，進(jìn)入系統(tǒng)初始化狀態(tài)；或者可以通過再次輸入正確的密碼，按下修改鍵，進(jìn)入密碼修改程序。（2）如果輸入密碼與初始化密碼不同，檢測它是否與“1”、“3”、“1”、“4”、“2”、“0”相同，若相同，則強(qiáng)制將初始密碼寫入AT24C02存儲(chǔ)。（3）如果輸入密碼與以上都不同，則輸入錯(cuò)誤，顯示“error”，同時(shí)蜂鳴器響三秒，報(bào)警。如果連續(xù)錯(cuò)誤輸入三次，蜂鳴器持續(xù)報(bào)警，鍵盤進(jìn)入鎖定狀態(tài)，可以按下復(fù)位鍵進(jìn)入系統(tǒng)初始化狀態(tài)。主程序流程圖如圖51所示：開始錯(cuò)誤次數(shù)=3次，手動(dòng)復(fù)位初始化 錯(cuò)誤次數(shù)2鍵盤掃描 出錯(cuò)報(bào)警 返回初始化, 與初始密碼相比相同？ N與131420相比相同？開鎖 N Y Y 輸入舊密碼強(qiáng)制密碼初始化 N 原密碼相同？ 修改密碼 返回初始化 Y N出錯(cuò)報(bào)警 N圖51 系統(tǒng)主程序流程 鍵功能程序流程圖系統(tǒng)初始化后進(jìn)行鍵盤掃描，若有按鍵按下，判斷按鍵類型。鍵功能流程如圖52所示：鍵功能程序 Y密碼輸入程序 鍵值=0~9？ NY 確認(rèn)開鎖程序 鍵值=確認(rèn)？ NY 取消當(dāng)前操作程序 鍵值=取消？ NY 修改密碼程序 鍵值=修改？ N進(jìn)入對應(yīng)流程圖52 鍵功能流程圖第六章 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Atmel公司的單片機(jī)AT89C51與低功耗CMOS型EEPROM AT24C02作為主控芯片與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器單元，結(jié)合外圍的矩陣鍵盤輸入、LCD1602液晶顯示屏顯示、報(bào)警等電路并用C語言編寫主控芯片的控制程序，研制了一款可以多次更改密碼同時(shí)兼具報(bào)警功能的智能密碼鎖。設(shè)計(jì)完全可行并且可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。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。本設(shè)計(jì)安全性強(qiáng)，靈活性高，價(jià)格經(jīng)濟(jì)，特別適用于辦公室、私人住所及酒店等場所。智能鎖取代機(jī)械鎖是一個(gè)必然的趨勢，因?yàn)橹悄苕i有強(qiáng)大的技術(shù)優(yōu)勢與安全保障，我相信，智能密碼鎖會(huì)讓更多的人更放心地在更多的場合使用，也會(huì)讓我們的未來更加安全。68參考文獻(xiàn)[1] 張毅剛,[M].北京:電子工業(yè)出版社，2012.[2] 童詩白,華成英，模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京:高等教育出版社，2000.[3] [M].北京:高等教育出版社，2003.[4] 張?jiān)?周明輝,周海林,[J].電子設(shè)計(jì)工程，2010, 18(6):2325.[5] [J].大眾科技，2010（6）:4546.[6] 田曉翠，[J].無線互聯(lián)科技，2013（10）：94.[7] [M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2000.[8] [M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2004.[9] 薛均義,[M].西安:西安交通大學(xué)出版社, 2005.[10] 徐愛鈞,[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社, 2006.[11] ―入門、提高、開發(fā)、拓展全攻略[M].北京：電子工業(yè)出版社，2009.[12] [M].北京：北京航天航空大學(xué)出版社，2008.[13] [M].北京：清華大學(xué)出版社，2009.[14] 周潤景，[M].北京：北京航天航空出版社，2006.[15] 陳愛鈞, Cx51 [M].北京：電子工業(yè)出版社，2004.[16] 于永,戴佳,[M].北京：電子工業(yè)出版社，2008.[17] 王東峰,王會(huì)良,[M].北京：電子工業(yè)出版社，2009.致 謝經(jīng)過幾個(gè)月的忙碌和工作，畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近完成。由于本人經(jīng)驗(yàn)的匱乏，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，有許多考慮不完善的地方，如果沒有導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)們的支持，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是非常困難的。經(jīng)過這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我在處理方案上得到了許多啟發(fā)，極大的提高了自己的動(dòng)手能力。四年的大學(xué)生活馬上就要結(jié)束了，在這段難忘的光陰中，我有許多美好的回憶。非常感謝我的大學(xué)，它不僅教會(huì)我更多的知識，同時(shí)也教會(huì)我做人的道理，讓我從一個(gè)稚嫩的高中生變成一個(gè)成熟的青年。同時(shí)，畢業(yè)設(shè)計(jì)完成之際，我由衷地感謝陳俊峰老師對我的幫助和指導(dǎo)，感謝寢室的兄弟們，在我遇到各種各樣復(fù)雜問題的時(shí)候，給予我鼓勵(lì)和幫助，使我的分析問題和解決問題能力有了很大的提高。同時(shí)，感謝通信工程學(xué)院的所有老師在四年里對我的悉心教導(dǎo)，是你們的付出，讓我自己有了更高的提升。最后，感謝在大學(xué)期間認(rèn)識我和我認(rèn)識的所有人，有你們的伴隨，才有我大學(xué)生活的豐富多彩。謝謝！附 錄附件1：英文原文及中文翻譯英文原文The Design of Infrared Remote Control Electronic Code LockTianxing Meng, Lanlan YuSchool of Electric and Electronic EngineeringShandong University of TechnologySchool of Electric and Electronic Engineering, Shandong University of Technology, 255049Zibo, Chinamtx0936@Abstract: The lock used a microcontroller as the core of the control. It was consist of two major ponents: the infrared remote control launching system and the infrared remote control receiver system, including a microputer control and display, many other modules such as unlock and alarm, and so on. The design of password lock includes hardware system design and software system design. The key technical indicators are: the lock opening, password storage, the effective protection of user39。s password, autoalarm if the wrong password, unlock the keyboard of the machine, remote unlocking and other functions. AT89C51 microcontroller was used to program instruction for the a