【文章內(nèi)容簡介】 為電源穩(wěn)壓器，在市電整流后的直流電壓或蓄電池的5V電壓作為單片機的輸入電壓，并最終輸出穩(wěn)定的5V電壓給單片機提供運行電源。具體電路如圖312所示。圖312 單片機的電源電路單片機在內(nèi)部程序運行異常時，需要重新對內(nèi)部程序進行復位操作，本設(shè)計中單片機是采取是手動開關(guān)復位的方式，在此方法中需要人為在復位輸入端加入高電平，一般是在RST端和正電源VCC之間接一個開關(guān)，當閉合開關(guān)時，則VCC的+5V電平就會直接加到RST端。具體電路圖如圖313。圖313 單片機復位電路設(shè)計 單片機的外圍電路設(shè)計 單片機的外圍電路，直接關(guān)系的多功能密碼鎖具體功能的實現(xiàn)，本設(shè)計采用模塊化的思想，將外圍電路分隔成如下幾個部分：（１） 矩陣鍵盤模塊；（２） LCD液晶顯示模塊；（３） 掉電存儲模塊；（４） 報警延時模塊；（５） 開鎖控制模塊。 矩陣鍵盤模塊本系統(tǒng)采用44矩陣鍵盤模式，如圖311所示。圖331 矩陣鍵盤矩陣鍵盤又稱為行列式鍵盤，它是用4條I/O線作為行線，4條I/O線作為列線組成的鍵盤。在行線和列線的每一個交叉點上，設(shè)置一個按鍵。這樣鍵盤中按鍵的個數(shù)是44個。這種行列式鍵盤結(jié)構(gòu)能夠有效地提高單片機系統(tǒng)中I/O口的利用率。其掃描方式是采取逐行掃面的形式讀取鍵盤，如先從P1口的高四位輸出低電平，低四位輸出高電平，從P1口的低四位讀取鍵盤狀態(tài)。再從P1口的低四位輸出低電平，高四位輸出高電平，從P1口的高四位讀取鍵盤狀態(tài)。將兩次讀取結(jié)果組合起來就可以得到當前按鍵的特征編碼。使用上述方法我們得到16個鍵的特征編碼。矩陣中的鍵盤s1~s10表示0~9十位數(shù)字，用作密碼的輸入碼字。鍵盤s11用Ａ表示，其功能為在按下Ａ鍵時密碼鎖進入開鎖模式；鍵盤s12用Ｂ表示，其功能為按下Ｂ鍵時密碼鎖進入關(guān)閉模式，禁止解鎖；鍵盤s13用Ｃ表示，其功能為設(shè)置新密碼；鍵盤s14用Ｄ表示其功能是表示保存新設(shè)置好的密碼；鍵盤s15用Ｅ表示，其功能是清除液晶顯示密碼所有輸入；鍵盤s16用Ｆ表示，其功能是清除一位輸入碼字。由于鍵盤的工作特性，在按鍵按下或松開時都會存在抖動從而引起電壓脈沖的出現(xiàn)影響效果，所以需要對鍵盤進行防抖動處理。 LCD液晶顯示模塊本設(shè)計采用lcd1602液晶顯示器作為顯示模塊。圖312為lcd液晶顯示模塊原理圖。圖312 lcd液晶顯示模塊電路如圖312所示，lcd1602中的第三腳VL通過調(diào)節(jié)接地1K變阻器R0的阻值來控制液晶的對比度。RS、RW、。由于51單片機P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，內(nèi)部無上拉電阻，所以在驅(qū)動lcd1602液晶時需要外接電阻，本設(shè)計采用1K的上拉電阻。 掉電存儲模塊本設(shè)計采用AT24C02 E2PROM作為多功能密碼鎖的密碼存儲器。具體原理圖如圖313所示。圖313 掉電存儲模塊電路AT24C02中的SDA、對串行地址和串行時鐘進行讀寫。WP引腳接地時能夠?qū)T24C02進行讀寫操作。由于A0、A1和A2可以組成000~111八種情況，即通過器件地址輸入端A0、A1和A2可以實現(xiàn)將最多8個AT24C02器件連接到總線上，通過進行不同的配置進行選擇器件，本設(shè)計中的A0、AA2都對地連接。 報警延時模塊本設(shè)計采用鬧鈴和發(fā)光二極管作為報警，當密碼輸入錯誤發(fā)光二極管亮，當輸入密碼錯誤三次后，鬧鈴開始響，延時的實現(xiàn)可以通過51單片機的內(nèi)部程序?qū)崿F(xiàn)。具體實現(xiàn)電路如圖324所示。圖324 報警模塊電路 本章總結(jié)本章完成了多功能密碼鎖系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計，包括單片機最小系統(tǒng)和外圍電路設(shè)計兩個部分。其中最小系統(tǒng)包括時鐘、電源、復位電路的設(shè)計。單片機的外圍電路包括矩陣鍵盤電路、lcd液晶顯示電路、掉電存儲電路和報警延時電路。第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 C語言概述C語言是一種計算機程序設(shè)計語言，它由美國貝爾實驗室的Dennis M. Ritchie于1972年推出，1978年后，C語言已先后被移植到大、中、小及微型機上，它可以作為工作系統(tǒng)設(shè)計語言，編寫系統(tǒng)應用程序，也可以作為應用程序設(shè)計語言，編寫不依賴計算機硬件的應用程序。它既具有高級語言的特點，又具有匯編語言的特點。Ｃ語言是一種結(jié)構(gòu)式語言，而結(jié)構(gòu)式語言的顯著特點是代碼及數(shù)據(jù)的分隔化，即程序的各個部分除了必要的信息交流外彼此獨立。這種結(jié)構(gòu)化方式可使程序?qū)哟吻逦阌谑褂?、維護以及調(diào)試。C 語言是以函數(shù)形式提供給用戶的，這些函數(shù)可方便的調(diào)用，并具有多種循環(huán)、條件語句控制程序流向，從而使程序完全結(jié)構(gòu)化。具有各種各樣的數(shù)據(jù)類型，并引入了指針概念，可使程序效率更高。而且計算功能、邏輯判斷功能也比較強大。C語言在應用中具有很多的優(yōu)點，主要有以下幾點：（１） 簡潔緊湊、靈活方便；（２） 運算符豐富；（３） 數(shù)據(jù)類型豐富；（４） 表達方式靈活實用；（５） 允許直接訪問物理地址，對硬件進行操作；（６） 生成目標代碼質(zhì)量高，程序執(zhí)行效率高；（７） 可移植性好、表達力強； 多功能密碼鎖的軟件設(shè)計多功能密碼鎖系統(tǒng)軟件采用了模塊化設(shè)計實現(xiàn)，整體軟件包括lcd液晶顯示模塊、矩陣鍵盤輸入模塊、單片機與存儲器的讀寫模塊、報警延時模塊，下面為各個模塊的設(shè)計方案。 矩陣鍵盤輸入模塊本模塊中采用的是4*4矩陣鍵盤，鍵盤掃描模塊的流程圖如圖411所示。開始IO口賦值延時處理確定列位置延時處理確定位置圖421 鍵盤輸入模塊程序流程圖流程圖分析：首先對I/O口進行低位高電平處理，然后做適當?shù)难訒r，將I/O口與低4位進行與操作，以確定按鍵的行位置。再進行延時處理后，將I/O口與高四位進行與操作，以確定按鍵的列位置，并最終確定按鍵按下去的具體位置。具體程序如下所示：uchar Keys_Scan(){ uchar temp,keynum。 P1=0x0F。 delayms(5)。 temp=P1^0x0F。 switch(temp) { case 1:keynum=0。break。 case 2:keynum=1。break。 case 4:keynum=2。break。 case 8:keynum=3。break。 break。 } P1=0xF0。 delayms(5)。 temp=P14^0x0F。 switch(temp) { case 1:keynum+=0。break。 case 2:keynum+=4。break。 case 4:keynum+=8。break。 case 8:keynum+=12。break。 break。 } delayms(600)。 return keynum。} lcd液晶顯示模塊本設(shè)計液晶顯示模塊采用的是lcd1602，顯示模塊的程序流程圖如圖A、B所示。Ａ圖中，首先對lcd1602顯示屏進行初始化，指針指向要顯示數(shù)組的首地址，再對lcd1602的顯示行進行寫操作，最后需要做清屏處理。Ｂ圖為寫程序指令流程圖， 首先需要設(shè)置RS和R/W的狀態(tài),并是能有效，將輸入口設(shè)置為讀入狀態(tài)，判斷屏幕是否正處于工作忙狀態(tài)，若是在繼續(xù)等待，否則進行數(shù)據(jù)寫操作，具體參考流程圖B。 A．lcd初始化 在lcd液晶的顯示中，需要對lcd液晶中字符顯示的地址進行操作，具體程序設(shè)計如下幾個函數(shù)模塊設(shè)計。lcd的初始化程序如下：void init_lcd(){ lcden=0。 write_(0x38)。 write_(0x0c)。 write_(0x06)。 write_(0x01)。 write_(0x80)。 Display_String(table,0x80)。 Display_String(Lock OK! ,0xc0)。} lcd的地址寫操作如下：void write_(uchar ){ rs=0。 rd=0。 lcden=0。 P2=。 delayms(3)。 lcden=1。 delayms(3)。 lcden=0。 } lcd的數(shù)據(jù)寫操作如下：void write_date(uchar date){ rs=1。 rd=0。 lcden=0。 P2=date。 delayms(3)。 lcden=1。 delayms(3)。 lcden=0。 } 單片機與存儲器的讀寫模塊在此模塊中需要首先對單片機的串行口進行初始化，查看當前的時鐘信號，若時鐘信號為零則給各節(jié)點傳送校時命令，否則判斷節(jié)點上是否有數(shù)據(jù)上傳，若有則將數(shù)據(jù)存入EEPROM中并將信息發(fā)送給管理層，否則將受到管理層的命令進入相應節(jié)點操作，最后將前面的步驟進行循環(huán)操作。存儲器讀寫模塊的流程圖如圖413所示。開始89C51初始化給各節(jié)點傳送校時命令 當前時鐘為零 是 否將信息存入EEPROM節(jié)點有數(shù)據(jù)上傳 是將信息傳給管理層 否操作相應節(jié)點收到管理層命令 是 否循環(huán)圖423 存儲器讀寫模塊流程圖存儲器讀寫程序可分為幾個模塊，具體模塊程序如下所示：void init() //初始化{sda=1。delay()。scl=1。delay()。}void ack(){ sda=0。 scl=1。 delay4us()。 scl=0。 sda=1。}void noack(){ sda=1。 scl=1。 delay4us()。 scl=0。 sda=0。}uchar recbyte(){ uchar i,rd。 rd=0x00。 sda=1。 for(i=0。i8。i++) { scl=1。 rd=1。 rd|=sda。 delay4us()。 scl=0。 delay4us()。 } scl=0。 delay4us()。 return rd。}uchar sendbyte(uchar wd){ uchar i。 bit ack0。 for(i=0。i8。i++) { sda=(bit)(wdamp。0x80)。 _nop_()。 _nop_()。 scl=1。 delay4us()