【文章內(nèi)容簡介】 六位數(shù)碼管顯示 直流穩(wěn)壓電源 聲光報警 12 第三章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計與實現(xiàn) 系統(tǒng)硬件概述 本系統(tǒng)是通過鍵盤掃描模塊，既能夠顯示數(shù)據(jù)并且還能修改密碼，開鎖密碼 ， 具有強大的功能，通過鍵 盤掃描模塊輸入到單片機(jī)控制系統(tǒng) AT89S52 中。然后通過數(shù)碼顯示模塊來顯示我們所要有數(shù)據(jù)，還有一個就是報警模塊，當(dāng)輸入的密碼相同時，則顯示模塊的燈點亮，當(dāng)輸入的密碼是錯誤時，綠燈點亮，報警模塊立刻發(fā)出聲音報警。為了達(dá)到設(shè)定的功能，本裝置鍵盤掃描模塊、單片機(jī)控制模塊、數(shù)碼管顯示模塊，聲光報警模塊等 4 模塊組成。 如圖 所示，本模塊的作用是進(jìn)行鍵盤的掃描，首先判定有沒有鍵被按下，然后再判定被按鍵的位置，因為鍵盤矩陣有鍵被按下時，被按鍵處的行線和列線被接通，使得開關(guān)之間接通。當(dāng)掃描表明有按鍵被按下之后，緊接著應(yīng)是進(jìn)行去抖動處理，一般我們采用的是軟件來去抖動，軟件方法則是采用時間延遲以躲過抖動，待行線上狀態(tài)穩(wěn)定之后，再進(jìn)行行狀態(tài)輸入。 圖 鍵盤掃描模塊 13 單片機(jī)作為本裝置的核心器件，在系統(tǒng)中起到控制聲光報警、以及數(shù)碼動態(tài)顯示的作用，其中采用的是 AT89S51， AT89S51 是標(biāo)準(zhǔn)的 40 引腳雙列直插式集成電路芯片，有 4 個八位的并行雙向 I/O 端口，分別記作 P0、 P P P3。第20 引腳為接地端 ；第 40 引腳為電源端；第 31 引腳需要接高電位使單片機(jī)選用內(nèi)部程序存儲器；第 1 19 腳之間接上一個 12MHz 的晶振為單片機(jī)提供時鐘信號；第 9 腳為復(fù)位腳，當(dāng)其接高電位時，單片機(jī)停止工作。 P0 口接兩個發(fā)光二極管和一個蜂鳴器以實現(xiàn)聲光報警功能， P2 口連接一片七段譯碼器和一片 38 譯碼器以動態(tài)掃描方式同時驅(qū)動六個數(shù)碼管， P1 口與 16 個陣列式按鍵相連實現(xiàn)對鍵盤的掃描。通過編程既能識別從譯碼器來驅(qū)動數(shù)碼管來顯示數(shù)據(jù)，同時也通過運行指令來達(dá)到完成聲光報警及動態(tài)顯示數(shù)碼管等功能。如圖 所示 圖 單片機(jī)控制模塊 14 圖 聲光報警模塊 如圖 所示，本模塊的作用是當(dāng)開鎖按鈕被按下時，如果數(shù)碼管當(dāng)前顯示值相同，則綠燈點亮，當(dāng)輸入的數(shù)與密碼不同時，則紅燈點亮并且蜂鳴器立刻發(fā)出聲音報警。 如圖 所示，該模塊主要由 74LS47 譯碼器， 74LS138 譯碼器和 6 個 8 段數(shù)碼顯示管組成，如圖所示，從編碼器輸送過來的數(shù)據(jù)經(jīng)過兩片 74LS47 芯片和74LS138 蕊片譯碼 后，傳送到 8 段數(shù)碼顯示管，顯示管根據(jù)接收到數(shù)據(jù)電平的高低來顯示不同的數(shù)據(jù)。 圖 數(shù)碼顯示模塊 15 從圖中可以看到單片機(jī) P2 口低 4 位連接一片 74LS47 七段譯碼器，由于74LS47 是共陽極數(shù)碼管的七段譯碼器，因此要選用共陽極的數(shù)碼管。 單片機(jī) 的輸出信號經(jīng)過 74LS47 譯碼后就可以驅(qū)動數(shù)碼管的段碼顯示相應(yīng)的數(shù)字，另外在 74LS47 的輸出與數(shù)碼管之間還要接上 7 個 470 歐姆的限流電阻，以防止有過大的電流流過時燒壞數(shù)碼管。 口接于 38 譯碼 器74LS138 的三個輸入端，而 74LS138 的輸出端通過三極管分別接于八個數(shù)碼管的公共極。通過由 口的輸出量來控制 74LS138 選擇點亮某一個數(shù)碼管。由于 74LS138 是低電位有效，所以應(yīng)該采用 PNP 型的三極管來驅(qū)動數(shù)碼管，在此三極管相當(dāng)于一個開關(guān)的作用依靠這兩塊芯片就可以控制數(shù)碼管實現(xiàn)動態(tài)掃描顯示。 例如：使六個數(shù)碼管顯示 123456。在第一時刻輸出“ 0001”給 74LS47，讓數(shù)碼管顯示“ 1”，同時輸出“ 000” 給 74LS138，選擇第一個數(shù)碼管工作，其余數(shù)碼管不 工作，這樣第一時刻就只有第一個數(shù)碼管顯示“ 1”，其余數(shù)碼管均不顯示。同理第二時刻也只有第二個數(shù)碼管顯示“ 2”，依次類推第 N 時刻就只有第 N 個數(shù)碼管顯示“ N”。人的肉眼只能分辨 秒內(nèi)的變化，所以如果以每一時刻 秒的頻率循環(huán)變化，看起來就感覺每一個數(shù)碼管都被點亮了，顯示“ 123456”。 16 第 4章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計 系統(tǒng)軟件的概述 本系統(tǒng)的工作流程為：通過鍵盤掃描來實現(xiàn)三種不同的功能，剛開始是設(shè)置的初始密碼 123456 通過數(shù)碼管來顯示，用 10 個按鍵來輸入 0 到 9 這從右到左依次輸入，還用三個按鍵來顯示密碼，修改密碼，開鎖等。當(dāng)開鎖按鈕被按下時，如果數(shù)碼管與當(dāng)前顯示值相同，則點亮 LED1；當(dāng)數(shù)碼管值不同時，則點亮 LED2，并且立刻發(fā)出報警聲音。 主程序流程圖 圖 主程序流程圖 開始 初始化 自檢子程序 鍵盤掃描子程序 有按鍵按下 顯示子程序 循環(huán) 相應(yīng)子程序 17 主程序說明： 單 片機(jī) 復(fù)位后進(jìn)入初始化把初始密碼“ 123456”依次存放到40H 到 45H 六個單元中，把 30H 到 35H 六個單設(shè)置為六位數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)的存放地址，設(shè)置完畢調(diào)用自檢子程序進(jìn)入自檢狀態(tài)，自檢完畢調(diào)用掃描子程序?qū)︽I盤進(jìn)行掃描，如果有按鍵被 按下則跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的子程序，再調(diào)用顯示子程序把30H 到 35H 六個單元的數(shù)據(jù)給六個數(shù)碼管顯示出來。顯示完畢就跳加掃描子程序繼續(xù)對鍵盤進(jìn)行掃描，如此循環(huán)。 子程序的設(shè)計 18 圖 自檢子程序流程圖 自檢子程序說明：進(jìn)入自檢子程序后先把循環(huán)次數(shù) 30 賦給 38H 單元，把移位次數(shù) 6 賦給 R0，再把 08H 賦給 P2 口顯示，把 08H 移位后再賦給 P2 口，循環(huán) 6 次完成一次顯示，循環(huán)顯示完 30 次完成自檢。 開始 30H→ 38H 移位次數(shù) 6→ R0 08H→ P1 顯示 移位 R0=0? （ 38H） =0? 關(guān)閉自檢 返回 NO NO YES YES 19 圖 鍵盤掃描子程序流程圖 開始 初始化 輸入掃描碼 第一列按鍵 第二列按鍵 第三列按鍵 第四列按鍵 下一行 超過四行 防抖 取出鍵值 跳轉(zhuǎn)相應(yīng)子程序 YES YES YES YES YES NO NO NO NO NO 20 圖 移位子程序流程圖 移位程序說明：進(jìn)入移位子后就把 30H 到 35H 六個單元里的數(shù)據(jù)向右移一位，移位完畢后把 35H 單元里的數(shù)據(jù)推出去，把 30H 單元空出。 開鎖程序說明 :判斷 30H 到 35H 單元里的數(shù)據(jù)與 40H 到 45H 單元里的數(shù)據(jù)是否相同 ,如果相同 ,開鎖 成功綠燈亮；如果不相同，開鎖不成功報警紅燈亮且蜂鳴器響。如圖 所示 開始 （ 34H）→ (35H） （ 33H）→ (34H） （ 32H）→ (33H） （ 31H）→ (32H） （ 30H）→ (31H） 相應(yīng)數(shù)據(jù)→（ 30H） 返回 21 圖 開鎖子程程序流程圖 圖 修改密碼子程序流程圖 開始 （ 30H）～ (35H) = (40H ) ～ (45H) ? 開鎖 返回 報警 YES NO 開始 成功開鎖 修改密碼 不修改 返回 YES NO 22 修改密碼程序說明：判斷綠燈是否已點亮，點亮則說明已開鎖成功可修改密碼，否則不修改。 23 第 5章 系統(tǒng)仿真與調(diào)試 系統(tǒng)仿真過程 開始時的數(shù)碼管顯示“ ”，等待輸入密碼。如圖 所示： 圖 數(shù)碼 管顯示 密碼輸入時顯示 F 并依次左移，如密碼輸入錯誤可以使用“ clr”鍵進(jìn)行清除，然后可以從新輸入。如圖 所示： 圖 數(shù)碼管顯示 F 密碼輸入正確時，數(shù)碼管顯示簡單的便是“ pass”，同時綠色指示燈亮起，開鎖電路運行，鎖被打開。如圖 所示： 圖 數(shù)碼管顯 pass 密碼是輸入錯誤時，數(shù)碼管提示“ error 1”，如果繼續(xù)輸入第二次、第三次錯誤的時，數(shù)碼管將提示“ error 2”和“ error 3”，同時報警器報警提示，紅色指示燈閃爍，鍵盤鎖死，防止繼續(xù)操作。如圖 所 示： 圖 數(shù)碼管顯示 當(dāng)需要關(guān)閉密碼鎖的時候，直接按下鍵盤上的“ lock”鍵即可鎖定。數(shù)碼管恢復(fù)初始“ ”，黃色指示燈亮起。如圖 所示： 24 圖 仿真調(diào)試中遇到的困難及解決方法 (1)問題描述：密碼在未輸入 6 位的情況下，摁下“ enter”鍵， 數(shù)碼管顯示“ false”，無法返回初始輸入界面“ ”。 解決辦法：“ ente