【文章內(nèi)容簡介】 器讀選通） RST：復位輸入， 當為 高電平 時 有效。當需對器件進行復位時，要保持 RST 腳兩個機器周期的高電平時間。 ALE/PROG： ALE 是地址鎖存允許信號端 口 ，低電平有效。在 FLASH 編程期間，此引腳 可用作 輸入編程脈沖。 PORG 為編程脈沖的輸入端。當 ALE/PROG 接上低電平的時候，單片機對外部存儲器 進行數(shù)據(jù)讀取時，用來鎖住地址線的低位地址。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。 當 外部 的 程序存儲器取指 令 期間，每個機器周期有 兩次有效的 PSEN 信號 。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次 PSEN 信號將不出現(xiàn)。 /EA/VPP： 當 EA 維 持低電平時，在此期間數(shù)據(jù)輸入都存入外部程序存儲器，不管內(nèi)部程序存儲器是否有空間存儲數(shù)據(jù)。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入 與內(nèi) 部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2：反向振蕩放大器的輸出。 鍵盤電路設計 在單片機應用系統(tǒng)中，一般都會設置鍵盤，主要為了 控制運行狀態(tài)，輸入一些命令或數(shù)據(jù)，以完成特定的人機交互。鍵盤是與單片機進行人機交互的最基本的途徑，其以按鍵的形式來設置控制功能或輸入數(shù)據(jù)，按鍵的輸入狀態(tài)本質(zhì)上是一個開關量。對于簡單的開關量的輸入可以采用獨立式按鍵，這種方法接口簡單，但占用單片機 I/O 端口資源較多。對于輸入?yún)?shù)較多、功能復雜的系統(tǒng)，需要采用矩陣式鍵盤進行輸入控制。本系統(tǒng)采用 4*4 矩陣式鍵盤，鍵盤連接方式如圖 所示： 陜西理工學院畢業(yè)設計 第 8 頁 41 頁 圖 鍵盤電路 矩陣鍵盤的工作原理 在鍵盤中需要按鍵比較多時，為了減少占用 I/O 端口，都會把按鍵排列為矩陣形式，如圖 5 所示。在矩陣式鍵盤中，每條豎直與水平的線在交接處都不接通，而是使用一個按鍵將其連接。這樣，一個端口（如 P1 口）就能構成 4*4=16 個按鍵，比直接在鍵盤上用端口線多出了一倍，并且線的數(shù)量越多，則其差別越明顯。由此可以看出來，在實際需要的按鍵數(shù)量較多時，就應采用矩陣鍵盤。 在圖中 單片機的 ～ 作為輸出線， ～ 作為輸入線接電阻接正電源。這樣，當按鍵沒有按下時，所有的輸入端都是高電平，代表無鍵按下。行線輸出是低電平，一旦有鍵按下，則輸入線就會被拉低，這樣，通過讀入輸入線的狀態(tài)就可得知是 否有鍵按下了，然后通過行掃描法，判斷確定鍵盤上具體哪個鍵被按下。步驟如下： （ 1）判斷是否有鍵按下 給全部的行線加低電平后，對列線的狀態(tài)進行檢測，若出現(xiàn)一列電平為低的情況，就代表鍵盤中有被鍵按下，且被按下的鍵是 4 根行線與低電平列線相交的 4 個按鍵中的某一個；若所有列線一直是高電平，則表示沒有進行按鍵操作。 （ 2）判斷閉合按鍵的具體位置 先確認有鍵按下，然后再確定閉合鍵的具體位置。具體的方法為：先把行線依次置低電平（即在一根行線為低電平時，其它的行線必須為高電平），然后確認是哪根行線被置為低電平，再逐行對各列線 的電平狀態(tài)進行檢測。若出現(xiàn)某列為低電平的情況，就可以確定閉合按鍵的位置處于低電平列線與被置為低電平行線的交叉處。 采用鍵盤輸入信息時的主要進程是： （ 1） CPU 判斷是否有鍵按下； （ 2）確定按下的是哪個鍵； （ 3）把此鍵所代表的信息翻譯成計算機可以識別的代碼或者其他的特征符號。 液晶顯示電路設計 電子密碼鎖中需要顯示的信息比較多，為了能直觀的看到結果，本設計采用 LCD 液晶屏用于液晶顯示電路。 LCD 液晶顯示器的工作電壓低、功耗小，通常 2～ 3V 電壓就可以正常工作，并且工作電流非常小，這是其它顯示器無法 達到的，同時它還可以顯示除數(shù)字外的文字、曲線等信息，相比于傳統(tǒng)的 LED 數(shù)碼管顯示器，顯示信息的信息量和界面都有了很大的提升。 LCD 液晶顯示器具有以下幾個優(yōu)點： （ 1）高質(zhì)量的信息顯示，液晶顯示器中的點在收到信號后，會一直保持著特定的色彩陜西理工學院畢業(yè)設計 第 9 頁 41 頁 和亮度恒定發(fā)光，因此 LCD 液晶顯示器的顯示的信息質(zhì)量高且不閃爍； （ 2）采用數(shù)字式接口，不僅簡化了液晶顯示器與單片機之間的連接電路，而且方便操作； （ 3）功耗小，由于液晶顯示器的主要功耗在內(nèi)部的電極和驅(qū)動 IC 上，所以耗電量比其它器件要小很多。因此，雖然 LCD 顯示器的價格比數(shù)碼 管要貴，但它的顯示效果好，電路連接簡潔，是當今顯示器的主流，所以采用 LCD 作為顯示器來完成溫度實時顯示的功能。 在此設計中采用點陣字符 LCD，并采用常用的 2 行 16 個字的 LCD1602 液晶模塊。 LCD1602 采用標準的 14 引腳接口，其中 : 第 1 腳： VSS 為地電源； 第 2 腳： VDD 接 5V 正電源； 第 3 腳： V0 為液晶顯示器 的 對比度調(diào)整端 口 ， 當 接 入 正電源時對比度 是 最弱 的 ， 而當接地電源的時候 對比度 就變得 最高， 當 對比度過高時 就 會產(chǎn)生 所謂的 “鬼影 ”，使用時 也 可通過一個 1K 的電位器 來 調(diào)整對比度； 第 4 腳： RS 為寄存器選擇 ，即選擇數(shù)據(jù)寄存器時為高電平，選擇指令寄存器時為低電平； 第 5 腳： RW 為讀寫信號線，即進行讀操作時為高電平，進行寫操作時為低電平。 RS、RW 均為低電平時，寫入指令或者顯示地址； RS 為低電平、 RW 為高電平時，讀忙信號； RS為高電平、 RW 為低電平時，寫入數(shù)據(jù)； 第 6 腳： E 為使能端，下降沿觸發(fā)，即 E 由高電平變?yōu)榈碗娖綍r，執(zhí)行液晶模塊操作命令； 第 7～ 14 腳： D0～ D7，液晶顯示器的 8 條雙向數(shù)據(jù)線； 第 15～ 16 腳：空腳。 顯示電路設計中 LCD1602 液晶顯示屏的 D0～ D7 分別與單片機的 P0～ P7 連接，由于單片機 P0 口電平不足以驅(qū)動外設，因此電路中接排阻接 5V電源上拉電壓，從而使 液晶顯示屏能正常顯示。 具體連接方式如圖 所示。 圖 液晶顯示電路 存儲芯片電路設計 AT24C02 是 ATMEL 公 司的 2KB 字節(jié)的電可擦除存儲芯片，采用兩線串行的總線和單片機通訊，電壓最低可以 達 到 ，額定電流 為 1mA， 靜態(tài)電流 10Ua()，芯片內(nèi)的資料可以在斷電的情況下保存 40 年以上，而且采用 8 管腳的 DIP 封裝，使用方便。 存儲 電路 連接如圖 所示： 陜西理工學院畢業(yè)設計 第 10 頁 41 頁 圖 存儲芯片連接電路圖 它是把 WP 引腳接到 GND 上因為要讓器件進行正常的讀 /寫操作，把 SDA 串行數(shù)據(jù) /地址與單片機的 引腳使 AT24C02 與單片機進行所有數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收，把 SCK 串行時鐘引腳與單片機的 引腳相連接，讓單片機產(chǎn)生一個 AT24C02 工作的時鐘，使其正常的工作。 報警電路 報警部分由蜂鳴器及外圍電路組成，加電后不發(fā)聲，當密碼輸入錯誤發(fā)出報警聲。如圖 所示。 三極管 Q2 起開關作用，其基極的低電平使三極管飽和導通，使蜂鳴器發(fā)聲；而基極高電平則使三極管關閉，蜂鳴器停止發(fā)聲。 圖 蜂鳴報警電路 密 碼鎖電路 密碼鎖部分由繼電器組成，當密碼輸入正確選擇開鎖繼電器就會吸合。如圖 所示。繼電器是一種電子控制器件， 它包含 控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路） 兩個部分 ， 普遍在 自動控制 的 電路中 使用。繼電器其實就是 用 比 較小的電流 來 控制 相對較大電流的一種“自動開關”。 因此它 在電路中 也 起著自動調(diào)節(jié)、轉換電路 、安全保護 等作用。用一個小開關來控制一個低壓電路 ,電路中有一個電磁鐵 ,通電以后電磁鐵就可以吸下高壓電路中的銜鐵從而接通高壓的電路。低壓電路斷開后電磁鐵失去磁性 ,放開銜鐵 ,高壓電路也就斷了。 陜西理工學院畢業(yè)設計 第 11 頁 41 頁 圖 密碼鎖電路 陜西理工學院畢業(yè)設計 第 12 頁 41 頁 4 紅外遙控電路設計 對紅外遙控進行系統(tǒng)設計，必須先了解一些有關的原理，如：紅外通信基本原理， 紅外線遙控原理等；還要對設計 有一個比較清楚的方案。 紅外通信基本原理 紅外遙控是單工的紅外通信方式，本設計的紅外遙控采用以通信方式為基礎的紅外遙控，而且本設計也使用了紅外通信技術， 因此 著重分析紅外通信的基本原理。 紅外通信是 通過運用 紅外技術 來 實現(xiàn) 近距離 兩點 之 間的 信息轉發(fā) 和秘密 通信。它 是 由紅外 的 發(fā)射 與 接收系統(tǒng)兩 個 部分組成。發(fā)射系統(tǒng) 將一個光脈調(diào)制后發(fā)出紅外信號。然后接收系統(tǒng)將其接受，這就構成了紅外通信系統(tǒng)。 紅外線是波長在 750nm 至 1mm 之間的電磁波， 它是一種肉眼不可見的光線，其頻率在微波和可見光之間 。紅外通信 通常使用的是 紅外波段 里 的近紅外線， 其 波長在 25um間。 在 紅外數(shù)據(jù)協(xié)會（ IRDA）成立 以 后， 為了使各廠商生產(chǎn)的紅外產(chǎn)品可以得到最佳的通信效果 ，紅外通信協(xié)議 把 紅外數(shù)據(jù)通信所 使用 的光波波長的范圍限定在 850 至 900nm 之內(nèi)。 紅外通信的基本原理是發(fā)送端 采用 單片機 將 等待發(fā)送的 二進制信號調(diào)制 成某個頻率 的脈沖串信號（載波信號 ）， 并驅(qū)動 紅外發(fā)射管發(fā)射 出 紅外信號。 它 常用的 調(diào)制方式 有 兩種，分別為 通過脈沖 的 寬度 對 信號 進行 調(diào)制的脈寬調(diào)制（ PWM）和 運用 脈沖串 間的時間間隔 對信號 進行 調(diào)制的脈時調(diào)制（ PPM）。 本 次設計將 使 用脈時調(diào)制 的 方法，即 把 二進制信息 用脈沖串 間的時間間隔來表示，數(shù)據(jù)比特的傳送 方式可以對比沒有 奇偶校驗的 RS232 通信，先產(chǎn)生一個同步頭， 再是 8 位的數(shù)據(jù)比特。 如圖 所示。 載波信號的頻率 為 ?=38kHz， 載波周期 T=，本設計使用單片機軟件產(chǎn)生載波，取T=26us，脈沖寬度 t1=10T=260us，二進制數(shù) 0 的脈沖串周期 t2=500us，二進制數(shù) 1 的脈沖串周期 t3=1000us。 由于紅外光存在反射 ,在全雙工的方式下 所 發(fā)送的信號也 有 可能會被本身接收，因此，紅外通信應 該 采用異步半雙工 的 方式， 也就是說 通信的某一方發(fā)送 與 接收是交替進行的。 紅外線遙控原理 紅處 發(fā)射 與 接收電路 都是使 用 8051 單片機來實現(xiàn) 的 ， 它體積小、 電路 構成 簡單 、 輸出控制 的 方式 也 可 以 選擇，實用性 很 強。 具 體 遙控 過程如下： 發(fā)射時： 首先， 把 從串行發(fā)射口 送出的 信號 反饋 給 端 口 對其進行 內(nèi)部調(diào)制 ,然后再從 口 將其 送出 ,最后通過 紅外發(fā)射二極管發(fā)射出去 ,發(fā)射距離 大約 為 10m。 接收時 : 采用和 發(fā)射頭 所 配套 的 一體化紅外接收頭，會將接收到的數(shù)據(jù)送到串行口端口 中，再 經(jīng)過 系統(tǒng) 進行 判定確認 接收數(shù)據(jù)是否與存儲的數(shù)據(jù)是否一致，一致就開鎖，不一致就放棄開鎖 . 圖 PPM 調(diào)制波形圖 t1 t1 t2 t3 二進制 0 二進制 1 陜西理工學院畢業(yè)設計 第 13 頁 41 頁 主要模塊設計 收發(fā) 系統(tǒng)主要 是 由發(fā)射 模 塊 與 接收模塊 兩個模塊構 成。其中發(fā)射模塊 主要 是由 MCS51單片機、 調(diào)制放大電路 以及 載波發(fā)生器 和 紅外發(fā)射電路 構 成； 而 接收模塊則 是 由紅外接收電路、 MCS51 單片機 以及 繼電器 電路 和 電磁 鎖 組 成。如圖 所示。 圖 紅外遙控密碼鎖的組成框圖 紅外遙控器是由遙控編碼電路、鍵盤電路 、 放大器 以及 紅外發(fā)光二級管等 幾個 主要部分構 成。當檢測到有按鍵 被 按下 后 ，遙控編碼電路 就 會通過 對 鍵盤行列 進行 循環(huán)掃描 從而 獲取到 所按鍵的鍵值編 碼。 鍵值是通過編碼 所 得到 的一串鍵值的代碼，然后 用編碼 脈沖對 載波信號 調(diào)制，然后將其進行功率 放大后 由 發(fā)光二級管將信號發(fā)射出去。 其實際發(fā)射部分主要 是由 單片機 對其 完成編碼，然后通過用振蕩器產(chǎn)生的 1MHz 的振蕩電路對其所得到編碼進行調(diào)制，最后也是經(jīng)過紅外發(fā)射頭將編碼信號放大 發(fā)射出去。這是發(fā)射端所使用的是 12MHz 晶振所決定的因素。并且是要在發(fā)射端 對晶振進行的整數(shù)分頻，分頻系數(shù)一般是取 12，所以也就得出 12MHz/12=1MHz。 紅外遙控的接收部分主要是由光電轉換、放大、解調(diào)、解碼等幾部分組成。其中光電轉換、放大、解調(diào)是由紅外一體化接收頭來完成實現(xiàn)的。接收部分的單片機主要功能是完成其解碼功能。本 次 設計是采用了一體化紅外接收頭。 單 片 機 調(diào)制發(fā)射