【正文】 鎖的核心控制，共設(shè)了 9 個(gè)用戶輸入鍵，其中只有 4 個(gè)是有效的密碼按鍵，其它的都是干擾按鍵，若按 下干擾鍵，鍵盤輸入電路自動(dòng)清零，原先輸入的密碼無效，需要重新輸入；如果用戶輸入密碼的時(shí)間超過 40 秒（一般情況下，用戶不會(huì)超過 40 秒，若用戶覺得不便，還可以修改）電路將報(bào)警 80 秒，若電路連續(xù)報(bào)警三次，電路將鎖定鍵盤 5 分鐘，防止他人的非法操作。 電路由兩大部分組成：密碼鎖電路和備用電源 (UPS)，其中設(shè)置 UPS 電源是為了防止因?yàn)橥ｋ娫斐傻拿艽a鎖電路失效，使用戶免遭麻煩。 密碼鎖電路包含：鍵盤輸入、密碼修改、密碼檢測、開鎖電路、執(zhí)行電路、報(bào)警電路、鍵盤輸入次數(shù)鎖定電路。 2 方案二：采用一種是用以 AT89S51 為核心 的單片機(jī)控制方案。利用單片機(jī)靈活的編程設(shè)計(jì)和豐富的 IO 端口，及其控制的準(zhǔn)確性，不但能實(shí)現(xiàn)基本的密碼鎖功能，還能添加調(diào)電存儲(chǔ)、聲光提示甚至添加遙控控制功能。其原理如圖 1－ 2所示。 圖 2－ 2 單片機(jī)控制方案 通過比較以上兩種方案，單片機(jī)方案有較大的活動(dòng)空間，不但能實(shí)現(xiàn)所要求的功能而且能在很大的程度上擴(kuò)展功能，而且還可以方便的對系統(tǒng)進(jìn)行升級，所以我們采用后一種方案。 本方案采用一種是用以 89S51 為核心的單片機(jī)控制方案。利用單片機(jī)靈活的編程設(shè)計(jì)和豐富的 I/O 端口，及其控制的準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)基本的密碼鎖功能。 初步設(shè)計(jì)思路如下： 輸入密碼用矩形鍵盤，包括數(shù)字鍵和功能鍵。 LED 數(shù)碼管顯示輸入密碼，用 74JS247 驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管發(fā)光顯示數(shù)碼，用 74LS138控制各位顯示器分時(shí)進(jìn)行顯示。 用發(fā)光二極管代替開鎖的電路，發(fā)光表示開鎖。 輸入密碼錯(cuò)誤次數(shù)超過 3 次，系統(tǒng)報(bào)警。 打開電源后，顯示器顯示“ 000000”，設(shè)原始密碼為“ 123456”，只要輸入此密碼便了開門。這樣可預(yù)防停電后再來電 時(shí)無密碼可用。 按“ C”鍵，清除顯示器為“ 000000”。 欲重新設(shè)定密碼，先輸入密碼在案“ *”。 輸入密碼，再按“ D”鍵。若密碼與設(shè)定密碼相同，則開門。否則顯示器清開鎖控制電路 89S51 單片機(jī) AT24C02 掉電存儲(chǔ) 串口顯示電路 矩陣 鍵盤 控制 指示電路 輸入錯(cuò)誤鎖定鍵盤 延時(shí)報(bào)警控制電路 3 為“ 000000”。 軟件的設(shè)計(jì)主要包括鍵盤鍵值的讀取， LED 顯示程序，密碼比較程序和報(bào)警程序。 第 3 章 硬件電路設(shè)計(jì) 鍵盤電路設(shè)計(jì) 使用矩陣鍵盤，所以本設(shè)計(jì)就采用行列式鍵盤，同時(shí)也能減少鍵盤與單片機(jī)接口時(shí)所占用的 I/O 線的數(shù)目，在按鍵比較多的時(shí)候，通常采用這樣方法。其原理如圖 4 。 圖 矩陣 鍵盤 每一條水平（行線）與垂直線（列線）的交叉處不相通，而是通過一個(gè)按鍵來連通，利用這種行列式矩陣結(jié)構(gòu)只需要 N 條行線和 M 條列線，即可組成具有 N M 個(gè)按鍵的鍵盤。 在這種行列式矩陣鍵盤非鍵盤編碼的單片機(jī)系統(tǒng)中，鍵盤處理程序首先執(zhí)行等待按鍵并確認(rèn)有無按鍵按下的程序段。 當(dāng)確認(rèn)有按鍵按下后，下一步就要識(shí)別哪一個(gè)按鍵按下。對鍵的識(shí)別通常有兩種方法：一種是常用的逐行掃描查詢法；另一種是速度較快的線反轉(zhuǎn)法。 對照圖 所示的 4 4 鍵盤，說明線反轉(zhuǎn)個(gè)工作原理。 首先辨別鍵盤中有無鍵按下，有單片機(jī) I/O 口向鍵盤送全掃描字 ，然后讀入行線狀態(tài)來判斷。方法是：向行線輸出全掃描字 00H，把全部列線置為低電平，然后將列線的電平狀態(tài)讀入累加器 A 中。如果有按鍵按下，總會(huì)有一根行線電平被拉至低電平從而使行線不全為 1。 判斷鍵盤中哪一個(gè)鍵被按下使通過將列線逐列置低電平后，檢查行輸入狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)的。方法是：依次給列線送低電平，然后查所有行線狀態(tài)，如果全為 1， 5 則所按下的鍵不在此列；如果不全為 1，則所按下的鍵必在此列，而且是在與零電平行線相交的交點(diǎn)上的那個(gè)鍵。 具體的功能設(shè)計(jì)如表 ： 表 按鍵功能 按 鍵 鍵 名 功 能 說 明 1－ 9 鍵 數(shù) 字 鍵 輸 入 密 碼 * 鍵 重 設(shè) 密 碼 鍵 設(shè) 定 新 密 碼 D 鍵 確 定 鍵 比 較 密 碼 鍵 清 除 鍵 使 顯 示 器 清 零 顯示電路 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的顯示電路是為了給使用者以提示而設(shè)置的。本系統(tǒng)的顯示采用串行顯示的方式，只使用單片機(jī)的一個(gè)串行口，利用 74LS247 驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管發(fā)光顯示數(shù)碼和 74LS138 控制位選信號，就可以完成單片機(jī)的顯示功能，顯示電路的電路原理圖如圖 所示。 用 — 接 74LS247 的 A， B， C， D 四端口， 74LS247 的輸出 口接 LED的七段顯示；而 — 接 74LS138 的 A， B， C 三個(gè)輸入口， 74LS138 的輸出口接 LED 的位顯示。通過軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)字和位控制。 圖 LED 顯示電路 6 用 74LS247 可以控制輸出什么字型。 74LS247 的邏輯功能表如表 ： 表 74LS247 的邏輯功能表 用 74LS138 控制位循環(huán)顯示，其邏輯功能表如表 ： 表 74LS138 邏輯功能表 C B A Y1 Y2 Y0 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 開鎖電路 在本次設(shè)計(jì)中，基于節(jié)省材料的原則，暫時(shí)用發(fā)光二極管代替電磁鎖，發(fā)光管亮，表示開鎖；滅，表示沒有開鎖。電路圖如 所示。當(dāng) 口輸出低電平時(shí)，二極管發(fā)光，表示開鎖。 7 圖 開鎖電路 報(bào)警電路 圖 報(bào)警電路 報(bào)警模塊由蜂鳴器和單片機(jī)組成。選擇一只壓電式蜂鳴器，壓電式蜂鳴器工作時(shí)約需要 100mA 驅(qū)動(dòng)電流。蜂鳴器電路如圖 所示。當(dāng) 89C51 的 口輸出為低電平時(shí)，蜂鳴器產(chǎn)生蜂鳴音， 89C51 輸出為高電平時(shí)，蜂鳴器不發(fā)聲。 8 第四章 軟件設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)思路 電子密碼鎖工作的主要過程是 LED 數(shù)碼管提示開始輸入密碼，通過鍵盤輸入密碼，同時(shí) LED 顯示密碼輸入情況，按下確認(rèn)鍵后判斷密碼的正 確性，作出開鎖或報(bào)警處理。當(dāng)輸入密碼連續(xù)輸入錯(cuò)誤 3 次時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警。 密碼的設(shè)定，在此程序中密碼是固定 40H— 45H 中 ，假設(shè)預(yù)設(shè)的密 碼為123456共 6 位密碼。 由于采用兩個(gè)按鍵來完成密碼的輸入，那么其中一個(gè)按鍵為功能鍵，另一個(gè)按鍵為數(shù)字鍵。在輸入過程中，首先輸入密碼的長度，接著根據(jù)密碼的長度輸入 9 密碼的位數(shù)，直到所有長度的密碼都已經(jīng)輸入完畢；或者輸入確認(rèn)功能鍵之后，才能完成密碼的輸入過程。進(jìn)入密碼的判斷比較處理狀態(tài)并給出相應(yīng)的處理過程。 各子程序設(shè)計(jì) 1 鍵盤掃描子程序 鍵盤掃描流程圖如圖 圖 鍵盤掃描流程圖 鍵盤掃描子程序如下： L2: MOV R3,0F7H MOV R1,00H L3: MOV A,R3 MOV P1,A MOV A,P1 10 MOV R4,A SETB C MOV R5,04H L4: RLC A JNC KEYIN INC R1 DJNZ R5,L4 CALL DISP MOV A,R3 SETB C RRC A MOV R3,A JC L3 JMP L2 2 LED 顯示子程序 LED 顯示流程圖如圖 圖 LED 顯示流程圖 LED 顯示子程序如下： DISP:MOV R0,45H DISP1: MOV A,@R0 11 ADD A,50H MOV P0,A CALL DELAY DEC R0 MOV A,@R0 ADD A,40H MOV P0,A CALL DELAY DEC R0 MOV A,@R0 ADD A,30H MOV P0,A CALL DELAY DEC R0 MOV A,@R0 ADD A,20H MOV P0,A CALL DELAY DEC R0 MOV A,@R0 ADD A,10H MOV P0,A CALL DELAY DEC R0 MOV A,@R0 ADD A,00H MOV P0,A CALL DELAY RET 12 3 密碼比較和報(bào)警程序 密碼比較和報(bào)警流程圖如 圖 密碼比較和報(bào)警流程 密碼比較和報(bào)警程序： COMP: MOV R1,45H MOV R0,35H MOV R2,06H C1: MOV A,@R1 XRL A,@R0 JNZ C3 DEC R1 DEC R0 DJNZ R2,C1 CLR MOV R2,200 C2: MOV R6,248 13 DJNZ R6,$ DJNZ R2,C2 C3: INC R5 MOV A,R5 MOV R5,A CJNE R5 ,03H,C4 CLR MOV R5,00H C4: JMP START 第 5 章 系統(tǒng)調(diào)試 本次調(diào)試采用 Protues 軟件仿真。首先設(shè)計(jì)電子密碼鎖的源程序，源程序經(jīng)過匯編后，生成的目標(biāo)文件經(jīng)過仿真調(diào)試。 依次按下 1， 2， 3，4， 5， 6 后， LED 顯示如圖 圖 LED 顯示 按下確定鍵后，二極管亮，表示密碼正確開門。如圖 圖 密碼正確開門 14 第 6 章 心得體會(huì) 課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí) ,發(fā)現(xiàn) ,提 出 ,分析和解決實(shí)際問題 ,鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié) ,是對學(xué)生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程 .隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新日異，單片機(jī)已經(jīng)成為當(dāng)今計(jì)算機(jī)應(yīng)用中空前活躍的領(lǐng)域， 在 生活中 可以說得是無處不在。因此作為二十一世紀(jì)的大學(xué)來說掌握單片機(jī)的開發(fā)技術(shù)是十分重要的。 回顧起此次單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，至今我仍感慨頗多，的確，從選題到定稿，從理論到實(shí)踐，在整整兩星期的日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的的東西，同時(shí)不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識(shí)。通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了 理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會(huì)遇到過各種各樣的問題，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學(xué)過的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，對單片機(jī)匯編語言掌握得不好 ， 通過這次課程設(shè)計(jì)之后，一定把以前所學(xué)過的知識(shí)重新溫故。 這次課程設(shè)計(jì)終于順利完成了，在設(shè)計(jì)中遇到了很多編程問題， 在同學(xué)的幫助下 ，終 于游逆而解。 非常 感謝！ 15 第 7 章 參考文獻(xiàn) [1]《單片機(jī)原理及及應(yīng)用》王迎旭編 機(jī)械工業(yè)出版社 2021 [2]《單片機(jī)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)技術(shù)》 周航慈 著 北京航空航天大學(xué)出版社 [3] 黃志君 ， 高峰 ， 王建 .輪胎壓力 監(jiān)測系統(tǒng) [J].廣西工學(xué)院學(xué)報(bào) .2021(4):9～ 12.