【正文】 下的狀態(tài)持續(xù)一段時(shí)間后（比如 20S 內(nèi)），應(yīng)該馬上關(guān)閉顯示器屏幕，同時(shí)禁止按鍵的輸入。 讀順序地址內(nèi)容：開(kāi)始 → 寫(xiě)器件地址 → 響應(yīng) → 要讀的字節(jié)地址 → 響應(yīng) → 開(kāi)始 → 讀器件地址 → 響應(yīng) → 數(shù)據(jù) 1→ 響應(yīng) →……→ 數(shù)據(jù) N→ 無(wú)響應(yīng) → 停止。 下面是三種不同的讀操作方式時(shí)序?qū)Ρ龋? 讀當(dāng)前地址內(nèi)容：開(kāi)始 → 讀器件地址 → 響應(yīng) → 數(shù)據(jù) → 無(wú)響應(yīng) → 停止。讀順序地址內(nèi)容操作方式通過(guò)立即讀或隨機(jī)地址讀操作來(lái)啟動(dòng)，主機(jī)在 AT24C04 發(fā)送完一個(gè) 8 位數(shù)據(jù)后產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)答信號(hào)，告知AT24C04 主機(jī)要求更多數(shù)據(jù)。主機(jī) 置通過(guò) R/W——位為 0，發(fā)送開(kāi)始信號(hào)、 AT24C04 地址和欲讀取的字節(jié)數(shù)據(jù)地址來(lái)執(zhí)行一次偽操作，在 AT24C04 應(yīng)答后，主機(jī)再一次發(fā)送開(kāi)始信號(hào)和 AT24C04的地址，此時(shí) R/W——位置 1， AT24C04 響應(yīng)并應(yīng)答信號(hào)，然后輸出字節(jié)數(shù)據(jù)，最后主機(jī)以一 個(gè)停止信號(hào)結(jié)束數(shù)據(jù)的讀取。 (2)讀隨機(jī)地址內(nèi)容。 AT24C04 接收到器件地址信號(hào)并且 I2C 總線允許接收數(shù)據(jù)（ R/W——=1），則首先發(fā)送一個(gè)應(yīng)答信號(hào)然后輸出數(shù)據(jù)。 讀操作方式 (1)讀當(dāng)前地址內(nèi)容。 地址高于 8 位：開(kāi)始 → 器件地址 → 響應(yīng) → 高 8 位字節(jié)地址 → 響應(yīng) → 低 8 位字節(jié)地址 → 響應(yīng) → 數(shù)據(jù) 1→ 響應(yīng) →……→ 數(shù)據(jù) N→ 響應(yīng) → 停止。頁(yè)寫(xiě)和 字節(jié)寫(xiě)所不同的是：字節(jié)寫(xiě)一次只能寫(xiě)入一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)，頁(yè)寫(xiě)一次可以寫(xiě)入 8 個(gè)或 16 個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)。 AT24C04 在內(nèi)部擦寫(xiě)過(guò)程中不響應(yīng)主機(jī)的任何請(qǐng)求，因此在兩次寫(xiě)操作之間應(yīng)該留有足夠的反應(yīng)時(shí)間。字節(jié)寫(xiě)模式下，主機(jī)發(fā)送（ R/W——位置為 0）起始命令和器件地址信息，主機(jī)在收到 AT24C04 的應(yīng)答信號(hào)后，發(fā)送 1~8 位字節(jié)地址，寫(xiě)入 AT24C04的地址指針中。 寫(xiě)操作方式 兩種寫(xiě)操作方式為：字節(jié)寫(xiě)和頁(yè)寫(xiě)。 掉電存 儲(chǔ)模塊子程序主要涉及 AT24C04 的寫(xiě)操作方式和讀操作方式。 掉電存儲(chǔ)子程序 掉電存儲(chǔ)子程序就是將初始密碼寫(xiě)進(jìn) AT24C04，單片機(jī)每次復(fù)位后從AT24C04 中讀取密碼用來(lái)和輸入的密碼進(jìn)行比較，以判斷輸入的密碼的正確性。 以下是 LCD1602 從第一行第一列開(kāi)始顯示 N（ 0N≤16）個(gè)字符的程序流程圖。 Y N 確定被按下的鍵 在第二行？ Y N 確定被按下的鍵 在第三行？ Y N 確定被按下的鍵 在第四行中確定被按下的鍵 返回對(duì)應(yīng)的按鍵號(hào) 在第一行？ 開(kāi)始 掃描鍵盤(pán) 有鍵按下？ Y N 鹽城工學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（ 2020） 18 圖 43 單行鍵盤(pán)掃描流程圖 在本設(shè)計(jì)中， 各按鍵的功能與圖 35 一樣 詳見(jiàn)圖 顯示模塊子程序 由于設(shè)計(jì)中要求能夠顯示密碼輸入界面、密碼輸入信息、密碼正確后提示界面、密碼錯(cuò)誤后提示界面和修改密碼相關(guān)界面等信息，故要用到很多個(gè)顯示子程序來(lái)顯示不同的內(nèi)容。 圖 43 為 CPU 掃描第一行鍵盤(pán)的程序流程圖。初始時(shí)將~ 值賦為 0， ~ 賦為 1， CPU 始終掃描 P1 端口，當(dāng) P1 值不為0xf0 時(shí)，有按鍵被按下，否責(zé)沒(méi)有按鍵被按下。 表 41 按鍵鍵值表 按鍵名稱(chēng) 鍵值 按鍵名稱(chēng) 鍵值 1 0x7e 9 0x7d 2 0xbe 0 0xbb 3 0xde A 0xdb 4 0xee B 0xeb 5 0x7d C 0x77 6 0xbd D 0xb7 7 0xdd E 0xd7 8 0xed F 0xe7 鍵盤(pán)掃描子程序的流程圖如圖 42 所示： 鹽城工學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（ 2020） 17 圖 42 鍵盤(pán)掃描程序流程圖 從流程圖可以看出，此鍵盤(pán)識(shí)別程序是通過(guò)逐行掃描來(lái)確定是否有鍵按下，當(dāng)確定某一行有鍵按下時(shí)，再在該行中確定被按下的是哪 一個(gè)按鍵。在給按鍵確定鍵值時(shí)必須采用同一種算法，并且計(jì)算出來(lái)的鍵值應(yīng)該是互不相同的。 采用某種算法，將被按下的鍵所在的行和列 的信息合并成為一個(gè)信息，該信息即為此鍵的鍵值。如果列的數(shù)值全部為 1，說(shuō)明不是這一行的按鍵被按下，掃描下一行，如果列的數(shù)值不全為 1，則說(shuō)明被按下的按鍵時(shí)在這一行。 (2) 識(shí)別被按下的鍵的位置。 初始化 顯示輸入密碼界面 輸入密碼 密碼正確？ 開(kāi)鎖 掃描功能鍵 有鍵輸入？ 是改密鍵？ 進(jìn)行改密操作 顯示界面 是閉鎖鍵？ 進(jìn)行閉鎖操作 Y N Y N N Y 開(kāi)啟定時(shí)中斷 次數(shù) 3？ 調(diào)用報(bào)警子程序 Y N 鹽城工學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（ 2020） 16 讓所有的行為 0，然后讀列的數(shù)值。 鍵盤(pán)掃描子程序 矩陣鍵盤(pán)掃描子程序應(yīng)該具有以下 2 個(gè) 基本的功能： (1)能判斷是否有鍵按下； (2)能確定是哪個(gè)鍵被按下。 鹽城工學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（ 2020） 15 圖 41 主程序流程圖 此次基于單片機(jī)的電子密碼鎖設(shè)計(jì)的軟件設(shè)計(jì)方面的主要問(wèn)題是如何實(shí)現(xiàn)鍵盤(pán)輸入、信息顯示、密碼的掉電存儲(chǔ)以及密碼的比較和處理。 密碼初始化電路 密碼初始化是有個(gè)相當(dāng)于超級(jí)用戶的功能電路當(dāng)用戶密碼忘記時(shí)可以點(diǎn)擊按鍵實(shí)現(xiàn)密碼的初始化： 123456。通過(guò)控制輸入脈沖的頻率還能控制蜂鳴器的發(fā)音頻率。圖 310 是用蜂鳴器模擬的報(bào)警機(jī)構(gòu)仿真圖。 報(bào)警機(jī)構(gòu) 在這次基于單片機(jī)的電子密碼鎖設(shè)計(jì)中，通過(guò)控制 蜂鳴器的發(fā)音來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的報(bào)警功能。 圖 39 開(kāi)鎖顯示電路 由于單片機(jī) I/O 口默認(rèn)為高電平，故初始時(shí)二極管不亮，代表鎖是閉著的。 因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)中是以發(fā)光二極管代替電磁鎖，二極管亮代表鎖開(kāi)，因此可以設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的可以點(diǎn)亮二極管的電路系統(tǒng)代替電磁鎖開(kāi)鎖機(jī)構(gòu)。 AT24C02 內(nèi)部含有 256 個(gè)字節(jié)，通過(guò) I2C 總線接口進(jìn)行操作，有一個(gè)專(zhuān)門(mén)的寫(xiě)保護(hù)功能（ WP=1 時(shí)即為寫(xiě)保護(hù)）。能提高系統(tǒng)的安全行，使系統(tǒng)更人性化，更有可擴(kuò)展性。通過(guò) LCD 顯示屏，可以清楚地判斷出密碼鎖所處的狀態(tài)。開(kāi)鎖時(shí)，按下鍵盤(pán)上的開(kāi)鎖按鍵后，利用 鍵盤(pán)上的數(shù)字鍵 0－ 9 輸入密碼，每按下一個(gè)數(shù)字鍵后在顯示器上顯示一個(gè) *，輸入多少位就顯示多少個(gè) *。 實(shí)現(xiàn)功能如圖 35 鹽城工學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（ 2020） 11 LCD 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。 判斷鍵盤(pán)中哪一個(gè)按鍵被按下通常是通過(guò)將列線逐列至低電平后，檢查行輸入狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。具體方法是：向行線輸出全掃描字00H，把全部列線置成低電平，然后將列線的電平狀態(tài)讀入累加器 A中。 此系統(tǒng)中，我們采用線反轉(zhuǎn)法。 當(dāng)確認(rèn)有按鍵按下后，下一步就是要識(shí)別哪一個(gè)按鍵被按下。 圖 35 矩陣鍵盤(pán)電路 每一行與每一列的交叉處不相同，而是通過(guò)一個(gè)按鍵來(lái)連通，利用這種行列式矩陣結(jié)構(gòu)只需要 N 根行線與 M根列線，即可組成具有 N M 個(gè)按鍵 的矩陣鍵盤(pán)。 圖 34 時(shí)鐘電路 鹽城工學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（ 2020） 10 密碼鎖電路 按鍵電路的設(shè)計(jì) 為了加強(qiáng)密碼的保密性，采用一個(gè) 4 4 的矩陣式鍵盤(pán)可以任意設(shè)置用戶密碼（ 116 位長(zhǎng)度），從而提高了密碼的保密性，同時(shí)也能減少與單片機(jī)接口時(shí)所占用的 I/O 口線的數(shù)目，節(jié)省了單片機(jī)的寶貴資源，在按鍵比較多的時(shí)候，通常采用這種方法。當(dāng)采用內(nèi)部時(shí)鐘時(shí)，連接方法如下圖所示，在晶振引腳 XTAL1（ 19腳）和 XTAL2（ 18腳）引腳之間接入一個(gè) 晶振，兩個(gè)引腳對(duì)地分別再接入一個(gè)電容即可產(chǎn)生所需的時(shí)鐘信號(hào)，電容的容量一般在幾十皮法，如 20PF。如圖 33所示。當(dāng)單片機(jī)已在運(yùn)行當(dāng)中時(shí)，按下復(fù)位鍵 S 后松開(kāi)，在復(fù)位引腳 RET（ 9腳）腳持續(xù)出現(xiàn) 24 個(gè)振蕩器脈沖周期（即 2個(gè)機(jī)器周期）的高電平信號(hào)將使單片機(jī)復(fù)位。但單片機(jī)本身是不能自動(dòng)進(jìn)行復(fù)位的，必須配合相應(yīng)的外部電路才能實(shí)現(xiàn)。單片機(jī)啟運(yùn)運(yùn)行時(shí)，都需要先復(fù)位，其作用是使CPU 和系統(tǒng)中其他部件處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開(kāi)始工作。 圖 32 是單片機(jī)最小系統(tǒng)的 完整仿真圖。其原理方框圖如圖 31 所示 。 3 硬件電路方框圖 電路由兩大部分組成： AT89S51 單片機(jī)及其外圍 電路和密碼鎖電路。 鹽城工學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（ 2020） 7 方案確立 (1)為了實(shí)現(xiàn)密碼的保密性，采用一個(gè) 44 的矩陣式鍵盤(pán)可以任意設(shè)置用戶密碼，從而提高了密碼的保密性。 2 總體設(shè)計(jì)方案 設(shè)計(jì)思路 該電路是一種采用以 AT89S52為核心的單片機(jī)控制方案。 盡管電子密碼鎖還存在著一些缺陷，但是其安全性高、方便易用、能夠智能報(bào)警的優(yōu)勢(shì)卻是傳統(tǒng)鑰匙鎖取代不了的，而且隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展和各種電子器件的價(jià)格的不斷降低，電子密碼鎖也將往低成本、多功能的方向發(fā)展。相對(duì)于笨重而構(gòu)造簡(jiǎn) 單的傳統(tǒng)機(jī)械鎖來(lái)說(shuō)，電子密碼鎖具有體積小，可靠性高的優(yōu)勢(shì)。在我國(guó)，電子密碼鎖技術(shù)卻才相當(dāng)于國(guó)際上七十年代的水平，相對(duì)來(lái)說(shuō)還很落后。 電子密碼鎖 的現(xiàn)狀及 發(fā)展趨勢(shì) 目前，和西方發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)的電子密碼鎖技術(shù)還相對(duì)落后。這就需要我們不斷研究電子密碼鎖的設(shè)計(jì)方法和實(shí)現(xiàn)原理。電子密碼鎖雖然有安全性高、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，但是卻不如機(jī)械鎖價(jià)格低廉，因此，在市場(chǎng)上的主流產(chǎn)品還是機(jī)械鎖。 基于單片機(jī)的電子密碼鎖的出現(xiàn)，在一定程度上解決了用戶私人財(cái)產(chǎn)安全的問(wèn)題。這種 電子密碼鎖是以單片機(jī)為核心，配以相應(yīng)的硬件電路和軟件程序，實(shí)現(xiàn)密碼的設(shè)置、存貯、識(shí)別和顯示，以及報(bào)警信號(hào)的接收和發(fā) 送等功能，具有操作快、修改密碼簡(jiǎn)單、 安全性高、鹽城工學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（ 2020） 6 功耗低 等優(yōu)點(diǎn)。自 20世紀(jì) 70 年代第一塊單片機(jī)芯片 TMS1000 于美國(guó)德克薩斯儀器公司面世以來(lái)，基于其體積小、價(jià)格低廉、個(gè)性突出等特點(diǎn)，越來(lái)越多的電子產(chǎn)品開(kāi)始采用單片機(jī)芯片作為核心控制部件。特別是傳統(tǒng)的機(jī)械鎖，由于其構(gòu)造簡(jiǎn)單，在慣偷面前，甚至能夠只用一根鐵絲就直接將其 打開(kāi)，使其失去了保障用戶個(gè)人財(cái)產(chǎn)安全的意義。 鎖具的起源可以追朔到人類(lèi)社會(huì)財(cái)產(chǎn)私有化的出現(xiàn)，鎖具從其出現(xiàn)到發(fā)展至今天的高科技化、信息化，已經(jīng)有若干年的歷史了。 電子密碼鎖設(shè)計(jì)的背景及意義 在現(xiàn)代文明社會(huì)，雖然人們的道德素質(zhì)越來(lái)越高，“梁上君子”、“三只手”等人群相對(duì)舊社會(huì)大大減少，但是像“某某小區(qū)遭入室行竊，居民損失 XXXX”之類(lèi)的新聞我們還是經(jīng)常能夠在報(bào)紙上看到的。 (4)無(wú)法“技術(shù)”破解。 (3)能夠報(bào)警。 (2)操作簡(jiǎn)單。用戶可以隨時(shí)更改密碼， 以確保密碼鎖的安全性和可靠性。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，電子密碼鎖就是能夠?qū)崿F(xiàn)密碼等信息的設(shè)置、存貯、識(shí)別和顯示，以及報(bào)警信號(hào)的接收和發(fā)送等功能的電子器件。在設(shè)計(jì)中， 利用識(shí)別密碼是否正確來(lái)開(kāi)鎖或報(bào)警，通過(guò)串行存儲(chǔ)器 AT24C02 來(lái)實(shí)現(xiàn)密碼的修改和存儲(chǔ) 關(guān)鍵詞 :單片機(jī)；密碼鎖；矩陣鍵盤(pán)；掉電存儲(chǔ) The Design Of Electronic Code Lock Based On Single Chip Microputer Abstract： As sealed device, the lock added to such objects like door, box, drawer etc, can be opened with specified key. Since the ancient time, lock is a kind of security, guaranteeing people’s property safety even life safety. With the development of human history and more attention paid to property safety and life safety, various multifunctional locks can be seen in the world. Traditional mechanical locks people use in life are gradually replaced by electronic bination lock characterized with better safety performance and more functions. In the modern society, electronic