【正文】 t row,col,tmp1,tmp2。然后啟動程序，進行保護，再次在鍵盤上輸入密碼，系統(tǒng)進行掃描，如果和之前一樣，則執(zhí)行相同程序，如不是，則執(zhí)行另一種程序。第4章 軟件程序設(shè)計本系統(tǒng)軟件設(shè)計由主程序、初始化程序、LCD顯示程序、鍵盤掃描程序、鍵功能程序、密碼設(shè)置程序、EEPROM讀寫程序和延時程序等組成。在設(shè)計中，暫時用發(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。其中DC5是為了消除電磁鎖可能產(chǎn)生的反向高電壓以及可能產(chǎn)生的電磁干擾。由DR1Q1組成驅(qū)動電路，其中Q1可以選擇普通的小功率三極管如8050、9018都可以滿足要求。其實際電路如圖3－12所示。其原理如圖3－11所示。VCCE212POWER2PIN圖3 9 電源輸入電路原理圖 報警電路報警部分由陶瓷壓電發(fā)聲裝置及外圍電路組成，加電后不發(fā)聲，當有鍵按下時，“叮”聲，每按一下，發(fā)聲一次，密碼正確時，不發(fā)聲直接開鎖，當密碼輸入錯誤時，三極管T3導(dǎo)喇叭發(fā)出噪鳴聲報警。1602LCD主要技術(shù)參數(shù)：顯示容量:162個字符芯片工作電壓:—工作電流:()模塊最佳工作電壓:字符尺寸:(WH)mm1602型LCD基本操作程序如下表所示：表3 2 LCD1602基本操作程序讀狀態(tài)輸入RS=L，R/W=H，E=H輸出D0—D7=狀態(tài)字寫指令輸入RS=L，R/W=L，D0—D7=指令碼，E=高脈沖輸出無讀數(shù)據(jù)輸入RS=H，R/W=H，E=H輸出D0—D7=數(shù)據(jù)寫數(shù)據(jù)輸入RS=H，R/W=L，D0—D7=數(shù)據(jù)，E=高脈沖輸出無其顯示部分引腳接口如圖38所示：R1010kDB07DB18DB29DB310DB411DB512DB613DB714RS4R/W5E6VCC2VL+15VL16VSS1VEE3U2LCD1602圖3 8顯示電路原理圖 電源輸入電路密碼鎖主要控制部分電源需要用5V直流電源供電，其電路如圖39所示，而5V電源輸入時往往伴有雜波，[16]。當密碼輸入完成時，按下確認鍵，如果輸入的密碼正確的話， LCD子顯示“RIGHT”，使三極管T2導(dǎo)通，電磁鐵吸合，電子密碼鎖被打開，如果密碼不正確，LCD顯示屏?xí)@示“ERROR”，電子密碼鎖不能被打開[14]。同理只有按下關(guān)閉按鍵后顯示器才處于關(guān)閉狀態(tài)。本設(shè)計的顯示部分由液晶顯示器LCD1602取代普通的數(shù)碼管來完成。鍵盤的每個按鍵功能在程序設(shè)計中設(shè)置 。采用的是矩陣式按鍵鍵盤，它由行線和列線組成，也稱行列式鍵盤，按鍵位于行列的交叉點上，密碼鎖的密碼由鍵盤輸入完成，與獨立式按鍵鍵盤相比，要節(jié)省很多I/O口。AT24C02中帶有片內(nèi)地址寄存器，每寫入或讀出一個數(shù)據(jù)字節(jié)后，該地址寄存器自動加1，以實現(xiàn)對下一個儲存單元的讀寫，所有字節(jié)均以單一操作方式讀取。當WP管腳連接到Vss 或懸空允許器件進行正常的讀/寫操作 其電路如圖3－6所示。如果只有一個AT24C02被總線尋址，這三個地址輸入腳（A0、AA2 ）可懸空或連接到Vss，如果只有一個AT24C02被總線尋址這三個地址輸入腳（A0、AA2 ）必須連接到Vss。 　　A0、AA2 器件地址輸入端 　　這些輸入腳用于多個器件級聯(lián)時設(shè)置器件地址，當這些腳懸空時默認值為0。 管腳描述　　AT24C02串行時鐘輸入管腳用于產(chǎn)生器件所有數(shù)據(jù)發(fā)送或接收的時鐘，這是一個輸入管腳。數(shù)據(jù)傳送是由產(chǎn)生串行時鐘和所有起始停止信號的主器件控制的。 極限參數(shù)：　　工作溫度工業(yè)級55℃ +125℃ 　　商業(yè)級0 ℃+75℃ 　　貯存溫度65℃ +150℃ 　　 Vcc+ 　　 + 　　封裝功率損耗（Ta=25℃） 　　焊接溫度(10 秒) 300℃ 功能描述　　AT24C02支持IC，總線數(shù)據(jù)傳送協(xié)議IC，總線協(xié)議規(guī)定任何將數(shù)據(jù)傳送到總線的器件作為發(fā)送器。采用兩線串行的總線和單片機通訊，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腳的DIP封裝，使用方便。AT24C02有一個16字節(jié)頁寫緩沖器。電容取值為20pF。晶振、電容C2／C3及片內(nèi)與非門（作為反饋、放大元件）構(gòu)成了電容三點式振蕩器，振蕩信號頻率與晶振頻率及電容CC2的容量有關(guān)，但主要由晶振頻率決定，范圍在0～33MHz之間，電容CC3取值范圍在5～30pF之間。R1的作用在于限制按鍵按下瞬間電容C1的放電電流，避免產(chǎn)生火花，以保護按鍵觸電 。當電容C1放電結(jié)束后，RST端的電位由R1與R2分壓比決定。增加手動復(fù)位按鍵是為了避免死機時無法可靠復(fù)位。根據(jù)實際情況選擇如圖34所示的復(fù)位電路。在復(fù)位期間（即RST為高電平期間），P0口為高組態(tài)，P1－P3口輸出高電平；外部程序存儲器讀選通信號PSEN無效。 復(fù)位電路單片機復(fù)位是使CPU和系統(tǒng)中的其他功能部件都處在一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作，例如復(fù)位后PC＝0000H，使單片機從第—個單元取指令。本系統(tǒng)共有兩部分構(gòu)成，即硬件部分與軟件部分。其中矩陣鍵盤用于輸入數(shù)字密碼和進行各種功能的實現(xiàn)。為了結(jié)束讀操作，主機必須在第9個周期時發(fā)出停止條件或者在第9個時鐘周期內(nèi)保持SDA為高電平、然后發(fā)出停止條件。圖4給出的是順序讀的時序圖。2）寫操作：寫操作分為字節(jié)寫和頁面寫兩種操作，對于頁面寫根據(jù)芯片的一次裝載的字節(jié)不同有所不同。SDA線上的數(shù)據(jù)狀態(tài)僅在SCL為低電平的期間才能改變，SCL為高電平的期間，SDA狀態(tài)的改變被用來表示起始和停止條件[10]。主器件和從器件都可以工作于接收和發(fā)送狀態(tài)?？偩€基本操作：I2C規(guī)程運用主/從雙向通訊。帶有I2C接口的單片機有：CYGNAL的 C8051F0XX系列，PHILIPSP87LPC7XX系列，MICROCHIP的PIC16C6XX系列等。若未收到應(yīng)答信號，由判斷為受控單元出現(xiàn)故障[9]。 應(yīng)答信號：接收數(shù)據(jù)的IC在接收到8bit數(shù)據(jù)后，向發(fā)送數(shù)據(jù)的IC發(fā)出特定的低電平脈沖，表示已收到數(shù)據(jù)。開始信號：SCL為高電平時，SDA由高電平向低電平跳變，開始傳送數(shù)據(jù)。各種被控制電路均并聯(lián)在這條總線上，但就像電話機一樣只有撥通各自的號碼才能工作，所以每個電路和模塊都有唯一的地址，在信息的傳輸過程中，I2C總線上并接的每一模塊電路既是主控器（或被控器），又是發(fā)送器（或接收器），這取決于它所要完成的功能?？偩€的構(gòu)成及信號類型：I2C總線是由數(shù)據(jù)線SDA和時鐘SCL構(gòu)成的串行總線，可發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。主機和從機的數(shù)據(jù)傳送，可以由主機發(fā)送數(shù)據(jù)到從機，也可以由從機發(fā)到主機。被主機尋訪的設(shè)備稱為從機。 總線的運行（數(shù)據(jù)傳輸）由主機控制。設(shè)備上的串行數(shù)據(jù)線SDA接口電路應(yīng)該是雙向的，輸出電路用于向總線上發(fā)送數(shù)據(jù)，輸入電路用于接收總線上的數(shù)據(jù)。所有接到I2C總線設(shè)備上的串行數(shù)據(jù)SDA都接到總線的SDA上，各設(shè)備的時鐘線SCL接到總線的SCL上。例如管理員可對各個組件進行查詢，以管理系統(tǒng)的配置或掌握組件的功能狀態(tài)，如電源和系統(tǒng)風(fēng)扇。 圖3 2 AT24C02引腳圖 I2C總線介紹I2C(Inter－Integrated Circuit)總線是一種由PHILIPS公司開發(fā)的兩線式串行總線，用于連接微控制器及其外圍設(shè)備?！　P為寫保護：如果WP 管腳連接到Vcc 所有的內(nèi)容都被寫保護只能讀當WP, 管腳連接到Vss 或懸空,允許器件進行正常的讀/寫操作[12]?！　DL 為串行數(shù)據(jù)/地址：雙向串行數(shù)據(jù)/地址管腳用于器件所有數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收SDL，是一個開漏輸出管腳可與其它開漏輸出或集電極開路輸出進行線或。AT24C02的控制字由8位二進制數(shù)構(gòu)成，在開始信號發(fā)出以后，主機便會發(fā)出控制字，以選擇從機并控制總線傳送的方向。主機產(chǎn)生串行時鐘信號(通過SCL引腳)并發(fā)出控制字，控制總線的傳送方向，并產(chǎn)生開始和停止的條件。 AT24C02正是運用了I178。I2C總線是一種用于IC器件之間連接的二線制總線。所有字節(jié)均以單一操作方式讀取。AT24C02中帶有的片內(nèi)地址寄存器。而且他是采用了I178。AT24C02是美國Atmel公司的低功耗CMOS型E178。第15腳：背光源正極。第6腳：E端為使能端，當E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。第5腳：R/W為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。第3腳：VL為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個10K的電位器調(diào)整對比度。引腳功能說明：LCD1602采用標準的14腳（無背光）或16腳（帶背光）接口，各引腳接口說明，如表31所示:表3 1 LCD1602引腳接口說明表編號符號引腳說明編號符號引腳說明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5數(shù)據(jù)5R/W讀/寫選擇13D6數(shù)據(jù)6E使能信號14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)16BLK背光源負極第1腳：VSS為地電源。1602型LCD顯示模塊具有體積小，功耗低，顯示內(nèi)容豐富等特點。④可編程輸入/輸出引腳（32根）STC89C52單片機有4組8位的可編程I/O口，分別位P0、PPP3口，每個口有8位（8根引腳），共32根[8]。圖3 1 STC89C52引腳分布圖STC89C52具體介紹如下：① 主電源引腳（2根）VCC(Pin40)：電源輸入，接＋5V電源GND(Pin20)：接地線②外接晶振引腳（2根）XTAL1(Pin19)：片內(nèi)振蕩電路的輸入端XTAL2(Pin20)：片內(nèi)振蕩電路的輸出端③控制引腳（4根）RST/VPP(Pin9)：復(fù)位引腳，引腳上出現(xiàn)2個機器周期的高電平將使單片機復(fù)位。STC89C52有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求 。STC89C52有40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時內(nèi)含2個外中斷口，3個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，2個讀寫口線，STC89C52可以按照常規(guī)方法進行編程,但不可以在線編程(S系列的才支持在線編程)。第3章 硬件系統(tǒng)設(shè)計STC89C52是51系列單片機的一個型號，它是STC公司生產(chǎn)的。每個按鍵都可通過程序賦予功能，從而完成密碼識別本方案簡單易行，故采用。當發(fā)現(xiàn)有鍵按下，將列線逐一置低，其他列線置高，讀行線口線。 行線設(shè)計成上拉口線，初始時被置高電位，列線懸空，初始置低。考慮到本方案軟硬件太過復(fù)雜，而且成本也高，故不采用。這些數(shù)據(jù)，通常稱為模板。軟件從指紋上找到被稱為“節(jié)點”（minutiae）的數(shù)據(jù)點，即指紋紋路的分叉、終止或打圈處的坐標位置，這些點同時具有七種以上的唯一性特征。 密碼輸入方式的選擇方案一：指紋輸入識別 指紋識別技術(shù)主要涉及四個功能：讀取指紋圖像、提取特征、保存數(shù)據(jù)和比對。利用單片機內(nèi)部的隨機存儲器（RAM）和只讀存儲器（ROM）及其引腳資源，外接液晶顯示（LCD），鍵盤輸入等實現(xiàn)數(shù)據(jù)的處理傳輸和顯示功能，基本上能實現(xiàn)設(shè)計指標[6]。 方案二：采用以單片機為核心的控制方案選用單片機作為系統(tǒng)的核心部件，實現(xiàn)控制與處理的功能。系統(tǒng)整體設(shè)計框圖如圖21所示：輸入電路顯示電路主控芯片存儲模塊輸出電路晶振電路圖2 1 系統(tǒng)整體設(shè)計框圖 主控部分的選擇方案一：采用數(shù)字電路控制用以74LS112雙JK觸發(fā)器構(gòu)成的數(shù)字邏輯電路作為密碼鎖的核心控制，將密碼保存在JK觸發(fā)器中，與輸入密碼通過比較器比較，判斷結(jié)果是否相符合[4]。由用戶通過連接單片機的矩陣鍵盤輸入密碼，后經(jīng)過單片機對用戶輸入的密碼與自己保存的密碼進行對比，從而判斷密碼是否正確，然后控制引腳的高低電平傳到開鎖電路或者報警電路控制開鎖還是報警，組成的電子密碼鎖系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)：1． 完全正確輸入八位密碼的前提下，有開鎖提示；2． 錯誤輸入密碼情況下，蜂鳴器報警；開鎖密碼錯3次要報警10分鐘，報警期間輸入密碼無效。第2章 系統(tǒng)整體方案設(shè)計 設(shè)計目標本設(shè)計采用STC89C52單片機為主控芯片，結(jié)合外圍電路矩陣鍵盤、液晶顯示器LCD1602和密碼存儲AT24C02等部分組成。發(fā)展前境也是非常大的。當今電子密碼鎖發(fā)展已經(jīng)到了非常高的境界，由于電子元件特別是單片機應(yīng)用在這幾年得到空前發(fā)展，無論功能性，穩(wěn)定性都比較全面，在保密方面已做到人眼識別，指紋識別，人聲識別基本上電影上有的現(xiàn)實也有。因此，為了發(fā)揚優(yōu)點、克服弱點，鍵盤式電子密碼也在不斷發(fā)展中，如“任意設(shè)定密碼”技術(shù)使得被授權(quán)人可以根據(jù)自己的需要或喜好設(shè)定密碼，常用常新；而“自動更改密碼”技術(shù)使得本次輸入的密碼將自動更改成下次應(yīng)輸入的密碼，更改的規(guī)律不為他人所知，因而不怕旁觀者窺測；獨出心裁的“鍵盤亂序顯示”技術(shù)使得鍵盤上的固定鍵位每次顯示出的字符不固定，并且顯示的窄小角度只能由操作者正面看得到，因而即使旁觀者看見操作動作也難以窺測出密碼；“多重密碼設(shè)定”技術(shù)使得單組密碼不一定有效，適合多人分