【正文】 （論文） 第 15 頁(yè) 整體電路原理圖 電路原理圖 將系統(tǒng)整個(gè)電路的模塊疊加到一張圖上，即是整個(gè)硬件設(shè)計(jì)的電路原理圖，如圖 所示。接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號(hào)電流通過(guò)電磁線(xiàn)圈，使電磁線(xiàn)圈產(chǎn)生磁場(chǎng)。在陶瓷片的兩面鍍上銀電極，經(jīng)極化和老化處理后，再與黃銅片或不銹鋼片粘在一起。當(dāng)接通電源后（ ~15V 直流工作電壓） ,多諧振蕩器起振 ,輸出 ~ 的音頻信號(hào)， 阻抗匹配器推動(dòng)壓電蜂鳴片發(fā)聲。有的壓電式蜂鳴器外殼上還裝有發(fā)光二極管。 （ 3） 蜂鳴器的電路圖形符號(hào) 蜂鳴器在電路中用字母“ H”或“ HA”（舊標(biāo)準(zhǔn)用“ FM”、“ LB”、“ JD”等）表示。其電路原理圖 如下圖： 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 14 頁(yè) 圖 矩陣鍵盤(pán)部分 圖 鍵盤(pán)模塊電路 蜂鳴器 一、 蜂鳴器的介紹 （ 1） 蜂鳴器的作用 蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報(bào)警器、電子玩具、汽車(chē)電子設(shè)備、電話(huà)機(jī)、 定時(shí)器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。鍵盤(pán)處理程序的任務(wù)是：確定有無(wú) 鍵按下，判斷哪一個(gè)鍵按下，鍵的功能是什么？還要消除按鍵在閉合或斷開(kāi)時(shí)的抖動(dòng)。矩陣的行線(xiàn)和列線(xiàn)分別通過(guò)兩并行接口和 CPU通信。 4 4 矩陣鍵盤(pán) 一、 4 4 矩陣鍵盤(pán)識(shí)別處理 。 使用 LED 作指示電路時(shí)，應(yīng)該串接限流電阻，該電阻的阻值大小應(yīng)根據(jù)不同的使用電壓和 LED 所需工作電流來(lái)選擇。 發(fā)光二極管的外形有：圓形、長(zhǎng)方形、三角形、正方形、組合形、特殊形等。 發(fā)光二極管在制作時(shí)，使用的材料有所不同，那么就可以發(fā)出不同顏色的光。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 13 頁(yè) 發(fā)光二極管 發(fā)光二極管簡(jiǎn)稱(chēng) LED，采用砷化鎵、鎵鋁砷、和磷化鎵等材料制成，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)為一個(gè) PN 結(jié)， 具有單向?qū)щ娦?。相反?VCC 不動(dòng)， GND 逐個(gè)碰剩下的腳，如果有多個(gè) LED（一般是 8 個(gè)），那它就是共陽(yáng)的。 電壓：查引腳排布圖，看一下每段的芯片數(shù)量是多少？當(dāng)紅色時(shí)，使用 乘以每段的芯片串聯(lián)的個(gè)數(shù)；當(dāng)綠色時(shí)，使用 乘以每段的芯片串聯(lián)的個(gè)數(shù)。一般用于顯示時(shí)鐘中的秒。 長(zhǎng) *寬 *高：長(zhǎng) —— 數(shù)碼管正放時(shí)，水平方向的長(zhǎng)度 ；寬 —— 數(shù)碼管正放時(shí)，垂直方向上的長(zhǎng)度；高 —— 數(shù)碼管的厚度。通常用英寸來(lái)表示。 二、 數(shù)碼管參數(shù) 8 字高度： 8 字上沿與下沿的距離。通過(guò)分時(shí)輪 流控制各個(gè)數(shù)碼管的的 COM 端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是編程簡(jiǎn)單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用I/O 端口多，如驅(qū)動(dòng) 5 個(gè)數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要 5 8＝ 40 根 I/O 端口來(lái)驅(qū) 動(dòng)，要知道一個(gè) 89S51 單片機(jī)可用的 I/O 端口才 32 個(gè)呢：），實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須增加譯碼驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行驅(qū) 動(dòng)，增加了硬件電路的復(fù)雜性。 (1) 靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)：靜態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱(chēng)直流驅(qū)動(dòng)。 8051的 /RD 和 /PSEN 相與后接 DIR，使得 /RD或 /PSEN有效時(shí)， 74LS245 輸入（ ← Di），其它時(shí)間處于輸出（ → Di）。 由于 P2 口始終輸出地址的高 8 位，接口時(shí) 74LS245 的三態(tài)控制端 /1G 和/2G 接地， P2 口與驅(qū)動(dòng)器輸入線(xiàn)對(duì)應(yīng)相連。 二、引腳描述 當(dāng) 8051 單片機(jī)的 P0 口總線(xiàn)負(fù)載達(dá)到或超過(guò) P0 最大負(fù)載能力時(shí)，必須接入 74LS245 等總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器。 入微電路如下： 圖 RC 復(fù)位電路 74LS245 芯片 [3] 一、簡(jiǎn)介 74LS245 是我們常用的芯片，用來(lái)驅(qū)動(dòng) led或者其他的設(shè)備，它是 8 路同相三態(tài)雙向總線(xiàn)收發(fā)器，可雙向傳輸數(shù)據(jù)。使用比較電路，不但可以解決電源毛刺造成系統(tǒng)不穩(wěn)定，而且電源緩慢下降也能可靠復(fù)位。 圖 1 所示的 RC 復(fù)位電路可以實(shí)現(xiàn)上述基本功能，但解決不了電源毛刺（ A 點(diǎn)）和電源緩慢下降（電池電壓不足）等問(wèn)題 而且調(diào)整 RC 常數(shù)改變延時(shí)會(huì)令驅(qū)動(dòng)能力變差。為可靠起見(jiàn)，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時(shí)才撤銷(xiāo)復(fù)位信號(hào)，以防電源開(kāi)關(guān)或電源插頭分 合過(guò)程中引起的抖動(dòng)而影響復(fù)位。 RESET 接左邊復(fù)位電路，是單片機(jī)的復(fù)位鍵，用來(lái)對(duì)單片機(jī)寄存器清零。 接蜂鳴器。 和 是連接發(fā)光二極管，分別接個(gè)電阻然后接 5V 電源，用于人機(jī)接口的視覺(jué)提示燈，分別提示錄、放音過(guò)程。在掉電模式下，保存 RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止 。在閑置模式下， CPU停止工作。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫(xiě) “1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行?？删幊檀?UART 通道 2 個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器 128 8 字節(jié)內(nèi)部 RAM 全靜態(tài)操作： 0Hz33MHz 4k 字節(jié)可重擦寫(xiě) Flash 閃速存儲(chǔ)器 三、主要特性 （ 4） I/O線(xiàn)： 89S51 共有 4個(gè) 8 位并行 I/O 端口： P0、 P P P3 口，共 32個(gè)引腳。 ① EA 功能：內(nèi)外 ROM 選擇端。 ② VPD 功能：在 Vcc 掉電情況下，接備用電源。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 8 頁(yè) RST/VPD:復(fù)位 /備用電源。 （ 3）控制線(xiàn) :控制線(xiàn)共有 4 根， ALE/PROG:地址鎖存允許 /片內(nèi) EPROM 編程脈沖 ① ALE 功能：用來(lái)鎖存 P0 口送出的低 8 位地址 ② PROG功能： 片內(nèi)有 EPROM 的芯片，在 EPROM 編程期間，此引腳輸入編程脈沖。 二、 89S51 引腳功能介紹 單片機(jī)的 40 個(gè)引腳大致可分為 4 類(lèi)：電源、時(shí)鐘、控制和 I/O 引腳。 89S51 芯片 一、 簡(jiǎn)介 單片機(jī)是一種控制芯片，一個(gè)微型的計(jì)算機(jī)，而加上晶振，存儲(chǔ)器，地址鎖存器，邏輯門(mén)，七段譯碼器（顯示器），按鈕（類(lèi)似鍵盤(pán)），擴(kuò)展芯片，接口等那是單片機(jī)系統(tǒng)。同時(shí)，單片機(jī)具有較強(qiáng)的管理功能。 除了上述傳統(tǒng)領(lǐng)域外，汽車(chē)、電子工業(yè)在國(guó)外也是單片機(jī)應(yīng)用十分廣泛的一個(gè)領(lǐng)域。單片機(jī)主要用于控制，它的應(yīng)用領(lǐng)域遍及各行各業(yè)，大到航天飛機(jī)，小至日常生活中的冰箱、彩電，單片機(jī)都可以大顯其能 [6][7]。單片機(jī) 是 將微處理器、存儲(chǔ)器、定時(shí) /計(jì)數(shù)器、 I/O 接口電路等集成在一個(gè)芯片上的大規(guī)模集成電路，本身即是一個(gè)小型化的微機(jī)系統(tǒng)。 系統(tǒng)框圖如下圖： 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 6 頁(yè) 圖 系統(tǒng)總框圖 單片機(jī)應(yīng)用與發(fā)展 在工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中，單片機(jī)承擔(dān)了 實(shí)現(xiàn) 智能化的任務(wù)。 ③ 密碼更改功能：將輸入的值作為新的密碼。 密碼鎖設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問(wèn)題是實(shí)現(xiàn)密碼的輸入、清楚、 更改、開(kāi)鎖等功能： ① 密碼輸入功能：按下一個(gè)數(shù)字鍵，一個(gè)“－”就顯示在最右邊的數(shù)碼管上，同時(shí)將先前輸入的所有“－”向左移動(dòng)一位。 電子密碼鎖的設(shè)計(jì)主要由三部分組成： 4 4 矩陣鍵盤(pán)接口電路、密碼鎖的控制電路、輸出八段顯示電路。 （ 3） 報(bào)警、鎖定鍵盤(pán)功能。 （ 2）密碼可以由用戶(hù)自己修改設(shè)定（只支持 6 位密碼），鎖打開(kāi)后才能修改密碼。 根據(jù)國(guó)內(nèi)外的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，金融業(yè)實(shí)行安全防范風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)很有必要，即依據(jù)使用的防盜報(bào)警器材的性能、安裝布局和人員值守狀況等，可以評(píng)估被防護(hù)物或區(qū)域的防護(hù)能力，得出風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，其中，電子防盜鎖的性能至關(guān)重要。報(bào)警的前提是具備探測(cè)功能，根據(jù)電子防盜鎖的使用場(chǎng)所和防護(hù)要求，可選擇多種多樣的探測(cè)手段。一般情況下，鎖具防盜的關(guān)鍵是鎖身外殼、閉鎖的部件（如伸縮的鎖舌或鎖栓、鎖扣盒鎖扣板以及依靠電磁力直接閉鎖的電磁部件等）的強(qiáng)度（應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和剛度，能 夠承受一定數(shù)值、一定方向的靜壓力和沖擊力以及力矩）、鎖止型式（能承受某些方式和工具的作用）、配合間隙（防止采用機(jī)械的、電子的方法探入鎖具內(nèi)部而被開(kāi)啟）和布局（將薄弱的、與鎖的開(kāi)啟直接相關(guān)的零部件和電路置于殼體保護(hù)之下，并且不易被識(shí)別出來(lái)）。下面將介紹幾種在金融行業(yè)中使南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 4 頁(yè) 用較多的電子防盜鎖以及它們的技術(shù)發(fā)展方向。廣義上講，金融業(yè)的 “ 授權(quán) ” 主要包括以下三種層次的內(nèi)容： 授予保管權(quán)，如使用保管箱、保險(xiǎn)箱和保險(xiǎn)柜； 授予出入權(quán)，如出入 金庫(kù)、運(yùn)鈔車(chē)和保管室； 授予流通權(quán)，如自動(dòng)存取款?？傊?，盡管新式電子防盜鎖層出不窮，但鍵盤(pán)式電子密碼防盜鎖仍然“老樹(shù)發(fā)新芽”，不僅在市場(chǎng)上居于主流地位，而且，還經(jīng)常作為其他類(lèi)型電子防盜鎖的輔助輸入手段。因此，為了發(fā)揚(yáng)優(yōu)點(diǎn)、克服弱點(diǎn)，鍵盤(pán)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(dòng)更改密碼”技術(shù)使得本次輸入的密碼將自動(dòng)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(guān)者窺測(cè)；獨(dú)出心裁的“鍵盤(pán)亂序顯示”技術(shù)使得鍵盤(pán)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(guān)者看見(jiàn)操作動(dòng)作也難以窺測(cè)出密碼；“多重密碼設(shè)定”技術(shù)使得單組密碼不一定有效，適合多人分權(quán)使用，需要輸入兩組以上的密碼才被認(rèn)可，大大提高了保密性，如果限定輸入這些密碼的先后順序或時(shí)間區(qū)段，則保密性還可提高 。但是密碼不能太簡(jiǎn)單，太簡(jiǎn)單了就容易被他人在鍵盤(pán)上試探出來(lái)，或者可能被旁觀(guān)者窺測(cè)出來(lái)，造成保密性不足。 從目前的技術(shù)水平和市場(chǎng)認(rèn)可程度看，使用最為廣泛的是鍵盤(pán)式電子 密碼鎖，該產(chǎn)品主要應(yīng)用于保險(xiǎn)箱、保險(xiǎn)柜和金庫(kù)，還有一部分應(yīng)用于保管箱和運(yùn)鈔車(chē)。當(dāng)輸入密碼多次錯(cuò)誤時(shí)，報(bào)警系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)。用戶(hù)可以經(jīng)常更改密碼，防止密碼被盜，同時(shí)也可以避免因人南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 3 頁(yè) 員更替而使鎖的保密級(jí)下降。隨機(jī)開(kāi)鎖的成功率幾乎為零。現(xiàn)在應(yīng)用較廣的電子密碼鎖是以芯片為核心，通過(guò)編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 電子密碼鎖的特點(diǎn) 電子密碼鎖是一種通過(guò)密碼輸入來(lái)控制電路或是芯片工作，從而控制機(jī)械開(kāi)關(guān)的閉合，完成開(kāi)鎖、閉 鎖任務(wù)的電子產(chǎn)品。 電子鎖的發(fā)明思路，源自古代發(fā)明的自動(dòng)機(jī)械，例如古希臘數(shù)學(xué)家赫倫的液壓自動(dòng)門(mén)，中國(guó)古代諸葛亮的木牛流馬，它們以重力或蒸汽壓力驅(qū)動(dòng)，最廣泛的用途乃是用在古代墓道的地下機(jī)關(guān)。機(jī)械鎖的這些弊端為一種新型的鎖 電子密碼鎖，提供了發(fā)展的空間。 為何彈子鎖的 “ 互開(kāi)率 ” 會(huì)如此之高？據(jù)有關(guān)專(zhuān)家人士剖析，彈子鎖質(zhì)量好壞主要取決于彈子數(shù)量的多少以及彈子的大小，而彈子的多少和大小受一定條件的限制。所謂互開(kāi)率，是各種鎖具的一個(gè)技術(shù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，也就是 1 把鑰匙能開(kāi)幾把鎖的比率。目前國(guó)內(nèi)，大部分人使用的還是傳統(tǒng)的機(jī)械鎖。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 2 頁(yè) 背景 隨著社會(huì)物質(zhì)財(cái)富的日益增長(zhǎng)，安全防盜已成為社會(huì)問(wèn)題。加上其成本較高，一定程度上限制了這類(lèi)產(chǎn)品的普及和推廣。但是這些產(chǎn)品的特點(diǎn)是針對(duì)特定的 指紋和有效卡，只能適用于保密要求的箱、柜、門(mén)等。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，特別是單片機(jī)的問(wèn)世，出現(xiàn)了帶微處理器的智能密碼鎖，它除具有電子密碼鎖的功能外，還引入了智能化管理、專(zhuān)家分析系統(tǒng)等功能，從而使密碼鎖具有很高的安全性、可靠性，應(yīng)用日益廣泛。密碼鎖具有安全性高、成本低、功 耗低、易操作等優(yōu)點(diǎn)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)日常生活中的安全保險(xiǎn)器件的要求越來(lái)越高。 在日常的生活和工作中 , 住宅與部門(mén)的安全防范、單位的文件檔案、財(cái)務(wù)報(bào)表以及一些個(gè)人資料的保存多以加鎖的辦法來(lái)解決。 51 系列單片機(jī)由于具有可靠性好，以及擴(kuò)展控制功能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，成為國(guó)內(nèi)目前應(yīng)用最廣泛的一種 8為單片機(jī)之一。 Alarm System 目 錄 第一章 緒論 ................................................... 1 引言 ..................................................... 1 背景 ..................................................... 1 電子鎖 ................................................... 2 電 子密碼鎖的特點(diǎn) .................................................3 電子密碼鎖的發(fā)展趨勢(shì) ...................................... 4 第二章 硬件電路設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn) ...................................... 5 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì) .............................................. 5 單片機(jī)控制系統(tǒng) ....................................................6 單片機(jī)應(yīng)用與發(fā)展 ...................................... 6 89S51 芯片 .................................