【正文】 7 第 3 章 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)芯片介紹 單片機(jī) STC89C52 功能介紹 STC89C52 是 51 系列 單片機(jī) 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(dāng)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(jì)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(diǎn) ”（ minutiae）的數(shù)據(jù)點(diǎn)，即指紋紋路的分叉、終止或打圈處的坐標(biāo)位置，這些點(diǎn)同時具有七種以上的唯一性特征。 密碼輸入方式的選擇 輸入電路 存儲模塊 晶振電路 主控芯片 顯示電路 輸出電路 6 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(jī)內(nèi)部的隨機(jī)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(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的處理傳輸和顯示功能，基本上能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)指標(biāo) [6]。 方案二：采用以單片機(jī)為核心的 控制方案 選用單片機(jī)作為系統(tǒng)的核心部件，實(shí)現(xiàn)控制與處理的功能。 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)框圖如圖 21 所示： 圖 2 1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)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(jī)的矩陣鍵盤輸入密碼，后經(jīng)過單片機(jī)對用戶輸入的密碼與自己保存的密碼進(jìn)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(bào)警電路控制開鎖還是報(bào)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(bào)警；開鎖密碼錯 3 次要報(bào)警 10 分鐘，報(bào)警期間輸入密碼 無效。 5 第 2 章 系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)目標(biāo) 本設(shè)計(jì)采用 STC89C52 單片機(jī)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。 4 當(dāng)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(jī)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(shí)也有。因此，為了發(fā)揚(yáng)優(yōu)點(diǎn)、克服弱點(diǎn)，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(dú)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間區(qū)段，則保密性還可提高 [4]。但是密碼不能太簡單，太簡單了就容易被他人在鍵盤上試探出來，或者可能被旁觀者窺測出來，造成保密性不足 。電子密碼鎖是集計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、數(shù)字密碼技術(shù)為一體的機(jī)電一體化高科技產(chǎn)品，具有安全性高，使用方便等優(yōu)點(diǎn) [3]。鑒于目前的技術(shù)水平與市場 的接受程度，鍵盤式電子密碼鎖是這類電子防盜產(chǎn)品的主流。但是這些產(chǎn)品的特點(diǎn)是針對特定的指紋和有效卡，只能適用于保密要求的箱、柜、門等。它不僅是能批量生產(chǎn)，滿足人民生活的需要；同時，也充分運(yùn)用了現(xiàn)代科學(xué)，創(chuàng)造了磁控鎖、聲控鎖、遙控鎖、遠(yuǎn)紅外線鎖、電子卡 片鎖、指紋鎖、超聲波鎖、電磁波鎖等絕妙精品，大大提高了防竊、防盜功能。各種材質(zhì)的鎖具同步發(fā)展，以銅鎖、鐵鎖居多，工藝更加精巧，在開鎖難度和外形制造上有很大的創(chuàng)新。春秋時期進(jìn)入鐵器時 代，考古證明，在這一時期人們大量的是使用鐵鎖、銅鎖，還有銀鎖、鎏金鎖等，其中有代表性的如西周的青銅鎖、東漢的金屬鎖、唐代的蝦尾銀鎖和宋代的方身鎖等，都具有相當(dāng)高的技術(shù)水平。 [2]這種木鎖一直在民間傳承。到了距今 5000 年的仰韶文化時期，我們先民創(chuàng)造了裝在木結(jié)構(gòu)框架建筑上的木鎖。錯，又叫 “肖 ”、 “起子 ”。后來，隨著私有制的發(fā)展，私人財(cái)富越來越多，為了保護(hù)財(cái)產(chǎn)和生命 3 的安全，人類開始了對鎖具的探索。 初創(chuàng)期為新石器時代到夏商時期。如指紋、眼底視網(wǎng)膜等）來控制鎖的開啟。以后，又發(fā)展到了密碼鎖、磁性鎖、電子鎖、激光鎖、聲 控鎖等等。 隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展 ,機(jī)械鎖也有了長足的發(fā)展。我國古代有石鎖，并無鑰匙，是以繩索或鐵鏈?zhǔn)`。在安全技術(shù)防范領(lǐng)域，隨著單片機(jī)的問世 ，出現(xiàn)了帶微處理器的密碼鎖，它除具有電子密碼鎖的功能外，還引入了智能化、科技化等功能，從而使密碼鎖具有很高的安全性、可靠性。 電子密碼鎖的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 在日常的生活和工作中 , 住宅與部門的安全防范、單位的文件檔案、財(cái)務(wù)報(bào)表以及一些個人資料的保存多以加鎖的辦法來解決。 5) 使用靈活性好，不像機(jī)械鎖必須佩帶鑰匙才能開鎖。 3) 誤碼輸入保護(hù)，當(dāng)輸入密碼多次錯誤時，報(bào)警系統(tǒng)自動啟動。隨機(jī)開鎖成功率幾乎為零。鎖內(nèi)有備用電池，只有內(nèi)部上電復(fù)位時才能設(shè)置或修改密碼，因此，僅在門外按鍵是不能修改或設(shè)置密碼的，因此保密性強(qiáng)、靈活性高。用戶想要打開鎖，必先通過提供的鍵盤輸入正確的密碼才可以，密碼輸入錯誤有提示，為了提高安全性，當(dāng)密碼輸入錯誤三次將報(bào)警十分鐘，期間輸入密碼無效，以防竊賊多次試探密碼。機(jī)械鎖的這些弊端為一種新型的鎖 ——電子密碼鎖，提供了很大的發(fā)展空間 [1]。 本次畢業(yè)論文主要分為兩大模塊，一是硬件系統(tǒng)電路部分，另一個是用 C語言編寫的軟件程序部分，基本能完成電子密碼鎖的開鎖、修改密碼、密碼錯誤報(bào)警等主要功能，成本低，可靠性高，具有很好的市場應(yīng)用價值?，F(xiàn)在應(yīng)用較廣的電子密碼鎖是以芯片為核心，通過編程來實(shí)現(xiàn)的。 電子密碼鎖是一種通過密碼輸入來控制電路或是芯片工作，從而控制機(jī)械開關(guān)的閉合，完成開鎖、閉鎖任務(wù)的電子產(chǎn)品。在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的今天，電子密碼防盜鎖作為防盜衛(wèi)士的作用也日趨重要。而且指紋識識別器在公共場所使用存在容易機(jī)械損壞， IC 卡還存在容易丟失、損壞等缺點(diǎn)，再加上其成本較高，一定程度上限制了這類產(chǎn)品的普及和推廣。 從目前的技術(shù)水平和市場認(rèn)可程度看，使用最為廣泛的是鍵盤式電子密碼鎖，該產(chǎn)品主要應(yīng)用于保險箱、保險柜和取款機(jī)，由于人們對安全 的重視和科技的發(fā)展，許多電子智能鎖（指紋識別、 IC 卡辨認(rèn)）已在國內(nèi)外相繼面世。 LCD Display III 目 錄 引言 ............................................................................................................................................................... 1 第 1章 緒論 ........................................................................................................................................... 2 電子密碼鎖的背景與研究意義 ............................................................................................. 2 電子密碼鎖的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 ............................................................................................. 2 本章小結(jié) .......................................................................................................................................... 4 第 2章 系統(tǒng) 整體方案設(shè)計(jì) ............................................................................................................. 5 設(shè)計(jì)目標(biāo) .......................................................................................................................................... 5 主控部分的選擇 ........................................................................................................................... 5 密碼輸入方式的選擇 ................................................................................................................. 5 本章小結(jié) .......................................................................................................................................... 6 第 3章 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) ....................................................................................................................... 7 系統(tǒng)芯片介紹 .................................................................................................................................... 7 單片機(jī) STC89C52 功能介紹 .................................................................................................. 7 LCD1602 顯示器介紹 ................................................................................................................ 8 存儲芯片 AT24C02 介紹 .......................................................................................................... 9 I2C 總線介紹 ................................................................................................................................. 9 硬件電路設(shè)計(jì) .............................................................................................................................. 11 復(fù)位電路 ....................................................................................................................................... 11 晶振電路 ......................................................................................................