【正文】 V 直 流電源 A1蓄電池 A 25V 直流電源 A1蓄電池 A2VCC常閉常開 圖 3－ 10 停電檢測及電子開關(guān)切換電路 T1， T2 構(gòu)成的蓄電池自動充電電路，它在電池充滿后自動停止充電，其中 D1 亮為正在充電， D2 為工作指示。 12J P 112J P 2D1D2D3D4 D5R11KC13 3 0 0C20 .1C33 3 0 01 2 37 8 0 5 圖 3－ 9 市電供電電路 220V 市電通過變壓器降壓成 12V 的交流電 ,再經(jīng)過整流橋整流 ,7805 穩(wěn)壓到 5V 送往電子切換電路，由于本電路功耗較少，所以選用 10W 的小型變壓器。 密碼鎖的電源電路設(shè)計 為了防 止停電情況的發(fā)生，本電路后備了 UPS 電源，它包括市電供電電路，停電檢測電路，電子開關(guān)切換電路，蓄電池充電電路和蓄電池組成。其電路如圖 3－ 8 所示。 9 圖 3－ 7 a 關(guān)閉狀態(tài) 圖 3－ 7 b 開鎖狀態(tài) 圖 3－ 7 c 密碼輸入錯誤后的提示 圖 3－ 7 d 密碼在規(guī)定的時間內(nèi)輸入錯誤次數(shù)超過 3 次后的鎖定狀態(tài) 掉電存儲單元的設(shè)計 掉電存儲單元的作用是在電源斷開的時候，存儲當(dāng)前設(shè)定的單價信息。電路中的三個整流管D1~D3 的作用是降低數(shù)碼管的工作電壓，增加其使用壽命 。 從單片機串口輸出的信號先送到左邊的移位寄存器（ 74HC164） ,由于移位脈沖的作用，使數(shù)據(jù)向右移，達到顯示的目的。 電路設(shè)定：當(dāng)程序檢測在 5 分鐘內(nèi)沒有按鍵操作的時候，就關(guān)閉顯示。 顯示電路設(shè)計 本系統(tǒng)設(shè)計的顯示電路是為了給使用者以提示而設(shè)置的。 L3 是管理員狀態(tài)指示燈，當(dāng)按下 F1 后，指示燈自動點亮。 上面的 3 個指示燈 L L L3 是用來指示操作的狀態(tài)： L1 鎖定及輸入指示狀態(tài)燈，正常的情況下顯示紅色，當(dāng)鍵 盤動作的時候， L1 燈開始閃動，當(dāng)鍵盤處于鎖定狀態(tài)時，指示燈也顯示紅色。 F3 用來關(guān)閉顯示器，一來可以節(jié)省電量，另外也可以防止不法分子偷窺密碼。 F1 是管理模式切換鍵，當(dāng)用戶不小心三次輸入密碼都沒有正確，鍵盤被鎖定，這個時候就可以啟動管理模式，使用管理員的密碼來開門。其中 CLR 鍵的功能是當(dāng)輸入密碼錯誤的時候，清除前面已經(jīng)輸入的數(shù)據(jù)，重新輸入。鍵盤上還有 3 個指示燈和一個蜂鳴器。按鍵的操作面板如圖 3－ 5 所示。 判斷鍵盤中哪一個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)來實現(xiàn)的。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。 對照圖 3－ 3 所示的 4 4 鍵盤，說明線反轉(zhuǎn)個工作原理。 當(dāng)確認有按鍵按下后，下一步就要識別哪一個按鍵按下。 6 K1P 14K2P 15K3P 16K4P 17K5R E S E TV C CR E S E TS43S87S32S76S21S65S1C o m m en t : 0S54S 12BS 11AS 109S98S 16FS 15ES 14DS 13C距陣鍵盤P 10P 11P 12P 13P 14P 15P 16P 170 1 2 34 5 6 78 9 A BC D E FK1 K2 K3 K4P 14P 15P 16P 17獨立鍵盤偉 納 電 子h tt p :// w ww . w il lar .c o m 圖 3－ 3 矩陣鍵盤原理電路圖 行列式鍵盤原理 圖 3－ 4 行列式鍵盤原理電路圖 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 個按鍵的 89s51 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 D10 X 4 X 4 VCC 7 鍵盤。這樣鍵盤中按鍵的個數(shù)是4 4 個。 T 1 0T 1 1D5G N DR13. 3 K電磁鎖C 2 4V C C來自微控制器信號D6 圖 3－ 2 密碼鎖開鎖機構(gòu)電路圖 按鍵電路設(shè)計 矩陣鍵盤電路 矩陣鍵 盤又稱為行列式鍵盤，它是用 4 條 I/O 線作為行線， 4 條 I/O 線作為列線組成的鍵盤。 T11 可選用中功率的三極管如 8050，電磁鎖的選用要視情況而定，但是吸合力要足夠且由一定的余量。 D5 作為開鎖的提示；由 D C2T11 組成。 電路驅(qū)動和開鎖兩級組成。 圖 3－ 1 密碼鎖開鎖機構(gòu)示意圖 當(dāng)用戶輸入的密碼正確而且是在規(guī)定的時間（普通用戶要求在 12s 內(nèi)輸入正確的密 單片機微控制器 開鎖驅(qū)動電路 電磁鎖 密碼正確？ Y 返回 N 5 碼，管理員要求在 5s 輸入正確的密碼）輸入的話，單片機便輸出開門信號，送到開鎖驅(qū)動電路，然后驅(qū)動電磁鎖，達到開門的目的。 3 硬件設(shè)計 電路的功能單元設(shè)計 開鎖機構(gòu) 通過單片機送給開鎖執(zhí)行機構(gòu)，電路驅(qū)動電磁鎖吸合，從而達到開鎖的目的。其原理如圖 2－ 2 所示。 方案二：采用 一種是用以 AT89S51 為核心的單片機控制方案。 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 電源是為了防止因為停電造成的密碼鎖電路失效，使用戶免遭麻 煩。 3 圖 2－ 1 數(shù)字密碼鎖電路方案 采用數(shù)字密碼鎖電路的好處就是設(shè)計簡單 。 2 總體設(shè)計 方案的論證與比較 方案論證與比較 方案一：采用數(shù)字電路控制。 （ 5） 90 秒定時中斷，輸出控制信號，防止長時間無效操作。若密碼輸入錯誤次數(shù)超過 3次，蜂鳴器報警并且鎖定鍵盤。 （ 3）報警、鎖定鍵盤功能。 （ 2）密碼可以由用戶自己修改設(shè)定（ 6 位密碼），密碼輸入正 確才能修改密碼。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，特別是單片機的問世，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。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對日常生活中的安全保險器件的要求越來越高。 唐山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計說明書 設(shè)計題目 ： 基于單片機的密碼鎖 設(shè)計 學(xué)生姓名： 邸金業(yè) 班級 09 機電 12 專 業(yè)： 機電一體技術(shù) 設(shè) 計 指 導(dǎo) 教 師 ____于東東 __ ___________ 設(shè) 計 輔 導(dǎo) 教 師 ____于東東 _____ _________ （完成日期） 2022 年 3 月 8 日 1 目 錄 1 概述 .................................................................. 2 背景 .............................................................. 2 設(shè)計要求 .......................................................... 2 2 總體設(shè)計 ............................................................... 2 方案的論證與比較 .................................................. 2 3 硬件設(shè)計 ................................................................ 4 電路的功能單元設(shè)計 ................................................ 4 開鎖機構(gòu) ..................................................... 4 按鍵電路設(shè)計 ...................................................... 5 矩陣鍵盤電路 ................................................. 5 顯示電路設(shè)計 ...................................................... 8 掉電存儲單元的設(shè)計 ......................................... 9 密碼鎖的電源電路設(shè)計 ............................................. 10 設(shè)計總框圖 ....................................................... 11 設(shè)計總體電路圖 ................................................... 11 4 軟件設(shè)計 ............................................................... 12 模塊介紹 ......................................................... 12 主程序模塊 .................................................. 12 鍵盤掃描及識別子程序 ........................................ 12 調(diào)電存儲服務(wù)程序 ............................................ 12 程序流程圖 ....................................................... 13 附錄：主程序 ............................................................ 15 總結(jié) ...............................................................