【正文】 ssword lock feature, based on the actual situation can also add a remote control functions. The system costeffective, practical function. The system costeffective, practical function Key words AT89S51 LCD1602 Electronic password lock 4 4 keyboard I 目錄 第一章 緒論 ................................................................. 1 、 課題 背景和意義 ..................................................... 1 、 電子密碼鎖發(fā)展趨勢(shì) ................................................. 2 第二章 總體設(shè)計(jì)方案的確定 ................................................... 3 電子密碼鎖設(shè)計(jì)的具體要求 ............................................ 3 總體設(shè)計(jì)方案選定 ..................................................... 3 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) ......................................................... 5 單片機(jī) AT89S51 簡(jiǎn)介 .................................................. 5 主要特性 ....................................................... 5 引腳功能說(shuō)明 ................................................... 6 89S51 相對(duì)于 89C51 增加的新功能包括： ................................. 7 液晶顯示 LCD1602 的介紹 ............................................... 8 硬件電路的設(shè)計(jì) ..................................................... 11 最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ................................................ 11 芯片擦除 ...................................................... 13 開(kāi)鎖機(jī)構(gòu) ...................................................... 14 鍵盤(pán)設(shè)計(jì) ...................................................... 15 顯示電路設(shè)計(jì) .................................................. 16 電路設(shè)計(jì)總圖 ....................................................... 17 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ........................................................ 18 主程序模塊 .......................................................... 18 鍵盤(pán)掃描及識(shí)別子程序 ............................................... 19 系統(tǒng)模塊密碼設(shè)置子程序 ............................................. 20 程序調(diào)試 ............................................................ 21 第五章 系統(tǒng)制作及調(diào)試 ...................................................... 24 焊接注意事項(xiàng)： ...................................................... 24 、硬件調(diào)試問(wèn)題及解決方法 ............................................ 25 第六章 結(jié)論 ................................................ 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 參考文獻(xiàn) ................................................................... 27 附錄Ⅰ 電子密碼鎖整體設(shè)計(jì)圖 ............................................... 28 附錄Ⅱ 電子密碼鎖程序源代碼 ............................................... 29 附錄Ⅲ 英語(yǔ)原文 .......................................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 1 第一章 緒論 、 課題 背景和意義 隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，單片機(jī)性能不斷完善，性能價(jià)格比顯著提高，技術(shù)日趨完善。本設(shè)計(jì)利用單片機(jī)及附加電子元器件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和控制算法，來(lái)完成某一實(shí)際功能，檢驗(yàn)并提高同學(xué)對(duì)整體電路設(shè)計(jì)和把握能力，了解單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程，以及電路板的 實(shí)際制作和調(diào)試能力。 隨著人們生活水平的提高和安全意識(shí)的加強(qiáng)，對(duì)安全的要求也就越來(lái)越高。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，各類電子產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生，電子密碼鎖就是其中之一。這種鎖是通過(guò)鍵盤(pán)輸入一組密碼完成開(kāi)鎖過(guò)程。由于電子鎖的密鑰量（密碼量）極大，可以與機(jī)械鎖配合使用，并且可以避免因鑰匙被仿制而留下安全隱患。電子鎖的種類繁多，例如數(shù)碼鎖，指紋鎖，磁卡鎖， IC 卡鎖，生物鎖等。 20 世紀(jì) 80 年代后，隨著電子鎖專用集成電路的出現(xiàn)，電子鎖的體積縮小，可靠性提高，成本較高，是適合使用在安全性要求較高的場(chǎng)合，且需要有電源提供能量，使用還局限在一定范圍，難以普及，所以對(duì) 它的研究一直沒(méi)有明顯進(jìn)展。在我國(guó)電子鎖整體水平尚處于國(guó)際上 70 年代左右，電子密碼鎖的成本還很高，市場(chǎng)上仍以按鍵電子鎖為主，按鍵式和卡片鑰匙式電子鎖已引進(jìn)國(guó)際先進(jìn)水平，現(xiàn)國(guó)內(nèi)有幾個(gè)廠生產(chǎn)供應(yīng)市場(chǎng)。國(guó)內(nèi)的不少企業(yè)也引進(jìn)了世界上先進(jìn)的技術(shù)，發(fā)展前景非?？捎^。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)鈔車和保管室； 授予流通權(quán)，如自動(dòng)存取款。下面將介紹幾種在金融行業(yè)中使用較多的電子密碼鎖以及它們的技術(shù)發(fā)展方向。一般情況下，鎖具防盜的關(guān)鍵是鎖身外殼、閉鎖的部件的強(qiáng)度、鎖止型式、配合間隙和布局。報(bào)警的前提是具備探測(cè)功能，根據(jù)電子密碼鎖的使用場(chǎng)所和防護(hù)要求，可選擇多種多樣的探測(cè)手段。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，電子密碼鎖的性能至關(guān)重要。組合使用信息也能夠使電子密碼鎖獲得無(wú)窮擴(kuò)展的可能，使產(chǎn)品多樣化，對(duì)用戶而言是 “ 千挑百選、自得其所 ” 。 （ 2）設(shè)計(jì)開(kāi)鎖密碼位六位密碼的電子密碼鎖。 （ 4）實(shí)現(xiàn)輸入密碼錯(cuò)誤超過(guò)限定的三次電子密碼鎖定。 （ 7） 密碼可以由用戶自己修改設(shè)定（只支持 6位密碼），修改密 碼之前必須再次輸入密碼，在輸入新密碼時(shí)候需要二次確認(rèn)，以防止誤操作 。 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，共設(shè)了 9個(gè)用戶輸入鍵，其中只有 4 個(gè)是有效的密碼按鍵，其它的都是干擾按鍵，若按下干擾鍵，鍵盤(pán)輸入電路自動(dòng)清零，原先輸入的密碼無(wú)效，需要重新輸入；如果用戶輸入密碼的時(shí)間超過(guò)10 秒（一般情況下，用戶不會(huì)超過(guò) 10 秒，若用戶覺(jué)得不便，還可以修改）電路將報(bào)警 20秒，若電路連續(xù)報(bào)警三次，電路將鎖定鍵盤(pán) 2 分鐘，防止他人的非法操作。故不采用 。 選用單片機(jī) AT89S51 作為本設(shè)計(jì)的核心元件，利用單片機(jī)靈活的編程設(shè)計(jì)和豐富的 IO 端口，及其控制的準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)基本的密碼鎖功能。其原理如下圖 所示： 4 圖 單片機(jī)控制密碼鎖原理圖 可以看出方案二控制靈活準(zhǔn)確性好且保密性強(qiáng)還具有擴(kuò)展功能，根據(jù)現(xiàn)實(shí)生活的需要此次設(shè) 計(jì)采用此方案 5 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 單片機(jī) AT89S51 簡(jiǎn)介 AT89S51是美國(guó) ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗，高性能 CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含 4k bytes的可系統(tǒng)編程的 Flash只讀程序存儲(chǔ)器 ,器件采用 ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) 8051指令系統(tǒng)及引腳。 主要特性 ?? 與 MCS51 兼容 ?? 4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 ?? 壽命： 1000寫(xiě) /擦循環(huán) ?? 數(shù)據(jù)保留時(shí)間： 10年 ?? 全靜態(tài)工作： 0Hz24Hz ?? 三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 ?? 128*8位內(nèi)部 RAM ?? 32可編程 I/O線 ?? 兩個(gè) 16位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 ?? 5個(gè)中斷源 ?? 可編程串行通道 ?? 低功耗的閑置和掉電模式 ?? 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 6 引腳功能說(shuō)明 圖 單片機(jī)引腳圖 Vcc：電源電壓 GND：接地 P0口： P0口是一組 8位漏極開(kāi)路型雙向 I／ 0口，也即地址／數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低 8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪 問(wèn)期間激活內(nèi)部上拉電阻。 P1口： Pl 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I／ O口， Pl的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4個(gè) TTL邏輯門(mén)電路。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流（ IIL）， Flash編程和程序校驗(yàn)期間， Pl接收低 8位地址。對(duì) 端口寫(xiě) “1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電 7 平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流（ IIL），在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或 16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行 MOVXDPTR指令）時(shí)， P2口送出高 8位地址數(shù)據(jù)。 Flash編程或校驗(yàn)時(shí)， P2亦接收高位地址和其它控制信號(hào)。 P3 口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL邏輯門(mén)電路。當(dāng)振蕩器工作時(shí)， RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。 DISRT0位缺省為 RESET輸出高電平打開(kāi)狀態(tài)。即使不訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器， ALE 仍以時(shí)鐘振蕩頻率的 1／ 6 輸出固定的正脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，沒(méi)有兩次有效的 PSEN信號(hào)。欲使 CPU僅訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（地址為 0000H－ FFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。如 EA端為高電平（接 Vcc端）， CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令。 XTALl：振蕩器反相放大器及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。 89S51 相對(duì)于 89C51 增加的新功能包括： （ 1） ISP在線編程功能，這個(gè)功能的優(yōu)勢(shì)在于改寫(xiě)單片機(jī)存儲(chǔ)器內(nèi)的程序不需要把芯片從工作環(huán)境中剝離，是一個(gè)強(qiáng)大易用的功能。 （ 3）具有雙工 UART串行通道。 （ 5）雙數(shù)據(jù)指示器。 （ 7）全新的加密算法，這使得對(duì)于 89S51的解密變?yōu)椴豢赡?，程序的保密性大大加?qiáng)，這樣就可以有效地保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)不被侵犯。 （ 9）程序存儲(chǔ)器寫(xiě)入方式：二者的寫(xiě)入程序的方式不同， 89C51只支持并行寫(xiě)入，同時(shí)需要 VPP燒寫(xiě)高壓。串行寫(xiě)入、速度更快、穩(wěn)定性更好，燒寫(xiě)電壓也僅僅需要 4～ 5V即可。 （ 11）燒寫(xiě)壽命更長(zhǎng)： 89S51標(biāo)稱的 1000次，實(shí)際最少是 1000～ 10000次，這樣更有利于初學(xué)者反復(fù)燒寫(xiě)，降低學(xué)習(xí)成本。 液晶顯示 LCD1602 的介紹 LM1602字符型模塊的性能 重量輕： 100g； 體積?。?11mm 厚； 功耗低： 10— 15mW； 顯示內(nèi)容： 192 種字符（ 5 7 點(diǎn)字型）； 32 種字符（ 5 10 點(diǎn)字型）； 可自編 8（ 5 7）或許（ 5 10）種字符； 指令功能強(qiáng)：可組合成各種輸入、顯示、移位方式以滿足不同的要求； 接口簡(jiǎn)單方便：可與 8 位微處理器或微控制器相聯(lián)； 工作溫度寬： 0— 50oC 可靠性高：壽命為 50,000 小時(shí)（ 25oC） 9 基本原理 ① 液晶體 液晶板上排列著若干 5 7