【正文】 4*4矩陣鍵盤、1602液晶顯示器和密碼存儲(chǔ)AT24C05伏電壓帶動(dòng)的簡(jiǎn)易密碼鎖等部分組成。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(duì)用戶輸入的密碼與自己保存的密碼進(jìn)行對(duì)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，實(shí)際使用時(shí)只要將單片機(jī)的負(fù)載由繼電器換成電子密碼鎖的電磁鐵吸合線圈即可，當(dāng)然也可以用繼電器的常開觸點(diǎn)去控制電磁鐵吸合線圈。硬件部分由外部電力輸入單元，矩陣鍵盤輸入部分，密碼存儲(chǔ)，復(fù)位部分，所述晶體部分，顯示部分，報(bào)警部，鎖定解除部組。STC89C51鍵盤輸入復(fù)位電路密碼存儲(chǔ)電路晶振電路電源輸入顯示電路報(bào)警電路開鎖電路 電子密碼鎖原理框圖 單片機(jī)STC89C51簡(jiǎn)介 STC89C51是一種低功耗，高性能CMOS 8位微控制器與4K系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存。 具有下列標(biāo)準(zhǔn)特性：4K字節(jié)的Flash，512字節(jié)RAM，32位I/ O口線，看門狗定時(shí)器，2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行線口。空閑模式下，CPU停止，允許RAM，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，串行口，中斷工作。 35MHZ的最大工作頻率，6T /12T是可選的。ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號(hào)PSEN(Pin29)：外部存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)EA/VPP(Pin31)：程序存儲(chǔ)器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存儲(chǔ)器讀指令，如果接高電平則從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器讀指令。P0口（Pin39～Pin32）：8位雙向I/O口線，～P1口（Pin1～Pin8）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，～ P2口（Pin21～Pin28）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，～ P3口（Pin10～Pin17）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，～作頻率35Mhz，6T/12T可選。電源、時(shí)鐘等電路是使單片機(jī)能運(yùn)行的必備條件，可以將最小系統(tǒng)作為應(yīng)用系統(tǒng)的核心部分，通過對(duì)其進(jìn)行存儲(chǔ)器擴(kuò)展、A/D擴(kuò)展等，使單片機(jī)完成較復(fù)雜的功能。用STC89C52單片機(jī)構(gòu)成最小應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，只要將單片機(jī)接上時(shí)鐘電路和復(fù)位電路即可，結(jié)構(gòu)如圖23所示，由于集成度的限制，最小應(yīng)用系統(tǒng)只能用作一些小型的控制單元。內(nèi)部時(shí)鐘方式如圖24所示。圖中電容C1和C2的作用是穩(wěn)定頻率和快速起振，電容值在5~30pF，典型值為30pF。 STC89C51內(nèi)部時(shí)鐘電路(2) 復(fù)位電路當(dāng)引入STC89C51單片機(jī)的RST引腳高并保持兩個(gè)機(jī)器周期，MCU將進(jìn)行復(fù)位操作（如果引腳連續(xù)舉辦高，MCU在復(fù)位狀態(tài)循環(huán)）。只要Vcc的上升時(shí)間不超過1ms,就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上電復(fù)位。本設(shè)計(jì)就是用的按鍵手動(dòng)復(fù)位。其中電平復(fù)位是通過RST(9)端與電源Vcc接通而實(shí)現(xiàn)的。這是由片內(nèi)的中斷系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。中斷服務(wù)處理程序處理完中斷服務(wù)請(qǐng)求后，再回到原來被中止的程序之處（斷點(diǎn)），繼續(xù)執(zhí)行被中斷的主程序。 中斷響應(yīng)和處理過程 中斷過程如果單片機(jī)沒有中斷系統(tǒng)，單片機(jī)的大量時(shí)間可能會(huì)浪費(fèi)在查詢是否有服務(wù)請(qǐng)求發(fā)生的定時(shí)查詢操作上。 AT24C02存儲(chǔ)芯片 AT24C02是美國(guó)Atmel的低功耗CMOS型E2PROM，含2568位存儲(chǔ)空間，具有較寬的工作電壓（? V），更強(qiáng)的續(xù)航能力（超過10,000），寫入速度（小于10毫秒），抗干擾能力強(qiáng)，容易丟失數(shù)據(jù)，體積小等特點(diǎn)。 AT24C02芯片與地址寄存器。所有的單字節(jié)讀取操作。 I2C總線是用于兩線總線的IC器件之間的連接。 AT24C02是采用了I2C協(xié)議，采用主/從雙向通信，主機(jī)（通常是微處理器）和奴隸（AT24C02）可在接收器和發(fā)射器的工作狀態(tài)。無論是主機(jī)或從機(jī)，必須在收到一個(gè)字節(jié)后發(fā)送一個(gè)確認(rèn)信號(hào)ACK。SOIC PDIP 24C02的兩種引腳圖 AT24C02的電路接線圖圖24C02的3腳是三條地址線，用于確定芯片的硬件地址。第5腳SDA為串行數(shù)據(jù)輸入/輸出，數(shù)據(jù)通過這條雙向I2C總線串行傳送，第6腳SCL為串行時(shí)鐘輸入線， SDA和SCL都需要和正電源間各接一個(gè)10 K的電阻上拉。24C02中帶有片內(nèi)地址寄存器。所有字節(jié)均以單一操作方式讀取。 LCD顯示模塊LCD1602A 是一種工業(yè)字符型液晶，能夠同時(shí)顯示16x02 即32個(gè)字符。在日常生活中，我們對(duì)液晶顯示器并不陌生。在人機(jī)通信接口的微控制器，通過以下方式一般輸出：LED日光燈管，LED數(shù)碼管，液晶顯示器。在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用晶液顯示器作為輸出器件有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：由于接收到的信號(hào)中的每個(gè)點(diǎn)之后操作液晶一直認(rèn)為，顏色和亮度，恒光，而不是在陰極射線管顯示器（CRT）作為需要不斷刷新的新窗口。 液晶顯示器都是數(shù)字式的，和單片機(jī)系統(tǒng)的接口更加簡(jiǎn)單可靠，操作更加方便。 相對(duì)而言，液晶顯示器的功耗主要消耗在其內(nèi)部的電極和驅(qū)動(dòng)IC上，因而耗電量比其它顯示器要少得多。 第2腳：VDD接5V正電源。 4英尺：RS為寄存器選擇，選擇數(shù)據(jù)寄存器高，選擇指令寄存器低。當(dāng)RS和R / W可以寫成共同為低電平指令或顯示地址，當(dāng)RS為低。 第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。 第15腳：背光源正極。（2）1602LCD的RAM地址映射以及標(biāo)準(zhǔn)字庫(kù)表LCD1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器已經(jīng)存儲(chǔ)了160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，這些字符圖有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號(hào)、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，比如大寫的英文字母“A”的代碼是01000001B（41H），顯示時(shí)模塊把地址41H中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母。指令1：清顯示，指令碼01H，光標(biāo)復(fù)位到地址00H位置。指令3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I/D：光標(biāo)移動(dòng)方向，高電平右移，低電平左移 。高電平表示有效，低電平則無效 。 D：控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示。 B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍 。指令6：功能設(shè)置命令 DL：高電平時(shí)為4位總線，低電平時(shí)為8位總線。 F：低電平時(shí)顯示5X7的點(diǎn)陣字符，高電平時(shí)顯示5x10的點(diǎn)陣字符 （有些模塊是 DL：高電平時(shí)為8位總線，低電平時(shí)為4位總線）。指令8：DDRAM地址設(shè)置 。 BF為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙，模塊就能接收相應(yīng)的命令或者數(shù)據(jù)。指令11：讀數(shù)據(jù) 。輸入要顯示的第一個(gè)字符的地址時(shí)，顯示的字符，它告訴其中，顯示的字符的模塊。在LCD模塊的初始化首先設(shè)置其顯示模式時(shí)，LCD模塊顯示字符光標(biāo)被自動(dòng)移動(dòng)到右側(cè)，而無需人工干預(yù)。字符產(chǎn)生存儲(chǔ)器（CGROM）內(nèi)1602 LCD模塊已經(jīng)存儲(chǔ)了160個(gè)不同的點(diǎn)的字符圖形，如下所示，這些字符是：阿拉伯?dāng)?shù)字，英文字母的情況下，通常使用的符號(hào)和日語(yǔ)假名等每個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼如大寫字母“A”的代碼是01000001B（41H），顯示時(shí)模塊顯示在地址41H點(diǎn)陣字符模式，我們可以看到字母“A”。液晶顯示具有薄的厚度，適合大規(guī)模集成電路直接驅(qū)動(dòng)，易于實(shí)現(xiàn)全彩色顯示特性，已被廣泛應(yīng)用于便攜式計(jì)算機(jī)，數(shù)碼相機(jī)，PDA的移動(dòng)通信工具的許多領(lǐng)域。 每個(gè)水平（行線）和垂直線（列線）不連接在交叉，而是由一鍵通訊，這種結(jié)構(gòu)僅行列式的行線和列線M矩陣N，可以具有N組成M鍵鍵盤。在矩陣鍵盤，在交叉路口每個(gè)水平和垂直線不直接相連，而是通過一個(gè)按鈕來連接。因此，按鍵的數(shù)量需要比較長(zhǎng)的時(shí)間，使用矩陣鍵盤是合理的做。例如，將掃描代碼放入01111111，而1111是要回讀出的第一四行給引腳VDD時(shí)，首先在這個(gè)時(shí)候，如果第一行的三列鍵時(shí)，該讀取結(jié)果變成01111101（注1111到1101），這將是第三位的LSB從1變?yōu)?，這是因?yàn)樵诎聪掳粹o后，它會(huì)正交于掃描代碼潛在的LSB讀位的電位短，并拉至0，也就是，對(duì)于掃描原理由於這種按鍵是機(jī)械式的開關(guān)，當(dāng)按鍵被按下時(shí)，鍵會(huì)震動(dòng)一小段時(shí)間才穩(wěn)定，為了避免讓單片機(jī)誤判為多次輸入同一按鍵，我們必須在偵測(cè)到有按鍵被按下，就Delay一小段時(shí)間，使鍵盤以達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)，再去判讀所按下的鍵，就可以讓鍵盤的輸入穩(wěn)定。蜂鳴器分為壓電式蜂鳴器和兩種類型的電磁蜂鳴器。1．壓電式蜂鳴器 壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。多諧振蕩器由晶體管或集成電路構(gòu)成。壓電蜂鳴片由鋯鈦酸鉛或鈮鎂酸鉛壓電陶瓷材料制成。電磁式蜂鳴器 電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動(dòng)膜片及外殼等組成。振動(dòng)膜片在電磁線圈和磁鐵的相互纏繞蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路一般都包含以下幾個(gè)部分：一個(gè)三極管、一個(gè)蜂鳴器、一個(gè)限流電阻。這些都可以根據(jù)需要來選擇。 聲音報(bào)警電路三極管Q1起開關(guān)作用，其基極的低電平使三極管飽和導(dǎo)通，使蜂鳴器發(fā)聲；而基極高電平則使三極管關(guān)閉，蜂鳴器停止發(fā)聲。 繼電器控制模塊電磁繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。當(dāng)線圈斷電時(shí)，電磁吸力消失，彈簧電樞的反作用力將返回到原來的位置，以便與原來的靜觸點(diǎn)的可動(dòng)觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）釋放。用于中繼“常開，常閉”接觸，則可以區(qū)分：繼電器線圈不處于關(guān)斷狀態(tài)固定觸頭通電，稱為“常開觸點(diǎn)”。一般有兩股的繼電器電路，低電壓和高電壓控制電路的工作電路電路中繼電器室通過PNP型三極管驅(qū)動(dòng)，當(dāng)閥值超過設(shè)定時(shí)，單片機(jī)會(huì)由高電平跳變成低電平，三極管導(dǎo)通繼電器吸合，繼電器起開關(guān)作用，可以驅(qū)動(dòng)負(fù)載。由紅外接收器二極管，晶體管或硅光電池的紅外發(fā)射機(jī)，其將發(fā)送神鷹紅外光轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)，發(fā)送放大器之后的組成紅外接收電路。推當(dāng)鍵被按下指令或指令編碼電路來產(chǎn)生所需的指令編碼信號(hào)指示所述載波被調(diào)制編碼信號(hào)，然后經(jīng)由發(fā)射功率放大器電路從驅(qū)動(dòng)電路開發(fā)向外的調(diào)制的編碼信號(hào)指令傳送操作桿。接收電路由發(fā)射接收機(jī)發(fā)射向下經(jīng)調(diào)制編碼的命令信號(hào)，并放大在疏散解調(diào)電路，解調(diào)電路調(diào)制的編碼信號(hào)解調(diào)指令，所述經(jīng)編碼信號(hào)即降低。紅外遙控器目前使用十分廣泛用作通信和遠(yuǎn)程控制技術(shù)。工業(yè)設(shè)備，高壓，輻射，有毒氣體，粉塵等環(huán)境，紅外遙控器，不僅完全*，而且有效地隔離電氣干擾。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，位于該支持最快變暖紅色溫度計(jì)之外。它也可以用來作為社區(qū)傳播的媒介。紅外線可分為三部分，即近紅外線，～；中紅外線，～；遠(yuǎn)紅外線，～l000μm 之間。 紅外遙控器及編碼一體化紅外線接收器是一種集紅外線接收和放大整形于一體，不需要任何外接元件，就能完成從紅外線接收到輸出與TTL電平信號(hào)兼容的所有工作，而體積又很小巧，它適合于各種紅外線遙控和紅外線數(shù)據(jù)傳輸，廣泛用于電視機(jī)、衛(wèi)星接收機(jī)、VCD、DVD、音響、空調(diào)等家用電器中接收紅外信號(hào)。主要程序設(shè)計(jì)流程圖如下所示：開始初始化模式選擇識(shí)別按鍵密碼輸入手動(dòng)清除密碼比較開門舊密碼輸入新密碼輸入存入緩存區(qū)再次輸入密碼重新輸入設(shè)置完畢返回NANBY 主程序的流程圖 鍵盤掃描子程序 鍵盤掃描程序流程圖 系統(tǒng)模塊密碼設(shè)置子程序 因?yàn)樵O(shè)計(jì)被分割的模塊化，所以例程是整個(gè)軟件系統(tǒng)的一部分，不僅可以使程序分裂程序，從而簡(jiǎn)化了復(fù)雜的，但也容易讀，修改和各功能模塊具有其自己的程序，在該設(shè)計(jì)是液晶顯示用數(shù)據(jù)，有必要使用顯示例程，設(shè)計(jì)中的矩陣鍵盤被使用，因此，我們使用鍵盤掃描例程，例如以及顯示初始化程序，液晶忙檢測(cè)子程序，顯示子程序關(guān)閉，解鎖顯示子程序，密碼和修改的狀態(tài)顯示子程序，出錯(cuò)后子程序輸入密碼的提示。 設(shè)置程序初始化按下設(shè)置鍵輸舊密碼確認(rèn)程序所輸入舊密碼正確？輸新密碼確認(rèn)程序設(shè)置成功輸入次數(shù)加1次數(shù)3?報(bào)警程序NYNY返回確認(rèn)程序再次輸新密碼兩次新密碼輸入相同？NY 設(shè)置密碼子程序初始化按開鎖鍵輸入密碼確認(rèn)程序所輸入密碼正確？Y開鎖成功開鎖程序輸入次數(shù)加1次數(shù)3?報(bào)警程序返回NYN 開鎖流程圖在硬件上支持性的環(huán)境設(shè)計(jì)的電路與變形桿菌，凱爾編好的程序編譯成芯片識(shí)別的S51文件，使用寫在變形圖芯片仿真測(cè)試電腦程序。采用焊接方法將金屬基PIN安裝于LCD時(shí)，從玻璃末端到PCB的焊接位置的長(zhǎng)度至少5mm，焊接溫度必須在260℃以下，且焊接時(shí)間必須在10秒以內(nèi)，以免焊接過程中對(duì)裝置的損壞，確保焊接性能。2.嚴(yán)禁猛烈移動(dòng)基PIN，否則會(huì)機(jī)械地破壞LCD屏與基PIN之間的連接點(diǎn)。3.4.5.單片機(jī)焊接注意事項(xiàng)：89c51單片機(jī)與其它單片機(jī)，DSP,ARM芯片相比較而言是比較脆弱的，如果焊接時(shí)不小心就很可能把芯片損壞！建議用好的恒溫可調(diào)的烙鐵，功率在30瓦左右，溫度控制在260到300攝氏度，建議采用點(diǎn)焊而不用拉焊，焊接時(shí)烙鐵放在每個(gè)引腳的時(shí)間不能太長(zhǎng)（最好低于3秒）。其他的電子器件焊接須知：通常分為四個(gè)步驟。當(dāng)焊接新的組件來處理錫鉛成分。如果你希望組件后，除去印刷電路板，然后加熱，直到提示，輕輕牽了手或銀成分，看看你是否可以將其刪除。如果過少焊點(diǎn)，不光滑，可用電烙鐵頭“沾”上的焊點(diǎn)焊接焊料一些。焊接流程按照附錄I所示的電子密碼鎖的硬件聯(lián)接原理圖按下列順序依次焊接：（1）焊接單片機(jī)的晶振電路、復(fù)位電路等單片機(jī)的最小系統(tǒng)的外圍電路。（3）焊接鍵盤的按鍵電路。（5）焊接密碼鎖的開鎖機(jī)構(gòu)電路。（7）焊接接地及高電平。Lcd焊接時(shí)的問題：（1）接通電源后lcd無反應(yīng)，各個(gè)引腳均屬正常。經(jīng)查找得知是lcd顯示器的15和16管腳控制背光功能，連接好之后還是不能顯示字符。第六章 結(jié)論本設(shè)計(jì)從經(jīng)濟(jì)實(shí)用的角度出發(fā)，采用單片機(jī)STC89C51低功耗CMOS型E2PROM AT24C02作為主控芯片與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器單元，結(jié)合外圍的鍵盤輸入、顯示、報(bào)警、開鎖等電路并用C語(yǔ)言的控制程序，研制了一款可以多次更改密碼具有報(bào)警功能的電子密碼鎖。使用基于單片機(jī)制作的電子密碼鎖具有