【正文】 m。傳統(tǒng)的機械式鑰匙由于安全性能差，攜帶不便等缺點，已不能滿足人的需要，隨著大規(guī)模集成電路技術的發(fā)展，特別是單片機的問世，出現(xiàn)了許多帶微處理器的電子密碼鎖，有效地克服了機械式密碼鎖密碼量少、安全性能差的缺點，使密碼鎖在技術和 性能上都有了大大的提高，并且還具有易操作、功耗低、成本低等優(yōu)點，從而使電子密碼鎖成為目前市場上的主流產(chǎn)品。 現(xiàn)今常見的密碼鎖設計主要有兩種方案，一種是中規(guī)模集成電路控制的方案，另一種是單片機控制的方案。顯然此種方案的物理實現(xiàn)結構較為復雜且重新設置密碼、輸入 密碼的操作過程也會給用戶帶來一定的不方便；而利用單片機控制的方案，由于單片機靈活的編程設計和豐富的 I/O 端口，及其控制的準確性，不但能實現(xiàn)基本的密碼鎖功能，還能添加掉電存儲、聲光提示甚至添加遙控控制功能，但其也有一定的局限性，就在于其控制原理的復雜以及要求設計人員具有更加良好的程序設計能力，調試較為繁瑣，否則程序一旦跑飛將造成意想不到的損失。 本設計采用單片機為主控芯片，結合外圍電路，組成電子 密碼控制系統(tǒng)，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，當密碼輸入錯誤三次將報警。修改密碼之前必須再次輸入密碼，在輸入新密碼時候需要二次確認，以防止誤操作。常見的鎖有普通機械鎖、機械密碼鎖、電磁卡鎖、指紋（虹膜）鎖等。通過分析我們不難發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)密碼鎖或多或少存在一些不足從而降低了其保密的安全性，因此研究一種新型的密碼鎖是具有有很高的現(xiàn)實需求性。 在安全技術防范領域，具有防盜報警功能的電子密碼鎖逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機械式密碼鎖 。 從是否方便的角度看，電子密碼鎖省去了傳統(tǒng)機械鎖的鑰匙，電磁卡鎖的磁卡，使用者只要記得其密碼，便可以開啟，從而大大提高了其適用性。 第 電子密碼控制簡介 電子密碼控制是一種通過密碼輸入來控制電路或是芯片工作，從而控制機械開關的閉合，完成開鎖、閉鎖任務的電子產(chǎn)品。其特點如下： 1)保密性好，編碼量多，遠遠大于機械控制。 2)密碼可變，用戶可以隨時更改密碼，防止密碼被盜，同時也可以避免因人員的更替而使控制的保密性下降。 4)無活動零件，不會磨損，壽命長。 6)電子密碼控制系統(tǒng)具有操作簡單易行，一學即會的特點。隨著日本經(jīng)濟復蘇，電子行業(yè)的 快速發(fā)展，一些利用簡 單的門電路設計的密碼鎖出現(xiàn)了。到了 90 年代，美國、意大利、德國、日本、加拿大、韓國以及我國的臺灣、香港等地的微電子技術的進步和通信技術的發(fā)展為密碼鎖提供了技術上的基礎，從而推動密碼鎖走向實際應用的階段。到目前為止，在此領域雖已有較大的發(fā)展，采用各種電路進行設計的比較多，技術也相當先進，電子技術發(fā)展至今已達到相當高的水平，電子密碼鎖技術已十分成熟。密碼可以由用戶自己修改設定，鎖打開后才能修改密碼。 蘇州大學本科生畢業(yè)設計（論文） 4 第二章 主要元器件介紹及 IIC 總線說明 第 節(jié) 主控芯片 AT89S52 AT89S51 是美國 ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗，高性能 CMOS8 位單片機 ，片內含 4k bytes的可系統(tǒng)編程的 Flash 只讀程序存儲器 ,器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術生產(chǎn)，兼容標準 8051 指令系統(tǒng)及引腳。 . 主要性能參數(shù) 與 MCS51 產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容 4k 字節(jié)在系統(tǒng)編程（ ISP） Flash 閃速存儲器 1000 次擦寫周期 － 的工作電壓范圍 全靜態(tài)工作模式： 0Hz－ 33MHz 三級程序加密鎖 128 8 字節(jié)內部 RAM 32 個可編程 I／ O 口線 2 個 16 位定時／計數(shù)器 6 個中斷源 全雙工串行 UART 通道 低功耗空閑和掉電模式 中斷可從空閑模喚醒系統(tǒng) 看門狗（ WDT）及雙數(shù)據(jù)指針 掉電標識和快速編程特性 靈活的在系統(tǒng)編程（ ISP 字節(jié)或頁寫模式） . 功能特性概述 AT89S51 提供以下標準功能： 4k 字節(jié) Flash 閃速存儲器， 128 字節(jié)內部 RAM， 32 個I／ O 口線，看門狗（ WDT），兩個數(shù)據(jù)指針，兩個 16 位定時／計 數(shù)器，一個 5 向量兩級中斷結構，一個全雙工串行通信口，片內振蕩器及時鐘電路?？臻e方式停止 CPU 的工作，但允許 RAM，定時／計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。 . 引腳功能說明 P0 口： P0 口是一組 8 位漏極開路型雙向 I／ 0 口，也即地址／數(shù)據(jù)總線復用口。 在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉換地址（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線復用，在訪問期間激活內部上拉電阻。 P1 口： Pl 是一個帶內部上拉電阻的 8 位雙向 I／ O 口， Pl的輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。作輸入口使用時，因為內部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流（ IIL）。 端口引腳第二功能： MOSI（用于 ISP 犏程） MISO（用于 ISP 犏程） SCK （用于 ISP 犏程） P2 口： P2 是一個帶有內部上拉電阻的 8 位雙向 I／ O 口， P2 的輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。 在訪問外部程序存儲器或 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器時， P2 口送出高 8 位地址數(shù) 據(jù)。 Flash 編程或校驗時， P2 亦接收高位地址和其它控制信號。 P3 口輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。作輸入端時，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流。 端口引腳的第二功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） INT0（外中斷 0） 蘇州大學本科生畢業(yè)設計（論文） 6 INT1（外中斷 1） T0（定時／計數(shù)器 0 外部輸入） T1（定時／計數(shù)器 1 外部輸入） WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） RST：復位輸入。 WDT 溢出將使該引腳輸出高電平，設置 SFR AUXR 的 DISRT0 位（地址 8EH）可打開或關閉該功能。 ALE／ PROG：當訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時， ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。要注意的是：每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個 ALE 脈沖。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中的 8EH 單元的 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應設置 ALE 無效。當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，沒有兩次有效的 PSEN 信號。欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲器（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)行內部程序存儲器中的指令。 XTALl：振蕩器反相放大器及內部時鐘發(fā)生器的輸入端。 . 特殊功能寄存器 這些地址并沒有全部占用，沒有占用的地址亦不可使用，讀這些地址將得到一個隨意的數(shù)值。不要軟件訪問這些未定義的單元，這些單元是留作以后產(chǎn)品擴展 用途的，復位后這些新的位將為 0。 雙時鐘指針寄存器：為更方便地訪問內部和外部數(shù)據(jù)存儲器，提供了兩個 16 位數(shù)據(jù)指針寄存器： DP0 位于 SFR（特殊功能寄存器）區(qū)塊中的地址 82H、 83H 和 DP1 位于地址蘇州大學本科生畢業(yè)設計（論文） 7 84H、 85H，當 SFR 中的位 DPS=0 選擇 DP0，而 DPS=1 則選擇 DP1。 電源空閑標志 :電源空閑標志（ POF）在特殊功能寄存器 SFR 中 PCON 的第 4 位（ ）， 電源打開時 POF 置“ 1，它可由軟件設置睡眠狀態(tài)并不為復位所影響。 程序存儲器：如果 EA 引腳接地（ GND），全部程序均執(zhí)行外部存儲器。 數(shù)據(jù)存儲器： AT89S51 的具有 128 字節(jié)的內部 RAM，這 128 字節(jié)可利用直 接或間接尋址方式訪問，堆棧操作可利用間接尋址方式進行， 128 字節(jié)均可設置為堆棧區(qū)空間。外部復位時， WDT 默認為關閉狀態(tài)，要打開 WDT，用戶必須按順序將 01EH 和 0E1H 寫到 WDTRST 寄存器（ SFR地址為 0A6H），當啟動了 WDT，它會隨晶體振蕩器在每個機器周期計數(shù)，除硬件復位或WDT 溢出復位外沒有其它方法關閉 WDT，當 WDT 溢出，將使 RST 引腳輸出高電平的 復位脈沖。 14 位 WDT 計數(shù)器計數(shù)達到 16383（ 3FFFH）， WDT 將溢出并使器件復位。 WDT 計數(shù)器既不可讀也不可 寫，當 WDT 溢出時，通常將使 RST引腳輸出高電平的復位脈沖。為使 WDT 工作最優(yōu)化，必須在合適的程序代碼時間段周期地復位 WDT 防止 WDT溢出。掉電模式下，用戶不能再復位 WDT。當硬件復位退出掉電模式時，處理 WDT 可象通常的上電復位一樣。為防止中斷誤復位，當器件復位，中斷引腳持續(xù)為低時， WDT 并未開始計數(shù)，直到中斷引腳被拉高為止。為保證 WDT 在退出掉電模式時極端情況下不溢出，最好在進入掉電模式前復位 WDT。為防止 AT89S51 從空閑模式中復位，用戶應周期性地設置定時器，重新進入空閑模式。 中斷： AT89S51 共有 5 個中斷向量： 2 個外中斷（ INT0 和 INT1）， 2 個定時中斷（ Timer0和 Timer1）和一個串行中斷。IE 也包含總中斷控制位 EA， EA 清 0，將關閉所有中斷。 晶體振蕩器特性： AT89S51 中有一個用于構成內部振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1 和 XTAL2 分別是該放大器的輸入端和輸出端。 外接石英晶體（或陶瓷諧振器）及電容 Cl、 C2 接在放大器的反饋回路中構成并聯(lián)振蕩電路。如果使用石英晶體，我們推薦電容使用 30pF177。 10F。這種情況下，外部時鐘脈沖接到 XTAL1 端， 即內部時鐘發(fā)生器的輸入端， XTAL2 則懸空。 空閑節(jié)電模式：在空閑工作模式狀態(tài)， CPU 保持睡眠狀態(tài)而所有片內的外設仍保持激活狀態(tài)，這種方式由軟件產(chǎn)生。空閑模式可由任何允許的中斷請求或硬件復位終止。為了避免在復位結束時可能對端口產(chǎn)生意外寫入，激活空閑模式的那條指令后一條指令不應是一條對端口或外部存儲器的寫入指令。退出掉電模式的方法是硬件復位或由處于使能狀態(tài)的外中斷 INT0 和 INT1 激活。 Flash 閃速存儲器的并行編程： AT89s51 單片機內部有 4k 字節(jié)的可快速編程的 Flash 存儲陣列。 AT89S51 的代碼是逐一字節(jié)進行編程的。寫周期完成后，有效的數(shù)據(jù)就會出現(xiàn)在所有輸出端上，此時，可進入下一個字節(jié)的寫周期，寫周期開始后，可在任意時刻進行數(shù)據(jù)查詢。編程完成后， 變?yōu)楦唠娖奖硎緶蕚渚途w狀態(tài)。 讀片內簽名字節(jié)： AT89S51 單片機內有 3 個簽名字節(jié)，地址為 000H、 100H 和 200H。 芯片擦除：在并行編程模式，利用控制信號的正確組合并保持 ALE／ PROG 引腳 200ns－ 500ns 的低電平脈沖寬度即可完成擦除操作。在這種方式，擦除周期是自身定時的，大約為 500ms。 Flash 閃速存儲器的串行編程：將 RST 接至 Vcc，程序代碼存儲陣列可通過串行 ISP 接口進行編程，串行接口包含 SCK 線、 MOSI（輸入）和 MISO（輸出）線。芯片擦除則將存儲代碼陣列全寫為 FFH。最高的串行時鐘（ SCK）不超過 l／ 16 晶體時鐘，當晶體為 33MHz 時，最大 SCK 頻率為2MHz。 第 節(jié) AT24C02 AT24C02 支持 I2C 總線數(shù)據(jù)傳送協(xié)議， I2C 總線協(xié)議規(guī)定：任何將數(shù)據(jù)傳送到總線的器件作為發(fā)送器，任何從總線接收數(shù)據(jù)的器件為接收器。雖然主器件和從器件都可以作為蘇州大學本科生畢業(yè)設計（論文） 10 發(fā)送器或接收器，但由主器件控制傳送數(shù)據(jù)發(fā)送或接收的模式。 SDA 串行數(shù)據(jù) /地址：雙向串行數(shù)據(jù) /地址管腳用于器件所有數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收， SDA 一個開漏輸出管腳，可與其它開漏輸出或集電極開路輸出進行線或 wireOR。 當使用 24WC01 或 24WC02 時最大可級聯(lián) 8 個器件，如果只有一個 24WC02 被總線尋址這三個地址輸入腳 A0 A1 A2 可懸空或連接到 Vss， 如果只有一個 24WC01 被總線尋址這三個地址輸入腳 A0 A1 A2 必須連接到 Vss。當使用 24WC08 時最多可連接 2 個器件且僅使用地址管腳 A2 A0 ， A1 管腳未用可以連接到 Vss 或懸空，如果只有一個 24WC08 被總線尋址 A2 管腳可懸空或連接到 Vss。 WP 寫保護 ： 如果 WP 管腳連接到 Vcc，所有的內容都被寫保護只能讀。 第 節(jié) LCD1602 蘇州大學本科生畢業(yè)設計（論文） 11 現(xiàn)在的字符型 液品模塊已經(jīng)是單片機應用設計中最常用的信息顯示器件了。 1602 型 LCD 可以顯示 2 行 16個字符，有 8 位數(shù)據(jù)總線 D0— D7 和 Rs， R／ W， EN 三個控制端口，工作電壓為 5V，并且具有字符對比度調節(jié)和背光功能。以聲卡為例，要實現(xiàn)對模擬信號 或 48kHz 的采樣，頻率發(fā)生器就必須提供一個 或 48kHz 的時鐘頻率。但是現(xiàn)在的娛樂級聲卡為了降低成本，通常都采用 SCR 將輸出