【正文】 發(fā)光二極管 .................................................14 4 4 矩陣鍵盤 ...............................................15 蜂鳴器 .....................................................16 整體電路原理圖 ........................................... 15 ........................................... 15 ........................................... 18 第三章 軟件設(shè)計及實現(xiàn) ......................................... 20 軟件開發(fā)環(huán)境 ............................................. 20 程序編寫流程 ............................................. 19 程序設(shè)計原理 ............................................. 23 4 4 鍵盤識別程序 .................................... 26 數(shù)碼管顯示程序 ....................................... 28 第四章 綜合調(diào)試 .............................................. 30 硬件調(diào)試 ................................................. 30 軟件調(diào)試 ................................................. 31 綜合調(diào)試 ................................................ 31 第五章 結(jié)論與展望 ............................................. 32 致 謝 ........................................................ 33 參考文獻 ...................................................... 35 附錄 A 總原理圖 ............................................... 36 附錄 B 具體程序 ............................................... 37 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 1 頁 第一章 緒論 引言 隨著單片機的迅速發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣，如消費電子、家用電器、辦公 設(shè)備、商業(yè)營銷設(shè)備、工業(yè)控制和機電一體化控制系統(tǒng)、智能測量儀表以及汽車與航空航天電子系統(tǒng)中都廣泛采用了單片機。隨著單片機的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，可以看出其的優(yōu)越性和可靠性，所以將其應(yīng)用到保密和 安全方面是必然的，也是相當可靠，相當有意義的，基于單片機的電子密碼鎖的研究在保護財產(chǎn)和人身安全方面可以給人們帶來更多更好的選擇。若使用傳統(tǒng)的機械式鑰匙開鎖，人們常需攜帶多把鑰匙 , 使用極不方便 , 且鑰匙丟失后安全性即大打折扣。為滿足人們對鎖的使用要求，增加其安全性，用密碼代替鑰匙的密碼鎖應(yīng)運而生。在安全技術(shù)防范領(lǐng)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，克服了機械式密碼鎖密碼量少、安全性能差的缺點，使密碼鎖無論在技術(shù)上還是在性能上都大大提高一步。隨著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）已在國內(nèi)外相繼面世。而且指紋識識別器若在公共場所使用存在容易機械損壞， IC 卡還存在容易丟失、損壞等特點。鑒于目前的技術(shù)水平與市場的接收程度，電子密碼鎖是這類電子防盜產(chǎn)品的主流。而鎖自古以來就是把守門戶的鐵將軍，人們對它要求甚高，既要安全可靠地防盜，又要使用方便，這也是制鎖者長期以來研制的主題。然而，眼下假冒偽劣的機械 鎖泛濫成災(zāi)，互開率非常之高。經(jīng)國家工商局、國家內(nèi)貿(mào)局、中國消協(xié)等部門對鎖具市場的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)個別產(chǎn)品的互開率居然超標 26 倍。此外，即使是一把質(zhì)量過關(guān)的機械鎖，通過急開鎖，甚至可以在不損壞鎖的前提下將鎖打開。 電子鎖 電子 鎖是采取電子電路控制，以電磁鐵或者衛(wèi)星電機和鎖體作為執(zhí)行裝置的機電一體化鎖具，相比傳統(tǒng)的機械鎖具，電子鎖不使用金屬鑰匙，保密性、精度都有很大提高。電子工業(yè)的誕生，使得以微小電量驅(qū)動機械成為可能，于是有了電子鎖一日千里的躍進 。它的種類很多，有簡易的電路產(chǎn)品，也有基于芯片的性價比較高的產(chǎn)品。其性能和安全性已大大超過了機械鎖，特點如下： 1．保密性好，編碼兩多，遠遠大于彈子鎖。 2．密碼可變。 3．誤碼輸入保護。 4．電子密碼鎖操作簡單易行，一學(xué)即會。鍵盤式電子密碼在鍵盤上輸入，與打電話差不多，因而易于掌握，其突出優(yōu)點是“密碼”是記在被授權(quán)人腦子里的數(shù)字和字符，既準確又可靠，不會丟失（除了忘記），難以被竊（除非自己泄露）。當然，密碼又不能太復(fù)雜，太復(fù)雜了可能自己都糊涂了，或者輸入密碼操作成功率低，造成使用不便。在輸入密碼的過程中，為了限制試探密碼的企圖，通常輸入錯誤碼若干次或若干時間內(nèi)輸入不正確，即“封鎖”鍵盤，不再接受輸入操作。 電子密碼鎖的發(fā)展趨勢 電子防盜鎖應(yīng)用于金融業(yè)，其根本的作用是 “ 授權(quán) ” ，即被 “ 授權(quán) ” 的人才可以存取錢、物。目前，金融行業(yè)電子防盜鎖的應(yīng)用主要集中在前兩個層面上。 當然，以上所說的授權(quán)技術(shù)再高超，都必須由精良的 “ 鎖具 ” 擔(dān)當承載結(jié)構(gòu)部件，實現(xiàn)開啟、閉鎖的功能，而且承擔(dān)實體防護作用，抵抗住或盡量延遲破壞行為，讓電子防盜鎖 “ 軟、硬不吃 ” 。 提高電子防盜鎖之防護能力的必然途徑是報警，在金融業(yè)的許多場所有人值守、有電視監(jiān)控，具有報警功能，可以綜合物理防范和人力防范兩種作用。在中國的城市金融業(yè)中，實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)報警已經(jīng)成 為對各金融網(wǎng)點的基本要求。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 5 頁 第二章 硬件電路設(shè)計及實現(xiàn) 本次設(shè)計使用 ATMEL 公司的 AT89C51 實現(xiàn)一基于單片機的電子密碼鎖的設(shè)計，要具有如下功能： 本次設(shè)計使用 ATMEL 公司的 AT89C51 實現(xiàn)一基于單片機的電子密碼鎖的設(shè)計，其主要具有如下功能： （ 1）設(shè)置 6 位密碼，密碼通過鍵盤輸入，若密碼正確，則將鎖打開。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。密碼輸入錯誤數(shù)碼顯示器會出現(xiàn)錯誤提示，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。另外系統(tǒng)還有 LED 提示燈，報警蜂鳴器等。 ② 密碼清除功能：當按下清除鍵時，清除前面輸入的所有值，并清除所有顯示。 ④ 開鎖功能：當按下開鎖鍵，系統(tǒng)將輸入與密碼進行檢查核對，如果正確鎖打開，否則不打開。由于單片機在體積 、 功能 、 價格和操作性能等方面有著很好的優(yōu)勢， 因而 得到 了 廣泛的應(yīng)用。自從 1976 年 Intel公司推出第一批單片機以來， 80年代單片機技術(shù)進入快速發(fā)展時期，近年來，隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，單片機繼續(xù)朝快速、高性能方向發(fā)展，從 4位、8 位單片機發(fā)展到 16 位、 32 位單片機。單片機在國 內(nèi)的三大領(lǐng)域中應(yīng)用得十分廣泛 [8]： （ 1） 家用電器業(yè)，例如全自動洗衣機、智能玩具； （ 2） 通訊業(yè)，包括電話、手機和 BP 機等等； （ 3） 儀器儀表和計算機外設(shè)制造，例如軟硬盤、收銀機、電表。它成本低、集成度高、功耗低、控制功能多 ， 能靈活的組裝成各種南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 7 頁 智能控制裝置， 采取智能控制對受控方狀態(tài)的信息反饋，從而使操作者能夠及時了解受控方信息，使產(chǎn)品達到交互式與智能化，被廣泛應(yīng)用在智能產(chǎn)品和工業(yè)自動化上，同時 由它構(gòu)成的智能儀表解決了長期以來測量儀 器中的誤差的修正、線性處理等問題 。采用單片機對整個測量電路進行管理和控制，使得整個系統(tǒng)智能化、功耗低、使用電子元件較少、內(nèi)部配線少、成本低，制造、安裝、調(diào)試及維修方便 。 MCS51 是指由美國 INTEL 公司（對了，就是大名鼎鼎的INTEL）生產(chǎn)的一系列單片機的總稱，這一系列單片機包括了 好些品種，如8031， 8051， 8751， 8032， 8052， 8752 等，其中 8051 是最早最典型的產(chǎn)品，該系列其它單片機都是在 8051 的基礎(chǔ)上進行功能的增、減、改變而來的，所以人們習(xí)慣于用 8051 來稱呼 MCS51 系列單片機， INTEL 公司將 MCS51 的核心技術(shù)授權(quán)給了很多其它公司，所以有很多公司在做以 8051 為核心的單片機， 當然，功能或多或少有些改變，以滿足不同的需求，其中 89S51 就是這幾年在我國非常流行的單片機，其存儲器容量最大且是 FLASH 可擦寫的 ，可以不斷擦除和燒寫，是一款高性能的芯片。 （ 1）電源 : ① VCC 芯片電源，接 +5V； ② VSS 接地端； （ 2）時鐘 :XTAL XTAL2 晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端。 PSEN:外 ROM 讀選通信號。 ① RST（ Reset）功能：復(fù)位信號輸入端。 EA/Vpp:內(nèi)外 ROM 選擇 /片內(nèi) EPROM 編程電源。 ② Vpp功能：片內(nèi)有 EPROM 的芯片，在 EPROM 編程期間，施加編程電源 Vpp。 P3 口還具有第 二功能，用于特殊信號輸入輸出和控制信號（屬控制總線）。與 MCS51 產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容 ~ 的工作范圍 三級加密程序存儲器 32 個可編程 I/O 口線 6 個中斷源 低功耗空閑和掉電模式 ? 中斷恢復(fù)掉電模式 ? 看門狗定時器 ? 雙數(shù)據(jù)指針 ? 斷電檢舉 ? 快速編程時間 ? 靈活的 ISP編程（字節(jié)和頁模式） 四、芯片擦除 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 9 頁 整個 PEROM 陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持 ALE管腳處于低電平 10ms 來完成。 此外， AT89C51 設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。但 RAM，定時器，計數(shù)器， 串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。 AT89S51 芯片 控制電路設(shè)計 單片機常用的一些電源、晶震的連接已經(jīng)比較成熟，這里不一一介紹，關(guān)鍵是單片機對 74LS245 芯片、控鍵、顯示的控制如何接口。 按鍵，用于密碼錯誤時后的復(fù)位。 X1,X2 接外部晶體震蕩器，給單片機提供時鐘周期。 外圍電路 復(fù)位電路 一 、 基本復(fù)位電路 復(fù)位電路的基本功能是：系統(tǒng)上電時提供復(fù)位信號，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷復(fù)位信號。 單片機復(fù)位電路原理： 電阻給電容充電，電容的電壓緩慢上升直到 vcc，沒到 vcc 時芯片復(fù)位腳近似低電平，于是芯片復(fù)位，接近 vcc時芯片復(fù)位腳近高電平，于是芯片停止復(fù)位，復(fù)位完成。左邊的電路為高電平復(fù)位有效 ,右邊為低電平 Sm為手動復(fù)位開關(guān) ， Ch 可避免高頻諧波對電路的干擾 圖 2 所示的復(fù)位電路增加了二極管，在電源電壓瞬間下降時使電容迅速放南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 10 頁 電，一定寬度的電源毛刺也可令系統(tǒng)可靠復(fù)位。 Q1 的放大作用也能改善電路的負載特性，但跳變門檻電壓 Vt 受 VCC 影響是該電路的突出缺 點，使用穩(wěn)壓二極管可使 Vt 基本不受 VCC 影響。 74LS245 還具有雙向三態(tài)功能，既可以輸出，也可以輸入數(shù)據(jù)。 當片選端 /CE 低電平有效時， DIR=“ 0”，信號由 B 向 A 傳輸；（接收 ） DIR=“ 1”，信號由 A 向 B 傳輸；（發(fā)送）當 /CE為高電平時， A、 B 均為高阻態(tài)。 P0 口與 74LS245 輸入端相連 ,/E端接地，保證數(shù)據(jù)現(xiàn)暢通。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 11 頁 圖 74LS245 數(shù)碼管 一、 碼管的驅(qū)動方式 數(shù)碼管要正 常顯示，就要用驅(qū)動電路來驅(qū)動數(shù)碼管的各個段碼，從而顯示出我們要的數(shù)字，因此根據(jù)數(shù)碼管的驅(qū)動方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動態(tài)式兩類。靜態(tài)驅(qū)動是指每個數(shù)碼管的每一個段碼都由一個單片機的 I/O 端口進行驅(qū)動，或者使用如 BCD 碼二 十進制譯碼器譯碼進行驅(qū)動。 (2) 動態(tài)顯示驅(qū)動：數(shù)碼管動態(tài)顯示接口是單片機中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅(qū)動是將所有數(shù)碼管的 8 個顯示筆劃 a,b,c,d,e,f,g,dp的同南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 12 頁