【正文】 發(fā)光二極管 .................................................14 4 4 矩陣鍵盤(pán) ...............................................15 蜂鳴器 .....................................................16 整體電路原理圖 ........................................... 15 ........................................... 15 ........................................... 18 第三章 軟件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn) ......................................... 20 軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境 ............................................. 20 程序編寫(xiě)流程 ............................................. 19 程序設(shè)計(jì)原理 ............................................. 23 4 4 鍵盤(pán)識(shí)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(xiàn) ...................................................... 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(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 1 頁(yè) 第一章 緒論 引言 隨著單片機(jī)的迅速發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣，如消費(fèi)電子、家用電器、辦公 設(shè)備、商業(yè)營(yíng)銷(xiāo)設(shè)備、工業(yè)控制和機(jī)電一體化控制系統(tǒng)、智能測(cè)量?jī)x表以及汽車(chē)與航空航天電子系統(tǒng)中都廣泛采用了單片機(jī)。隨著單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)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(dāng)可靠，相當(dāng)有意義的，基于單片機(jī)的電子密碼鎖的研究在保護(hù)財(cái)產(chǎn)和人身安全方面可以給人們帶來(lái)更多更好的選擇。若使用傳統(tǒng)的機(jī)械式鑰匙開(kāi)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(mǎn)足人們對(duì)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(yùn)而生。在安全技術(shù)防范領(lǐng)域，具有防盜報(bào)警功能的電子密碼鎖逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械式密碼鎖，克服了機(jī)械式密碼鎖密碼量少、安全性能差的缺點(diǎn)，使密碼鎖無(wú)論在技術(shù)上還是在性能上都大大提高一步。隨著人們對(duì)安全的重視和科技的發(fā)展，許多電子智能鎖（指紋識(shí)別、 IC 卡辨認(rèn)）已在國(guó)內(nèi)外相繼面世。而且指紋識(shí)識(shí)別器若在公共場(chǎng)所使用存在容易機(jī)械損壞， IC 卡還存在容易丟失、損壞等特點(diǎn)。鑒于目前的技術(shù)水平與市場(chǎng)的接收程度，電子密碼鎖是這類(lèi)電子防盜產(chǎn)品的主流。而鎖自古以來(lái)就是把守門(mén)戶(hù)的鐵將軍，人們對(duì)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(zhǎng)期以來(lái)研制的主題。然而，眼下假冒偽劣的機(jī)械 鎖泛濫成災(zāi)，互開(kāi)率非常之高。經(jīng)國(guó)家工商局、國(guó)家內(nèi)貿(mào)局、中國(guó)消協(xié)等部門(mén)對(duì)鎖具市場(chǎng)的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)個(gè)別產(chǎn)品的互開(kāi)率居然超標(biāo) 26 倍。此外，即使是一把質(zhì)量過(guò)關(guān)的機(jī)械鎖，通過(guò)急開(kāi)鎖，甚至可以在不損壞鎖的前提下將鎖打開(kāi)。 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(jī)和鎖體作為執(zhí)行裝置的機(jī)電一體化鎖具，相比傳統(tǒng)的機(jī)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(dòng)機(jī)械成為可能，于是有了電子鎖一日千里的躍進(jìn) 。它的種類(lèi)很多，有簡(jiǎn)易的電路產(chǎn)品，也有基于芯片的性?xún)r(jià)比較高的產(chǎn)品。其性能和安全性已大大超過(guò)了機(jī)械鎖，特點(diǎn)如下： 1．保密性好，編碼兩多，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于彈子鎖。 2．密碼可變。 3．誤碼輸入保護(hù)。 4．電子密碼鎖操作簡(jiǎn)單易行，一學(xué)即會(huì)。鍵盤(pán)式電子密碼在鍵盤(pán)上輸入，與打電話差不多，因而易于掌握，其突出優(yōu)點(diǎn)是“密碼”是記在被授權(quán)人腦子里的數(shù)字和字符，既準(zhǔn)確又可靠，不會(huì)丟失（除了忘記），難以被竊（除非自己泄露）。當(dāng)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(guò)程中，為了限制試探密碼的企圖，通常輸入錯(cuò)誤碼若干次或若干時(shí)間內(nèi)輸入不正確，即“封鎖”鍵盤(pán)，不再接受輸入操作。 電子密碼鎖的發(fā)展趨勢(shì) 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(qián)、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(gè)層面上。 當(dāng)然，以上所說(shuō)的授權(quán)技術(shù)再高超，都必須由精良的 “ 鎖具 ” 擔(dān)當(dāng)承載結(jié)構(gòu)部件，實(shí)現(xiàn)開(kāi)啟、閉鎖的功能，而且承擔(dān)實(shí)體防護(hù)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(hù)能力的必然途徑是報(bào)警，在金融業(yè)的許多場(chǎng)所有人值守、有電視監(jiān)控，具有報(bào)警功能，可以綜合物理防范和人力防范兩種作用。在中國(guó)的城市金融業(yè)中，實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)報(bào)警已經(jīng)成 為對(duì)各金融網(wǎng)點(diǎn)的基本要求。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 5 頁(yè) 第二章 硬件電路設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn) 本次設(shè)計(jì)使用 ATMEL 公司的 AT89C51 實(shí)現(xiàn)一基于單片機(jī)的電子密碼鎖的設(shè)計(jì)，要具有如下功能： 本次設(shè)計(jì)使用 ATMEL 公司的 AT89C51 實(shí)現(xiàn)一基于單片機(jī)的電子密碼鎖的設(shè)計(jì)，其主要具有如下功能： （ 1）設(shè)置 6 位密碼，密碼通過(guò)鍵盤(pán)輸入，若密碼正確，則將鎖打開(kāi)。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。密碼輸入錯(cuò)誤數(shù)碼顯示器會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤提示，若密碼輸入錯(cuò)誤次數(shù)超過(guò) 3 次，蜂鳴器報(bào)警并且鎖定鍵盤(pán)。另外系統(tǒng)還有 LED 提示燈，報(bào)警蜂鳴器等。 ② 密碼清除功能：當(dāng)按下清除鍵時(shí)，清除前面輸入的所有值，并清除所有顯示。 ④ 開(kāi)鎖功能：當(dāng)按下開(kāi)鎖鍵，系統(tǒng)將輸入與密碼進(jìn)行檢查核對(duì)，如果正確鎖打開(kāi)，否則不打開(kāi)。由于單片機(jī)在體積 、 功能 、 價(jià)格和操作性能等方面有著很好的優(yōu)勢(shì)， 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(jī)以來(lái)， 80年代單片機(jī)技術(shù)進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期，近年來(lái)，隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，單片機(jī)繼續(xù)朝快速、高性能方向發(fā)展，從 4位、8 位單片機(jī)發(fā)展到 16 位、 32 位單片機(jī)。單片機(jī)在國(guó) 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(dòng)洗衣機(jī)、智能玩具； （ 2） 通訊業(yè)，包括電話、手機(jī)和 BP 機(jī)等等； （ 3） 儀器儀表和計(jì)算機(jī)外設(shè)制造，例如軟硬盤(pán)、收銀機(jī)、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(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 7 頁(yè) 智能控制裝置， 采取智能控制對(duì)受控方狀態(tài)的信息反饋，從而使操作者能夠及時(shí)了解受控方信息，使產(chǎn)品達(dá)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(dòng)化上，同時(shí) 由它構(gòu)成的智能儀表解決了長(zhǎng)期以來(lái)測(cè)量?jī)x 器中的誤差的修正、線性處理等問(wèn)題 。采用單片機(jī)對(duì)整個(gè)測(cè)量電路進(jìn)行管理和控制，使得整個(gè)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(guó) INTEL 公司（對(duì)了，就是大名鼎鼎的INTEL）生產(chǎn)的一系列單片機(jī)的總稱(chēng)，這一系列單片機(jī)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(jī)都是在 8051 的基礎(chǔ)上進(jìn)行功能的增、減、改變而來(lái)的，所以人們習(xí)慣于用 8051 來(lái)稱(chēng)呼 MCS51 系列單片機(jī)， 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(jī)， 當(dāng)然，功能或多或少有些改變，以滿(mǎn)足不同的需求，其中 89S51 就是這幾年在我國(guó)非常流行的單片機(jī)，其存儲(chǔ)器容量最大且是 FLASH 可擦寫(xiě)的 ，可以不斷擦除和燒寫(xiě)，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(shí)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(hào)。 ① RST（ Reset）功能：復(fù)位信號(hào)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(hào)輸入輸出和控制信號(hào)（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(jí)加密程序存儲(chǔ)器 32 個(gè)可編程 I/O 口線 6 個(gè)中斷源 低功耗空閑和掉電模式 ? 中斷恢復(fù)掉電模式 ? 看門(mén)狗定時(shí)器 ? 雙數(shù)據(jù)指針 ? 斷電檢舉 ? 快速編程時(shí)間 ? 靈活的 ISP編程（字節(jié)和頁(yè)模式） 四、芯片擦除 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 9 頁(yè) 整個(gè) PEROM 陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過(guò)正確的控制信號(hào)組合，并保持 ALE管腳處于低電平 10ms 來(lái)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(shí)器，計(jì)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(jì) 單片機(jī)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(jī)對(duì) 74LS245 芯片、控鍵、顯示的控制如何接口。 按鍵，用于密碼錯(cuò)誤時(shí)后的復(fù)位。 X1,X2 接外部晶體震蕩器，給單片機(jī)提供時(shí)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(shí)提供復(fù)位信號(hào)，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷(xiāo)復(fù)位信號(hào)。 單片機(jī)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(méi)到 vcc 時(shí)芯片復(fù)位腳近似低電平，于是芯片復(fù)位，接近 vcc時(shí)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(dòng)復(fù)位開(kāi)關(guān) ， Ch 可避免高頻諧波對(duì)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(shí)使電容迅速放南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 10 頁(yè) 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(fù)載特性，但跳變門(mén)檻電壓 Vt 受 VCC 影響是該電路的突出缺 點(diǎn)，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(dāng)片選端 /CE 低電平有效時(shí)， DIR=“ 0”，信號(hào)由 B 向 A 傳輸；（接收 ） DIR=“ 1”，信號(hào)由 A 向 B 傳輸；（發(fā)送）當(dāng) /CE為高電平時(shí)， 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(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 11 頁(yè) 圖 74LS245 數(shù)碼管 一、 碼管的驅(qū)動(dòng)方式 數(shù)碼管要正 常顯示，就要用驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的各個(gè)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(dòng)方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩類(lèi)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單片機(jī)的 I/O 端口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者使用如 BCD 碼二 十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。 (2) 動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)：數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的 8 個(gè)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(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 12 頁(yè)