【正文】 路、執(zhí)行電路、報警電路、鍵盤輸入超次 鎖定電路。單片機的優(yōu)點是體積小，重量輕，抗干擾能力強，對環(huán)境要求不高，價格低廉，可靠性高，靈活性好，開發(fā)較為容易。正因為如此，在我國，單片機已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用在工業(yè)自動化控制、自動監(jiān)測、智能儀器儀表、家用電器等各個方面。盡管單片機的品種很多，但是在我國使用最多的還是 Intel 公司的 MCS— 51 系列單片機和美國 Atmel 公司的 89C51單片機 MCS— 51系列；單片機包括三個基本型 803 805 8751。比較麻煩，不予采用。 8051單片機是高性能的單片機，它具有 8位的微處理器， 128B片內(nèi) RAM ，4K 的片內(nèi) ROM， 4個八位的并行 I／ O 接口 PO～ P3，兩個定時／計數(shù)器，及五個中斷源的中斷控制系統(tǒng)。對于存儲容量要求不高的實際應(yīng)用， 8051是一種不可多得的高性能的單片機，被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。每個端口都包括一個鎖存器，一個輸出驅(qū)動器和輸人緩沖器。在具有片外擴展存儲器的系統(tǒng)中， P2口送出高 8位地址； P0口為雙向總線，分時送出低 8位地址和數(shù)據(jù)的輸人／輸出。 (P3． 0為串行口輸入， P3． 1為串行口輸出， P3． 2為外部中斷 0輸入， P3． 3為外部中斷 1輸入， P3． 4為定時器 0的外部輸入， P3． 5為定時器 1的外部輸入， P3． 6為片外數(shù)據(jù)存儲器“寫選通控制”輸出， P3． 7為片外數(shù)據(jù)存儲器“讀選通控制”輸出 )。我選擇 的是 周立功 P89C51RD2xx單片機。我選擇周立功 P89C51RD2xx單片機。在系統(tǒng)編程 ISP InSystem Programming， 當 MCU 安裝在用戶板上時允許用戶下載新的代 11 碼 ， 在應(yīng)用中編程 IAP InApplication Programming， MCU可以在系統(tǒng)中獲取新代碼并對自己重新編程 ， 這種方法允許通過調(diào)制解調(diào)器連接進行遠程編程 。 該器件可通過并行編程或在系統(tǒng)編程的方法對一個 Flash 位進行編程 ， 從而選擇 6 時鐘或 12 時鐘模式 。 該器件有 4 組 8 位 I/O 口 3 個 16 位定時 /計數(shù)器 ， 多中斷源 4 中斷優(yōu)先級 嵌套的中斷結(jié)構(gòu) ， 1 個增強型 UART 片內(nèi)振蕩器及時序電路新增的特性使得 P89C51RA2/RB2/RC2/RD2 成為功能更強大的微控制器 ， 更好地支持應(yīng)用于脈寬調(diào)制高速 I/O 遞增 /遞減計數(shù)能力如電機控制等場合。 (2) 該器件在出廠時配置為每機器周期 12 個時鐘（參見 12 時鐘模式） ， 可通過商用的 Flash 編程器或 ISP或軟件配置為 每機器周期 6 個時鐘（參見 6 時鐘模式） 【 9】 。 LED的功能 LED顯示器有共陽極和共陰極兩類。本設(shè)計中采用共陰極連接方式， a~dp 分別與HD7279 的 SG~SA 相連，接收段選碼信號（高電平）； 2 位 LED 顯示器的 2 根共陰極引線與HD7279 的 DIG0~DIG1 相連，接收位選碼信號（低電平）。 13 LED 字型顯示原理 表 32 LED字型顯示原理 數(shù)字 DP g f e d c b a 二進制編碼（字形） 0 0 0 1 1 1 1 1 1 3FH 1 0 0 0 0 0 0 1 1 03H 2 0 1 0 1 1 0 1 1 5BH 3 0 1 0 0 1 1 1 1 4FH 4 0 1 1 0 0 1 1 0 66H 5 0 1 1 0 1 1 0 1 6DH 6 0 1 1 1 1 1 0 1 7DH 7 0 0 0 0 0 1 1 1 07H 8 0 1 1 1 1 1 1 1 7FH 9 0 1 1 0 1 1 1 1 6FH A 0 1 1 1 0 1 1 1 77H B 0 1 1 1 1 1 0 0 7CH C 0 0 1 1 1 0 0 1 69H D 0 1 0 1 1 1 1 0 5EH E 0 1 1 1 1 0 0 1 79H F 0 1 1 1 0 0 0 1 71H 芯片 HD7279A HD7279A 的 作用 HD279 作為驅(qū)動芯片來驅(qū)動 LED 顯示器 HD7279A的主要特性 HD7279A 為串行接口，可直接同時驅(qū)動 8 位共陰式數(shù)碼管而不需要外圍元件， VDD 接正電源， CS 片選輸入端，低電平時向芯片發(fā)送指令， DATA 串行數(shù)據(jù)輸入輸出端， SG~SA 段f~段 a驅(qū)動輸出， DIG0~DIG7 數(shù)據(jù) 0~7 驅(qū)動輸出 HD7279A。單片機將輸入的數(shù)字給 HD7279， HD7279 發(fā)出段選與位選信 號給 LED 將密碼顯示出來。 HD7279A 引腳說明 表 34 引腳 名稱 說明 15 1， 2 VDD 正電源 3， 5 NC 無連接，必須懸空 4 VSS 接地 6 CS 片選輸入端，低電平有效 7 CLK 同步時鐘輸入端，此引腳電平上升沿表示數(shù)據(jù)有效 8 DATA 串行數(shù)據(jù)輸入 /輸出端 9 KEY 按鍵有效輸出端，平時為高電平，當檢測到有按鍵按下時，此引腳邊為低電平 1016 SGSA 段 g段 a驅(qū)動輸出 17 DP 小數(shù)點驅(qū)動輸出 1825 DIG0DIG7 數(shù)字 0數(shù)字 7驅(qū)動輸出 26 CLKO 震蕩輸出端 27 RC RC震蕩器連接端 28 RESET 復(fù)位端 HD7279A 需要一外接的 RC 振蕩電路以供系統(tǒng)工作。 HD7279A 的復(fù)位端在一般情況下，可以直接與正電源連接，在需要較高可靠性的前提下，可 以連接一外部復(fù)位電路，或直接由單片機控制。 震蕩電路 震蕩電路如 圖 32所示，它為 CPU 產(chǎn)生 賴以工作時序 。不過無源晶振通常信號質(zhì)量和精度較差，需要精確匹配外圍電路（電感、電容、電阻等），如需更換晶振時要同時更換外圍的電路，不過對于一般電路而言，使用無源晶振就能滿足基本要求。因價格等因素，實際應(yīng)用中多采用無源晶振設(shè)計的電路居多，除非電路設(shè)計時序極其敏感或芯片內(nèi)部無振蕩器的情況， 無源晶體需要用 DSP 片內(nèi)的振蕩器，無源晶體沒有電壓的問題，信號電平是可變的，也就是說是根據(jù)起振電路來決定的，同樣的晶體可以適用于多種電壓，可用于多種不同時 鐘信號電壓要求的 DSP，而且價格通常也較低，因此對于一般的應(yīng)用如果條件許可建議用晶體，這尤其適合于產(chǎn)品線豐富批量大的生產(chǎn)者。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m b e r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 2 8 A p r 2 0 0 0 S h e e t o f F i l e : C : \ P r o g r a m F i l e s \ D e s i g n E x p l o r e r 9 9 S E \ M y D e s i g n . d d bD r a w n B y :X T A L 1X T A L 2C1C2G N D 圖 32 震蕩電路 復(fù)位 電路 復(fù)位是單片機的初始化操作，只要給 RESET 引腳加上 2 個機器周期以上的高電平信號，就可以使 MCS51 單片機復(fù)位。除了進入系統(tǒng)的正常初始化之外，當由于程序運行出錯的時候或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)，為擺脫死鎖狀態(tài)，也需要按復(fù)位鍵重新啟動。 MCS51 的復(fù)位是由復(fù)位電路倆實現(xiàn)的。 通常 ，電源穩(wěn)定后還要經(jīng) 過 一定的延時才撤銷復(fù)位信號，以防電源開關(guān)或電源插頭分 合過程 中引起抖動而影響復(fù)位。 最簡單的上電復(fù)位電路如上圖所示。只要 Vcc 的上升時間不超過 1ms,就可以實現(xiàn)自動上電復(fù)位。 系統(tǒng)電源 該設(shè)計中的電源部分采用了 7805 三端穩(wěn)壓器作為穩(wěn)壓電源使用。 它的管腳 1 是輸入端，管腳 2 是公用端，管腳 3 是輸出端 。 輸入輸出之間的電壓差不可小于 2V，最好在 5V左右。 這使它的性能很穩(wěn)定。 器件具有良好的溫度系數(shù) 。 可以運用本地調(diào)節(jié)來消除噪聲影響，解決了與單點調(diào)節(jié)相關(guān)的分散問題 。3% 和 177。其原理圖如圖 33所示。當輸入密碼連續(xù)輸入錯誤 3次時，鎖定鍵盤 10min。主程序負責鍵盤鍵值讀取，密碼判斷和開鎖或報警處理。 根據(jù)程序功能，程序主要分為以下幾部分： 1)鍵盤鍵值讀取程序 鍵盤鍵值讀取程序包括鍵盤掃描、消除抖動、鍵譯碼等內(nèi)容。因為鍵盤為機械開關(guān)，容易引入抖動。 2)LED 數(shù)碼顯示程序 LED 數(shù)碼顯示器是一種應(yīng)用很普遍的顯示器。有多位需要同時顯示時，可以采用動態(tài)刷新的方法，就可以得到穩(wěn)定的輸出。循環(huán)顯示 6個數(shù)碼管，可以實現(xiàn)穩(wěn)定的數(shù)字顯示。 3)密碼判斷程序 密碼判斷程序 放在主程序中，有按鍵時讀取，當確定鍵按下時作出判斷。根據(jù)讀取的鍵盤數(shù)據(jù)和預(yù)先設(shè)定的密碼逐位比較就可以判斷輸入密碼的正確性。 主 程序流程圖 主程序流程圖見 圖 41 所示 19 圖 41 主程序 流程圖 軟件工具及其說 明 Keil C Keil uVision2 是美國 Keil Software 公司出品的 51 系列兼容單片機 C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，使用接近于傳統(tǒng) c語言的語法來開發(fā)，與匯編相比， C 語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用 ,而且大大的提高了工作效率和項目開發(fā)周期 ,他還能嵌入?yún)R編，您可以在關(guān)鍵的位置嵌入，使程序達到接近于匯編的工作效率。 C51 是針對 8051 系列單片機開發(fā)的高級語言。例如： C51支持位變量， printf函數(shù)由 串行口輸出而不是屏幕以及不同的廠家的單片機為描述其硬件的差異需要使用特定的頭文件等。 Protel 99 SE 是 Protel 公司推出的最新版本，應(yīng)用于電路原理圖設(shè)計、電路板設(shè)計等，他基于 Windows 環(huán)境，功能強大，人機界面友好，能讓人們在具有最完整的功能環(huán)境下，提升設(shè)計上的品質(zhì)和效率。電路原理圖的設(shè)計一般有如下步驟： (a) 置原理圖設(shè)計環(huán)境； (b) 置元件； (c) 理圖布線； (d) 輯和調(diào)整； (e) 查原理圖； (f) 成網(wǎng)絡(luò)表。通常，印刷電路板設(shè)計的具體步驟如下： (a)規(guī)劃電路板 (b)設(shè)置參數(shù) (c)裝入網(wǎng)格表 (d)元器件布局 (e)自動布線 (f)手工調(diào)整 隨 電子工業(yè)的飛 速發(fā)展，電路設(shè)計越來越復(fù)雜，手工設(shè)計越來越難以適應(yīng)形勢發(fā)展的需要， Protel 99 SE 以其強大的功能、快捷實用的操作界面及良好的開放性，為設(shè)計者提 21 供了現(xiàn)代電子設(shè)計手段，使設(shè)計者能快捷、準確地設(shè)計出滿意的電路原理圖和印刷電路板，不愧是從事電路設(shè)計的一個良好的工具。由于 51系列的單片機具有通用性好，兼容性強的 特點，這里的替換并沒有給設(shè)計帶來太多的不便，因此這樣的選擇是可行的。 電路通電前的檢查 (1) 首 先是焊接的順序問題。所以焊接的順序很重要，應(yīng)該是按功能劃分的器件進行焊接，順序是功能部件的焊接 調(diào)試 (OK)另一功能部件的焊接，這樣容易找到問題的所在。后來在老師的指導(dǎo)下，明白了布線的小技巧：盡量走直線，能橫著走的就不要選擇斜著走，這樣在調(diào)試的時候就很容易找到錯誤，而且不容易短路。 (3) 多觀察，多思考。 (4) 有可能的情況下，最好焊兩塊板子以上，這樣才好有個比較，硬件上很小的問題有很多時候是很難發(fā)現(xiàn)的。 (5) 軟件的調(diào)試要和硬件配合進行，往往問題可能不是硬件上的。注意 ，在接通電源后不要急于測量，首先要觀察整個電路有無異?，F(xiàn)象發(fā)生（包括有無冒煙，是否有異常氣味，是否有異聲，芯片是否發(fā)燙，電源是否有短路或開路等現(xiàn)象）。 功能模塊調(diào)試 23 根據(jù)各個模塊的功能，對其進行調(diào)試。如應(yīng)該先調(diào)試單片機的最小系統(tǒng)。 軟件調(diào)試部分 在整個的調(diào)試過程中，軟件的調(diào)試要和硬件配合進行，當出現(xiàn)問題的時候，不一定是硬件上的，往往是程序出 現(xiàn)了問題。 在該設(shè)計中，軟件部分的主要工作就是通過中斷實現(xiàn)鍵盤數(shù)據(jù)的讀取、通過延時子程序?qū)崿F(xiàn)定時和計次功能。//開中斷 send_byte(0x15)。 //取得鍵值 while(!key)。 EA=1。// 設(shè)置定時器 0的 工作方式 為 0 TH0=0xdb。 TR0=1。 for(j=10。j) for(i=60000。i) { delay1ms()。 25 結(jié) 論 由于 51 系列的單片機具有通用性好，兼容性強等特點，本應(yīng)用中所用的芯片還可以用同類的其它芯片代替，這樣使得密碼鎖的設(shè)計更加靈活。 電子密碼鎖作為一種新型的鎖具 ,越來越受到人們的青睞。 該系統(tǒng)具有軟硬件設(shè)計簡單 , 易于開發(fā) , 成本較低 , 安全可靠 , 操作方便等特點 , 可應(yīng)用于住宅、辦公室的保險箱及檔案柜等需要防盜的場所 , 有一定的實用性。 26 參考文獻 [1] 董繼成 .一種新型安全的單片機密碼鎖 [J].電子技術(shù) ,2020,5860. [2] 包健 ， 嚴平 .智能鍵盤和 LED驅(qū)動接口芯片的設(shè)計 [J].微計算機信息 ,1999,767