電子密碼鎖畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、<p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)(論文)</p><p><b>　　電子密碼鎖控制系統(tǒng)</b></p><p><b>　　姓名:XXX</b></p><p>　　系 別： 電氣工程系 </p><p>　　年 級(jí)： 10級(jí) </p><p&

2、gt;　　專 業(yè)： 應(yīng)電2班 </p><p>　　指導(dǎo)老師： xxx </p><p>　　答辯日期:2013年1月9日</p><p><b>　　電子密碼鎖系統(tǒng)</b></p><p><b>　　內(nèi) 容 摘 要 ：</b></p><p>　

3、　主要介紹了基于STC89C52RC單片機(jī)的電子密碼鎖系統(tǒng)設(shè)計(jì)。系統(tǒng)意于設(shè)計(jì)一個(gè)鍵盤、蜂鳴器報(bào)警及顯示、。為了達(dá)到謹(jǐn)防小偷竊取，有了密碼輸錯(cuò)三次的報(bào)警系統(tǒng)以及反被記標(biāo)識(shí)碼使得密碼鎖的安全性得到有效的提高。</p><p>　　本設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用STC89C52RC單片機(jī)為微控制器，STC89C52RC負(fù)責(zé)密碼鍵盤輸入鍵值的出來以及密碼的對(duì)比和判斷。通過鍵值的輸入可以用過屏幕顯示正確的位數(shù)，并將是否解鎖成功通過LCD液

4、晶顯示。當(dāng)遇密碼輸錯(cuò)三次時(shí)，單片機(jī)控制系統(tǒng)通過報(bào)警信號(hào)，自動(dòng)的報(bào)警通知他人。同時(shí)為了人性化的設(shè)計(jì)，本系統(tǒng)還設(shè)有更改密碼按鈕，可以通過輸入正確密碼進(jìn)入內(nèi)部進(jìn)行修改密碼。本設(shè)計(jì)本著安全、方便、人性化的原則進(jìn)行，可以使人們少了帶鑰匙的煩惱。</p><p><b>　　關(guān) 鍵 字： </b></p><p>　　STC89C52RC單片機(jī) 蜂鳴器 鍵盤 </p&

5、gt;<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1 引言 5</p><p>　　1.1電子密碼鎖的功能 5<

6、/p><p>　　1.2電子密碼鎖簡(jiǎn)介 6</p><p>　　1.3電子密碼鎖的發(fā)展趨勢(shì) 6</p><p>　　1.4本設(shè)計(jì)所需要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)

7、 7</p><p>　　2 硬件的總體結(jié)構(gòu)和原理 8</p><p>　　2.1STC89C52RC單片機(jī)的介紹 8</p><

8、;p>　　2.2.1主要特性 10 </p><p>　　2.3LCD屏介紹 12</p><p>　　2.3.1LCD屏引腳介紹

9、 13</p><p>　　2.3.2 LCDI602控制指令 14</p><p>　　2.3.3 LCDI602讀寫控制時(shí)序 15</p><

10、;p>　　2.4單片機(jī)復(fù)位方式 16</p><p>　　2.5 晶體振蕩器 18</p><p>　　3 系統(tǒng)硬件構(gòu)成

11、 18</p><p>　　3.1設(shè)計(jì)原理 18</p><p>　　3.2電路原理圖 19</p><p>

12、　　3.3電源輸入部分 20</p><p>　　3.4鍵盤輸入部分 21</p><p>　　3.5復(fù)位電路

13、 22</p><p>　　3.6晶振部分 22</p><p>　　3.7顯示部分 23</p><p>　　3.8報(bào)警部分

14、 24</p><p>　　3.9開鎖部分 25</p><p>　　3.10設(shè)計(jì)總圖

15、 26</p><p>　　3.11設(shè)計(jì)總體原理電路 27</p><p>　　4程序設(shè)計(jì) 28</p><p>　　4.1主程序流程圖

16、 28</p><p>　　4.2鍵盤模塊 29</p><p>　　4.3數(shù)字模塊

17、 29</p><p>　　4.4開鎖模塊 30</p><p>　　4.5密碼設(shè)置模塊 30</p><p>　　結(jié)論

18、 31</p><p>　　致謝 32</p><p>　　參考文獻(xiàn)

19、 33</p><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　在日常的生活和工作中, 住宅與部門的安全防范、單位的文件檔案、財(cái)務(wù)報(bào)表以及一些個(gè)人資料的保存多以加鎖的辦法來解決。若使用傳統(tǒng)的機(jī)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。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)日常生活中的安全保險(xiǎn)器

20、件的要求越來越高。為滿足人們對(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。密碼鎖具有安全性高、成本低、功耗低、易操作等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　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)，使密碼鎖無論在技術(shù)上還是在性能上都大大提高一步。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，特別是單片機(jī)的問世，出現(xiàn)了帶微處理器的智能密碼鎖，它除

21、具有電子密碼鎖的功能外，還引入了智能化管理、專家分析系統(tǒng)等功能，從而使密碼鎖具有很高的安全性、可靠性，應(yīng)用日益廣泛。</p><p>　　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。但是這些產(chǎn)品的特點(diǎn)是針對(duì)特定的指紋和有效卡，只能適用于保密要求的箱、柜、門等。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)。加上其成本較高，一定程度

22、上限制了這類產(chǎn)品的普及和推廣。鑒于目前的技術(shù)水平與市場(chǎng)的接收程度，電子密碼鎖是這類電子防盜產(chǎn)品的主流。</p><p>　　1.1電子密碼鎖的功能</p><p>　　（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。</p><p>　?。?）密碼可以由用戶自己修改設(shè)定（只支持6位密碼），鎖打開后才能修改密碼。修改密碼之前必須再次輸入密碼，

23、在輸入新密碼時(shí)候需要二次確認(rèn)，以防止誤操作。</p><p>　?。?）報(bào)警、鎖定鍵盤功能。若密碼輸入錯(cuò)誤次數(shù)超過3次，蜂鳴器報(bào)警。</p><p>　　電子密碼鎖的設(shè)計(jì)主要由三部分組成：4×4矩陣鍵盤接口電路、密碼鎖的控制電路、輸出八段顯示電路。另外系統(tǒng)還有LED提示燈，報(bào)警蜂鳴器等。</p><p>　　密碼鎖設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題是實(shí)現(xiàn)密碼的輸入、清楚、更改

24、、開鎖等功能：</p><p>　?。?）密碼輸入功能：按下一個(gè)數(shù)字鍵，一個(gè)“*”就顯示在最右邊的數(shù)碼管上，同時(shí)將先前輸入的所有“*”向左移動(dòng)一位。</p><p>　?。?）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，并顯示“*”。</p><p>　?。?）密碼更改功能：將輸入的值作為新的密碼。</p><p>　?。?）開鎖功能

25、：當(dāng)按下開鎖鍵，系統(tǒng)將輸入與密碼進(jìn)行檢查核對(duì)，如果正確鎖打開，否則不打開。</p><p>　　1.2 電子密碼鎖簡(jiǎn)介</p><p>　　電子密碼鎖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(jī)械開關(guān)的閉合，完成開鎖、閉鎖任務(wù)的電子產(chǎn)品。它的種類很多，有簡(jiǎn)易的電路產(chǎn)品，也有基于芯片的性價(jià)比較高的產(chǎn)品?，F(xiàn)在應(yīng)用較廣的電子密碼鎖是以芯片為核心，通過編程來實(shí)現(xiàn)的。其性能和安全性已大大超過

26、了機(jī)械鎖。其特點(diǎn)如下：</p><p>　　(1) 保密性好，編碼量多，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于彈子鎖。隨機(jī)開鎖成功率幾乎為零。 (2) 密碼可變，用戶可以隨時(shí)更改密碼，防止密碼被盜，同時(shí)也可以避免因人員的更替而使鎖的密級(jí)下降。 (3) 誤碼輸入保護(hù)，當(dāng)輸入密碼多次錯(cuò)誤時(shí)，報(bào)警系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)。</p><p>　　(4) 無活動(dòng)零件，不會(huì)磨損，壽命長(zhǎng)。</p><p&

27、gt;　　(5) 使用靈活性好，不像機(jī)械鎖必須佩帶鑰匙才能開鎖。</p><p>　　(6) 電子密碼鎖操作簡(jiǎn)單易行，</p><p>　　1.3電子密碼鎖的發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　在日常生活和工作中，住宅與部門的安全防范、單位的文件檔案、財(cái)務(wù)報(bào)表以及一些個(gè)人資料的保存多以加鎖的辦法來解決。目前門鎖主要用彈子鎖，其鑰匙容易丟失；保險(xiǎn)箱主要用機(jī)械密碼鎖，其結(jié)構(gòu)較

28、為復(fù)雜，制造精度要求高，成本高，且易出現(xiàn)故障，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。針對(duì)這些鎖具給人們帶來的不便若使用機(jī)械式鑰匙開鎖，為滿足人們對(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。它的出現(xiàn)為人們的生活帶來了很大的方便，有很廣闊的市場(chǎng)前景。由于電子器件所限，以前開發(fā)的電子密碼鎖，其種類不多，保密性差，最基本的就是只依靠最簡(jiǎn)單的模擬電子開關(guān)來實(shí)現(xiàn)的，制作簡(jiǎn)單但很不安全，在后為多是基于ED

29、A來實(shí)現(xiàn)的，其電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，電子元件繁多，</p><p>　　也有使用早先的20引角的2051系列單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)的，但密碼簡(jiǎn)單，易破解。隨著電子元件的進(jìn)一步發(fā)展，電子密碼鎖也出現(xiàn)了很多的種類，功能日益強(qiáng)大，使用更加方便，安全保密性更強(qiáng)，由以前的單密碼輸入發(fā)展到現(xiàn)在的，密碼加感應(yīng)元件，實(shí)現(xiàn)了真真的電子加密，用戶只有密碼或電子鑰匙中的一樣，是打不開鎖的，隨著電子元件的發(fā)展及人們對(duì)保密性需求的提高出現(xiàn)了越來越多的電子密

30、碼鎖。</p><p>　　出于安全、方便等方面的需要許多電子密碼鎖已相繼問世。但這類產(chǎn)品的特點(diǎn)是針對(duì)特定有效卡、指紋或聲音有效，且不能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，只能適用于保密要求高且供個(gè)人使用的箱、柜、房間等。由于數(shù)字、字符、圖形圖像、人體生物特征和時(shí)間等要素均可成為鑰匙的電子信息，組合使用這些信息能夠使電子防盜鎖獲得高度的保密性，如防范森嚴(yán)的金庫(kù)，需要使用復(fù)合信息密碼的電子防盜鎖，這樣對(duì)盜賊而言是“道高一尺、魔高一丈”。

31、組合使用信息也能夠使電子防盜鎖獲得無窮擴(kuò)展的可能，使產(chǎn)品多樣化，對(duì)用戶而言是“千挑百選、自得其所”?？梢钥闯鼋M合使用電子信息是電子密碼鎖以后發(fā)展的趨勢(shì)。</p><p>　　1.4 本設(shè)計(jì)所要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)為主控芯片，結(jié)合外圍電路，組成電子密碼鎖，用戶想要打開鎖，必先通過提供的鍵盤輸入正確的密碼才能將鎖打開，密碼輸入錯(cuò)誤有提示，為了提高安全性，當(dāng)密碼輸入錯(cuò)

32、誤三次將報(bào)警。密碼可以由用戶自己修改設(shè)定，鎖打開后才能修改密碼。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。</p><p><b>　　1.5設(shè)計(jì)方案</b></p><p>　　設(shè)計(jì)是以STC89C52RC為核心的單片機(jī)控制方案；我們的密碼所控制器就是以單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)的，本設(shè)計(jì)采用的是STC公司的STC89C52RC芯片，此芯片根據(jù)

33、了充分的靜止CMOS 控制器與三級(jí)節(jié)目記憶鎖，共有32 條I/O 線, 2 定時(shí)計(jì)數(shù)器， 6 個(gè)中斷來源，4 K 閃存, 128 個(gè)字節(jié)在芯片RAM。</p><p>　　采用數(shù)字電路控制。其原理方框圖如圖1-1所示。</p><p>　　圖1-1 數(shù)字密碼鎖電路方案</p><p>　　采用數(shù)字密碼鎖電路的好處就是設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單。共設(shè)了9個(gè)用戶輸入鍵，其中只有4個(gè)是有效

34、的密碼按鍵，其它的都是干擾按鍵，若按下干擾鍵，鍵盤輸入電路自動(dòng)清零，原先輸入的密碼無效，需要重新輸入；如果用戶輸入密碼的時(shí)間超過40秒（一般情況下，用戶不會(huì)超過40秒，若用戶覺得不便，還可以修改）電路將報(bào)警80秒，若電路連續(xù)報(bào)警三次，電路將鎖定鍵盤5分鐘，防止他人的非法操作。</p><p>　　電路由兩大部分組成：密碼鎖電路和電源。</p><p>　　密碼鎖電路包含：鍵盤輸入、密碼修改

35、、密碼檢測(cè)、開鎖電路、執(zhí)行電路、報(bào)警電路、鍵盤輸入次數(shù)鎖定電路。</p><p>　　2 硬件的總體結(jié)構(gòu)和原理</p><p>　　2.1單片機(jī)STC89C52RC的簡(jiǎn)介</p><p>　　STC89C52RC是單片機(jī)的典型產(chǎn)品，我們就這一代表性的機(jī)型進(jìn)行系統(tǒng)的講解。STC89C52RC單片機(jī)包含中央處理器、程序存儲(chǔ)器(ROM)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)、定時(shí)/計(jì)數(shù)

36、器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線，現(xiàn)在我們分別加以說明：</p><p>　　圖2-1單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖</p><p><b>　　1、中央處理器</b></p><p>　　中央處理器(CPU)是整個(gè)單片機(jī)的核心部件，是8位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處理8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼，CPU負(fù)責(zé)控制、指揮

37、和調(diào)度整個(gè)單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運(yùn)算和控制輸入輸出功能等操作。</p><p>　　2、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)</p><p>　　STC89C52RC內(nèi)部有128個(gè)8位用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和128個(gè)專用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶只能訪問，而不能用于存放用戶數(shù)據(jù)，所以，用戶能使用的RAM只有128個(gè)，可存放讀寫的數(shù)據(jù)，運(yùn)算的中間結(jié)果或用戶定義的字型表

38、。</p><p>　　3、程序存儲(chǔ)器(ROM)</p><p>　　STC89C52RC共有4KB掩膜ROM，最大可擴(kuò)展64K字節(jié)，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格。</p><p><b>　　4、定時(shí)/計(jì)數(shù)器：</b></p><p>　　89C52有兩個(gè)16位的可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器，以實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制

39、程序轉(zhuǎn)向。</p><p>　　5、并行輸入輸出(I/O)口：</p><p>　　89C52共有4組8位I/O口(P0、 P1、P2或P3)，用于對(duì)外部數(shù)據(jù)的傳輸。</p><p><b>　　6、中斷系統(tǒng)</b></p><p>　　89C52RC具備較完善的中斷功能，有兩個(gè)外中斷、兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷和一個(gè)串行中斷

40、，可滿足不同的控制要求，并具有2級(jí)的優(yōu)先級(jí)別選擇。</p><p>　　2.2 STC89C52RC單片機(jī)的引腳</p><p>　　STC89C52RC單片機(jī)內(nèi)部總線是單總線結(jié)構(gòu),即數(shù)據(jù)總線和地址總線是公用的. 89C51有40條引腳, 與其他51系列單片機(jī)引腳是兼容的. 這40條引腳可分為I/O接口線、電源線、控制線、外接晶體線4部分. STC89C52RC單片機(jī)為雙列直插式封裝結(jié)構(gòu),

41、 如圖2-2所示.</p><p>　　圖2-2 STC89C52RC引腳分配圖</p><p>　　2.2.1主要特性：</p><p>　　1、與MCS-51 兼容 </p><p>　　2、4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器</p><p>　　3、壽命：1000寫/擦循環(huán)

42、 </p><p>　　4、數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年</p><p>　　5、全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz </p><p>　　6、三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定</p><p>　　7、128×8位內(nèi)部RAM </p><p>　　8、32可編程I/

43、O線</p><p>　　9、兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 </p><p><b>　　10、5個(gè)中斷源</b></p><p>　　11、可編程串行通道 </p><p>　　12、低功耗的閑置和掉電模式</p><p>　　13、片內(nèi)振蕩器和

44、時(shí)鐘電路</p><p>　　STC89C52RC單機(jī)的電源線有以下兩種：</p><p>　　（1） VCC：+5V電源線。電源線 </p><p>　　（2） GND：接地線。</p><p>　　STC89C52RC單片機(jī)的外接晶體引腳有以下兩種: </p><p>　　（1）XTAL1：片內(nèi)振蕩器反相放大器

45、的輸入端和內(nèi)部時(shí)鐘工作的輸入端。采用內(nèi)部振蕩器時(shí)，它接外部石英晶體和微調(diào)電容的一個(gè)引腳。</p><p>　?。?） XTAL2：片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸出端，接外部石英晶體和微調(diào)電容的另一端。采用外部振蕩器時(shí)，該引腳懸空。外接晶體引腳。</p><p>　　控制線 AT89C51單片機(jī)的控制線有以下幾種：</p><p>　?。?） RST：復(fù)位輸入端，高電平有

46、效。</p><p>　?。?） ALE/PROG：地址鎖存允許/編程線。</p><p>　?。? PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的讀選通線。</p><p>　　（4EA/Vpp：片外ROM允許訪問端/編程電源端。</p><p>　　2.2.2 STC89C52RC單片機(jī)的四個(gè)I/O口：</p><p>　　P0口：P

47、0口是一組8位漏極開路型雙向I/O口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口，作為輸出口用時(shí)，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯門電路，對(duì)端口寫“1”可作為高阻抗輸入端口。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。在Flash編程時(shí)，P0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。</p><p>　　P1口：P1是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙

48、向I/O口，P1的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)端口寫“1”,通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)校驗(yàn)期間，P1接收低8位地址。</p><p>　　P2口：P2是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)端口寫“1”,通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，

49、作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流I。在訪問８位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行：MOVX @Ri 指令）時(shí)，P2口線上的內(nèi)（也即特殊功能寄存器，在整個(gè)訪問期間不改變。</p><p>　　P3口：P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P3口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)P3口寫入“1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。作輸入端

50、口時(shí)，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流I。P3口除了作為一般的I/O口線外，更重要的用途是它的第二功能，P3口的第二功能如下表2-1</p><p>　　表2-1 P3口的第二功能</p><p>　　2.3 LCD1602介紹</p><p>　　液晶顯示模塊具有體積小、功耗低、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧等優(yōu)點(diǎn)，在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛的

51、應(yīng)用。目前液晶顯示模塊已經(jīng)是單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)中最常用的信息顯示器件。其中LCD1602液晶顯示模塊是常用的選擇，它可以顯示兩行，每行16個(gè)字符，采用單+5V電源供電，外圍電路配置簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，具有很高的性價(jià)比。考慮到本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中友好的人機(jī)界面，相對(duì)采用多個(gè)LED作為顯示模塊，LCD1602更合適。</p><p>　　2.3.1 LCD屏引腳介紹</p><p>　　1602采用標(biāo)準(zhǔn)的16

52、腳接口，如圖2-4所示，其中: </p><p>　　第1腳：VSS為地電源。</p><p>　　第2腳：VDD接5V正電源。第3腳：V0為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)</p><p>　　對(duì)比度最高，對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度。</p><p>　　第4腳：RS為寄

53、存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。</p><p>　　第5腳：R/W為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS和R/W共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平R/W為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平R/W為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。</p><p>　　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。</

54、p><p>　　第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。</p><p>　　第15腳：LEDA為背光接5V正電源。</p><p>　　第16腳：LEDK為背光地電源。</p><p>　　圖2-4 LCD1602管腳圖</p><p>　　2.3.2 LCDI602控制指令</p><p>

55、　　如表2-2所示，LCD1602的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來實(shí)現(xiàn)的。</p><p>　　1、指令 1：清顯示。指令碼01H,光標(biāo)復(fù)位到地址00H位置。 </p><p>　　2、指令 2：光標(biāo)復(fù)位。光標(biāo)返回到地址00H。</p><p>　　3、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 ；S:屏幕上所有文字是否

56、左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無效。</p><p>　　4、指令 4：顯示開關(guān)控制。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 C：控制光標(biāo)的開與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無光標(biāo) B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍 </p><p>　　5、指令5：光標(biāo)或顯示移位。S/C：高電平時(shí)移動(dòng)顯示的文字，低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo) 。</p>&l

57、t;p>　　6、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； N：低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)雙行顯示；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。 </p><p>　　7、指令 7：字符發(fā)生器RAM地址設(shè)置 。</p><p>　　8、指令 8：DDRAM地址設(shè)置 。</p><p>　　9、指令9：讀忙

58、信號(hào)和光標(biāo)地址。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。</p><p>　　10、指令10：寫數(shù)據(jù)。 </p><p>　　11、指令11：讀數(shù)據(jù)。</p><p>　　表2-2 LCD1602的控制指令表</p><p>　　2.3.3 LCDI602讀寫控制時(shí)序</p><

59、;p>　　LCD1602的讀寫控制時(shí)序如表2-3所示，使用LCD1602顯示時(shí)要嚴(yán)格按照時(shí)序要求，否則LCD1602顯示會(huì)出現(xiàn)問題。</p><p>　　表2-3 LCD1602的讀寫控制時(shí)序表</p><p>　　2.3.4 4×4矩陣鍵盤</p><p>　　如圖2-5所示，本系統(tǒng)采用4×4矩陣鍵盤。當(dāng)LCD1602為時(shí)鐘界面顯示時(shí)，

60、S2為時(shí)設(shè)置鍵，S3為分設(shè)置鍵，S4為切換鍵；當(dāng)切換到密碼鎖界面顯示時(shí)，16個(gè)按鍵分為輸入數(shù)字鍵和功能鍵。其中，S2、S6、S7、S8、S10、S11、S12、S14、S15、S16依次表示數(shù)字0～9，S3為取消鍵，S4為全取消鍵，S5為確定鍵，S9為密碼初始化還原鍵，S13為返回鍵，S17為密碼修改鍵。</p><p>　　圖2-5 4×4矩陣鍵盤</p><p>　　2.4

61、單片機(jī)復(fù)位方式</p><p>　　單片機(jī)在開機(jī)時(shí)或在工作中因干擾而使程序失控，或工作中程序處于某種死循環(huán)狀態(tài)，在這種情況下都需要復(fù)位. 復(fù)位的作用是使中央處理器CPU以及其他功能部件都恢復(fù)到一個(gè)確定的初始狀態(tài),并從這個(gè)狀態(tài)重新開始工作.</p><p>　　STC89C52RC單片機(jī)的復(fù)位靠外部電路實(shí)現(xiàn),信號(hào)由RESET(RST)引腳輸入,高電平有效,在振蕩器工作時(shí),只要保持RST引腳高

62、電平兩個(gè)機(jī)器周期,單片機(jī)即復(fù)位. 復(fù)位后,PC程序計(jì)數(shù)器的內(nèi)容為0000H,片內(nèi)RAM中內(nèi)容不變. 復(fù)位電路用上電復(fù)位如圖2-6所示.</p><p>　　圖2-6 單片機(jī)復(fù)位電路</p><p>　　由于設(shè)計(jì)所需，我們?cè)谶@里選用手動(dòng)式復(fù)位電路。由外部擴(kuò)展M24C01設(shè)定功能鍵控制手動(dòng)式復(fù)位電路。</p><p>　　2.5 晶體振蕩器</p>&

63、lt;p>　　晶體振蕩器，簡(jiǎn)稱晶振，其作用在于產(chǎn)生原始的時(shí)鐘頻率，這個(gè)頻率經(jīng)過頻率發(fā)生器的放大或縮小后就成了電腦中各種不同的總線頻率。以聲卡為例，要實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬信號(hào)44.1kHz或48kHz的采樣，頻率發(fā)生器就必須提供一個(gè)44.1kHz或48kHz的時(shí)鐘頻率。如果需要對(duì)這兩種音頻同時(shí)支持的話，聲卡就需要有兩顆晶振。但是現(xiàn)在的娛樂級(jí)聲卡為了降低成本，通常都采用SCR將輸出的采樣頻率固定在48kHz，但是SRC會(huì)對(duì)音質(zhì)帶來損害，而且現(xiàn)在

64、的娛樂級(jí)聲卡都沒有很好地解決這個(gè)問題?，F(xiàn)在應(yīng)用最廣泛的是石英晶體振蕩器。 石英晶體振蕩器是一種高精度和高穩(wěn)定度的振蕩器，石英晶體振蕩器也稱石英晶體諧振器，它用來穩(wěn)定頻率和選擇頻率，是一種可以取代LC諧振回路的晶體諧振元件。石英晶體振蕩器廣泛地應(yīng)用在電視機(jī)、影碟機(jī)、錄像機(jī)、無線通訊設(shè)備、電子鐘表、單片機(jī)、數(shù)字儀器儀表等電子設(shè)備中。為數(shù)據(jù)處理設(shè)備產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)和為特定系統(tǒng)提供基準(zhǔn)信號(hào)。在單片機(jī)中為其提供時(shí)鐘頻率。</p>

65、<p>　　石英晶體振蕩器是利用石英晶體（二氧化硅的結(jié)晶體）的壓電效應(yīng)制成的一種諧振器件，它的基本構(gòu)成大致是：從一塊石英晶體上按一定方位角切下薄片（簡(jiǎn)稱為晶片，它可以是正方形、矩形或圓形等），在它的兩個(gè)對(duì)應(yīng)面上涂敷銀層作為電極，在每個(gè)電極上各焊一根引線接到管腳上，再加上封裝外殼就構(gòu)成了石英晶體諧振器，簡(jiǎn)稱為石英晶體或晶體、晶振。其產(chǎn)品一般用金屬外殼封裝，也有用玻璃殼、陶瓷或塑料封裝的。只要在晶體振子板極上施加交變電壓，就會(huì)使

66、晶片產(chǎn)生機(jī)械變形振動(dòng)，此現(xiàn)象即所謂逆壓電效應(yīng)。當(dāng)外加電壓頻率等于晶體諧振器的固有頻率時(shí)，就會(huì)發(fā)生壓電諧振，從而導(dǎo)致機(jī)械變形的振幅突然增大。</p><p><b>　　3 系統(tǒng)硬件構(gòu)成</b></p><p>　　3.1 電路圖原理</p><p>　　本設(shè)計(jì)主要由單片機(jī)、矩陣鍵盤、液晶顯示器和密碼存儲(chǔ)等部分組成。其中矩陣鍵盤用于輸入數(shù)字密

67、碼和進(jìn)行各種功能的實(shí)現(xiàn)。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。</p><p>　　本系統(tǒng)共有兩部分構(gòu)成，即硬件部分與軟件部分。其中硬件部分由電源輸入部

68、分、鍵盤輸入部分、密碼存儲(chǔ)部分、復(fù)位部分、晶振部分、顯示部分、報(bào)警部分、開鎖部分組成，軟件部分對(duì)應(yīng)的由主程序、初始化程序、LCD顯示程序、鍵盤掃描程序、啟動(dòng)程序、關(guān)閉程序、建功能程序、密碼設(shè)置程序、EEPROM讀寫程序和延時(shí)程序等組成。其原理框圖如圖3-1所示。</p><p>　　圖3-1 電子密碼鎖原理框圖</p><p>　　3.2 電路原理圖</p><p&g

69、t;　　在確定了選用什么型號(hào)的單片機(jī)后，就要確定在外圍電路，其外圍電路包括電源輸入部分、鍵盤輸入部分、密碼存儲(chǔ)部分、復(fù)位部分、晶振部分、顯示部分、報(bào)警部分、開鎖部分組成，根據(jù)實(shí)際情況鍵盤輸入部分選擇4×4矩陣鍵盤，顯示部分選擇字符型液晶顯示LCD1602，密碼存儲(chǔ)部分選用AT24C02芯片來完成。其原理圖如圖3-2所示：</p><p>　　圖3-2 電路原理圖</p><p>

70、　　3.3 電源輸入部分</p><p>　　密碼鎖主控制部分電源需要用5V直流電源供電，其電路如圖3-3所示，把頻率為50Hz、有效值為220V的單相交流電壓轉(zhuǎn)換為幅值穩(wěn)定的5V直流電壓。其工作原理主要是把單相交流電經(jīng)過電源變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電壓。</p><p>　　由于輸入電壓為電網(wǎng)電壓，一般情況下所需直流電壓的數(shù)值和電網(wǎng)電壓的有效值相差較大，因而

71、電源變壓器的作用顯現(xiàn)出來起到降壓作用。降壓后還是交流電壓，所以需要整流電路把交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓。由于經(jīng)整流電路整流后的電壓含有較大的交流分量，會(huì)影響到負(fù)載電路的正常工作。需通過低通濾波電路濾波，使輸出電壓平滑。穩(wěn)壓電路的功能是使輸出直流電壓基本不受電網(wǎng)電壓波動(dòng)和負(fù)載電阻變化的影響，從而獲得穩(wěn)定性足夠高的直流電壓。本電路使用集成穩(wěn)壓芯片7805解決了電源穩(wěn)壓?jiǎn)栴}。</p><p>　　圖3-3 電源輸入電路原理

72、圖 </p><p>　　3.4 鍵盤輸入部分</p><p>　　由于本設(shè)計(jì)所用到的按鍵數(shù)量較多而不適合用獨(dú)立按鍵式鍵盤。采用的是矩陣式按鍵鍵盤，它由行線和列線組成，也稱行列式鍵盤，按鍵位于行列的交叉點(diǎn)上，密碼鎖的密碼由鍵盤輸入完成，與獨(dú)立式按鍵鍵盤相比，要節(jié)省很多I/O口。本設(shè)計(jì)中使用的這個(gè)4×4鍵盤不但能完成密碼的輸入還能作特別功能鍵使用，比如清空顯示功能等。</

73、p><p>　　鍵盤的每個(gè)按鍵功能在程序設(shè)計(jì)中設(shè)置。其大體功能（看鍵盤按鍵上的標(biāo)記）及與單片機(jī)引腳接法如圖3-4所示：</p><p><b>　　3.5 復(fù)位部位</b></p><p>　　單片機(jī)復(fù)位是使CPU和系統(tǒng)中的其他功能部件都處在一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作，例如復(fù)位后PC＝0000H，使單片機(jī)從第—個(gè)單元取指令。無論是在單

74、片機(jī)剛開始接上電源時(shí)，還是斷電后或者發(fā)生故障后都要復(fù)位。在復(fù)位期間（即RST為高電平期間），P0口為高組態(tài)，P1－P3口輸出高電平；外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)PSEN無效。地址鎖存信號(hào)ALE也為高電平。根</p><p>　　據(jù)實(shí)際情況選擇如圖4-6所示的復(fù)位電路。該電路在最簡(jiǎn)單的復(fù)位電路下增加了手動(dòng)復(fù)位按鍵，在接通電源瞬間，電容C1上的電壓很小，復(fù)位下拉電阻上的電壓接近電源電壓，即RST為高電平，在電容充電的過程

75、中RST端電壓逐漸下降，當(dāng)RST端的電壓小于某一數(shù)值后，CPU脫離復(fù)位狀態(tài)，由于電容C1足夠大，可以保證RST高電平有效時(shí)間大于24個(gè)振蕩周期，CPU能夠可靠復(fù)位。增加手動(dòng)復(fù)位按鍵是為了避免死機(jī)時(shí)無法可靠復(fù)位。當(dāng)復(fù)位按鍵按下后電容C1通過R5放電。當(dāng)電容C1放電結(jié)束后，RST端的電位由R5與R6分壓比決定。由于R5<<R6 因此RST為高電平，CPU處于復(fù)位狀態(tài)，松手后，電容C1充電，RST端電位下降，CPU脫離復(fù)位狀態(tài)。R

76、5的作用在于限制按鍵按下瞬間電容C1的放電電流，避免產(chǎn)生火花，以保護(hù)按鍵觸電。</p><p>　　圖3-6 復(fù)位電路原理圖</p><p><b>　　3.6 晶振部分</b></p><p>　　STC89S51引腳XTAL1和XTAL2與晶體振蕩器及電容C2、C1按圖3-7所示方式連接。晶振、電容C1／C2及片內(nèi)與非門（作為反饋、放大元

77、件）構(gòu)成了電容三點(diǎn)式振蕩器，振蕩信號(hào)頻率與晶振頻率及電容C1、C2的容量有關(guān)，但主要由晶振頻率決定，范圍在0～33MHz之間，電容C1、C2取值范圍在5～30pF之間。根據(jù)實(shí)際情況，本設(shè)計(jì)中采用12MHZ做為系統(tǒng)的外部晶振。電容取值為20pF。</p><p>　　圖3-7 晶振電路原理圖</p><p><b>　　3.7 顯示部分</b></p>

78、<p>　　為了提高密碼鎖的密碼顯示效果能力。本設(shè)計(jì)的顯示部分由液晶顯示器LCD1602取代普通的數(shù)碼管來完成。只有按下鍵盤上的開啟按鍵后，顯示器才處于開啟狀態(tài)。同理只有按下關(guān)閉按鍵后顯示器才處于關(guān)閉狀態(tài)。否則顯示器將一直處于初始狀態(tài)，當(dāng)需要對(duì)密碼鎖進(jìn)行開鎖時(shí)，按下鍵盤上的開鎖按鍵后利用鍵盤上的數(shù)字鍵0－9輸入密碼，每按下一個(gè)數(shù)字鍵后在顯示器上顯示一個(gè)*，輸入多少位就顯示多少個(gè)*。當(dāng)密碼輸入完成時(shí)，按下確認(rèn)鍵，如果輸入的密碼正

79、確的話， LCD子顯示“RIGHT”，單片機(jī)其中P2.0引角會(huì)輸出低電平，使三極管T2導(dǎo)通，電磁鐵吸合，電子密碼鎖被打開，如果密碼不正確，LCD顯示屏?xí)@示“ERROR”，P2.0輸出的是高電平，電子密碼鎖不能被打開。通過LCD顯示屏，可以清楚的判斷出鎖所處的狀態(tài)。其顯示部分引腳接口如圖3-8所示：</p><p>　　圖3-8 顯示電路原理圖</p><p><b>　　3.8

80、 報(bào)警部分</b></p><p>　　報(bào)警部分由陶瓷壓電發(fā)聲裝置及外圍電路組成，加電后不發(fā)聲，當(dāng)有鍵按下時(shí)，“?！甭?，每按一下，發(fā)聲一次，密碼正確時(shí)，不發(fā)聲直接開鎖，當(dāng)密碼輸入錯(cuò)誤時(shí)，單片機(jī)的P2.1引腳為低電平，三極管T3導(dǎo)通轟鳴器發(fā)出噪鳴聲報(bào)警。如圖3-9所示：</p><p>　　圖3-9 報(bào)警電路原理圖</p><p><b>　　

81、3.9 開鎖部分</b></p><p>　　通過單片機(jī)送給開鎖執(zhí)行機(jī)構(gòu)，電路驅(qū)動(dòng)電磁鎖吸合，從而達(dá)到開鎖的目的。其原理如圖3-10所示。</p><p>　　圖3-10密碼鎖開鎖機(jī)構(gòu)示意圖</p><p>　　當(dāng)用戶輸入的密碼正確而且是在規(guī)定的時(shí)間（普通用戶要求在12s內(nèi)輸入正確的密碼，管理員要求在5s輸入正確的密碼）輸入的話，單片機(jī)便輸出開門信號(hào)，送

82、到開鎖驅(qū)動(dòng)電路，然后驅(qū)動(dòng)電磁鎖，達(dá)到開門的目的。其實(shí)際電路如圖3-11所示。</p><p>　　電路驅(qū)動(dòng)和開鎖兩級(jí)組成。由D5、R1、T10組成驅(qū)動(dòng)電路，其中T10可以選擇普通的小功率三極管如9014、9018都可以滿足要求。D5作為開鎖的提示；由D6、C24、T11組成。其中D6、C24是為了消除電磁鎖可能產(chǎn)生的反向高電壓以及可能產(chǎn)生的電磁干擾。T11可選用中功率的三極管如8050，電磁鎖的選用要視情況而定，

83、但是吸合力要足夠且由一定的余量。</p><p>　　在本次設(shè)計(jì)中，基于節(jié)省材料的原則，暫時(shí)用發(fā)光二極管代替電磁鎖，發(fā)光管亮，表示開鎖；滅，表示沒有開鎖。</p><p>　　3.10 設(shè)計(jì)總框圖</p><p>　　圖3-12總體設(shè)計(jì)框圖</p><p>　　3.11設(shè)計(jì)總體電路圖</p><p>　　圖3-13總體

84、電路圖</p><p><b>　　4 程序設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　4.1主程序流程圖</b></p><p>　　主程序主要完成初始化、設(shè)置中斷向量、檢查有無按鍵按下、以及調(diào)用顯示等等。主程序的流程圖如4-1所示。</p><p>　　圖4-1 主程序流程圖</p>

85、;<p><b>　　4.2鍵盤模塊</b></p><p>　　鍵盤采用查詢的方式，放在主程序中，當(dāng)沒有按鍵按下的時(shí)候，單片機(jī)循環(huán)主程序，一旦有按鍵按下，便轉(zhuǎn)向相應(yīng)的子程序處理，處理結(jié)束再返回。其程序流程如圖4-2所示.</p><p>　　圖4-2 鍵盤掃描程序流程圖</p><p><b>　　4.3數(shù)字模塊<

86、;/b></p><p>　　圖4-3 數(shù)字處理程序流程圖</p><p><b>　　4.4開鎖模塊</b></p><p>　　圖4-4開鎖程序流程圖</p><p>　　4.5 密碼設(shè)置模塊</p><p>　　圖4-5密碼設(shè)置程序流程圖</p><p><

87、;b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)從經(jīng)濟(jì)實(shí)用的角度出發(fā)，采用美國(guó)STC公司的單片機(jī)STC89C52RC，結(jié)合外圍的鍵盤輸入、顯示、報(bào)警、開鎖等電路并用C語言編寫主控芯片的控制程序，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。設(shè)計(jì)完全可行可以達(dá)到設(shè)計(jì)目地。使用單片機(jī)制作的電子密碼鎖具有軟硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，易于開發(fā)，成本較低，安全可靠，操作方便等特點(diǎn)，可應(yīng)用于住宅、辦公室的保

88、險(xiǎn)箱及檔案柜等需要防盜的場(chǎng)所，有一定的實(shí)用性。該電路設(shè)計(jì)還具有按鍵有效提示，輸入錯(cuò)誤提示，控制開鎖電平，控制報(bào)警電路，修改密碼等多種功能?？稍谝馔庑姑艿那闆r下隨時(shí)修改密碼。保密性強(qiáng)，靈活性高，特別適用于家庭、辦公室、學(xué)生宿舍及賓館等場(chǎng)所。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　回顧起此次單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，讓我感慨很多，從選題到定稿，從理論到實(shí)

89、踐，在這段的日子里，可以說是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的東西，同時(shí)不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識(shí)，而且學(xué)到了很多書本上所沒有學(xué)到過的知識(shí)。</p><p>　　通過這次實(shí)習(xí)，我真正學(xué)到了不少東西，真正體會(huì)到了理論聯(lián)系實(shí)際的重要性。課堂教學(xué)考慮到大多數(shù)同學(xué)的需求，主要強(qiáng)調(diào)基本知識(shí)，基本理論，基本方法，基本技能。而這次設(shè)計(jì)正是為我們提供了一個(gè)深入學(xué)習(xí)、探索的機(jī)會(huì)，成為課堂教學(xué)的有益補(bǔ)充。</p>&

90、lt;p><b>　　參 考 文 獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 劉振海.2007.一種基于單片機(jī)和串行EEPROM 的智能密碼鎖.微計(jì)算機(jī)信息</p><p>　　[5] 馬彪.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù).鄭州.中國(guó)輕工業(yè)出版社,2006</p><p>　　[9] 李傳軍.單片機(jī)原理及應(yīng)用.河南.河南科學(xué)技術(shù)出版社,2006</p&