多功能密碼控制系統(tǒng)項目設(shè)計方案

1 多功能密碼控制系統(tǒng)項目設(shè)計方案 題背景 在安全技術(shù)防范領(lǐng)域，具有防盜報警功能的電子密碼 控制系統(tǒng) 逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機械式密碼 控制系統(tǒng) ，克服了機械式密碼 控制的 密碼量少、安全性能差的缺點，使 電子 密碼 控制系統(tǒng) 無論在技術(shù)上還是在性能上都大大提高 了 一步。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，特別是單片機的問世，出現(xiàn)了帶微處理器的智能密碼 控制系統(tǒng) ，它除具有 傳統(tǒng) 電子密碼 控制系統(tǒng) 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 控制系統(tǒng) 具有很高的安全性、可靠性，應(yīng)用日益廣泛。 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(guān)的閉合，完成開鎖、閉鎖任務(wù)的電子產(chǎn)品。電子密碼控制不論性能還是安全性都已大大超過了機械類。其特點如下： 1) 保密性好，編碼量多，遠遠大于機械控制。隨機開鎖成功率幾乎為零。 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。 3) 誤碼輸入保護，當輸入密碼多次錯誤時，報警系統(tǒng)自動啟動。 4) 無活動零件，不會磨損，壽命長。 5) 使用靈活性好，不像機械鎖必須佩帶鑰匙才能開鎖。 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 。 子密碼控制的發(fā)展趨勢 1 由于電子器件所限，以前開發(fā)的電子密碼控制系統(tǒng)，其種類不多，保密性差，最基本的就是只依靠最簡單的模擬電子開關(guān)來實現(xiàn)的，制作簡單但很不安全，后來便是基于 實現(xiàn)的，其電路結(jié)構(gòu)復雜，電子元件繁多，也有使用早先的20 引腳的 2051 系列單片機來實現(xiàn)的，但密碼簡單，易破解。隨著電子元件的進一步發(fā)展，電子密碼控制系統(tǒng)也出現(xiàn)了很多的種類，功能日益強大，使用更加方便，安全保密性更強，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，實現(xiàn)了更為真正的電子加密，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)展及人們對保密性需求的提高出現(xiàn)了越來越多的電子密碼控制系統(tǒng) 。 由于數(shù)字、字符、圖形圖像、人體生物特征和時間等要素均可成為電子信息，組合使用這些信息能夠使電子防盜密碼控制獲得更高的保密性，如防范森嚴的金 2 庫，需要使用復合信息密碼的電子防盜密碼控制系統(tǒng)。組合使用信息也能夠使電子防盜密碼控制系統(tǒng)獲得無窮擴展的可能?？梢钥闯鼋M合使用電子信息是電子密碼控制系統(tǒng)今后發(fā)展的趨勢 。 設(shè)計所要實現(xiàn)的目標 本設(shè)計采用單片機為主控芯片，結(jié)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。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。 設(shè)計方案的選擇 案一：采用數(shù)字電路控制 用以 74 發(fā)器構(gòu)成的數(shù)字邏輯電路作為密碼控制系統(tǒng)的核心控制，共設(shè)了 9 個用戶輸入鍵，其中只有 4 個是有效的密碼按鍵，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間超過 10 秒（一般情況下，用戶不會超過 10 秒，若用戶覺得不便，還可以修改）電路將報警 20 秒，若電路連續(xù)報警三次，電路將鎖定鍵盤 2 分鐘，防止他人的非法操作 。采用數(shù)字電路設(shè)計方案時設(shè)計雖然簡單，但控制的準確性和靈活性差。故不采用。 案二：采用以單片機為核心的控制方案 由于單片機種類繁多，各種型號都有其一定的應(yīng)用環(huán)境，因此在選用時要多加比較，合理選擇，以期獲得最佳的性價比。一般來說在選取單片機時從下面幾個方面考慮：性能、存儲器、運行速度 、 I/O 口、定時 /計數(shù)器、串行接口、模擬電路功能、工作電壓、功耗、封裝形式、抗干擾性、保密性，除了以上的一些還有一些最基 本的 ,比如：中斷源的數(shù)量和優(yōu)先級、工作溫度范圍、有沒有低電壓檢測功能、單片機內(nèi)有無時鐘振蕩器、有無上電復位功能等。在開發(fā)過程中單片機還受到：開發(fā)工具、編程器、開發(fā)成本、開發(fā)人員的適應(yīng)性、技術(shù)支持和服務(wù)等等因素 。基于以上因素本設(shè)計選用單片機 為本設(shè)計的核心元件，利用單片機靈活的編程設(shè)計和豐富的 I/O 端口，及其控制的準確性，實現(xiàn)基本的密碼控制功能。在單片機的外圍電路外接輸入鍵盤用于密碼的輸入和一些功能的控制，外接 7示器用于顯示作用。當用戶需要開鎖時，先按鍵盤開鎖 鍵之后按鍵盤的數(shù)字鍵 0 9 輸入密碼。密碼輸完后按下確認鍵，如果密碼輸入正確則開鎖，不正確顯示密碼錯誤重新輸入密碼，當三次密碼錯誤則發(fā)出報警；當用戶需要修改密碼時，先輸入正確的密碼，之后按下修改鍵后輸 3 入新的密碼，只有當輸入的原密碼正確后才能設(shè)置新密碼。新密碼輸入無誤后按確認鍵使新密碼將得到存儲，密碼修改成功。 可以看出方案二的控制靈活，準確性好，且保密性強還具有擴展功能，根據(jù)現(xiàn)實生活的需要此次設(shè)計采用此方案。 鄭大西亞 斯國際學院 4 2 主要元器件介紹及 線說明 控芯片 一個低功耗，高性能 位單片機，片內(nèi)含 4k 可反復擦寫 1000 次的 讀程序存儲器，器件采用 司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標準 令系統(tǒng)及 腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用 8 位中央處理器和 儲單元，功能強大的微型計算機的為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。 能簡介 2 有如下特點： 40 個引腳 ， 4k 內(nèi)程序存儲器， 128 隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ 32 個外部雙向輸入 /輸出（ I/O）口， 5個中斷優(yōu)先級 2 層中斷嵌套中斷， 2 個 16 位可編程定時計數(shù)器 ,2 個全雙工串行通信口，片內(nèi)時鐘振蕩器。 此外， 計和配置了振蕩頻率可為 0可通過軟件設(shè)置省電模式?？臻e模式下， 停工作，而 時計數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存 數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復位。同時該芯片還具有 三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。 圖 3片引腳圖 鄭大西亞 斯國際學院 5 其主要 功能特性： 兼容 令系統(tǒng) 4k 可反復擦寫 (1000 次） 2 個雙向 I/O 口 作電壓 2 個 16 位可編程定時 /計數(shù)器 時鐘頻率 0雙工 行中斷口線 128x8 部 個外部中斷源 低功耗空閑和省電模式 中斷喚醒省電模式 3 級加密 軟件設(shè)置空閑和省電功能 雙數(shù)據(jù)寄存器指針 可以看出 供以下標準功能： 4K 字節(jié) 速存儲器， 128 字節(jié)內(nèi)部 32 個 I/O 口線，兩個數(shù)據(jù)指針，兩個 16 位定時器 /計數(shù)器，一個5 向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，以及片內(nèi)振蕩器和時鐘。同時 , 降至 0 靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式時停止 工作，但允許 定時 /計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式是在 的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到一個硬件復位。 腳功能說明 3 源電壓 ： 是一組 8 位漏極開路型 雙向 I/O 口，也即 地址 /數(shù)據(jù)總線復用總線 ，作為輸出口用時，每位能驅(qū)動 8 個 輯門電路，對端口寫“ 1” 可作為高阻抗輸入端口。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線復用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。在 程時 ，接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻。 ： 一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位 雙向 I/O 口， 輸出緩沖級可驅(qū)動（ 吸收或輸出電流） 4 個 輯門電路。對端口寫“ 1” ,通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號校驗期間， 收低 8 位地址。 ： 一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位 雙向 I/O 口，即 地址總線 。 輸出緩沖級可驅(qū)動 4 個 輯門電路。對端口寫“ 1” ,通過內(nèi)部的上拉電阻鄭大西亞 斯國際學院 6 把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因為內(nèi)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 I。在訪問 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行： 令）時， 線上的內(nèi)阻（也即特殊功能寄存器）在整個訪問期間不改變。 程或校驗時， 接收高位地址和其它控制信號。 ： 是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位 雙向 I/O 口。 輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個 輯門電路。對 寫入“ 1”時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。作輸入端口時，被外部拉低的 將用上拉電阻輸出電流 I。 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， 的第二功能如下表 3 表 3的第二功能 端口功能 第二功能 端口引腳 第二功能 串行數(shù)據(jù)接收 定時 /計數(shù)器 0外部輸入 串行數(shù)據(jù)發(fā)送 定時 /計數(shù)器 1外部輸入 外中斷 0申請 外部 外中斷 1申請 外部 復位輸入。當振蕩工作時， 腳出現(xiàn)兩個機器周期上高電平將使單片機復位。 訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時， 址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的 低 8 位 字節(jié)。即使不再訪問外部存儲器， 以時鐘振蕩頻率的 1/6 輸出的正脈沖信號，因此它可作為 外部時鐘或外部定時脈沖 使用，要注意的是：當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個 沖。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（ 中的 8元的 置位的禁位來禁止 國際學院 7 操作。該位置禁位后，只有 令才能使 次激活。此外，該引腳被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應(yīng)設(shè)置 效。 序儲存允許（ 出是外部程序存儲器的讀選通信號， 低電平有效 ，當 外部程序存儲 器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩次 效，即輸出兩個脈沖。當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，要有兩次有效的 部訪問允許。欲使 問外部程序存儲器（地址 0000H 必須保持 低電平 （接地）。需注意的是：如果加密位 編程，復位時內(nèi)部會鎖存 狀態(tài)。如 為高電平（接 ）， 執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。 儲器編程時 ,該引腳加上 12V 的編程電壓 蕩器反相放大器及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。 蕩器反相放 大器的輸出端。 片內(nèi)部結(jié)構(gòu) 特殊功能寄存器 ：特殊功能寄存器并沒有占用片內(nèi)全部空間，沒有占用的地址不可使用，讀這些地址將得到一個隨意的數(shù)值。而寫這些地址單元將不能得到預期的結(jié)果。 中斷寄存器 ：各中斷允許控制位于 存器， 5 個中斷源的中斷優(yōu)先級控制位于 存器。（可位尋址） 雙時鐘指針寄存器 ：為方便地訪問內(nèi)部和外部數(shù)據(jù)存儲器，提供了兩個 16位數(shù)據(jù)指針寄存儲器： 于 塊中的地址 82H、 83H 和 于地址84H、 85H，當 的位 時選擇 時選擇 使用前初始化 電源空閑標志 ：電源空閑標志（ 特殊功能寄存儲器 位（ ,電源打開時 “ 1” ,它可由軟件設(shè)置睡眠狀態(tài)并不為復位所影響。 存儲器結(jié)構(gòu) ： 片機內(nèi)核采用程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器空間分開的結(jié)構(gòu)，均具有 64部程序和數(shù)據(jù)的尋址空間。 程序存儲器 ：如果 腳接地（ ，全部程序均執(zhí)行外部存儲器。在如接至 源 ），程序首先執(zhí)行從地址 0000H 04部程序存儲器，再執(zhí)行地址為 1000H 60的外部程序存儲器。 鄭大西亞 斯國際學院 8 數(shù)據(jù)存儲器 ：在 具有 128 字節(jié)的內(nèi)部 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(shè)置為堆棧區(qū)空間。 7示器 現(xiàn)在的字符型液晶模塊已經(jīng)是單片機應(yīng)用設(shè)計中最常用的信息顯示器件了。7 示模塊具有體積小，功耗低，顯示內(nèi)容豐富等特點。 7 以顯示 1 行 6 個字符， 器的 I/O 口，是段選信號，右下側(cè)的 12345678 是它的位選信號 體振蕩器 晶體振蕩器，簡稱晶振，其作用在于產(chǎn)生原始的時鐘頻率，這個頻率經(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，要實現(xiàn)對模擬信號 48采樣，頻率發(fā)生器就必須提供一個 8時鐘頻率。如果需要對這兩種音頻同時支持的話，聲卡就需要有兩顆晶振。但是現(xiàn)在的娛樂級聲卡為了降低成本，通常都采用 輸出的采樣頻率固定在 48是 對音質(zhì)帶來損害，而且現(xiàn)在的娛樂級 聲卡都沒有很好地解決這個問題。現(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 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、影碟機、錄像機、無線通訊設(shè)備、電子鐘表、單片機、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)生時鐘信號和為特定系統(tǒng)提供基準信號。在單片機中為其提供時鐘頻率。 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（簡稱為晶片，它可以是正方形、矩形或圓形等），在它的兩個對應(yīng)面上涂敷上銀層用作電極使用，在每個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，就會使晶片產(chǎn)生機械變形振動，此現(xiàn)象即所謂逆壓電效應(yīng)。當外加電壓頻率等于晶體諧振器的固有頻率時，就會發(fā)生壓電諧振，從而導致機械變形的振幅突然增大。 本設(shè)計中采用 12系統(tǒng)的外部晶振。電容取值為 20 鄭大西亞 斯國際學院 9 行 圖 3 芯片引腳圖。 圖 3芯片引腳圖 特點：低壓和標準電壓運行模式 內(nèi)建 128儲序列 2 線制串行接口 雙向數(shù)據(jù)傳送協(xié)議 100和 400V)兼容 寫同步時鐘 (最大 10高可靠性 1M 寫時鐘周期 100 年 不斷推進的芯片等級擴大了設(shè) 備的可用溫度范圍 8 腳 腳 8 腳 裝 描述： 供電可擦除的串行 1024 位存儲或可編程只讀存儲器(28 字 (8 位 /字 )。 芯片在低壓的工業(yè)與商業(yè)應(yīng)用中進行了最優(yōu)化。 封裝為 8 腳8 腳 8 腳 過 2 線制串行接口進行數(shù)據(jù)傳輸。另外 ,整個系列有 個版本。 設(shè)備操作： C L O C K 和 D A T A 變化 ： 腳通常外部 要拉高。 腳上的數(shù)據(jù)只能在 期間改變。數(shù)據(jù)在 期間改變定義為一個開始或停止信號。 開始狀態(tài) ：在任何操作之前必須有一個開始信號 高時 產(chǎn)生一個下降沿。 鄭大西亞 斯國際學院 10 停止狀態(tài) ： 高時 生一個上升沿是停止信號，停止信號后將停止所有通信。 在一個讀的序列之后，停止信號將讓 入備用電源模式。 線說明 線是一種由 司開發(fā)的兩線式串行總線，用于連接微控制器及其外圍設(shè)備。 線 產(chǎn)生于在 80 年代，最初為音頻和視頻設(shè)備開發(fā)，如今主要在服務(wù)器管理中使用，其中包括單個組件狀態(tài)的通信。例如管理員可對各個組件進行查詢，以管理系統(tǒng)的配置或掌握組件的功能狀態(tài)，如電源和系統(tǒng)風扇?？呻S時監(jiān)控內(nèi)存、硬盤、網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)溫度等多個參數(shù)，增加了系統(tǒng)的安全性，方便了管理。 4 1. 線的硬件結(jié)構(gòu) 行總線一般有兩根信號線，一根是雙向的數(shù)據(jù)線 一根是時鐘線 有接到 線設(shè)備上的串行數(shù)據(jù) 接到總線的 ，各設(shè)備的時鐘線 到總線的 。 為了避免總線信號的混亂 ，要求各設(shè)備連接到總線的輸出端時必須是開漏輸出或集電極開路輸出。設(shè)備上的串行數(shù)據(jù)線 口電路應(yīng)該是雙向的，輸出電路用于向總線上發(fā)送數(shù)據(jù)，輸入電路用于接收總線上的數(shù)據(jù)。而串行時鐘線也應(yīng)是雙向的，作為控制總線數(shù)據(jù)傳送的主機，一方面要通過 出電路發(fā)送時鐘信號，另一方面還要檢測總線上的 平，以決定什么時候發(fā)送下一個時鐘脈沖電平；作為接受主機命令的從機，要按總線上的 號發(fā)出或接收的信號，也可以向 發(fā)出低電平信號以延長總線時鐘信號周期?？偩€空閑時，因各設(shè)備都是開漏輸出，上拉電阻 都保持高電平。任一設(shè)備輸出的低電平都將使相應(yīng)的總線信號線變低，也就是說：各設(shè)備的 “ 與 ” 關(guān)系， 是 “ 與 ” 關(guān)系。 總線對設(shè)備接口電路的制造工藝和電平都沒有特殊的要求（ 在 線上的數(shù)據(jù)傳送率可高達每秒 十 萬位，高速方式時在每秒四十萬位以上。另外，總線上允許連接的設(shè)備數(shù)以其電容量不超過 400限。 總線的運行（數(shù)據(jù)傳輸）由主機控制。所謂主機是指啟動數(shù)據(jù)的傳送（發(fā)出啟動信號）、發(fā)出時鐘信號以及傳送結(jié)束時發(fā)出停止信號的設(shè)備，通常主機都是微處理器。被 主機尋訪的設(shè)備稱為從機。為了進行通訊，每個接到 線的設(shè)備都有一個唯一的地址，以便于主機尋訪。主機和從機的數(shù)據(jù)傳送，可以由主機鄭大西亞 斯國際學院 11 發(fā)送數(shù)據(jù)到從機，也可以由從機發(fā)到主機。凡是發(fā)送數(shù)據(jù)到總線的設(shè)備稱為發(fā)送器，從總線上接收數(shù)據(jù)的設(shè)備被稱為接受器。 線上允許連接多個微處理器以及各種外圍設(shè)備，如存儲器、 動器、 A/D 及 D/A 轉(zhuǎn)換器等。為了保證數(shù)據(jù)可靠地傳送，任一時刻總線只能由某一臺主機控制，各微處理器應(yīng)該在總線空閑時發(fā)送啟動數(shù)據(jù)，為了妥善解決多臺微處理器同時發(fā)送啟動數(shù)據(jù)的傳送（總線控制權(quán)）沖突， 以及決定由哪一臺微處理器控制總線的問題， 線允許連接不同傳送速率的設(shè)備。多臺設(shè)備之間時鐘信號的同步過程稱為同步化。 2. 線工作原理： 線的構(gòu)成及信號類型 ： 線是由數(shù)據(jù)線 時鐘 成的串行總線，可發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。在 被控 間、 間進行雙向傳送，最高傳送速率 100種被控制電路均并聯(lián)在這條總線上，但就像電話機一樣只有撥通各自的號碼才能工作，所以每個電路和模塊都有唯一的地址，在信息的傳輸過程中， 線上并接的每一模塊電路既是主控器（或 被控器），又是發(fā)送器（或接收器），這取決于它所要完成的功能 。 出的控制信號分為地址碼和控制量兩部分，地址碼用來選址，即接通需要控制的電路，確定控制的種類；控制量決定該調(diào)整的類別（如對比度、亮度等）及需要調(diào)整的量。這樣，各控制電路雖然掛在同一條總線上，卻彼此獨立，互不相關(guān)。 線在傳送數(shù)據(jù)過程中共有三種類型信號， 它們分別是：開始信號、結(jié)束信號和應(yīng)答信號。 開始信號 ： 高電平時， 高電平向低電平跳變，開始傳送數(shù)據(jù)。 結(jié)束信號 ： 高電平時， 低電平向高電平跳變，結(jié)束傳送數(shù)據(jù)。 應(yīng)答信號 ：接收數(shù)據(jù)的 接收到 8據(jù)后，向發(fā)送數(shù)據(jù)的 出特定的低電平脈沖，表示已收到數(shù)據(jù)。 受控單元發(fā)出一個信號后，等待受控單元發(fā)出一個應(yīng)答信號， 收到應(yīng)答信號后，根據(jù)實際情況作出是否繼續(xù)傳遞信號的判斷。若未收到應(yīng)答信號，由判斷為受控單元出現(xiàn)故障。 鄭大西亞 斯國際學院 12 圖 3始、結(jié)束信號圖 目前有很多半導體集成電路上都集成了 口。帶有 口的單片機有： 列， 列， 列等。很多外圍器件如存儲器、監(jiān)控芯片等也提供 口。 3 總線基本操作： 程運用主 /從雙向通訊。器件發(fā)送數(shù)據(jù)到總線上，則定義為發(fā)送器，器件接收數(shù)據(jù)則定義為接收器。主器件和從器件都可以工作于接收和發(fā)送狀態(tài)。 總線必須由主器件（通常為微控制器）控制，主器件產(chǎn)生串行時鐘（ 制總線的傳輸方向，并產(chǎn)生起始和停止條件。 上的數(shù)據(jù)狀態(tài)僅在 低電平的期間才能改變， 高電平的期間， 態(tài)的改變被用來表示起始和停止條件。 1） 控制字節(jié) ： 在 起始條件之后，必須是器件的控制字節(jié)，其中高四位為器件類型識別符（不同的芯片類型有不同的定義， 般應(yīng)為 1010），接著三位為片選，最后一位為讀寫位，當為 1 時為讀操作，為 0 時為寫操作。 2） 寫操作 ： 寫操作分為字節(jié)寫和頁面寫兩種操作，對于頁面寫根據(jù)芯片的一次裝載的字節(jié)不同有所不同。 3） 讀操作 ： 始 結(jié)束 鄭大西亞 斯國際學院 13 讀操作有三種基本操作：當前地址讀、隨機讀和順序讀。圖 4 給出的是順序讀的時序圖。應(yīng)當注意的是：最后一個讀操作的第 9 個時鐘周期不是“不關(guān)心”。為了結(jié)束讀操作，主機必須在第 9 個 周期時發(fā)出停止條件或者在第 9 個時鐘 周期內(nèi)保持 高電平、然后發(fā)出停止條件。 在 線的應(yīng)用中應(yīng)注意的事項總結(jié)為以下幾點 : a） 嚴格按照時序圖的要求進行操作， b） 若與口線上帶內(nèi)部上拉電阻的單片機接口連接，可以不外加上拉電阻。 c） 程序中為配合相應(yīng)的傳輸速率，在對口線操作的指令后可用 令加一定的延時。 d） 為了減少意外的干擾信號將 的數(shù)據(jù)改寫可用外部寫保護引腳（如果有），或者在 部沒有用的空間寫入標志字，每次上電時或復位時做一次檢測，判斷 否被意外改寫。 添加： 線： 在現(xiàn)代電子系統(tǒng)中，有為數(shù)眾多的 要進行相互之間以及與外界的通信。為了提供硬件的效率和簡化電路的設(shè)計， 發(fā)了一種用于內(nèi)部 制的簡單的雙向兩線串行總線 C 總線 )。 線支持任何一種 造工藝，并且 其他廠商提供了種類非常豐富的 容芯片。作為一個專利的控制總線， 經(jīng)成為世界性的工業(yè)標準。 每個 件都有一個唯一的地址，而且可以是單接收的器件（例如： 動器）或者可以接收也可以發(fā)送的器件（例如：存儲器）。 發(fā)送器或接收器可以在主模式或從模式下操作，這取決于芯片是否必須啟動數(shù)據(jù)的傳輸還是僅僅被尋址。 一個多主總線，即它可以由多個連接的器件控制。 早期的 線數(shù)據(jù)傳輸速率最高為 100s，采用 7 位尋址。但是由于數(shù)據(jù)傳輸速率和應(yīng)用功能的迅速增加， 線也增強為快速模式（ 400s）和 10 位尋址以滿足更高速度和更大尋址空間的需求。 線始終和先進技術(shù)保持同步，但仍然保持其向下兼容性。并且最近還增加了高速模式，s。它使得 線能夠支持現(xiàn)有以 及將來的高速串行傳輸應(yīng)用，例如 儲器。 鄭大西亞斯國際學院 14 3 系統(tǒng)硬件構(gòu)成 計原理 本設(shè)計主要由單片機、矩陣鍵盤、液晶顯示器和密碼存儲等部分組成。其中矩陣鍵盤用于輸入數(shù)字密碼和進行各種功能的實現(xiàn)。由用戶通過連接單片機的矩陣鍵盤輸入密碼，后經(jīng)過單片機對用戶輸入的密碼與自己保存的密碼進行對比，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警電路控制開鎖還是報警。 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分、鍵盤輸入部分、復位部分、晶振部分、顯示部分、報警部分 組成，軟件部分對應(yīng)的由主程序、初始化程序、 示程序、鍵盤掃描程序、啟動程序、關(guān)閉程序、鍵功能程序、密碼設(shè)置程序、 寫程序和延時程序等組成。其原理框圖如圖 4示。 圖 4子密碼鎖原理框圖 路總圖構(gòu)成 在確定了選用什么型號的單片機后，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、復位部分、晶振部分、顯示部分、報警部分組成，根據(jù)實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7原理圖如圖 4示： 盤輸入 復位電路 晶振電路 電源輸入 顯示電路 報警電路 開鎖電路 鄭大西亞斯國際學院 15 圖 4路總圖 源輸入部分 密碼鎖主要控制部分電源需要用 5V 直流電源供電， 由一個 10 鍵盤輸入部分 由于本設(shè)計所用到的按鍵數(shù)量較多而不適合用獨立按鍵式鍵盤。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上，密碼鎖的密碼由鍵盤輸入完成，與獨立式按鍵鍵盤相比，要節(jié)省很多 I/O 口。本設(shè)計中使用的這個 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 。鍵盤的每個按鍵功能在程序設(shè)計中設(shè)置 ，按鍵與 2 口相連。其大體功能（看鍵盤按鍵上的標記）及與單片機引腳接法如圖 4 鄭大西亞斯國際學院 16 圖 4盤輸入原理圖 復位部分 單片機復位是使 系統(tǒng)中的其他功能部件都處在一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作，例如復位后 0000H，使單片機從第 個單元取指令。無論是在單片機剛開始接上電源時，還是斷電后或者發(fā)生故障后都要復位。在復位期間（即 高電平期間）， 為高組態(tài)， 輸出高電平；外部程序存儲器讀選通信號 效。地址鎖存信號 為高電平。根據(jù)實際情況選擇如圖 4示的復位電路。該電路在最簡單的復位電路下增加了手動復位按鍵，在接通電源瞬間，電容 的電壓很小，復位下拉電阻上的電壓接近電源電壓，即 高電平，在電容充電的過程中 電壓逐漸下降，當 的電壓小于某一數(shù)值后， 離復位狀態(tài)，由于電容 夠大，可以保證 電平有效時間大于 24 個振蕩周期， 夠可靠復位。增加手動復位按鍵是為了避免死機時無法可靠復位。當復位按鍵按下后電容 過 電。當電容 電結(jié)束后， 的電位由 壓比決定。由于 ,則 C+3+0； AA，則 C+3+1） a,#B, ;無條件絕對轉(zhuǎn)移（ ， ;指定狀態(tài)為 0轉(zhuǎn)移 (若 ，則 +0，則 ) Q ; * ;從 24數(shù)據(jù)送 06個字節(jié)中 0;24偽寫入操作 00H ;目標地址 6 ;字節(jié)數(shù) ;寫數(shù)據(jù) 鄭大西亞斯國際學院 28 * 12; 40h ; 8位立即數(shù)送寄存器 10h ; 8位立即數(shù)送 ;寄存器加 1 r7,;寄存器減 1條件轉(zhuǎn)移（ 7=0,;0， + ;密碼鍵值存放區(qū)清零完畢 03h ; ;液晶軟復位 01h; 3006h; ;液晶初始化完畢 10; 11h; 30 ;定時器 ;系統(tǒng)初始化完畢 ;累加器 用寄存器 A） 鄭大西亞斯國際學院 29 ;程序狀態(tài)字入棧 30r4, ;10;