基于51單片機電子密碼鎖的課程設計報告書

1、基于單片機的電子密碼鎖設計摘要隨著人們生活水平的提高， 如何實現(xiàn)家庭防盜這一問題也變得尤為突出。 在科學技術不斷發(fā)展的今天，電子密碼防盜鎖作為防盜衛(wèi)士的作用顯得日趨重要。本文從經(jīng)濟實用的角度出發(fā)，系統(tǒng)由 STC89C52與低功耗 CMOS型 E2 PROM AT24C02作為主控芯片與數(shù)據(jù)存儲器單元，結(jié)合外圍的鍵盤輸入、 LCD顯示、報警、開鎖等電路模塊。它能完成以下功能：正確輸入密碼前提下，開鎖；錯誤輸入密碼情況下，報警； 密碼可以根據(jù)用戶需要更改。 用 C 語言編寫的主控芯片控制程序與 EEPROMAT24C02讀寫程序相結(jié)合，并用 Keil 軟件進行編譯，設計了一款可以多次更改密碼，具有

2、報警功能的電子密碼控制系統(tǒng)。本密碼鎖具有設計方法合理，簡單易行，成本低，安全實用，性強，靈活性高等特點，具有一定的推廣價值。關鍵詞：電子密碼鎖；報警；液晶顯示Design of Electric Password Lock Based on MCUAbstractAs peopleslivingstandardsimprove, the questionhowto achieve homesecurityhas become particularlyprominent.In science and technologyisdevelopingcontinuously,electroniccod

3、e lock as a securityguardsroleis increasingly important.This article from the economical point of view, the system by theSTC89C52 with low power CMOS based E 2 PROM AT24C02 as the master chip and the data memoryunit, combined with the external keyboard, LCDdisplay, alarm, unlock and other circuit mo

4、dules. It performs the followingfunctions: enter the password correctly under the premise of unlocking;wrong password case the alarm;password can be changed according to userneeds. Master in C language control program and EEPROM AT24C02 chip toread and writeprocess are combined and compiled withthe

5、Keilsoftware,designed a number you can change the password, the password with anelectronic alarm control system.Thelockhasareasonabledesign,simple,lowcost,safeandpractical,confidentiality,flexibility,and high,with some promotionalvalue.Key Words ：Electric Password lock;Alarm; LCD Display目 錄引言 .8第 1

6、章緒論 .91.1電子密碼鎖的背景與研究意義.91.2電子密碼鎖的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢.91.3本章小結(jié) .11第 2 章系統(tǒng)整體方案設計 .122.1設計目標 .122.2主控部分的選擇 .122.3密碼輸入方式的選擇 .122.4本章小結(jié) .13第 3 章硬件系統(tǒng)設計 .143.1 系統(tǒng)芯片介紹 .143.1.1單片機 STC89C52功能介紹 .143.1.2LCD1602 顯示器介紹 . .153.1.3存儲芯片 AT24C02介紹 .163.1.4I2C總線介紹 .163.2硬件電路設計 .183.2.1復位電路 .183.2.2晶振電路 .193.2.3存儲電路 . .193.2.4鍵盤

7、輸入電路 .203.2.5顯示電路 .213.2.6電源輸入電路 .223.2.7報警電路 .223.2.8開鎖電路 .233.3本章小結(jié) .24第 4 章 軟件程序設計 .254.1 主程序流程圖 . .254.2按鍵軟件設計 .254.2.1按鍵功能程序流程圖 .254.2.2按鍵功能子程序 .264.3 密碼設置軟件設計 .274.3.1密碼設置程序流程圖 .274.3.2密碼設置子程序 .284.4 開鎖軟件設計 . .284.4.1開鎖程序流程圖 .284.4.2開鎖功能子程序 .294.5本章小結(jié) .30第 5章系統(tǒng)仿真、調(diào)試及結(jié)論.315.1 Proteus 軟件簡介 .315.

8、2進入 Proteus ISIS .315.3工作界面 .315.4 各模塊的電路圖及說明 .335.4.1電子密碼鎖系統(tǒng)主模塊 AT89C51單片機 .335.4.2電子密碼鎖系統(tǒng)的鍵盤模塊.345.4.3電子密碼鎖系統(tǒng)的顯示模塊.345.4.4電子密碼鎖系統(tǒng)的晶振復位電路.355.4.5電子密碼鎖系統(tǒng)的掉電存儲及報警電路 . .355.4.6電子密碼鎖系統(tǒng)的開鎖電路.355.4本章小結(jié) .36結(jié)論與展望 .37致.38參考文獻 .39附錄 A 密碼鎖電路原理圖 .40附錄 B 一篇引用的外文文獻及其譯文 .41附錄 C 主要參考文獻的題錄及摘要.47附錄 D 主要 C語言源程序 .49插圖

9、清單圖 2- 1 系統(tǒng)整體設計框圖 .12圖 3- 1 STC89C52 引腳分布圖 .14圖 3- 2 AT24C02 引腳圖 .16圖 3- 3 開始結(jié)束信號圖 .17圖 3- 4 復位電路原理圖 .19圖 3- 5 晶振電路原理圖 .19圖 3- 6 掉電存儲電路原理圖20圖 3- 7 鍵盤輸入原理圖 .21圖 3- 8 顯示電路原理圖 .22圖 3- 9 電源輸入電路原理圖22圖 3- 10 報警電路原理圖23圖 3- 11 密碼鎖開鎖機構(gòu)示意圖.23圖 3- 12 開鎖電路原理圖24圖 4- 1 主程序流程圖25圖 4- 2 按鍵功能流程圖 .26圖 4- 3 密碼設置流程圖 .28

10、圖 4- 4 開鎖流程圖29圖 5- 1 Proteus啟動時的屏幕31圖 5- 2 Proteus ISIS的工作界面32圖 5- 3 Proteus運行按鍵32圖 5- 4 Proteus仿真圖 .33圖 5- 5 STC89C52 單片機引腳圖 .33圖 5- 6 鍵盤輸入模塊34圖 5- 7 密碼顯示模塊34圖 5- 8 晶振及復位電路 .35圖 5- 9 掉電存儲及報警電路35圖 5- 10 開鎖電路36表格清單表 3-1 LCD1602 引腳接口說明表 .8表 3-2 LCD1602 基本操作程序 .15引 言在當今社會，安全防盜已成為社會問題， 而鎖自古以來就是防盜的重要工具，目

11、前國大部分人使用的還是傳統(tǒng)的機械鎖， 然而，眼下假冒偽劣的機械鎖互開率非常之高，此外，即使是一把質(zhì)量過關的機械鎖，通過急開鎖，甚至可以在不損壞鎖的前提下將鎖打開。 機械鎖的這些弊端為一種新型的鎖電子密碼鎖， 提供了很大的發(fā)展空間。從目前的技術水平和市場認可程度看，使用最為廣泛的是鍵盤式電子密碼鎖，該產(chǎn)品主要應用于保險箱、 保險柜和取款機， 由于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）已在國外相繼面世。但是這些產(chǎn)品的特點是針對特定的指紋和有效卡，只能適用于要求的箱、柜、門等。而且指紋識識別器在公共場所使用存在容易機械損壞， IC 卡還存在容易丟失、損壞等缺點，再加

12、上其成本較高， 一定程度上限制了這類產(chǎn)品的普及和推廣。 鑒于目前的技術水平與市場的接受程度， 鍵盤式電子密碼鎖是這類電子防盜產(chǎn)品的主流。在科學技術不斷發(fā)展的今天， 電子密碼防盜鎖作為防盜衛(wèi)士的作用也日趨重要。電子密碼鎖是集計算機技術、 電子技術、數(shù)字密碼技術為一體的機電一體化高科技產(chǎn)品，具有安全性高，使用方便等優(yōu)點。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，從而控制機械開關的閉合，完成開鎖、閉鎖任務的電子產(chǎn)品。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。 現(xiàn)在應用較廣的電子密碼鎖是以芯片為核心，通過編程來實現(xiàn)的。其性能和安全性已大大超過了機械鎖。本次畢業(yè)論文主要分

13、為兩大模塊，一是硬件系統(tǒng)電路部分，另一個是用 C 語言編寫的軟件程序部分， 基本能完成電子密碼鎖的開鎖、 修改密碼、密碼錯誤報警等主要功能，成本低，可靠性高，具有很好的市場應用價值。第1章緒論1.1電子密碼鎖的背景與研究意義在當今社會，安全防盜已成為社會問題， 而鎖自古以來就是防盜的重要工具，目前國大部分人使用的還是傳統(tǒng)的機械鎖， 然而，眼下假冒偽劣的機械鎖互開率非常之高，此外，即使是一把質(zhì)量過關的機械鎖，通過急開鎖，甚至可以在不損壞鎖的前提下將鎖打開。 機械鎖的這些弊端為一種新型的鎖電子密碼鎖， 提供了很大的發(fā)展空間 1 。本文從經(jīng)濟實用的角度出發(fā)， 設計采用單片機為主控芯片， 結(jié)合外圍電路

14、，組成電子密碼控制系統(tǒng)，密碼鎖共 8 位密碼，每位的取值圍為 18，用戶可以自行設定和修改密碼，每個密碼按鍵都有聲、光提示。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十分鐘， 期間輸入密碼無效，以防竊賊多次試探密碼。八位密碼同時輸入正確， 鎖才能打開。 鎖有備用電池， 只有部上電復位時才能設置或修改密碼，因此，僅在門外按鍵是不能修改或設置密碼的，因此性強、靈活性高。其特點如下：1) 性好，編碼量多，遠遠大于彈子鎖。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鎖

15、的密級下降。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) 電子密碼鎖操作簡單易行，一學即會。1.2電子密碼鎖的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢在日常的生活和工作中 , 住宅與部門的安全防、 單位的文件檔案、 財務報表以及一些個人資料的保存多以加鎖的辦法來解決。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。在安全技術防領域， 隨著單片機的問世， 出現(xiàn)了帶微處理器的密碼鎖， 它除具有電子密碼鎖的功能外， 還引入了智能化、 科技化等功能， 從而使密碼鎖具有

16、很高的安全性、可靠性。最早的鎖，是主人為防他人開啟而設的簡單的機關， 應用于門上最簡單的鎖就是門閂了。我國古代有石鎖，并無鑰匙，是以繩索或鐵鏈束縛。商周時期出現(xiàn)了用鑰匙才能開啟的銅鎖，鐵鎖，以鑰匙的不同而匹配不同的鎖。 隨著科學技術的迅猛發(fā)展 , 機械鎖也有了長足的發(fā)展。 現(xiàn)代機械鎖具已有了一百多年的歷史，鎖芯里加入了長短不一的彈子， 要外線用相應齒形的鑰匙來打開。 以后，又發(fā)展到了密碼鎖、磁性鎖、電子鎖、激光鎖、聲控鎖等等。在傳統(tǒng)鑰匙的基礎上，加了一組或多組密碼， 不同聲音，不同磁場，不同聲波，不同光束光波， 不同圖像。如指紋、眼底視網(wǎng)膜等）來控制鎖的開啟。我國鎖的發(fā)展已綿延了數(shù)千年， 中國

17、鎖具的發(fā)展， 大體經(jīng)歷了初創(chuàng)期， 發(fā)展期和繁榮期三個階段。初創(chuàng)期為新石器時代到夏商時期。 在我國母系社會后期 （相當于公元前5000年 - 公元前 2000 年），因為當時社會生產(chǎn)力的提高， 人類開始擁有個人的私有 （少量）財產(chǎn)。后來，隨著私有制的發(fā)展，私人財富越來越多，為了保護財產(chǎn)和生命的安全，人類開始了對鎖具的探索。在最初，人類只是簡單地把個人貴重財物用獸皮包起來外面用繩索牢牢捆縛，最后在開啟處，打上特殊的緊緊捆死的繩結(jié)，只能用一個叫“錯”的工具才能挑開。錯，又叫“肖”、“起子”。它用獸牙或獸骨制成，形狀像把鐮刀狀的鉤子， 實際上繩結(jié)就是最早的鎖具，“肖”就是最早的鑰匙，這就是我國鎖具的雛

18、形，一直從商代沿用到漢代。到了距今 5000 年的仰韶文化時期， 我們先民創(chuàng)造了裝在木結(jié)構(gòu)框架建筑上的木鎖。 這是世界上迄今為止最古老的鎖具， 可稱得上是“世界第一鎖”。 2 這種木鎖一直在民間傳承。發(fā)展期為春秋戰(zhàn)國經(jīng)漢、晉、南北朝，直到隋唐宋元時期。春秋時期進入鐵器時代，考古證明，在這一時期人們大量的是使用鐵鎖、銅鎖，還有銀鎖、鎏金鎖等，其中有代表性的如西周的青銅鎖、 東漢的金屬鎖、 唐代的蝦尾銀鎖和宋代的方身鎖等，都具有相當高的技術水平。繁榮期為明清時期特別是漢代的鐵制三簧鎖， 在我國前后沿用了 1000 多年。各種材質(zhì)的鎖具同步發(fā)展，以銅鎖、鐵鎖居多，工藝更加精巧，在開鎖難度和外形制造上

19、有很大的創(chuàng)新?，F(xiàn)代鎖具，它的機械化生產(chǎn)， 擺脫了過去我們用手工操作的束縛。 它不僅是能批量生產(chǎn)，滿足人民生活的需要；同時，也充分運用了現(xiàn)代科學，創(chuàng)造了磁控鎖、聲控鎖、遙控鎖、遠紅外線鎖、電子卡片鎖、指紋鎖、超聲波鎖、電磁波鎖等絕妙精品，大大提高了防竊、防盜功能。從目前的技術水平和市場認可程度看，使用最為廣泛的是鍵盤式電子密碼鎖，該產(chǎn)品主要應用于保險箱、 保險柜和取款機， 由于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）已在國外相繼面世。但是這些產(chǎn)品的特點是針對特定的指紋和有效卡，只能適用于要求的箱、柜、門等。而且指紋識識別器在公共場所使用存在容易機械損壞， IC 卡

20、還存在容易丟失、損壞等缺點，再加上其成本較高， 一定程度上限制了這類產(chǎn)品的普及和推廣。 鑒于目前的技術水平與市場的接受程度， 鍵盤式電子密碼鎖是這類電子防盜產(chǎn)品的主流。在科學技術不斷發(fā)展的今天， 電子密碼防盜鎖作為防盜衛(wèi)士的作用也日趨重要。電子密碼鎖是集計算機技術、 電子技術、數(shù)字密碼技術為一體的機電一體化高科技產(chǎn)品，具有安全性高，使用方便等優(yōu)點 3 。鍵盤式電子密碼在鍵盤上輸入， 與打差不多， 因而易于掌握， 其突出優(yōu)點是“密碼”是記在被授權人腦子里的數(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）。但是密碼不能太簡單，太簡單了就容易被他人在鍵盤上試探出來，或者可

21、能被旁觀者窺測出來，造成性不足。當然，密碼又不能太復雜， 太復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。因此，為了發(fā)揚優(yōu)點、克服弱點，鍵盤式電子密碼也在不斷發(fā)展中，如“任意設定密碼”技術使得被授權人可以根據(jù)自己的需要或喜好設定密碼， 常用常新；而“自動更改密碼”技術使得本次輸入的密碼將自動更改成下次應輸入的密碼，更改的規(guī)律不為他人所知， 因而不怕旁觀者窺測； 獨出心裁的“鍵盤亂序顯示”技術使得鍵盤上的固定鍵位每次顯示出的字符不固定， 并且顯示的窄小角度只能由操作者正面看得到，因而即使旁觀者看見操作動作也難以窺測出密碼；“多重密碼設定”技術使得單組密碼不一定有效， 適合多

22、人分權使用， 需要輸入兩組以上的密碼才被認可， 大大提高了性， 如果限定輸入這些密碼的先后順序或時間區(qū)段，則性還可提高 4 。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輸入不正確， 即“封鎖”鍵盤， 不再接受輸入操作。當今電子密碼鎖發(fā)展已經(jīng)到了非常高的境界， 由于電子元件特別是單片機應用在這幾年得到空前發(fā)展， 無論功能性， 穩(wěn)定性都比較全面， 在方面已做到人眼識別，指紋識別，人聲識別基本上電影上有的現(xiàn)實也有。在國外發(fā)展比較早，所以應用也比較廣泛，主要在家庭裝較貴重地方，銀行，保險柜等應用較多，在國這方面發(fā)展也較快， 不管自己開發(fā)或是引進都有， 在重要地方應用也較

23、多， 由于價錢比普通彈子鎖較貴， 早幾年應用較少， 現(xiàn)在越來越普及到平?；?， 未來的發(fā)展也會越來越被大眾采用，由于它的功能、安全是彈子鎖無法相比的 5 。發(fā)展前境也是非常大的。1.3本章小結(jié)本章首先講述了本文的選題來源及研究意義， 然后講述了電子密碼鎖在國的發(fā)展過程及特點，最后敘述了當前電子密碼鎖的應用及發(fā)展前景。第 2 章系統(tǒng)整體方案設計2.1設計目標本設計采用 STC89C52單片機為主控芯片，結(jié)合外圍電路矩陣鍵盤、液晶顯示器 LCD1602和密碼存儲 AT24C02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

24、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，組成的電子密碼鎖系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)：1 完全正確輸入八位密碼的前提下，有開鎖提示；2 錯誤輸入密碼情況下，蜂鳴器報警；開鎖密碼錯3 次要報警 10 分鐘，報警期間輸入密碼無效。3用戶可以自行設定和修改密碼；4只有部上電復位時才能設置或修改密碼。系統(tǒng)整體設計框圖如圖2-1 所示：輸入電路顯示電路主控芯片存儲模塊輸出電路晶振電路圖 2- 1系統(tǒng)整體設計框圖2.2主控部分的選擇方案一：采用數(shù)字電路控制用以 74LS112雙 JK 觸發(fā)器構(gòu)成的數(shù)字邏輯電路作為密碼鎖的核心控制，將密

25、碼保存在 JK 觸發(fā)器中，與輸入密碼通過比較器比較，判斷結(jié)果是否相符合 4 。采用數(shù)字電路設計的方案好處就是設計簡單， 但控制的準確性和靈活性差， 故不采用。方案二：采用以單片機為核心的控制方案選用單片機作為系統(tǒng)的核心部件，實現(xiàn)控制與處理的功能。 單片機具有資源豐富、速度快、編程容易等優(yōu)點。利用單片機部的隨機存儲器（ RAM）和只讀存儲器（ ROM）及其引腳資源，外接液晶顯示（ LCD），鍵盤輸入等實現(xiàn)數(shù)據(jù)的處理傳輸和顯示功能， 基本上能實現(xiàn)設計指標 6 。因此綜合考慮， 本系統(tǒng)采用方案二。 2.3 密碼輸入方式的選擇方案一：指紋輸入識別指紋識別技術主要涉及四個功能： 讀取指紋圖像、 提取特征

26、、 保存數(shù)據(jù)和比對。通過指紋讀取設備讀取到人體指紋的圖像， 然后要對原始圖像進行初步的處理，使之更清晰， 再通過指紋辨識軟件建立指紋的特征數(shù)據(jù)。 軟件從指紋上找到被稱為“節(jié)點”（ minutiae ）的數(shù)據(jù)點，即指紋紋路的分叉、終止或打圈處的坐標位置，這些點同時具有七種以上的唯一性特征。通常手指上平均具有70 個節(jié)點，所以這種方法會產(chǎn)生大約 490 個數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)，通常稱為模板。通過計算機模糊比較的方法， 把兩個指紋的模板進行比較， 計算出它們的相似程度， 最終得到兩個指紋的匹配結(jié)果， 從而判斷輸入結(jié)果的正確與否。 考慮到本方案軟硬件太過復雜，而且成本也高，故不采用。方案二：矩陣鍵盤輸入識別

27、由各按鍵組成的矩陣鍵盤每條行線和列線都對應一條 I/O 口線，鍵位設在行線和列線的交叉點， 當一個鍵按下就會有某一條行線與某一條列線接觸， 只要確定接觸的是哪兩條線，即哪兩個 I/O 口線，就可以確定哪一個鍵被觸動。行線設計成上拉口線，初始時被置高電位，列線懸空，初始置低。通過不斷讀行線口線，或者中斷方式觸發(fā)鍵位掃描。當發(fā)現(xiàn)有鍵按下，將列線逐一置低，其他列線置高，讀行線口線。當某條列線置低時，某條行線也被拉低，則確定這兩條線的交點處的按鈕被按下。每個按鍵都可通過程序賦予功能，從而完成密碼識別本方案簡單易行，故采用。2.4本章小結(jié)本章主要圍繞電子密碼鎖系統(tǒng)展開，首先說明了電子密碼鎖的組成，然后介

28、紹了主控制方案、密碼輸入方案論證與比較，最終選擇了最優(yōu)方案。第 3 章硬件系統(tǒng)設計3.1 系統(tǒng)芯片介紹3.1.1 單片機 STC89C52功能介紹STC89C52是 51 系列單片機的一個型號，它是STC 公司生產(chǎn)的。 STC89C52是一個低電壓，高性能CMOS 8位單片機，片含8k bytes的可反復擦寫的Flash只讀程序存儲器和256 bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM），器件采用 STC公司的高密度、非易失性存儲技術生產(chǎn)，兼容標準 MCS-51指令系統(tǒng)，片置通用 8 位中央處理器和 Flash 存儲單元，功能強大的 STC89C52單片機可提供許多較復雜系統(tǒng)控制應用場合。 S

29、TC89C52有 40 個引腳， 32 個外部雙向輸入 / 輸出（ I/O ）端口，同時含 2 個外中斷口， 3 個 16 位可編程定時計數(shù)器 ,2 個全雙工串行通信口， 2 個讀寫口線， STC89C52可以按照常規(guī)方法進行編程 , 但不可以在線編程 (S 系列的才支持在線編程 ) 。其將通用的微處理器和 Flash存儲器結(jié)合在一起，特別是可反復擦寫的Flash 存儲器可有效地降低開發(fā)成本7 。 STC89C52有 PDIP、PQFP/TQFP及 PLCC等三種封裝形式，以適應不同產(chǎn)品的需求 。其引腳圖如圖 3-1示。1P1.0VCC4 023 9P1.1P0.0(AD0 )33 8P1.2

30、P0.1(AD1 )43 7P1.3P0.2(AD2 )53 6P1.4P0.3(AD3 )63 5P1.5P0.4(AD4 )73 4P1.6P0.5(AD5 )83 3P1.7P0.6(AD6 )93 2RSTP0.7(AD7 )103 1P3.0(RXD)EA/VPP113 0P3.1(TXD)ALE/PROG122 9P3.2(INT0)PSEN132 8P3.3(INT1)P2.7(A15)142 7P3.4(T0 )P2.6(A14)152 6P3.5(T1 )P2.5(A13)162 5P3.6(WR)P2.4(A12)172 4P3.7(RD)P2.3(A11)182 3XTA

31、L2P2.2(A10)192 2XTAL1P2.1(A9)202 1GNDP2.0(A8)圖 3- 1 STC89C52引腳分布圖STC89C52具體介紹如下： 主電源引腳（ 2 根）VCC(Pin40)：電源輸入，接 5V 電源GND(Pin20)：接地線外接晶振引腳（ 2 根）XTAL1(Pin19) ：片振蕩電路的輸入端XTAL2(Pin20) ：片振蕩電路的輸出端控制引腳（ 4 根）RST/VPP(Pin9)：復位引腳，引腳上出現(xiàn) 2 個機器周期的高電平將使單片機復位。ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號PSEN(Pin29)：外部存儲器讀選通信號EA/VPP(Pin31)

32、 ：程序存儲器的外部選通，接低電平從外部程序存儲器讀指令，如果接高電平則從部程序存儲器讀指令?？删幊梯斎?/ 輸出引腳（ 32 根）STC89C52單片機有 4 組 8 位的可編程 I/O 口，分別位 P0、 P1、P2、P3口，每個口有 8 位（ 8 根引腳），共 32 根8 。P0 口（ Pin39 Pin32 ）： 8 位雙向 I/O 口線，名稱為 P0.0 P0.7P1 口（ Pin1 Pin8 ）： 8 位準雙向 I/O 口線，名稱為 P1.0 P1.7P2 口（ Pin21 Pin28 ）： 8 位準雙向 I/O 口線，名稱為 P2.0 P2.7P3 口（ Pin10 Pin17

33、）： 8 位準雙向 I/O 口線，名稱為 P3.0 P3.73.1.2 LCD1602 顯示器介紹液晶顯示模塊已作為很多電子產(chǎn)品中都可以看到， 顯示的主要是數(shù)字、 專用符號和圖形。 1602 型 LCD顯示模塊具有體積小，功耗低，顯示容豐富等特點。 1602 型 LCD可以顯示 2 行 16 個字符，有 8 位數(shù)產(chǎn)品的通過器件，如在計算器、萬用表、電子表及很多家用電子據(jù)總線 D0-D7和 RS,R/W,EN三個控制端口， 工作電壓為 5V，并且具有字符對比度調(diào)節(jié)和背光功能。引腳功能說明：LCD1602采用標準的 14 腳（無背光）或 16 腳（帶背光）接口，各引腳接口說明，如表 3-1 所示

34、:表 3- 1 LCD1602 引腳接口說明表編號符號引腳說明編號符號引腳說明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù) / 命令選12D5數(shù)據(jù)擇5R/W讀/ 寫選擇13D6數(shù)據(jù)6E使能信號14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)16BLK背光源負極第 1 腳： VSS為地電源。第 2 腳： VDD接 5V正電源。第 3 腳： VL為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”， 使用時可以通過一個 10K 的電位器調(diào)整對比度。第 4 腳： RS 為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低

35、電平時選擇指令寄存器。第 5 腳：R/W為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當RS和 R/W共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當 RS為低電平 R/W為高電平時可以讀忙信號，當 RS為高電平 R/W為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。第 6 腳： E 端為使能端，當 E 端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。第 714 腳： D0D7為 8 位雙向數(shù)據(jù)線。第 15 腳：背光源正極。第 16 腳：背光源負極。3.1.3 存儲芯片 AT24C02介紹AT24C02是美國 Atmel 公司的低功耗 CMOS型 E2 PROM，含 2568位存儲空間，具有工作電壓寬 (2.5 5.5

36、 V)、擦寫次數(shù)多 ( 大于 10000 次) 、寫入速度快 ( 小于 10 ms)、抗干擾能力強、 數(shù)據(jù)不易丟失、 體積小等特點。 而且他是采用了 I 2 C 總線式進行數(shù)據(jù)讀寫的串行器件， 占用很少的資源和 I/O 線，并且支持在線編程，進行數(shù)據(jù)實時的存取十分方便。 AT24C02中帶有的片地址寄存器。每寫入或讀出一個數(shù)據(jù)字節(jié)后，該地址寄存器自動加 1，以實現(xiàn)對下一個存儲單元的讀寫。所有字節(jié)均以單一操作方式讀取。為降低總的寫入時間，一次操作可寫入多達 8 個字節(jié)的數(shù)據(jù)。 I2C 總線是一種用于 IC 器件之間連接的二線制總線。他通過SDA(串行數(shù)據(jù)線 ) 及 SCL(串行時鐘線 ) 兩根線

37、在連到總線上的器件之間傳送信息，并根據(jù)地址識別每個器件。 AT24C02 正是運用了 I 2 C 規(guī)程，使用主 / 從機雙向通信，主機 ( 通常為單片機 ) 和從機 (AT24C02)均可工作于接收器和發(fā)送器狀態(tài)。主機產(chǎn)生串行時鐘信號 ( 通過 SCL引腳 ) 并發(fā)出控制字，控制總線的傳送方向，并產(chǎn)生開始和停止的條件。 無論是主機還是從機， 接收到一個字節(jié)后必須發(fā)出一個確認信號 ACK。AT24C02的控制字由 8 位二進制數(shù)構(gòu)成， 在開始信號發(fā)出以后，主機便會發(fā)出控制字，以選擇從機并控制總線傳送的方向。管腳描述：SCL 為串行時鐘：串行時鐘輸入管腳用于產(chǎn)生器件所有數(shù)據(jù)發(fā)送或接收的時鐘這是一個

38、輸入管腳。SDL 為串行數(shù)據(jù) / 地址：雙向串行數(shù)據(jù) / 地址管腳用于器件所有數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收 SDL，是一個開漏輸出管腳可與其它開漏輸出或集電極開路輸出進行線或。A0、A1、A2 為器件地址輸入端：當使用 24C02 時最大可級聯(lián) 8 個器件，如果只有一個 24C02被總線尋址，這三個地址輸入腳 A0、 A1、A2 可懸空或連接到 Vss。WP為寫保護：如果 WP管腳連接到 Vcc 所有的容都被寫保護只能讀當 WP, 管腳連接到 Vss 或懸空 , 允許器件進行正常的讀 / 寫操作 12 。管腳圖如圖 3-2 所示。圖 3- 2 AT24C02引腳圖3.1.4 I2C 總線介紹I 2C(In

39、ter IntegratedCircuit)總線是一種由 PHILIPS 公司開發(fā)的兩線式串行總線，用于連接微控制器及其外圍設備。 I 2C 總線產(chǎn)生于在 80 年代，最初為音頻和視頻設備開發(fā)， 如今主要在服務器管理中使用， 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。I 2C 總線的硬件結(jié)構(gòu)：2I C 串行總線一般有兩根信號線，一根是雙向的數(shù)據(jù)線SDA，另一根是時鐘線 SCL。所有接到 I 2 C總線設備上的串行數(shù)據(jù) SDA都接到總線的 SDA上，各設備的時鐘線 SCL接到總線的 SCL上。為了避免總線信號的混亂， 要

40、求各設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。 設備上的串行數(shù)據(jù)線 SDA接口電路應該是雙向的， 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)。 而串行時鐘線也應是雙向的，作為控制總線數(shù)據(jù)傳送的主機。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)出停止信號的設備，通常主機都是微處理器。被主機尋訪的設備稱為從機。為了進行通訊，每個接到 I 2C總線的設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)到總線的設備稱為發(fā)送器，從總

41、線上接收數(shù)據(jù)的設備被稱為接受器?？偩€的構(gòu)成及信號類型：I 2C 總線是由數(shù)據(jù)線SDA和時鐘 SCL構(gòu)成的串行總線，可發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。在 CPU與被控 IC 之間、IC 與 IC 之間進行雙向傳送， 最高傳送速率 100kbps。各種被控制電路均并聯(lián)在這條總線上， 但就像機一樣只有撥通各自的才能工作， 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， I 2C 總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。 I 2C總線在傳送數(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)束信號和應答信號。開始信號： SCL為高電平時， SDA

42、由高電平向低電平跳變，開始傳送數(shù)據(jù)。結(jié)束信號： SCL為高電平時， SDA由低電平向高電平跳變，結(jié)束傳送數(shù)據(jù)。應答信號：接收數(shù)據(jù)的 IC 在接收到 8bit 數(shù)據(jù)后，向發(fā)送數(shù)據(jù)的 IC 發(fā)出特定的低電平脈沖，表示已收到數(shù)據(jù)。CPU向受控單元發(fā)出一個信號后，等待受控單元發(fā)出一個應答信號， CPU接收到應答信號后，根據(jù)實際情況作出是否繼續(xù)傳9遞信號的判斷。若未收到應答信號，由判斷為受控單元出現(xiàn)故障。如圖 3-3 所示SDASCL開始結(jié)束圖3- 3開始結(jié)束信號圖目前有很多半導體集成電路上都集成了 I 2 C接口。帶有 I 2C 接口的單片機有：CYGNAL的 C8051F0XX系列， PHILIPS

43、P87LPC7XX系列， MICROCHIP的 PIC16C6XX系列等。很多外圍器件如存儲器、監(jiān)控芯片等也提供總線基本操作：I 2C接口。I 2C 規(guī)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（ SCL）控制總線的傳輸方向，并產(chǎn)生起始和停止條件。 SDA線上的數(shù)據(jù)狀態(tài)僅在 SCL為低電平的期間才能改變， SCL為高電平的期間， SDA狀態(tài)的改變被用來表示起始和停止條件 10 。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， EEPROM一般應為 1010），接著三位為片選， 最后一位為讀寫位，當為 1 時為讀操作，