畢業(yè)設計基于AT89C52單片機的自動告警密碼鎖的設計

1、廣州大學松田學院畢業(yè)論文（設計）題 目 基于at89c52單片機的自動告警密碼鎖的設計 _ 基于at89c52單片機的自動告警密碼鎖的設計 摘要：隨著電子工業(yè)的發(fā)展，當今智能電子密碼鎖技術也在不斷更新，特別是單片機在該領域的應用正不斷地向著高、精、尖技術發(fā)展，無論功能性，穩(wěn)定性都比較全面。將無線電遙控技術與密碼技術相結合，在保證原有密碼鎖系統(tǒng)性能的基礎上研發(fā)新型的遙控密碼鎖系統(tǒng)。使用戶在一定范圍內的任何位置都能對保險箱進行開啟，可以提高密碼的安全性，克服了固定鍵盤式密碼鎖的不足。本系統(tǒng)就是基于單片機實現對密碼鎖遠程控制的研發(fā)，其硬件設計由遙控發(fā)射和遙控接收兩個子系統(tǒng)組成，接收部分主要以at89

2、c52單片機為核心。使用pt2262，pt2272芯片來實現信號的編碼和解碼。另外，結合移植性及可讀性強的c語言程序來實現開鎖、報警和顯示等功能，同時，采用eeprom存儲器at24c02使得系統(tǒng)在掉電狀態(tài)下，仍能夠保存密碼信息。該系統(tǒng)具有體積小，成本低，性能可靠，使用方便等特點。關鍵詞：遙控技術 密碼鎖 編碼 解碼 單片機 design of automatic alarm password lock based on mcu abstract：with the development of the electronics industry, todays intelligent elect

3、ronic lock technology is constantly updated, in particular the application of scm in the field are constantly toward high precision and advanced technology development, whether functional and stability are more comprehensive. radio remote control technology will be combined with cryptographic techni

4、ques, to ensure that the existing locks in the system performance based on the development of new remote lock system. enables users to any location within a certain range can be on the safe open, password security can be improved to overcome the fixed keyboard lock deficiencies. the system is based

5、on the single chip on the development of remote control locks, the hardware design from the remote transmitter and remote control receiver of two subsystems, in order to receive some of the major at89c52 microcontroller as the core. use pt2262, pt2272 chip encoding and decoding the signals. in addit

6、ion, the combination of portability and readability of the c language program to achieve lock, alarm and display. at the same time, the use of eeprom memory at24c02 power-down mode makes the system still be able to save the password information. the system is small, low cost, reliable, easy to use a

7、nd so on.keywords: remote control technology password-lock code decode single chip microcomputer目 錄1 緒論51.1 選題的依據及意義51.2 國內外發(fā)展現狀52 總體方案72.1 技術要求及主要特色72.2系統(tǒng)組成框圖及工作原理73 硬件電路的設計93.1 單片機的選擇93.1.1時鐘電路103.1.2復位電路113.2 遙控發(fā)射模塊133.3遙控接收模塊173.4 密碼存儲模塊213.5 鍵盤及顯示模塊233.6 報警電路273.7 開鎖電路284 軟件設計314.1 主程序設計314.2各模

8、塊的程序設計324.2.1無線遙控模塊程序設計324.2.2 鍵盤輸入模塊程序設計334.2.3 密碼比對模塊程序設計344.2.4 at24c02芯片的讀寫355 調試365.1 硬件的調試365.1.1 pcb 板的設計制作365.1.2 遙控發(fā)射模塊的調試375.1.3 遙控接收模塊的調試375.1.4 密碼存儲模塊的調試385.1.5 鍵盤及顯示模塊的調試385.1.6 報警電路的調試395.1.7 開鎖電路的調試395.2 軟硬的聯調396 總 結40參考文獻43附錄a 原理總圖44附錄b pcb板圖461 緒論1.1 選題的依據及意義 現在，隨著電子工業(yè)的發(fā)展，單片機技術已經深入到

9、了人們生活的各個層面及領域，各種各樣的電子產品也正在不斷地向著高、精、尖技術發(fā)展。在安全技術防范領域，處于安全方面的需要性，許多電子密碼鎖已廣泛進入了人們的生活和工作。尤其是微控制器的智能電子密碼鎖，不僅具有電子密碼鎖的功能，還可引入智能化管理功能，從而使密碼鎖具有更高的安全性和可靠性，受到了廣大用戶的信賴。根調查，市場上的保險箱鎖有以下幾種形式：機械式、電子式、磁卡式、智能ic卡式、指紋式等，電子式的密碼鎖市場占有量最大，其原因是它的成本相對較低，保密性高，使用靈活性好，操作簡單，而且還它克服了機械式密碼鎖密碼量少、安全性能差的缺點。但有點不足的是，目前市場上的電子密碼鎖系統(tǒng)大多采用的是固定

10、鍵盤式的，也就是將操作鍵盤固定在保險箱的面板上。這就使得用戶在操作時沒有隱蔽性，極易被人看見和偷拍而使得密碼不安全，因而操作的安全性不是很高。無線電作為新一代的無線外設解決方案，具有繞射和穿透特性，在有效工作范圍內，無線設備可以不受角度、方向和障礙物的限制而自由使用。此外，采用特定的編碼解碼技術還可以防止無線電波的相互干擾，抗干擾能力很強。將無線電遙控技術與密碼技術相結合，在保證原有密碼鎖系統(tǒng)性能的基礎上研發(fā)新型的遙控密碼鎖系統(tǒng)，使用戶在一定范圍內的任何位置都能對保險箱進行開啟，可以提高密碼的安全性，克服了固定鍵盤式電子密碼鎖的不足。 1.2 國內外發(fā)展現狀從目前的技術水平和市場認可程度看，使

11、用最為廣泛的是鍵盤式電子密碼鎖，鍵盤式電子密碼最突出的優(yōu)點是“密碼”是記在被授權人腦子里的數字和字符，既準確又可靠，不會丟失，難以被竊。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，或者可能被旁觀者窺測出來，造成保密性不足。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，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內輸入不正確，即“封鎖”鍵盤，不再接受輸入操作?？傊?，盡管新式電子防盜鎖層出不窮，但鍵盤式電子密碼防盜鎖仍然在市場上居于主流地位，而且，還經常作為其他類型電子防盜鎖的輔助輸入手段。此外，遙控式電

12、子防盜鎖利用窄角度的光傳輸密碼，優(yōu)點是傳輸信息量可以很大、速度極快、人眼識別不出來，又無法在光路徑上以儀器捕獲信號試圖復制，因此保密性極高。無線電遙控的優(yōu)點也是傳輸信息量可以很大、速度快、人眼識別不出來，但發(fā)射的信號彌散空間，容易被儀器捕獲，因此適合采用“變化的密碼”，這樣即使捕獲了當時的信號也無利用、復制的價值。使用遙控式電子防盜鎖，需要仔細保管遙控器。再者，卡式電子防盜鎖是當前最為活躍的產品，無論卡的種類如何多種多樣，按照輸入卡的操作方式，都可分為接觸式卡和非接觸式卡兩大類。目前接觸式卡的技術成熟、價格較低，應用也較為廣泛；非接觸式卡使用隱蔽、方便，大有后來居上之勢。儲存信息量大是卡的優(yōu)勢

13、，它不僅作為鑰匙，還可載入多項個人信息，特別適合金融業(yè)注重“驗明正身”的行業(yè)特點，而且一卡多用帶來持卡人的便利。使用這類電子防盜鎖，需要仔細保管卡，尤其丟失了必須盡快取消該卡的授權?？傊?，當今智能電子密碼鎖在飛速發(fā)展，特別是單片機的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，在保密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，在國內這方面發(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多，由于價錢比普通彈子鎖較貴，早幾年應用較少，現在越來越普及到平?；磥淼陌l(fā)展也會越來

14、越被大眾采用，由于它的功能、安全是彈子鎖無法相比的。發(fā)展前境是非常大的。 2 總體方案2.1 技術要求及主要特色一、技術要求以單片機為核心，結合無線電遙控技術與密碼技術，實現密碼鎖遙控系統(tǒng)。1、遙控發(fā)射器和遙控接收電路，存儲電路和鍵盤顯示電路2、在10米范圍內用遙控器對保險箱進行開啟操作3、可設置兩組密碼，用戶可修改密碼，密碼位數可在18位任意設置4、在任何掉電情況下，原設定密碼保持不變二、主要特色該裝置是以單片機為核心的遙控密碼鎖的硬件部分。采用特定的編碼解碼技術還可以防止無線電波的相互干擾，從而使其抗干擾能力很強。將無線電遙控技術與密碼技術相結合，在保證原有密碼鎖系統(tǒng)性能的基礎上研發(fā)新型的

15、遙控密碼鎖系統(tǒng)，使用戶在有效工作范圍內的任何位置都能對保險箱進行開啟，可以提高密碼的安全性，克服了固定鍵盤式電子密碼鎖的不足。此外，該系統(tǒng)具有體積小，成本低性能可靠，使用方便等特點。 2.2系統(tǒng)組成框圖及工作原理該遙控密碼鎖系統(tǒng)由兩部分組成：遙控發(fā)射器和遙控接收電路。（1）遙控發(fā)射器該模塊由鍵盤，編碼芯片和發(fā)射電路組成，原理框圖如圖2.1所示。本次設計將常用的pt2262作為編碼芯片。它與后面要介紹的解碼芯片pt2272是一對專用的信號編碼解碼芯片。要使解碼芯片pt2272能夠正常地接收并解碼信號產生輸出就必須使其地址位的狀態(tài)與編碼芯片pt2262的地址狀態(tài)完全相同，也就是說，只要解碼芯片pt

16、2262和編碼芯片pt2262的地址位同時接地，接高電平或懸空，那么解碼芯片就會有數據輸出。無線發(fā)射裝置 按鍵編碼電路 圖 2.1 遙控發(fā)射原理框圖工作原理：用12v 電源供電，當按鍵按下時，pt2262上電，發(fā)射電路上電，pt2262將按鍵的狀態(tài)編碼產生方波，采用315 mhz 高頻頻率作為載波信號，在經過調制（將數字信號轉換成模擬信號），由發(fā)射電路發(fā)射出去。當沒有按鍵按下時，電源截斷，遙控發(fā)射器的靜態(tài)功耗為零。（2）遙控接收電路 遙控接受電路是本系統(tǒng)最主要的部分，其原理框圖如圖2.2所示。 遙控接收裝置 鍵盤輸入 微處理器 解碼電路 輸出顯示 e2prom 存儲器 驅動輸出 圖 2.2 遙

17、控接收原理框圖要說明的是框圖中的驅動輸出包括：蜂鳴器的報警和繼電器的開鎖等。遙控部分的工作原理如下：默認狀態(tài)cpu 處于掉電狀態(tài)，遙控接收模塊和pt2272一直處于工作狀態(tài)，當遙控接收模塊接收到已調信號，經過解調還原成原來的方波信號，這些方波信號經過電壓匹配處理，輸入給解碼芯片pt2272 產生輸出，這個輸出將cpu從掉電模式中喚醒，使cpu處于正常工作狀態(tài)，cpu接收數據，然后cpu對接收到的數據輸入進行處理，產生相應的操作結果。在不使用遙控發(fā)射器的時候，固定鍵盤上的任意一個按鍵按下時，單片機硬件復位，單片機從掉電模式轉入正常工作模式，完成密碼的比對，產生驅動輸出。3 硬件電路的設計3.1

18、單片機的選擇電子密碼鎖大多采用單片機作為中央處理器，單片機體積小卻包含了計算機的基本功能部件，能夠滿足很多應用領域對硬件功能的基本要求。另一方面，單片機內cpu訪問存儲器、/接口的信息傳輸線（即總線地址總線、數據總線和控制總線）大多數在芯片內部，因此不易受外界的干擾。另外，單片機內部功能強，系統(tǒng)結構簡單，應用靈活，系統(tǒng)擴展方便，這也使應用系統(tǒng)的硬件設計非常簡單，且性能價格比高，容易產品化。單片機種類很多，8位單片機有mcs-51系列、pic系列等，16位單片機有intel mcs-96系列等。在本次設計中，8位的單片機就能滿足系統(tǒng)的設計要求。目前，8為單片機以intel mcs-51系列單片機

19、的品種最多，接口芯片以及應用軟件也非常豐富。at89c52單片機是一種低功耗、高性能的8位cmos單片機，它內部集成了8kb的flash程序存儲器，這種flash存儲器可以反復擦除，使程序的調試非常方便。同時，at89c52具有以下特點： 與 mcs-51 單片機產品兼容 8k 字節(jié)在系統(tǒng)可編程flash 存儲器且可反復擦除 32 個可編程i/o 口線 三個16 位定時器/計數器 八個中斷源兩級中斷處理 全雙工uart 串行通道 低功耗空閑和掉電模式 掉電后中斷可喚醒 因此，綜合上述at89c52的特點，選用at89c52單片機作為遙控接收系統(tǒng)的中央處理器，完全能夠滿足此次設計的要求。在選定單

20、片機以后，即可對其他各模塊的硬件電路進行設計。at89c52最小系統(tǒng)主要由單片機、時鐘電路、復位電路等基本組成，所謂最小系統(tǒng)就是具有上電復位和手動復位功能；能夠使用單片機片內程序存儲器；具有基本的人機交互接口，按鍵輸入，led顯示功能；具有一定的可擴展性，單片機i/o口可方便地與其他電路板連接。 圖3.1 單片機at89c52引腳圖3.1.1時鐘電路時鐘電路就是產生像時鐘一樣準確的振蕩電路。任何工作都按時間順序。用于產生這個時間的電路就是時鐘電路。一般由晶體震蕩器、晶震控制芯片和電容組成。最小系統(tǒng)中的時鐘電路就是單片機的心臟，單片機的所有操作均在時鐘脈沖的同步下進行，時鐘電路控制著單片機的工作

21、節(jié)奏。at89c52內部都有一個反相放大器，xtal1、xtal2分別是反相放大器輸入和輸出端，外接定時反饋元件就組成震蕩器產生時鐘送至單片機內部的各個部件。如下圖3.1所示，片內電路與片外器件構成一個時鐘發(fā)生電路。片內振蕩器的震蕩頻率fosc非常接近晶振頻率，一般多在1.2mhz12mhz 之間選取，這次畢設用的時鐘頻率是6mhz。xtal2輸一個正弦波。圖3.1中c3、c4是反饋電容，其值在5pf30pf之間選擇,其典型值是30pf。c3、c4的大小對振蕩頻率有微小的影響，本系統(tǒng)采用的是20p f。作用有兩個：其一是使振蕩器起振，其二是對振蕩器的頻率f起微調作用（c3、c4大，f變?。┰谠O

22、計印制版時，晶體和電容應盡可能與單片機芯片靠近，以減小寄生電容，保證振蕩器可靠的工作，一般采用瓷片電容。 圖3.1 時鐘電路3.1.2復位電路rst/vpd：單片機復位信號引腳時鐘電路工作后，在此引腳上出現兩個機器周期的高電平，芯片內部進行初始復位，復位后片內寄存器狀態(tài)是一定的。p0p3口輸出高電平，初始值07h寫入堆棧指針sp、清0程序計數器pc和其余特殊功能寄存器。但初始值不影響片內ram狀態(tài)，只要該引腳保持高電平，mcs-51將循環(huán)復位。rst/vpd從高電平變成低電平時，單片機將從0號單元開始執(zhí)行程序。另外，該引腳還具有復用功能，只要將vpd接+5v備用電源，一旦vcc電位突然下降或斷

23、電，能保護片內ram中的信息不會丟失，復電后能夠正常工作。單片機在啟動運行前都要復位，使微處理器和系統(tǒng)中的其他部件都處于初始狀態(tài)，并從這狀態(tài)開始工作。單片機通常采用上電復位方式和開關復位兩種方式，其電路如圖3.2所示 圖3.2 復位電路在rst復位端接74ls04反向器。一個電阻r2至vss(地),當按下復位鍵時，74ls04給單片機的rst端一個高電平，就能實現上電自動復位。在上電的瞬間，電容兩端電壓不能突變，倒向器輸入端為低電平，reset保持高電平，隨之5v通過電阻r1給電容充電，倒向器輸入端逐漸上升為高電平，輸出為低電平。倒向器從上電開始輸出一個完整的正脈沖，只要該脈沖能夠保持10ms

24、以上，就可使cpu有效復位。所需高電平時間的長短與vcc上升時間和振蕩器起振時間有關。圖3.2中r1=51k,r2=200，c4=100nf, c3=22uf。若頻率為12mhz,可以保證可靠的上電復位。如果頻率降低，可以適當加大電容c3。 3.2 遙控發(fā)射模塊此次設計中遙控發(fā)射及接收是最主要的兩個模塊，因此在這對兩個模塊方案的選取，也是完成設計不可缺少的一部分。在經過查詢資料且對比了一些比較完善的模塊后，最終鎖定在以下兩個方案：方案一：選用tdc1808發(fā)射模塊和mc145026編碼芯片組合來完成遙控的發(fā)射部分。tdc1808和后面要介紹的tdc1809是一對應用頻率范圍很廣的遙控發(fā)射和接收

25、芯片。發(fā)射模塊tdcl808在出廠時已將發(fā)射頻率調在250-350mhz之間，可提供l0種頻率使用。另外tdcl808在使用時還具有 a、b兩種連接方法：無調制的信號或外接各種調制信號發(fā)射，例如：音頻調制或數碼調制等。因此可外接各種調制信號來構成發(fā)射電路。其外形引腳圖如下： 圖 3.3 tdc1808外形引腳圖 tdc1808個引腳功能為：vcc:電源正極端，工作電壓為312vvss：電源負極端，通常接地data：數據輸入端，一般與編碼器的數據輸出端相連第4腳：因為是無線發(fā)射，所以該腳可有可無，是信號發(fā)射端發(fā)射頭tdc1808采用的是250mhz超高頻，因此具有很高的抗干擾能力。編碼器mc14

26、5026由時鐘振蕩器、分頻器、地址/數據編碼輸入電路以及數據選擇與緩沖器等幾部分構成。時鐘振蕩器及分頻器向整個編碼器提供基準時鐘，以協(xié)調各部分的工作。地址/數據編碼輸入電路將輸入的不同地址及數據轉變?yōu)橄鄳木幋a信號，以不同脈沖寬度及數目來表征不同指令。數據選擇與緩沖電路將電路的并行碼變?yōu)榇写a并輸出。其引腳圖如下： 圖3.4 mc145026引腳圖則以下是mc145026的各引腳功能：rs，r，c：這三個引腳是供編碼器振蕩電路外接rc元件。te：發(fā)送控制端，該腳為低電平時有效，編碼器開始發(fā)送編碼，平常由上拉電阻保持該腳為高電平。d：編碼數據輸出端。vss：電源負極端，通常接地。vdd：電源正極

27、端，工作電壓范圍為4.518v。a0/d0a8/d8：地址/數據復用，編碼后有數據輸出端輸出。其中每位都可有三種狀態(tài)：高電平、低電平、開路。利用不同的組合與mc145027配對可以有不同的編碼。數據從第15腳do串行輸出，每位數據用兩個數字脈沖表示，兩個連續(xù)的寬脈沖表示“1”，兩個連續(xù)的窄脈沖表示“0”，一寬一窄則表示“開路”。r，c，rs外接電阻電容決定其內部時鐘振蕩器的振蕩頻率。te為低時有效，發(fā)送數據，1個發(fā)送周期將9位數據a0a8重復發(fā)送2次。如果te保持低電平，則繼續(xù)發(fā)送數據字，發(fā)送的波形與時序圖如下： 圖3.5 mc145026的編碼波形不管te在何時有低電平變?yōu)楦唠娖剑幋a的發(fā)送

28、工作均必須等到當前發(fā)送周期結束以后才能停止。方案二：采用 f05c發(fā)射模塊和pt2262編碼芯片組合來實現遙控的發(fā)射部分。pt2262/2272是一對帶地址、數據編碼功能的紅外遙控發(fā)射/接收芯片。pt2262發(fā)射芯片地址編碼輸入有“1”、“0”和“開路”三種狀態(tài)，數據輸入有“1”和“0”兩種狀態(tài)。由各地址、數據的不同接腳狀態(tài)決定，要使解碼芯片pt2272能夠正常地接收并解碼信號產生輸出就必須使其地址位的狀態(tài)與編碼芯片pt2262的地址狀態(tài)完全相同，也就是說，只要解碼芯片pt2262和編碼芯片pt2272的地址位同時接地，接高電平或懸空，那么解碼芯片就會有數據輸出。該編碼信號是從輸出端dout輸

29、出，通過f05c發(fā)射裝置發(fā)射出去。dout輸出的編碼信號是調制在38khz載波上的，osc1、osc2外接的電阻決定載頻頻率，一般電阻可在430k470k之間選擇即可。遙控發(fā)射模塊是按鍵、編碼芯片pt2262和無線發(fā)送裝置組成，其電路圖如下： 圖3.6 遙控發(fā)射電路pt2262的10-13腳接的四個按鍵開關（即d0-d3），作為數據輸入端，隨著按鍵的按下數據段輸入也會隨之變化。15和16腳間連一振蕩電阻，做與pt2272的匹配電阻用，17腳作為數據輸出端連接到無線發(fā)射模塊f05c的2腳。pt2262工作時，由10到13腳輸入的數據和地址端的地址在芯片內部進行編碼，再從17腳輸出至f05c。f0

30、5c如下圖所示： 圖3.7 f05c引腳圖f05c是無線電發(fā)射電路中一種新型的發(fā)射模塊，它具有較寬的工作電壓范圍及低功耗特性，內含隔離調制電路消除對射頻電路的影響，信號直接耦合，性能穩(wěn)定。f05c輸入端平時應處于低電平狀態(tài)，輸入的數據信號應是正邏輯電平，幅度最高不應超過f05c的工作電壓。f05c具有較寬的工作電壓范圍及低功耗特性，當發(fā)射電壓為3v時，發(fā)射電流約2ma，發(fā)射功率較小，12v為最佳工作電壓，具有較好的發(fā)射效果，發(fā)射電流約5-8ma，大于l2v直流功耗增大，有效發(fā)射功率不再明顯提高。fo5c系列采用am方式調制以降低功耗，數據信號停止，發(fā)射電流降為零，數據信號與fo5c用電阻而不能

31、用電容耦合，否則fo5c將不能正常工作。數據電平應接近f05的實際工作電壓以獲得較高的調制效果，fo5c對過寬的調制信號易引起調制效率下降，收發(fā)距離變近。當高電平脈沖寬度在0.8-1ms時發(fā)射效果較好，大于1ms后效率開始下降；當低電平區(qū)大于10ms，接收到的數據第一位極易被干擾(即零電平干擾)而引起不解碼。如采用cpu編譯碼可在數據識別位前加一些亂碼以抑制零電平干擾，若是通用編解碼器，可調整振蕩電阻使每組碼中間的低電平區(qū)小于10ms。顯然，以上兩種方案在功能上相差不大，而且穩(wěn)定性也比較好，在經過市場調查以及大概的設計預算后，決定選擇電路相對簡單一點的pt2262與f05c組合成的發(fā)射模塊，不

32、但能夠滿足此次設計的要求，且在價格上也便宜了不少。3.3遙控接收模塊之前，在遙控發(fā)射模塊中介紹了兩種功能相差不大的方案，因為遙控的發(fā)射和接收是兩個對應的模塊，所以在這節(jié)也同樣有兩個方案。既然前面選擇了pt2262和f05c的配套，那么就可以知道此次設計在遙控接收這部分，本人依然會用pt2272與j04e的組合來完成遙控的接收。同時，也簡單介紹一下mc1045207與tdc10889的配套方案。方案一：選用tdc1809接收模塊和mc145027解碼芯片組合來完成遙控的發(fā)射部分。接收模塊tdc1809是與前面介紹的tdc1808配對的無線電接收模塊，其外形圖如下： 圖3.8 tdc1809 外形

33、引腳圖其各引腳功能為:vcc: 電源正極端，工作電壓為312vvss：電源負極端，通常接地data：數據輸出端，一般與編碼芯片的數據輸入端連接解碼芯片mc145027是與前面所介紹的mc145026對應的一組編碼解碼芯片。其引腳圖如下: 圖3.9 mc145027引腳圖其該芯片的作用與mc145026對應，因為前面有過介紹，所以在此不再贅述。下面是其各引腳的功能：data in：編碼數據輸入端d0d3：對應mc145026的d5d8腳發(fā)出的二進制數據，并且只辨認二進制數據，當mc145026的對應4個引腳處在“開路”狀態(tài)時，mc145027解碼為“1”態(tài)電平。r1、c1:這兩個引腳所接的電阻和

34、電容用于確定接收到的信息是窄脈沖還是寬脈沖。r1、c1時間常數應為mc145026編碼器時鐘周期的1.72倍。r2/c2：該引腳連接的電阻與電容用于確定檢測接收終止與發(fā)送終止。r2、c2時間常數應為編碼器時鐘周期的33.5倍。即可以確定引腳上的數據是否保持了4個數據周期的低電平，也就是判斷發(fā)送是否結束。此種方案要求編碼器和解碼器在配合使用時要求兩者的時鐘一致，mc145027工作時，外部數據從di輸入，當a1a5與編碼器相關位送來的地址數據相同時，vt電平由低變高，開始接收編碼器送來的數據，再由d0d3輸出，以控制相應的裝置。由于mc145027只有5個地址位，最多只能控制243個分機。mc1

35、45027先接收5個地址碼，如果與本地址碼一致，則再接收4位數據并緩存與內部，當第二次接收的5個地址碼仍然與本地址碼一致，再次接收的4位數據與前次收到的數據進行比較，如果兩次數據一致，則受vt作用將數據傳送到輸出數據鎖存器。d0d3四個引腳上有與編碼器相對應的數據輸出，一直保留到下一個新的數據出現。方案二：采用 j04e模塊和pt2272編碼芯片組合來實現遙控的接收部分。接收控制系統(tǒng)主要由無線電接收電路、解碼電路、單片機電路、開關電路組成。接收控制系統(tǒng)主要完成的功能是首先對接收進來的信號解調后進行解碼，解碼后的數據送單片機，由單片機根據此數據去控制相應的開關進行動作。該方案的無線電接收電路采用

36、與射頻發(fā)射模塊f05c相配套的射頻接收模塊j04e。j04e具有較寬的接收帶寬，極低功耗，可長期處于守機狀態(tài)。j04e輸出端口直接與pt2272的數據輸入端口連接，其電路圖如下： 圖3.10 遙控接收模塊原理圖如圖所示，pt2272的各引腳功能如下：a0-a5: 地址輸入端，可編成“1”、“0”和“開路”三種狀態(tài)。要求與pt2262設定的狀態(tài)一致。 d0-d5: 數據輸出端，分暫存和鎖存兩種狀態(tài)。din: 脈沖編碼信號輸入端。 osc1、osc2: 外接振蕩電阻，決定振蕩的時鐘頻率。vt: 輸出端，接收有效信號時，vt端由低電平變?yōu)楦唠娖健?vdd，vss: 電源+，-輸入端。芯片pt2272

37、是與前面采用的編碼芯片pt2262對應的解碼芯片。它內部有地址解碼、振蕩和系統(tǒng)定時、數據檢測、同步檢測、控制邏輯、譯碼邏輯電路。pt2272的a0-a7端是芯片的地址碼設置端口，只有接收端的地址碼和發(fā)射端的地址碼設置完全相同，輸出端才有輸出信號。解碼芯片pt2272將數據輸入端接收到的信號，在pt2272芯片內部，對接收到的碼字進行解碼，并進行地址的對比，若地址完全相同，則14腳（vt）輸出高電平。d0-d3輸出與無線電發(fā)射系統(tǒng)所發(fā)射的相對應的開關信息給單片機電路，由單片機控制相應的開關電路動作。否則，解碼芯片不解碼，單片機電路不響應，開關電路保持原有的工作狀態(tài)不變。在介紹了pt2272之后，

38、在此要對j04e信號接收裝置進行簡單的介紹。下圖則為j04e的引腳圖: 圖3.11 j04e封裝及引腳圖j04e采用獨特的超再生電路結構，smt工藝樹脂封裝，內含放大整形，輸出為數據信號直接至解碼器，使用極為方便，是一種性價比較好的超再生模塊。j04e無信號時輸出為零電平狀態(tài)(無噪聲干擾)可適合與單片機輸入端接口，j04e采用條狀鍍金電感及優(yōu)化電路，無需外接天線，接收靈敏度優(yōu)于j04c，采用一定硬度的鍍金電感調整接收頻點比采用微調電容調頻率的接收電路性能穩(wěn)定，即使強烈振動也不用擔心頻點偏離，j04e具有較寬的接收帶寬，出廠時已調在315m，與f05配套基本免調試，只要電源饋電及引線沒有太大分布

39、參數即可處于正常接收狀態(tài)，鍍金電感約有5m可調范圍，安裝時保持原狀不要輕意變動以免頻點偏離，j04e具有極低功耗，3v時只消耗0.2ma電流，可長期處于守機狀態(tài)。由圖3.8可知在解碼芯片pt2272中1-8腳作為地址線，接法同pt2262相同，以保證編解碼地址相同，才能正常解碼。17腳為數據輸入端，從這里接收輸入發(fā)射過來的碼字，因此和j04e接收模塊的4腳相連。10-13腳為數據輸出端，連至單片機的i/o口，用作密碼輸入。14腳為vt端，此腳輸出高電平時，四根數據線才會輸出，從而正常解碼。其中，16腳和15腳連接的是匹配電阻，起作用是確定振蕩的時鐘頻率。顯然，通過這個接收模塊的介紹，不難看出，

40、本次設計選擇f05c和j04e發(fā)射接收模塊以及pt2262和pt2272編解碼芯片的組合的正確性，可以看到，在電路結構上比較簡單的同時，還節(jié)省了不少費用。3.4 密碼存儲模塊單片機的程序存儲器、內部數據存儲器、外部數據存儲器的空間是相互獨立的。程序存儲器用于存放編好的程序和數據表格。數據存儲器用來作為數據緩沖器、堆棧、工作寄存器以及軟件標志等。為了使無線電遙控密碼鎖能夠在掉電以后仍能保存數據信息，因此，有必要對遙控正常工作所需的數據進行保護，例如原始密碼的存儲，因為密碼需要經常修改，不可能固化到程序存儲器中。為了縮小體積，本設計采用了串行eeprom存儲器24c02，密碼存放在 at24c02

41、中，當需要更改或讀取密碼時，只需對at24c02 里的數據更改或讀取即可。在介紹at24c02前，先介紹一下i2c總線。i2c總線使用兩根信號線來進行數據傳輸，一根是串行數據線(sda)，器件要依靠sda發(fā)送的地址信號尋址，不需要片選線。任何時刻總線只能由一個主器件控制，各從器件在總線空閑時啟動數據傳送，由ic總線來決定哪個主器件控制總線。 sda與scl為雙向i/o線，都是開漏極端(輸出 1時，為高阻抗狀態(tài))。因此i2c總線上的所有設備的sda、scl引腳都要外接上拉電阻。 ic線的協(xié)議如下： 1) 只有在總線非忙時才被允許進行數據傳送。 2) 在數據傳送時，當時鐘線為低電平，數據線必須為固

42、定狀態(tài)，不允許有跳變。時鐘線為高電平時，數據線的任何電平變化將當作總線的啟動或停止條件。起始/停止時序如圖3.11所示。 圖3.12 at24c02起始/停止時序單片機at89c52 的p1.5接at24c02 的scl 口作為它的串行移位時鐘，at89c52 的p1.4 接at24c02 的sda 口作為它的串行數據或地址輸入輸出。該電路要注意的是scl、sda 必須加上一上拉電阻，阻值為 10k。如下圖所示： 圖3.13 存儲電路原理圖at24cxx是一種低功耗cmos串行eeprom，典型的型號有at24c01a/02/04/08/16等5種，它們的存儲容量分別是1024/2048/40

43、96/8192/16384位；也就是128/256/512/1024/2048字節(jié)；使用電壓級別有5v，2.7v,2.5v,1.8v;本文主要介紹常用的at24c02即256字節(jié)存儲器的使用；它具有工作電壓寬（2.55.5v）、擦寫次數多（大于10000次）、寫入速度快（小于10ms）等特點。at24c02的各引腳功能如下：a0a2：腳是三條地址線，用于確定芯片的硬件地址（實驗板中直接接地只有一塊器件）vcc，vss：分別為正、負電源。sda：串行數據輸入/輸出，數據通過這條雙向i2c總線串行傳送scl：串行時鐘腳串行輸入輸出數據時，該腳用于輸入時鐘。 wp：寫保護端，接地時允許芯片執(zhí)行一般的

44、讀寫操作。接電源端時不允許對器件寫。另外，at24c02中帶有片內地址寄存器。每寫入或讀出一個數據字節(jié)后，該地址寄存器自動加1，以實現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)的數據。3.5 鍵盤及顯示模塊 方案一：采用8279芯片構成鍵盤顯示電路。8279芯片是一種專門用于鍵盤、顯示器的接口電路，它用硬件完成對顯示器和鍵盤的掃描，能識別鍵盤上閉合鍵的鍵號，在硬件上它只占用兩個地址，在軟件上省去了顯示和鍵盤掃描，是用戶程序變得簡潔、易讀和模塊化，提高cpu的工作效率。8279包括鍵盤輸入和顯示兩個部分。鍵盤部分提供的掃描方式，可以具有6

45、4個按鍵和傳感器的陳列相連。能自動消除開關抖動以及對n鍵按下采取保護。顯示部分按掃描方式工作。可以顯示8或16位led八段數碼顯示器。8279芯片和單片機的接口電路設計，單片機的ale既用做低8位地址的鎖存信號，也把它接到8279的外時鐘脈沖信號的輸入。8279的片選譯碼電路可根據實際電路的地址分配設計。8279的wr、rd接單片機的wr、rd ，8279與db0db7的p0口相連。8279的irq經非門接到at89c52的int0（p3.2）管腳上，可以實現鍵盤的查詢和鍵盤中斷。at89c52的ale輸出作為定時時鐘從8279 的clk管腳輸入，at89c52的p2.7作為8279的片選信號

46、（cs）。其具體接法如圖3.14所示。 8279與6個共陰極顯示器和一個12鍵的小鍵盤連接。sl0sl2的掃描按編碼方式經74ls138譯碼輸出作為鍵盤的行掃描線，同時經驅動器75451接led顯示器的com端作為顯示器位掃描驅動信號。outa與outb經驅動器74ls244與顯示器的段碼線相連，直接控制顯示字形，鍵盤的列掃描線送回掃描端rl0rl3上。 圖3.14 8279和單片機的接口電路簡圖 8279是可編程接口芯片，通過編程使其實現相應的功能，編程的過程實際上就是cpu向8279發(fā)送控制指令的過程。在軟件設計中，顯示方式采用了8個字符顯示，左入方式，編碼掃描鍵盤，雙鍵鎖定。由于系統(tǒng)對實

47、時性及速度要求并不十分高，所以時鐘頻率采用6mhz已足夠了，故程序時鐘命令字取為2ah，用以保證100khz的內部工作頻率。由于采用10ms定時掃描查詢方式，所以在下次開始掃描時，先應清空8279，清除顯示ram大約需要160s的時間，在此期間，fi狀態(tài)字的最高位du=1，表示顯示無效，cpu不能顯示ram寫入數據，所以清除命令狀態(tài)字取d1h。cpu對8279的控制是先讀回8279的狀態(tài)字，查看piforam中有無字符，若有將根據字符個數讀出所有字符，并進行相應處理；若無，則直接返回。cpu對8279的監(jiān)視采用查詢方式，對8279分配的數據口地址為8000h，狀態(tài)口地址為8001h，cpu每隔

48、10ms定時中斷查詢一次，所有顯示采用查詢段碼表的方式實現，簡化了程序設計過程，提高了程序質量。方案二：采用hd7279芯片構成鍵盤顯示電路，hd7279a是一片具串行接口的，可同時驅動8位共陰式數碼的智能顯示驅動芯片，該芯片同時還可以連接多達64鍵的鍵盤矩陣，單片即可完成led顯示、鍵盤接口的全部功能。dig0dig7和sasg鍵盤的列線和行線端口，用來完成對鍵盤的監(jiān)視，譯碼和鍵值的識別。dig0dig7為8個led管的位驅動輸出端，sasg分別為led數碼管的a段g段的輸出端，dp為小數點的驅動輸出端。hd7279與單片機僅需4跟接口線，其中的cs為片選信號，當單片機訪問hd7279a即讀

49、鍵號或寫指令時，應將片選端置為低電平。低電平有效。clk為數據串行傳送的同步時鐘輸入端，時鐘的上升沿表示數據有效。data為串行數據端，當向hd7279a發(fā)送數據時，data為輸入端；當hd7279a輸出鍵盤代碼時，data為輸出端。key為按鍵信號輸出端，在無鍵按下時為高電平；而有鍵按下時此引腳變?yōu)榈碗娖讲⑶乙恢北３值芥I釋放為止。在64陣列鍵盤中每個鍵的鍵碼是用十六進制表示的，可用讀鍵盤數據指令讀出，其范圍是00h3fh。hd7279需要一外接的rc震蕩電路以供系統(tǒng)工作，其典型值r=1.5k,c=15pf。reset為復位端。該端口由低電平變成高電平并保持25ms即復位結束。hd7279a片

50、內具有驅動電路，它可以直接驅動led數碼管，使外圍電路變得簡單可靠。led數碼管的各段和小數點分別對應a-g和dp來顯示數據。當對應的數據位為1時，該段點亮，為0時則不亮。該指令簡單方便，通過造字形表，可以顯示所需的字符。字形碼表如表3-1所示： 表3-1 字形碼表顯示字符顯示碼顯示字符顯示碼07eh87fh130h97bh26dhg5fh379ho1dh433hd3dh55bhp67h65fhl16h770h熄滅碼00h7279在應用中，無需用到的鍵盤和數碼管可以不連接。八個下拉電阻和八個鍵盤連接位選線digo-dig7的八個電阻，應按照一定的比例關系，典型值為10倍，如下拉電阻的取值范圍是

51、10k-100k，則位選電阻的取值范圍是1k-10k。使用7279時要注意不能同時安下多各鍵，因為7279只能給出其中一個鍵的代碼。根據以上分析，只要將7279的cs、clk、data、key引腳分別接到單片機的p1.0p1.3即可，這樣本次設計的鍵盤顯示模塊就基本完成。本系統(tǒng)的鍵盤顯示電路僅使用了16 鍵中的14個鍵和8個數碼管。其中的10個鍵為數字顯示鍵，還有四個鍵分別設置為：確定、重置、密碼的修改鍵和輸入鍵。 圖3.15 7279鍵盤顯示經過綜合比較，7279和8279都具有電路結構清晰、抗干擾能力強、設計合理、軟件實現容易、穩(wěn)定性和可靠性高等優(yōu)點，也都符合本設計的要求。但8279取材比

52、較困難以及對8279也不太熟悉，另外，7279只需4根線就可以完成和單片機的連接（如圖3.15），而8279就不能夠做到，所以采用7279為單片機省去了不少接口，也就沒必要使用擴展i/o口了。因此在本次設計中使用了7279芯片來實現鍵盤的顯示。3.6 報警電路本次設計中要應用到報警模塊，主要是給用戶一個反饋開鎖狀態(tài)的信息。當密碼輸入錯誤時，就需要通過軟件使單片機驅動報警器，從而使得用戶知道輸入的密碼是錯誤的。當密碼輸入正確的時候，繼電器開鎖，led燈亮，這將在后面的開鎖電路中介紹。對于報警模塊，一般采用蜂鳴器作為發(fā)聲器來報警。蜂鳴器是一種一體化結構的電子訊響器，其廣泛用于計算機、打印機、復印機

53、、報警器、電話機等電子產品中作為發(fā)聲器。蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型。電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動膜片及外殼等組成。接通電源后，振蕩器產生的音頻信號電流通過電磁線圈，使電磁線圈產生磁場，振動膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性的振動發(fā)聲。壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。多諧振蕩器由晶體管或集成電路構成，當接通電源后（1.515v直流工作電壓），多諧振蕩器起振，輸出1.52.5khz的音頻信號，阻抗匹配器推動壓電蜂鳴器發(fā)聲。本次設計采用電磁式蜂鳴器作為發(fā)聲裝置。其發(fā)聲原理是電流通過電磁線圈，使電磁線圈產生磁場來驅動振

54、動膜片發(fā)聲的，因此需要一定的電流才能驅動，單片機i/o引腳輸出的電流較小，單片機輸出的ttl電平基本上驅動不了蜂鳴器，因此需要增加一個驅動電路。如圖3.16所示，通過一個三極管s8050來放大驅動蜂鳴器。 圖3.16 報警電路 蜂鳴器的正極接到三極管的集電極，蜂鳴器的負極接地。三極管的基極b經過限流電阻r24后由單片機的p2.7引腳控制，當p2.7輸出高電平時，三極管q2截止，沒有電流流過線圈，蜂鳴器不發(fā)聲；當p2.7輸出低電平時，三極管導通，這樣蜂鳴器的電流形成回路，發(fā)出聲音。因此，可以通過程序控制p2.7腳的電平來使蜂鳴器發(fā)出聲音和關閉。另外，程序中改變單片機p2.7引腳輸出的波形頻率，就可以調整控制蜂鳴器音調，產生各種不同音色、音調的聲音。還有，改變p2.7輸出電平的高低電平占空比