基于AT89C51的電子號(hào)碼鎖設(shè)計(jì)說(shuō)明

1、 . . . 基于AT89C51的電子鎖設(shè)計(jì)學(xué)生：2B專業(yè)名稱：測(cè)控技術(shù)與儀器指導(dǎo)教師：2B 講師36 / 42摘要隨著人們的生活水平的提高，如何實(shí)現(xiàn)家庭防盜這一問(wèn)題也變的尤其的突出，傳統(tǒng)機(jī)械鎖由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，被撬事件屢見(jiàn)不鮮；電子鎖由于其性高，使用靈活性好，安全系數(shù)高，受到了廣大用戶的青睞，本課題具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。 本設(shè)計(jì)以單片機(jī)AT89C51作為密碼鎖監(jiān)控裝置的檢測(cè)和控制核心，分為主機(jī)控制和從機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)（本設(shè)計(jì)重點(diǎn)介紹主機(jī)控制），實(shí)現(xiàn)鑰匙信息在主機(jī)上的初步認(rèn)證注冊(cè)、密碼信息的加密、鑰匙丟失報(bào)廢等功能。根據(jù)51單片機(jī)之間的串行通信原理，這便于對(duì)密碼信息的隨機(jī)加密和保護(hù)。而且采用鍵盤輸入的電子密

2、碼鎖具有較高的優(yōu)勢(shì)。采用數(shù)字信號(hào)編碼和二次調(diào)制方式，不僅可以實(shí)現(xiàn)多路信息的控制，提高信號(hào)傳輸?shù)目垢蓴_性，減少錯(cuò)誤動(dòng)作，而且功率消耗低；反應(yīng)速度快、傳輸效率高、工作穩(wěn)定可靠等。軟件設(shè)計(jì)采用自上而下的模塊化設(shè)計(jì)思想，以使系統(tǒng)朝著分布式、小型化方向發(fā)展，增強(qiáng)系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和運(yùn)行的穩(wěn)定性。測(cè)試結(jié)果表明，本系統(tǒng)各項(xiàng)功能已達(dá)到本設(shè)計(jì)的所有要求。 經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，該密碼鎖具有設(shè)計(jì)方法合理，簡(jiǎn)單易行，成本低，安全實(shí)用等特點(diǎn)，符合住宅、辦公室用鎖要求，具有推廣價(jià)值。關(guān)鍵詞: 單片機(jī) 密碼鎖 單片機(jī)設(shè)計(jì) 電子鎖AbstractAs people's living standard enhancement, h

3、ow to realize the family guard against theft has become a particularly prominent, the traditional mechanical lock because of its simple structure, prizing events it is often seen.; electronic lock high because of their confidentiality, the use of flexibility good, high safety factor, by the favor of

4、 the majority of users, this paper has practical value.The design of single-chip AT89C51 as cipher lock monitoring device for the detection and control of the core, the host is divided into control and the slave actuator ( this set focuses on control of the host ), realize the key information in a h

5、ost of preliminary registration, password information encryption, key loss and function. According to the51 single-chip serial communication between the principle, it is convenient for the password information random encryption and protection. And the use of keyboard input of the electronic code loc

6、k has high advantage. Digital signal encoding and the two modulation modes, which can not only realize the multiplexed information control, to improve anti-interference signal transmission, reduce the mistake action, and low power consumption; fast reaction speed, high transmission efficiency, such

7、as stable and reliable work. The software design uses a top-down modular design concept, to make the system distributed towards miniaturization, the direction of development, enhance the system's scalability and stability. The test results show that, various functions of this system has reached

8、the design requirements for all.Proved by experiment, the lock has a design method is reasonable, simple, low cost, safety and practicality, with residential, office lock request, have promotion value.keyword：Single chip microcomputer,cryptogram lock,Single chip design, electronic lock.目錄摘要IAbstract

9、II目錄III1緒論11.1 引言11.2 電子密碼鎖的背景11.3 電子鎖設(shè)計(jì)的特點(diǎn)21.4 電子鎖設(shè)計(jì)的意義31.5 電子鎖的發(fā)展趨勢(shì)31.6 本設(shè)計(jì)的特點(diǎn)42系統(tǒng)設(shè)計(jì)52.1 初步設(shè)計(jì)思路52.2 系統(tǒng)總設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖52.3 開(kāi)鎖機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)63系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)73.1 PROTEUS軟件介紹73.2系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)83.2.1 單片機(jī)AT89C51簡(jiǎn)介83.2.2 晶振電路113.2.3 復(fù)位電路123.2.4 4×4矩陣鍵盤設(shè)計(jì)133.2.5 數(shù)碼管與LED顯示電路143.2.6 開(kāi)鎖電路153.2.7 其他引腳163.3 電路圖的繪制173.4 系統(tǒng)仿真結(jié)果184軟件設(shè)計(jì)194.1 K

10、EIL C51簡(jiǎn)介194.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)整體思路204.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)總流程圖214.4 各子程序設(shè)計(jì)224.4.1鍵盤掃描子程序224.4.2 LED顯示子程序244.4.3密碼比較264.5 程序調(diào)試274.6調(diào)試過(guò)程27設(shè)計(jì)總結(jié)與展望29致30參考文獻(xiàn)31附件32A 2.1 系統(tǒng)總圖32A 2.2 本設(shè)計(jì)的程序331緒論1.1 引言隨著人們生活水平的提高，如何實(shí)現(xiàn)家庭防盜這一問(wèn)題也變的尤其的突出，傳統(tǒng)的機(jī)械鎖由于其構(gòu)造的簡(jiǎn)單，安全性能低，無(wú)法滿足人們的需要。而電子鎖由于其性高，使用靈活性好，安全系數(shù)高，受到了廣大用戶的喜愛(ài)。鎖是置于可啟閉的器物上,用以關(guān)住某個(gè)確定的空間圍或某種器具的

11、,必須以鑰匙或暗碼打開(kāi)的扣件。鎖具發(fā)展到現(xiàn)在已有若干年的歷史了，人們對(duì)它的結(jié)構(gòu)、機(jī)理也研究得很透徹，因此，不用鑰匙就能打開(kāi)的方法和工具也層出不窮?，F(xiàn)代人類文明社會(huì)里，由于社會(huì)中各種矛盾沖突十分劇烈，人們的思想道德觀念，價(jià)值觀念，文化修養(yǎng)水平等差異，群眾中良莠不齊，善良的人們能夠自覺(jué)規(guī)自已的行為，“非禮不為”，雖無(wú)鑰匙亦不會(huì)亂闖。然而，那些毫無(wú)道德觀念的盜賊卻想方設(shè)法利用高科技手段撬門開(kāi)鎖，使廣大居民防不勝防。為什么會(huì)出現(xiàn)這種情況呢？因?yàn)閭鹘y(tǒng)鎖具都存在致命的弱點(diǎn)：第一、 鎖芯采用常見(jiàn)的銅、鋁、鋅等材料，抵抗不了強(qiáng)力破壞；第二、 鎖具制作工藝，技術(shù)落后，無(wú)法阻止技術(shù)手段的開(kāi)啟。目前，市場(chǎng)上很多國(guó)外

12、的鎖具，實(shí)際上都不具備真正的防盜功能。在慣偷面前，兩根鋼絲或幾件簡(jiǎn)單的工具就可以把這些鎖打開(kāi)，有的慣偷甚至公開(kāi)揚(yáng)言：“沒(méi)有我打不開(kāi)的鎖?！逼鋵?shí)，不是他們多高明，而是一般鎖具技術(shù)原理太過(guò)簡(jiǎn)單。面對(duì)這一殘酷的現(xiàn)狀，新時(shí)代提出了鎖具必須革命的迫切的要求。1.2 電子密碼鎖的背景在電子鎖出現(xiàn)以前人們廣泛的使用機(jī)械鎖，但隨著時(shí)間的推移機(jī)械鎖已不能滿足人們的要求，于是電子鎖應(yīng)運(yùn)而生。以前由于電子器件所限，開(kāi)發(fā)的電子密碼鎖種類不多，性差，最基本的就是只依靠最簡(jiǎn)單的模擬電子開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，制作雖然簡(jiǎn)單但是非常的不安全。而現(xiàn)在電子鎖的技術(shù)是時(shí)時(shí)都在進(jìn)步，出現(xiàn)了很多性能好，安全可靠地新型電子鎖。例如：遙控式電子密碼

13、鎖，卡式電子鎖，生物特征電子鎖。但是應(yīng)用最廣泛的還是鍵盤式電子鎖。遙控式電子鎖：優(yōu)點(diǎn)是傳輸信息量可以很大，速度很快。人眼識(shí)別不出來(lái)，又無(wú)法在光路徑上用儀器捕捉信號(hào)進(jìn)行復(fù)制，因此性極高。缺點(diǎn)是需要隨聲攜帶遙控器或鑰匙，如果丟失或忘記攜帶會(huì)很不方便?？ㄊ诫娮渔i：這一類電子鎖能夠在卡存儲(chǔ)大量的個(gè)人信息，并且可以實(shí)現(xiàn)一卡多用。但它也有很大的缺陷，開(kāi)鎖用的卡很可能因?yàn)槭艿揭恍╇S身攜帶電子產(chǎn)品的干擾而“失效”；同時(shí)卡也容易丟失，這個(gè)過(guò)程也是相當(dāng)?shù)穆闊┑摹Ｉ锾卣麟娮渔i：人的某些與生俱來(lái)的個(gè)性特征（如手、眼睛、聲音等）幾乎不可重復(fù)，作為“鑰匙”是唯一的。但是生物特征電子鎖需要大量的個(gè)人身體上的信息，這就使其

14、處理上會(huì)變得復(fù)雜，也因?yàn)檫@個(gè)，所以現(xiàn)在生物特征電子鎖僅僅適用于極個(gè)別的行業(yè)。鍵盤式電子鎖：主要依靠的是鍵盤輸入密碼驗(yàn)證，不需要隨身攜帶專一的“鑰匙”，只需要記住密碼即可。鍵盤式電子鎖有采用數(shù)字電路控制的，但控制的準(zhǔn)確性和靈活性比較的差；有以單片機(jī)為核心的鍵盤式電子鎖，它的性能比較的穩(wěn)定，而且性價(jià)比也比較低的高，受到了廣泛的關(guān)注。盡管隨著科學(xué)的發(fā)展，電子的應(yīng)用技術(shù)在不斷的提高，新式電子鎖層出不窮，但鍵盤式電子鎖仍然“老樹(shù)發(fā)新芽”，在市場(chǎng)上占據(jù)著主導(dǎo)地位。1.3 電子鎖設(shè)計(jì)的特點(diǎn)電子密碼鎖是一種通過(guò)密碼輸入來(lái)控制電路或是芯片工作，從而控制機(jī)械開(kāi)關(guān)的閉合，完成開(kāi)鎖、閉鎖任務(wù)的電子產(chǎn)品。它的種類很多，

15、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(guò)編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。其性能和安全性已大大超過(guò)了機(jī)械鎖，主要特點(diǎn)如下：性好，編碼量多，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于彈子鎖。隨機(jī)開(kāi)鎖成功率幾乎為零。密碼可變。 用戶可以經(jīng)常更改密碼，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。1.4 電子鎖設(shè)計(jì)的意義單片機(jī)，亦稱單片微電腦或單片微型計(jì)算機(jī)。它是把中央處理器（CPU）、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）、只讀存儲(chǔ)器（ROM）、輸入/輸出端口 （I/0）等主要計(jì)算機(jī)功能部件都集成在一塊集成電路芯片上的微型計(jì)算機(jī)。 計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生加快了人類改造世界的步伐，但是它畢竟體積大。微計(jì)算機(jī)（單

16、片機(jī)）在這種情況下誕生了，它為我們改變了什么？縱觀我們現(xiàn)在生活的各個(gè)領(lǐng)域，從導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，到飛機(jī)上各種儀表的控制，從計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，到工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，以與我們生活中廣泛使用的各種智能IC 卡、電子寵物等，這些都離不開(kāi)單片機(jī)。以前沒(méi)有單片機(jī)時(shí)，這些東西也能做，但是只能使用復(fù)雜的模擬電路，然而這樣做出來(lái)的產(chǎn)品不僅體積大，而且成本高，并且由于長(zhǎng)期使用，元器件不斷老化，控制的精度自然也會(huì)達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)。在單片機(jī)產(chǎn)生后，我們就將控制這些東西變?yōu)橹悄芑耍覀冎恍枰趩纹瑱C(jī)外圍接一點(diǎn)簡(jiǎn)單的接口電路，核心部分只是由人為的寫(xiě)入程序來(lái)完成。這樣產(chǎn)品的體積變小了，成本也降低了，長(zhǎng)期使

17、用也不會(huì)擔(dān)心精度達(dá)不到了，且容易升級(jí)改善。電子鎖可以在日常生活和現(xiàn)代辦公中，住宅與辦公室的安全防、單位的文件檔案、財(cái)務(wù)報(bào)表以與一些個(gè)人資料的保存等多種場(chǎng)合使用。大大提高了主人物資的安全性，安全可以代替老式機(jī)械鎖。目前使用的密碼鎖種類繁多，各具特色。本文從經(jīng)濟(jì)實(shí)用的角度出發(fā)，采用AT89C2051單機(jī)，研制了一款具有防盜自動(dòng)報(bào)警功能的電子密碼鎖。該密碼鎖設(shè)計(jì)方法合理，簡(jiǎn)單易行，成本低，符合住宅、辦公室用鎖要求，具有一定的推廣價(jià)值。1.5 電子鎖的發(fā)展趨勢(shì)從目前的技術(shù)水平和市場(chǎng)認(rèn)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(yīng)用于保險(xiǎn)箱、保險(xiǎn)柜和金庫(kù)，還有一部分應(yīng)用于保管箱和運(yùn)鈔車。鍵盤式

18、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(diǎn)是“密碼”是記在被授權(quán)人腦子里的數(shù)字和字符，既準(zhǔn)確又可靠，不會(huì)丟失（除了忘記），難以被竊（除非自己泄露）。但是密碼不能太簡(jiǎn)單，太簡(jiǎn)單了就容易被他人在鍵盤上試探出來(lái)，或者可能被旁觀者窺測(cè)出來(lái)，造成性不足。當(dāng)然，密碼又不能太復(fù)雜，太復(fù)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(yáng)優(yōu)點(diǎn)、克服弱點(diǎn)，鍵盤式電子密碼也在不斷發(fā)展中，如“任意設(shè)定密碼”技術(shù)使得被授權(quán)人可以根據(jù)自己的需要或喜好設(shè)定密碼，常用常新；而“自動(dòng)更改密碼”技術(shù)使得本次輸入的密碼將自動(dòng)更改成下次應(yīng)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(cè)

19、；獨(dú)出心裁的“鍵盤亂序顯示”技術(shù)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(jiàn)操作動(dòng)作也難以窺測(cè)出密碼；“多重密碼設(shè)定”技術(shù)使得單組密碼不一定有效，適合多人分權(quán)使用，需要輸入兩組以上的密碼才被認(rèn)可，大大提高了性，如果限定輸入這些密碼的先后順序或時(shí)間區(qū)段，則性還可提高。在輸入密碼的過(guò)程中，為了限制試探密碼的企圖，通常輸入錯(cuò)誤碼若干次或若干時(shí)間輸入不正確，即“封鎖”鍵盤，不再接受輸入操作?？偠灾I盤式電子密碼防盜鎖不僅在市場(chǎng)上居于主流地位，而且，還經(jīng)常作為其他類型電子防盜鎖的輔助輸入手段。1.6 本設(shè)計(jì)的特點(diǎn)（1）系統(tǒng)設(shè)置6位密碼，密碼

20、通過(guò)鍵盤輸入，若密碼正確，則將鎖打開(kāi)。（2）密碼可以由用戶自己設(shè)定，在開(kāi)鎖狀態(tài)下，用戶可自行修改密碼。2系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1 初步設(shè)計(jì)思路用以AT89C51為核心的單片機(jī)控制方案。利用單片機(jī)靈活的編程設(shè)計(jì)和豐富的IO端口，與其控制的準(zhǔn)確性，來(lái)實(shí)現(xiàn)基本的密碼鎖功能。1. 輸入密碼用矩形鍵盤，包括數(shù)字鍵和功能鍵。2. LED數(shù)碼管顯示輸入密碼，用74LS47驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管發(fā)光顯示數(shù)碼，用74LS138控制各位顯示器分時(shí)進(jìn)行顯示。3. 電源打開(kāi)后，顯示器顯示“000000”，密碼由TABLE讀取“111582”為定密碼，只要輸入此密碼便可開(kāi)門。這樣可以預(yù)防停電后再送電時(shí)無(wú)密碼可用。4. 按“#”，清除顯示器為

21、“000000”。5. 欲更改密碼時(shí)，先輸入新密碼再按“*”，即可建立新密碼。6. 輸入新，再按“D”開(kāi)門鍵。若與密碼相符，則門會(huì)打開(kāi)，否則顯示器會(huì)清除為“000000”。7. 要顯示密碼，按住“C”即可顯示密碼，放開(kāi)則顯示“000000”。2.2 系統(tǒng)總設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖本設(shè)計(jì)由主控芯片51單片機(jī)，單片機(jī)時(shí)鐘電路，4×4矩陣鍵盤，和開(kāi)鎖電路與LED顯示電路組成。單片機(jī)芯片負(fù)責(zé)控制整個(gè)系統(tǒng)的執(zhí)行過(guò)程。數(shù)碼管與LED燈顯示電路單片機(jī)AT89C51晶振電路開(kāi)鎖電路密碼輸入設(shè)備圖2.1系統(tǒng)總設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖2.3 開(kāi)鎖機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)通過(guò)單片機(jī)送給開(kāi)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(kāi)鎖的目的。本設(shè)計(jì)通過(guò)

22、P2.0接7404晶體管電器打開(kāi)電磁閥線圈實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)門。電磁閥 密碼正確AT89C51開(kāi)鎖驅(qū)動(dòng)電路圖2.2 密碼鎖開(kāi)鎖機(jī)構(gòu)示意圖當(dāng)用戶輸入的密碼正確時(shí)，單片機(jī)便輸出開(kāi)門信號(hào)，送到開(kāi)鎖驅(qū)動(dòng)電路，然后驅(qū)動(dòng)電磁鎖，達(dá)到開(kāi)門的目的。3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1 PROTEUS軟件介紹Proteus軟件是來(lái)自英國(guó)Labcenter electronics公司的EDA工具軟件。Proteus軟件有十多年的歷史，在全球廣泛使用，除了其具有和其它EDA工具一樣的原理布圖、PCB自動(dòng)或人工布線與電路仿真的功能外，其革命性的功能是，他的電路仿真是互動(dòng)的，針對(duì)微處理器的應(yīng)用，還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，并實(shí)現(xiàn)軟件

23、源碼級(jí)的實(shí)時(shí)調(diào)試，如有顯示與輸出，還能看到運(yùn)行后輸入輸出的效果，配合系統(tǒng)配置的虛擬儀器如示波器、邏輯分析儀等，您不需要?jiǎng)e的，Proteus為您建立了完備的電子設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)環(huán)境！尤其重要的是Proteus Lite可以完全免費(fèi)，也可以花微不足道的費(fèi)用注冊(cè)達(dá)到更好的效果；功能最強(qiáng)的Proteus專業(yè)版也非常便宜，人人用得起，對(duì)高校還有更多優(yōu)惠。 Proteus組合了高級(jí)原理布圖、混合模式SPICE仿真,PCB設(shè)計(jì)以與自動(dòng)布線來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的電子設(shè)計(jì)系統(tǒng)。此系統(tǒng)受益于15年來(lái)的持續(xù)開(kāi)發(fā),被電子世界在其對(duì)PCB設(shè)計(jì)系統(tǒng)的比較文章中評(píng)為最好產(chǎn)品“The Route to PCB CAD”。Proteus 產(chǎn)

24、品系列也包含了我們革命性的VSM技術(shù),用戶可以對(duì)基于微控制器的設(shè)計(jì)連同所有的周圍電子器件一起仿真。用戶甚至可以實(shí)時(shí)采用諸如LED/LCD、鍵盤、RS232終端等動(dòng)態(tài)外設(shè)模型來(lái)對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行交互仿真。 其功能模塊：個(gè)易用而又功能強(qiáng)大的ISIS原理布圖工具；PROSPICE混合模型SPICE仿真； ARES PCB設(shè)計(jì)。PROSPICE 仿真器的一個(gè)擴(kuò)展PROTEUS VSM:便于包括所有相關(guān)的器件的基于微處理器設(shè)計(jì)的協(xié)同仿真。此外，還可以結(jié)合微控制器軟件使用動(dòng)態(tài)的鍵盤，開(kāi)關(guān)，按鈕，LEDs甚至LCD顯示CPU模型. 1.支持許多通用的微控制器，如PIC,AVR,HC11以與8051； 2.交互的裝置

25、模型包括：LED和LCD顯示,RS232終端,通用鍵盤； 3.強(qiáng)大的調(diào)試工具；包括寄存器和存儲(chǔ)器,斷點(diǎn)和單步模式； 4.IAR C-SPY 和Keil uVision2等開(kāi)發(fā)工具的源層調(diào)試； 5.應(yīng)用特殊模型的DLL界面-提供有關(guān)元件庫(kù)的全部文件。3.2系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)3.2.1 單片機(jī)AT89C51簡(jiǎn)介AT89C51是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS8位單片機(jī)，片含4K bytes的可反復(fù)擦寫(xiě)的只讀程序存儲(chǔ)器（EPROM）和128bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)序存器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度/非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片置通用8位中央處理器（CP

26、U）和FLASH存儲(chǔ)單元，AT89C51單片機(jī)為許多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活行高且價(jià)廉的方案。a 主要特性· 8031 CPU與MCS-51 兼容· 4K字節(jié)可編程FLASH存儲(chǔ)器(壽命：1000寫(xiě)/擦循環(huán))· 全靜態(tài)工作：0Hz-24KHz· 三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定· 128*8位部RAM· 32條可編程I/O線· 兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器· 6個(gè)中斷源· 可編程串行通道· 低功耗的閑置和掉電模式· 片振蕩器和時(shí)鐘電路b 管腳說(shuō)明VCC：供電電壓。 &#

27、160;  GND：接地。    P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫(xiě)1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。    P1口：P1口是一個(gè)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫(xiě)入1后，被部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將

28、輸出電流，這是由于部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。    P2口：P2口為一個(gè)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫(xiě)“1”時(shí)，其管腳被部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信

29、號(hào)和控制信號(hào)。    P3口：P3口管腳是8個(gè)帶部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫(xiě)入“1”后，它們被部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。 P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：管腳 備選功能:P3.0 RXD（串行輸入口）P3.1 TXD（串行輸出口）P3.2 /INT0（外部中斷0）P3.3 /INT1（外部中斷1）P3.4 T0（記時(shí)器0外部輸入）P3.5 T1（記時(shí)器1外部輸入）P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通）P3.7 /

30、RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微

31、拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無(wú)效。  /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。    /EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。    XTAL1

32、：反向振蕩放大器的輸入與部時(shí)鐘工作電路的輸入。    XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。c 震蕩特性XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片振蕩器。石晶振蕩和瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。d 芯片擦除整個(gè)PEROM陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過(guò)正確的控制信號(hào)組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來(lái)完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫(xiě)“1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前

33、，該操作必須被執(zhí)行。此外，AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。圖3.1是AT89C51芯片的引腳圖：圖3.1 引腳圖3.2.2 晶振電路80C51引腳XTAL1和XTAL2與晶體振蕩器與電容C2、C1按圖3.2所示方式連接。晶振、電容C1C2與片與非門構(gòu)成了電容三點(diǎn)式振蕩器，振蕩信號(hào)頻率與晶振頻率與電容C1、C2的容量有關(guān)，但主要由晶振頻率決定，圍在033MHz之間，電容C

34、1、C2取值圍在530pF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。圖3.2 晶振電路3.2.3 復(fù)位電路單片機(jī)復(fù)位時(shí)使CPU和系統(tǒng)中的其他功能部件都處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開(kāi)始工作，單片機(jī)剛開(kāi)始接上電源，中途斷電或者是在使用過(guò)程中發(fā)生了故障時(shí)都需要復(fù)位。單片機(jī)的復(fù)位輸入RET引腳持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期高電平將使單片機(jī)復(fù)位。復(fù)位部分電路圖如圖3.3所示。圖3.3 復(fù)位電路3.2.4 4×4矩陣鍵盤設(shè)計(jì)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，

35、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。圖3.4是一個(gè)矩陣鍵盤，表3.1是矩陣鍵盤各按鍵的功能。圖3.4 鍵盤圖按鍵鍵名功能說(shuō)明19鍵數(shù)字鍵輸入密碼*鍵重設(shè)密碼鍵設(shè)定新密碼D鍵確定鍵比較密碼#鍵清除鍵使顯示器清零C鍵顯示鍵長(zhǎng)按顯示密碼表3.1按鍵功能3.2.5數(shù)碼管與LED顯示電路在這個(gè)設(shè)計(jì)的顯示電路中，采用的是一個(gè)六位的八段數(shù)碼管，具體的顯示電路如圖3.5所示。圖3.5 顯示電路3.2.6開(kāi)鎖電路在本次設(shè)計(jì)中，用繼電器代替開(kāi)關(guān)，仿真時(shí)，發(fā)光二極管D1、D2交替閃爍時(shí)則表示開(kāi)

36、鎖，只有D1亮?xí)r則表示沒(méi)有開(kāi)鎖。電路圖如圖3.6所示。當(dāng)P2.0口輸出低電平時(shí)，二極管D1、D2交替閃爍，表示開(kāi)鎖 。圖3.4 開(kāi)鎖電路3.6 開(kāi)鎖電路3.2.7其他引腳ALE引腳懸空，VCC接電源、VSS接地、EA接電源。3.3 電路圖的繪制用proteus繪制的完整電路圖如圖3.7所示：圖3.7 系統(tǒng)電路圖3.4 系統(tǒng)仿真結(jié)果點(diǎn)擊單片機(jī)加載HEX文件，然后點(diǎn)擊電路中的運(yùn)行按鈕，在鍵盤中輸入默認(rèn)密碼"111285"，顯示器上會(huì)依次出現(xiàn)輸入的密碼，點(diǎn)鍵盤中的"D"鍵開(kāi)鎖，此時(shí)顯示器清零，發(fā)光二極管D2閃爍一下綠燈，表示鎖已開(kāi)，仿真結(jié)果如圖3.8所示。3.

37、8 仿真結(jié)果4軟件設(shè)計(jì)4.1 KEIL C51簡(jiǎn)介Keil C51是美國(guó)Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。用過(guò)匯編語(yǔ)言后再使用C來(lái)開(kāi)發(fā)，體會(huì)更加深刻。Keil C51軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會(huì)到Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開(kāi)發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。 C51工具包的整體結(jié)構(gòu)： uVision與Ishell分

38、別是C51 for Windows和for Dos的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境(IDE)，可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個(gè)開(kāi)發(fā)流程。開(kāi)發(fā)人員可用IDE本身或其它編輯器編輯C或匯編源文件。然后分別由C51與A51編譯器編譯生成目標(biāo)文件(.OBJ)。目標(biāo)文件可由LIB51創(chuàng)建生成庫(kù)文件，也可以與庫(kù)文件一起經(jīng)L51連接定位生成絕對(duì)目標(biāo)文件(.ABS)。ABS文件由OH51轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的Hex文件，以供調(diào)試器dScope51或tScope51使用進(jìn)行源代碼級(jí)調(diào)試，也可由仿真器使用直接對(duì)目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試，也可以直接寫(xiě)入程序存貯器如EPROM中。4.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)整體思路一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)要完成各項(xiàng)功能，首先必須有較

39、完善的硬件作保證。同時(shí)還必須得到相應(yīng)設(shè)計(jì)合理的軟件的支持，尤其是微機(jī)應(yīng)用高速發(fā)展的今天，許多由硬件完成的工作，都可通過(guò)軟件編程而代替。甚至有些必須采用很復(fù)雜的硬件電路才能完成的工作，用軟件編程有時(shí)會(huì)變得很簡(jiǎn)單，如數(shù)字濾波，信號(hào)處理等。因此充分利用其部豐富的硬件資源和軟件資源，采用與C51系列單片機(jī)相對(duì)應(yīng)的51匯編語(yǔ)言和結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法進(jìn)行軟件編程。程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言有三種：機(jī)器語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言和高級(jí)語(yǔ)言。機(jī)器語(yǔ)言是機(jī)器唯一能“懂”的語(yǔ)言，用匯編語(yǔ)言或高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)的程序（稱為源程序）最終都必須翻譯成機(jī)器語(yǔ)言的程序（成為目標(biāo)程序），計(jì)算機(jī)才能“看懂”，然后逐一執(zhí)行。高級(jí)語(yǔ)言是面向問(wèn)題和計(jì)算過(guò)程的語(yǔ)言，它

40、可通過(guò)于各種不同的計(jì)算機(jī)，用戶編程時(shí)不必仔細(xì)了解所用的計(jì)算機(jī)的具體性能與指令系統(tǒng)，而且語(yǔ)句的功能強(qiáng)，常常一個(gè)語(yǔ)句已相當(dāng)于很多條計(jì)算機(jī)指令，于是用高級(jí)語(yǔ)言編制程序的速度比較快，也便于學(xué)習(xí)和交流。但是本系統(tǒng)卻選用了匯編語(yǔ)言。原因在于，本系統(tǒng)是編制程序工作量不大、規(guī)模較小的單片機(jī)微控制系統(tǒng)，使用匯編語(yǔ)言可以不用像高級(jí)語(yǔ)言那樣占用較多的存儲(chǔ)空間，適合于存儲(chǔ)容量較小的系統(tǒng)。 開(kāi)始4.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)總流程圖系統(tǒng)喚醒上電系統(tǒng)等待密碼輸入密碼輸入完畢？密碼錯(cuò)誤N密碼比較Y 輸入正確 不開(kāi)門開(kāi)門糸統(tǒng)返回否主人是否要修改密碼是輸入新密碼密碼保存后糸統(tǒng)返回圖4.1 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖4.4 各子程序設(shè)計(jì)4.4.1

41、鍵盤掃描子程序 鍵盤掃描流程圖如圖4.2所示：設(shè)置處值調(diào)消除抖動(dòng)子程序送入行掃描處值讀P1值設(shè)C=1左移測(cè)列YA=0？C=0？NNR5=0？調(diào)用顯示子程序Y設(shè)C=1右移掃描列結(jié)束C=0？NY圖4.2 鍵盤掃描流程圖鍵盤掃描子程序如下：L2: MOV R3,#0F7H MOV R1,#00H L3: MOV A,R3 MOV p1,A MOV A,P1 MOV R4,A SETB C MOV R5,#04H L4: RlC A JNC KEYIN INC R1 DJNZ R5,L4 CALL DISP MOV A,R3 SETB C RRC A MOV R3,A JC L3 JMP L24.4.

42、2 LED顯示子程序LED顯示流程圖如圖4.3所示：開(kāi)始載入按鍵值按鍵值+74LS138的掃描值送P0口輸出圖4.3 LED顯示流程圖LED顯示子程序如下：DISP: MOV R0,#45H DISP1: MOV A,R0 ADD A,#50H MOV p0,A CALL DELAY DEC R0 MOV A,R0 ADD A,#40H MOV P0,A CALL DELAY DEC R0 MOV A,R0 ADD A,#30H MOV P0,A CALL DELAY DEC R0 MOV A,R0 ADD A,#20H MOV P0,A CALL DELAY DEC R0 MOV A,R0

43、ADD A,#10H MOV P0,A CALL DELAY DEC R0 MOV A,R0 ADD A,#00H MOV P0,A CALL DELAY RET4.4.3密碼比較圖4.4是密碼比較流程圖開(kāi)始比較第一位Y比較下一位NY6未是否比較完？Y正確開(kāi)鎖清零圖4.4 密碼比較流程圖密碼比較子程序：COMP: XCH A,40H XCH A,45HXCH A,44HXCH A,43HXCH A,42HXCH A,41HXCH A,40H MOV R1,#45H MOV R0,#35H MOV R2,#06H C1: MOV A,R1 XRL A,R0JNZ C3 DEC R1 DEC R0

44、 DJNZ R2,C1 CLR P2.0 MOV R2,#200 C2: MOV R6,#248 DJNZ R6,$DJNZ R2,C2C3: JMP START4.5 程序調(diào)試把寫(xiě)好的匯編語(yǔ)言程序的載入軟件調(diào)試工具，檢查軟件是否有設(shè)法錯(cuò)誤，再根據(jù)軟件提示對(duì)本程序進(jìn)行修改，直到?jīng)]有錯(cuò)誤再生成單片機(jī)能運(yùn)行的機(jī)器碼，再用51開(kāi)發(fā)板或其它單怎機(jī)寫(xiě)入工具把機(jī)器碼寫(xiě)入單片機(jī)進(jìn)行實(shí)際的程序調(diào)試，根據(jù)實(shí)際情況再對(duì)程序的不足加以修改，直到滿足設(shè)計(jì)要求。4.6調(diào)試過(guò)程首先打開(kāi)KEIL C51主程序，新建工程，新建文本框?qū)懭氤绦颍４?，檢查是否有語(yǔ)法錯(cuò)誤，經(jīng)反復(fù)檢查無(wú)誤后匯編，生成51單片機(jī)可執(zhí)行的HEX文件。圖

45、4.5 keil c51調(diào)試介面設(shè)計(jì)總結(jié)與展望實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)然也是檢驗(yàn)學(xué)習(xí)成果的標(biāo)準(zhǔn)。在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的學(xué)習(xí)之后，我們需要了解自己的所學(xué)應(yīng)該如何應(yīng)用在實(shí)踐中，因?yàn)槿魏沃R(shí)都源于實(shí)踐，歸于實(shí)踐，所以要將所學(xué)的知識(shí)在實(shí)踐中來(lái)檢驗(yàn)。在做畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，在老師的指導(dǎo)下，通過(guò)自身的不斷努力，無(wú)論是思想上，學(xué)習(xí)上，都取得了長(zhǎng)足的發(fā)展和巨大的收獲，現(xiàn)將工作總結(jié)如下：思想上，學(xué)會(huì)了用科學(xué)的精神去解決問(wèn)題。很多事情看起來(lái)是很簡(jiǎn)單的問(wèn)題，但實(shí)際做起來(lái)去會(huì)發(fā)現(xiàn)有許多奧妙！這是因?yàn)槠渲刑N(yùn)含著許多科學(xué)的問(wèn)題。運(yùn)用科學(xué)的方法去解決問(wèn)題，這是我這次實(shí)訓(xùn)給我?guī)?lái)的思想上的改變。學(xué)習(xí)上，使自已在大學(xué)所以的知識(shí)在這次得

46、到實(shí)踐，學(xué)到一些書(shū)本上無(wú)法學(xué)到的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)電子元件有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。電子鎖是信息化時(shí)代發(fā)展的產(chǎn)物，應(yīng)時(shí)而生，我相信隨著科技的不斷發(fā)展，將來(lái)的電子鎖一定更加完美，更加人性化，更加便宜，更加安全。致在本次論文設(shè)計(jì)過(guò)程中，老師對(duì)該論文從選題，構(gòu)思到最后定稿的各個(gè)環(huán)節(jié)給予細(xì)心指引與教導(dǎo)，使我得以最終完成畢業(yè)論文設(shè)計(jì)，在此表示衷心的感。此外在學(xué)習(xí)中，老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、豐富淵博的知識(shí)、敏銳的學(xué)術(shù)思維、精益求精的工作態(tài)度以與侮人不倦的師者風(fēng)是我終生學(xué)習(xí)的楷模。另外在完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，還得到眾多朋友的關(guān)心支持和幫助，在此，謹(jǐn)向老師同學(xué)和朋友致以衷心的感和崇高的敬意！最后，我要向百忙之中抽時(shí)間對(duì)本文進(jìn)行審閱，評(píng)議和參與本人論文答辯的各位老師表示感！參考文獻(xiàn)1 康華光. 電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版）M.高等教育.1988.2 建忠.單片機(jī)原理與應(yīng)用M（第二版）電子科技大學(xué).2008.2.3 Janice Mazidi.8051 Microcontroller and Embedded Systems. Prentice Hall,1999.4 何立民.單片機(jī)高級(jí)教程M.航空大學(xué).2001.5 先鋒工作社編輯著.單片機(jī)程序設(shè)計(jì)實(shí)例N.清華大學(xué).2002.6 朝清.單片機(jī)原理與接口技術(shù)M.航空航天大學(xué).1994.7 周勇，付大鵬，剛強(qiáng).新