单片机万年历电子密码锁毕业设计(编辑修改稿)

单片机万年历电子密码锁毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

高速 SOC 单片机。 目前大部分大学都是采用 51 单片机讲学， 也是初学者入门最理想学习的单片机，本设计采用 AT89C52 单片机。 2 2 系统总体设计 根据要实现的功能，所设计的系统总体框图如下，其中包括主要的模块以及各模块之间的联系。 通过各模块的配合完成本设计。 系统总框图如图 1所示 图 1 系统总框图 系统结构单元模块 根据设计 的要求，本 装置 一共由 9个模块组成，分别为： 1 、 89C51单片机最小系统模块； 2 、 矩阵键盘模块； 3 、 1602液晶显示模块； 4 、 RS232通信模块； 5 、 DS1302时钟模块 6 、 AT2401存储模块 7 、 继电器控制模块 ； 3 8 、 稳压电源产生模块； 9 、 蜂鸣器报警模块； 其中 51 单片机是整个系统的核心，由 1602 液晶显示时间及密码的输入和密码的修改。 矩阵键盘是系统的控制部分，分别由按键控制时间的调整、密码输入开锁、修改密码 等功能，部分按键采用了复用。 DS1302 为一时钟芯片，是时间的主要的控制部分，包括的时间正常运行，断电运行都在其中实现。 AT24C01 为一存储芯片，主要用于密码的保存。 在输入密码的时候先由 1602 显示‘ *’，待6位密码输入完后，再由读取存储器中的密码进行校对。 RS232 通信模块主要用于程序的下载，由 KeilC 生成的文件下载到单片机运行。 继电器用于模拟锁的开关，当密码输入正确后，继电器闭合。 蜂鸣器用于报警及按键的提示音，当密码输入三次错误后报警，每有按键按下就伴随提示音。 稳压电源为系统稳定 5V 电压。 以上各模块互相配合完成所有功能。 4 3 系统各功能模块硬件原理设计 89C51 单片机最小系统模块 51 最小系统模块是整个系统的基础部分，其硬件电路图如图 所示，该系统采用 51 系列单片机 中典型的代表芯片 — 增强型 AT89S52。 该款单片机为美国ATMEL 半导体公司研发的产 品。 AT89S52 采用的是传统的诺依曼型结构，单片机的引脚全部引出。 通过 USB 和稳压电源模块都可实现对系统供电，通过 ISP 在线编程功能，很好的解决了繁琐的拔出芯片烧写程序的麻烦。 电路图如图 2 所示 图 2 51单片机最小系统 主要性能 与 MCS51单片机产品兼容； 8K 字节在系统可编程 Flash 存储器； 1000 次擦写周期； 全静态操作： 0Hz33MHz； 三级加密程序存储器； 32 个可编程 I/O 口线； 三个 16 位定时器 /计数器； 5 六个中断源； 全双工 UART 串行通道； 低功耗空闲和掉电模式； 1掉电后中断可唤醒； 1看门狗定时器； 1双数据指针； 1掉电标识符 ； 在此单片机为整个系统的控制核心，各个模块的相互联系，都由单片机来协调。 单片机由编写程序来控制，包括按键的识别控制、时间的显示控制、密码的写入与读取控制等。 矩阵键盘模块 按键 模块 为矩阵按键。 ，为 传统的 4*4矩阵键盘 ，连接到单片机的 P3口，实现时间调整和各功能的选择。 硬件电路图如图 3所示 图 3 按键模块 矩阵式键盘的工作原理 ： 在矩阵式键盘中，每条 水平线和垂直线在交叉处不直接连通，而是通过一个按键加以连接。 这样，一个端口（如 P3口）就可以构成 4*4=16个按键，比之直接将端口线用于键盘多出了一倍，而且线数越多，区别越明显，比如再多加一条线 6 就可以构成 20键的键盘。 由此可见，在需要的键数比较多时，采用矩阵法来做键盘是比较好的。 矩阵式结构的键盘显然比直接法要复杂一些，识别也要复杂一些，上图中，通常给 P3口 0xf0或 0x0f再读取 P3口。 这样，当按键没有按下时，所有的读取仍然为所给值，代表无键按下。 行线输出是低电平，一旦有键按下，则读取值不为原给定值，这 样通过读入输入线的状态就可得知是否有键按下了。 在本设计中用了 16个按键中的 14个，包括 09数字键，键值‘ A‘、 ‘ B’、‘ E’、‘ F’。 09为密码的输入按键， A键为输入错误重新输入， B键为 时间调整选择功能键， E键为时间加及密码输入选择按键， F键为时间减及密码修改选择按键。 1602 液晶显示模块 液晶显示模块为 1602液晶。 其硬件电路图如图 4示： 图 4 1602液晶显示模块 1602是一种 工业字符型液晶，能够同时显示 16x02即 32个字符。 采用标准的 7 14脚（无背光）或 16脚（带背光）接口，各引 脚接口说明如 表 ， 其主要技术参数如下： ◆ 显示容量 :16 2个字符 ◆ 芯片工作电压 :— ◆工作电流 :() ◆ 模块最佳工作电压 : ◆ 字符尺寸 : (W H)mm 基本操作时序： ：输入： RS=L,RW=H,E=H ：输入： RS=L,RW=L,D0D7=指令码， E=高脉冲 ：输入： RS=H,RW=H,E=H ：输入： RS=H,RW=L,D0D7=数据， E=高脉冲 在本设计中 1602主要用于时间显示、密码输入和密码修改的提示信息等，具体显示内容由按键选择控制，方便人机联系。 表 1602引脚功能图 引脚 符号 功能说明 1 VSS 一般接地 2 VDD 接电源（ +5V） 3 V0 液晶显示器对比度调整端。 4 RS RS 为寄存器选择 5 R/W R/W 为读写信号线 6 E E(或 EN)端为使能 (enable)端，下降沿使能。 7 DB0 低 4 位三态、 双向数据总线 0 位（最低位） 8 DB1 低 4 位三态、 双向数据总线 1 位 9 DB2 低 4 位三态、 双向数据 总线 2 位 10 DB3 低 4 位三态、 双向数据总线 3 位 11 DB4 高 4 位三态、 双向数据总线 4 位 12 DB5 高 4 位三态、 双向数据总线 5 位 13 DB6 高 4 位三态、 双向数据总线 6 位 14 DB7 高 4 位三态、 双向数据总线 7 位（也是 busy flag） 15 BLA 背光电源正极 16 BLK 背光 电源负极 RS232 通信模块 RS232C是美国电子工业协会 EIA（ Electronic Industry Association）制 8 定的一种串行 物理 接口标准。 RS是 英文 “ 推荐标准 ” 的缩写， 232为标识号， C表示修改次数。 RS232C总线 标准设有 25条信号线，包括 一个主通道和一个辅助通道。 电路图如图 5所示： 图 5 RS232通信 ARS232C 对电器特性、逻辑电平和各种信号线功能都作了规定 ： RxD上： (MARK)=3V～ 15V (SPACE)=+3～ +15V 、 CTS、 DSR、 DTR和 DCD等控制线上： （接通， ON状态，正电压）＝ +3V～ +15V （断开， OFF状态，负电压 )=3V～ 15V 以上规定说明了 RS323C标准对逻辑电平的定义。 对于数据（信息码）：逻辑“ 1”（传号）的电 平低于 3V，逻辑“ 0”（空号）的电平高于 +3V；对于控制信号；接通状态（ ON）即信号有效的电平高于 +3V，断开状态 (OFF)即信号无效的电平低于 3V，也就是当传输电平的绝对值大于 3V时，电路可以有效地检查出来，介于3～ +3V之间的电压无意义，低于 15V或高于 +15V的电压也认为无意义，因此，实际工作时，应保证电平在177。 (3～ 15)V之间。 9 EIA RS232C 与 TTL转换： EIA RS232C 是用正负电压来表示逻辑状态，与 TTL以高低电平表示逻辑状态的规定不同。 因此，为了能够同计算机接口或终 端的 TTL器件连接，必须在 EIA RS232C 与 TTL电路之间进行电平和逻辑关系的变换。 实现这种变换的方法可用分立元件，也可用集成电路芯片。 目前较为广泛地使用集成电路转换器件，如 MC148 SN75150芯片可完成 TTL电平到 EIA电平的转换，而MC148 SN75154可实现 EIA电平到 TTL电平的转换。 MAX232芯片可完成 TTL←→ EIA双向电平转换。 DS1302 时钟模块 DS1302为美国 DALLAS公司推出的具有涓细电流充电能力的低功耗实时 时钟电路 DS1302的结构、工作原理及其在实时显示时间中的应用。 它可以对年、月、日、周、日、时、分、秒进行计时，且具有闰年补偿等多种功能。 电路图如 6所示 图 6 DS1302时钟模块 DS1302工 作电压为 ～。 采用三线接口与 CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的 时钟信号 或 RAM数据。 DS1302内部有一个 318 的用于临时性存放数据的 RAM寄存器。 DS1302是 DS1202的升级产品，与 DS1202兼容，但增加了主电源 /后背电源双电源引脚，同时提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。 DS1302的引脚排列 ,其中 Vcc1为后备电源， Vcc2为主电源。 在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。 DS1302由 Vcc1或 Vcc2两者中的较大者供电。 当Vcc2大于 Vcc1＋ ， Vcc2给 DS1302供电。 当 Vcc2小于 Vcc1时， DS1302由 Vcc1供电。 X1和 X2是振荡源，外接。 RST是复位 /片选线，通过把 RST输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。 RST输入有两种功能：首先， RST接通 10 控制逻辑，允许地址 /命令序列送入移位寄存器；其次， RST提供终止单字节或多字节数据的传送手段。 当 RST为高电平时，所有的数据传送被初始化，允许对DS1302进行操作。 如果在传送过程中 RST置为低电平，则会终止此次数据传送，I/O引脚变为高阻态。 上电运行时，在 Vcc， RST必须保持低电平。 只有在 SCLK为低电平时，才能将 RST置为高电平。 AT2401 存储模块 AT24C01为 ATMEL公司产品，非逻辑性加密卡，可以与 AT24C02兼容。 AT24C01 是一个 1K位串行 CMOS E2PROM， 内部含有 128个 8位字节 ， CATALYST 公司的先进 CMOS 技术实质上减少了器件的功耗 ， AT24C01有一个 8字节页写缓冲器 AT24C02有一个 16字节页写缓冲器 ， 该器件通过 I2C总线接口进行操作 ， 有一个专门的写保护功能。 电路图如图 7所示： 图 7 AT2401存储模块 特性 ： 与 400KHz I2C总线兼容 到 伏工作电压范围 低功耗 CMOS 技术 11 写保护功能 当 WP 为高电平时进入写保护状态 页写缓冲器 自定时擦写周期 1,000,000 编程 /擦除周期 可保存数据 100 年 8 脚 DIP SOIC 或 TSSOP 封装 温度范围 商业级 工业级和汽车级 管脚描述 ： A0 A1 A2 器件地址选择 SDA 串行数据 /地址 SCL 串行时钟 WP 写保护 Vcc + 工作电压 Vss 地 在本设计中密码保存在 AT24C01中，通过向其中写入或读出来完成密码的修改及校对工作。 AT24C01的 A0 A1 A2 为 地址输入端这些输入脚用于多个器件级联时设置器件地址 当这些脚悬空时默认值为 0， 最大可级联 8个器件。 如果 WC管脚连接到 Vcc所有的内容都被写保护只能读 ,当 WP管脚连接到 Vss或悬空允许器件进行正常的读 /写操作 ,在此直接接到地确保可正常读写。 继电器控制模块 继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控 制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。 故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。 本设计采用继电器为电磁式继电器。 其电路硬件如图 8所示 ： 12 图 8 继电器模块 电磁 式继电器一般由铁芯、 线圈 、 衔铁 、触点簧片等组成的。 只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在 电磁力 吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（ 常开触点 ）吸合。 当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与。