智能密码锁毕业设计论文(编辑修改稿)

智能密码锁毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

2 密码保护 键盘输入电路 显示电路 报警电路 7 AT89C51 是在半导体硅片上集成微处理器，存储器与各种 I/O 接口的单片机。 单片机上的可擦除只读存储器可以反复擦除 1000 次。 并且该器件采用 ATMEL 高密度非易失存储器 制造 技术制造，抗干扰能力强。 由于将多功能 8 位 CPU 和闪速存储器组合在单 个芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一种高效微控制器， 功能齐全， 简单方便。 AT89C51单片机提供了一种灵活性高且价廉的方案，许多嵌入式控制系统青睐于这种多功能的芯片。 它的外形及引脚排列如图 32 所示 ： 图 32 AT89C51 芯片 主要特性 ： （ 1） ． 与 MCS51 可以兼容 ； （ 2） ． 可编程 FLASH 存储器（ 4K 字节） ； （ 3） ． 寿命： 1000 次写 /擦循环 ； （ 4） ． 数据保留时间长，可达 10 年 ； （ 5） ． 全静态工作：最高 24MHz； （ 6） ． 三级程序存储器锁定 ； （ 7） ． 1288 位内部 RAM； （ 8） ． 32 可编程 I/O 线 ； （ 9） ． 两个 16 位定时器 /计数器 ； 8 （ 10） ． 5 个中断源 ； （ 11） ． 可编程串行通道 ； （ 12） ． 片内有振荡器和时钟电路。 特性概述 ： AT89C51 不仅可以为使用者提供以上标准 功能，同时 可 支持两种软件可选的节电工作模式。 空闲方式停止 CPU的工作，但允许 RAM，定时 /计数器，串行通信口及中断系统继续工作。 掉电方式保存 RAM 中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。 管脚说明 ： （ 1）． I/O 引脚 P0 口： P0 口是一个 8 位漏级开路的双向 I/O 口，每脚可驱动 8 个 LS 型 TTL 负载。 当 P0 口的管脚第一次写 1 时，被定义为高阻输入。 当 89C51 扩展外部存储器及 I/O 接口芯片时， P0 口作为地址总线（低八位）及数据总线的分时复用端口。 在 FLASH 编程时， P0 口作为原码输 入口，当 FLASH 进行校验时， P0 输出原码，此时 P0 外部必须接上拉电阻，此时为准双向口。 P1 口： P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位准双向 I/O 口。 同时它可驱动 4 个 LS型 TLL 负载。 P1 口管脚写入 1 后，被内部上拉为高，可用作输入， P1 口被外部下拉为低电平时，将输出电流。 在 FLASH 编程和校验时， P1 口作为低八位地址接收。 P2 口：八位，准双向 I/O 口，具有内部上拉电阻。 P2 口缓冲器可接收，输出 4 个TTL 门电流。 当作为普通的 I/O 输入时，应先向端口的输出锁存器写入 1。 因此作为输入时， P2 口的管脚被外部拉低， 将输出电流。 这是由于内部上拉的缘故。 P2 口当用于外部程序存储器或 16 位地址外部数据存储器进行存取时， P2 口输出地址的高八位。 在给出地址 “ 1” 时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2 口输出其特殊功能寄存器的内容。 P2 口在 FLASH 编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3 口： P3 口是 8 位，同时带有内部上拉电阻的准双向 I/O 口，可接收输出 4 个 TTL门电流。 当 P3 口写入 “ 1” 后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。 作为输入，由于外部下拉为低电平， P3 口将输出电流（ ILL），这是由于 上拉的缘故。 P3 口也可为 AT89C51 提供第二功能，如 表 31 所示： 表 31 P3 口的第二功能 9 引脚 第二功能 说明 RXD 串行数据输入口 TXD 串行数据输出口 /INT0 外部中断 0 输入 /INT1 外部中断 1 输入 T0 定时器 0 外部计数输入 T1 定时器 1 外部计数输入 /WR 外部数据存储器写选通输入 /RD 外部数据存储器写选通输入 P3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 （ 2）． 电源 电源引脚接入单片机的工作电源 ； VCC 接 +5V电源 ； VSS 接地。 （ 3）． 时钟引脚 XTAL1：是用来做为片内振荡器反相放大器和时钟发生器电路的输入端。 当使用片内振荡器时，该引脚连接外部石英晶体和微调电容。 当采用外接时钟源时，引脚 XTAL1接收外部时钟振荡器的信号。 XTAL2：作为片内振荡器反相放大器的输出端。 当采用外接时钟源时， XTAL2 引脚悬空。 当使用片内振荡器时，该引脚连接外部石英晶体和微调电容。 （ 4）． 控制引脚 该类引脚不仅可以提供控制信号，有的引脚还具有复用功能。 RST：作为 复位信号 的输入端，高电平时有效。 当对单片机进行复位操作时，要保持 RST 脚大于两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的低 8位字节。 在平时， ALE 端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为时钟振荡器频率fOSC 的 1/6。 因此它可用作对外部输出的脉冲或定时信号使用。 然而要注意的是：每当用作访问外部数据存储器时，将跳过一个 ALE 脉冲。 因此严格来说，它不适宜用作准确的时钟源或定时信号。 如想禁止 ALE 的输出可在 SFR8EH 地址上置 0。 此时， ALE只有在执行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。 另外，该引脚被略微拉高。 如果微处理器在外部执行状态 ALE 禁止，置位无效。 /PROG 为该引脚的第二功能，在对片内 10 FLASH 编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。 /PSEN：外部程序存储器的选通 信号。 在单片机读取外部程序存储器期间，此引脚输出脉冲的负跳沿 作为 读外部程序存储器的选通信号。 但在访问外部数据存储器时，/PSEN 信号将不出现。 /EA/VPP： /EA 为外部程序存储器访问允许控制端。 当 /EA 保持低电平时，则在此期间对程序存储器的读操作只限定在外部程序存储器，地址为 0000HFFFFH，不管是否有内部程序存储器。 注意加密方式 1 时， /EA 将内部锁定为 RESET；当 /EA 端保持高电平时，单片机读片内程序存储器，但在 PC 值超过 0FFFH 时，将自动转向访问外部程序存储器中的程序。 VPP 为该引脚的第二功能，为变成电压输入端。 在对片内 Flash 固化编程时，对于 89C51 引脚加载的编程电压为 +5V或 +12V。 存储芯片 AT24C02 具有 I2C串行总线接口 EEPROM有多个厂家生产的多种类型的产品。 其中 ， AT24C02是美国 Atmel 公司 生产的 低功耗 CMOS 型 EEPROM，内含 2568 位存储空间， 具有工作电压宽 (～ V)、擦写次数多 (大于 10000 次 )、写入速度快 (小于 10 ms)、抗干扰 能力强、数据可 保存 100 年 、体积小等特点。 而且它是采用了 I2C 总线式进行数据读写的串行器件， 具有写保护、可靠性高、功耗低等特点，同时 占用很少的资源和 I/O 线，并且支持在线编程， 具有一个 16B 的页写缓冲器， 进行数据实时的存取十分方便。 I2C（ Inter－ Integrated Circuit）总线是由 PHILIPS 公司推出 的 一种两线式串行总线。 它是目前使用较为广泛的芯片间串行扩展总线。 它用于连接微控制器及其外围设备，可以通过两条连线实现全双工同步数据传送。 它是微电子通信控制领域广泛采用的一种总线标准，同时也是同步通信的一种特殊形式。 它可以使具有 I2C 总线的单片机直接与具有 I2C 总线接口的各种扩展器件连接。 它 具有接口线少，控制方式简单，器件封装形式小，通信速率较高等优点。 AT24C02 操作时有两种寻址方式，芯片寻址和片内子地址寻址。 AT24C02中带有的片内地址寄存器， 每写入或读出一个数据字节后，该地址寄存器自动加 1，从而可以实现对下一个存储单元的读写，并且 所有字节均以单一操作方式读取。 一 次操作可写入多达 8 个字节的数据，这样的话可以降低总的写入时间。 它依靠 SDA(串行数据线 )及 SCL(串行时钟线 )两根线在连到总线上的器件之间 进行 信息 的传输，并通过 地址识别每个器件。 AT24C02 正是运用了 I2C 规程，使用主 /从机双向通信，主机 (通常为单片机 )和从机 (AT24C02)均可 在 接收器和发送器状态 进行。 主机产生串行时钟信号 (通过 11 SCL 引脚 )的同时，会 发出控制字， 用来 控制总线的传送方向，并产生开始和停止的条件。 无论是主机还是从机，接收到一个字节后必须发出一个确认信号 ACK。 AT24C02的控制字由 8 位 二进制数构成。 管脚描述： SCL 为串行时钟 管脚： 用于产生器件所有数据发送或接收的时钟 ， 这是一个输入管脚。 SDL 为串行数据 /地址 管脚 ： 用于器件所有数据的发送或接 收 SDL，是一个开漏输出 管脚。 此管脚 可与其它开漏输出或集电极开路输出进行线或。 A0、 A A2 为器件地址输入端：当使用 AT24C02 时 ， 最大可级联 8 个器件。 如果只有一个 24C02 被总线寻址，这三个地址输入脚 A0、 A A2 可悬空或连接到 Vss。 WP 为写保护：如果 WP 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。 管脚图如图 32 所示： 图 32 AT24C02 引脚 显示电路（ LCD1602） LCD(Liquid Crystal Display)是液晶显示器的缩写，它是一种被动式的显示器，即液晶本身并不发光，而是利用液晶经过处理后能改变光线通过方向的特点，从而达到白底黑字或黑底白字显示的目的。 LCD 的构造是在两片平行的玻璃基板当中放置液晶盒，下基板玻璃上设置薄膜晶体管，上基板玻璃上设置彩色滤光片，通过 TFT 上的信号与电压改变来控制液晶分子的转动方向，从而 达到控制每个像素点偏振光出射与否而达到显示目的。 液晶显示器具有 很多优点，低压微功耗、外观小巧精致 、被动显示型 (无眩光、不刺激人眼、 不会引起眼睛疲劳 )、显示信息量大、易于彩色化 (在色谱上可以非常准确的复现 )、无电磁辐射 (对人体安全、 利于信息保密 )、长寿命、 抗干扰性能强，因而 在 仪器仪表和控制系统中 应用非常广泛。 12 所谓的 LCD1602 即是 16 字符 *2 行的字符型 LCD 显示器，它由 32 个字符点阵块组成，每个字符点阵块由 57 或 511 个点阵组成， 每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间 也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用。 可以显示 ASCII 码表中的所有可视的字符。 它内置了字符产生器 ROM(CGROM)、字符产生器 RAM(CGRAM)和显示数据 RAM（ DDRAM）。 CGROM 中内置了 192 个常用字符的字模， CGRAM 包含 8 个字节的 RAM，用来 存放用户自定义的字符， DDRAM 就是用来寄存待显示的字符代码。 1602 引脚及其具体功能如 表 32： 表 32 1602 引脚及功能 编号 符号 引脚说明 编号 符号 引脚说明 1 VSS 电源地 9 D2 Data I/O 2 VDD 电源正极 10 D3 Data I/O 3 VEE 液晶显示偏压信号 11 D4 Data I/O 4 RS 数据 /命令选择端（ H/L） 12 D5 Data I/O 5 R/W 读 /写选择端 (H/L) 13 D6 Data I/O 6 E 使能信号 14 D7 Data I/O 7 D0 Data I/O 15 BLA 背光源正极 8 D1 Data I/O 16 BLK 背光源负极 控制器内部设有一个数据地址指针，用户可通过它们来访问内部的全部 80 字节RAM。 数据指针设置如表 33 所示 表 33 数据指针设置 指令码 功能 80H+地址吗（ 027H,4067H） 设置数据地址指针 13 第 4 章 系统硬件构成 系统整体电路图 本密码锁系统硬件电路是由 AT89C51单片机、 LCD1602液晶显示、存储器 AT24C0矩阵键盘电路以及 控制报警 电路 5个模块组成的。 其整体电路图如下 图 41所示 ： 图 41 整体电路 单片机最小系统原理图 由 AT89C51，电源，复位电路，时钟产生电路组成。 电源由 +5v 的直流提供。 14 图 42 单片机最小系统原理 复位电路 单片机在启动时都需要复位，以使 CPU 及系统各部件处于确定的初始状态，并从初态开始工作。 只需给 AT89C51 的复位引脚 RST 加上大于 2 个机器周期（即 24 个时钟振荡周期）的高电平就可使 AT89C51 复位。 复位时， PC 初始化为 0000H， 为的是 使AT89C51 单片机从 0000H 单元开始执行程序。 不仅在正常启。