基于單片機(jī)的電子密碼鎖的畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p>　　基于單片機(jī)的電子密碼鎖設(shè)計(jì)</p><p>　　The Design of Electronic Password-lock with SCM</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著電子產(chǎn)品向智能化和微型化的不斷發(fā)展，單片機(jī)已成為電子產(chǎn)品研制和開發(fā)中首選的控制器。隨著人們生活水平的提高，如

2、何實(shí)現(xiàn)家庭防盜這一問題也變的尤其的突出，傳統(tǒng)的機(jī)械鎖由于其構(gòu)造的簡單，安全性能低，無法滿足人們的需要。</p><p>　　本文從經(jīng)濟(jì)實(shí)用的角度出發(fā)，采用美國Atmel公司的單片機(jī)AT89C51作為主控芯片，結(jié)合外圍的鍵盤輸入、顯示、報(bào)警、開鎖等電路，用匯編語言編寫主控芯片的控制程序，設(shè)計(jì)了一款可以具有報(bào)警功能的電子密碼鎖。</p><p>　　經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，該密碼鎖具有設(shè)計(jì)方法合理，簡單易

3、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。</p><p>　　關(guān)鍵詞：單片機(jī) 報(bào)警 密碼鎖 </p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　As electronic products are developing towards intelligence and mini

4、mization, single—chip computers (SCM ) have become the first choice for controllers in the development of electronic products. With the improvement of people's living standards, it has become particularly prominent a

5、bout how to achieve Anti-theft family. The traditional mechanical lock has such shortcoming as simple structure , Low security, it can't meet people's demands.</p><p>　　This article from the economic

6、 practical Angle and Atmel company adopts the microcontroller AT89C51 as the master, combined with peripheral chip keyboard input, display, alarm, unlock circuits, etc, with the main control chip assembly language prepar

7、ation control procedures, designed a paragraph can have alarm function electronic combination lock.</p><p>　　Experiments show that the designed cipher lock is characterized by its reasonable designing method

8、s, simple operation, low cost and property of safety and practicality．Besides，it works well as a residence lock and has great potential for commercial development．</p><p>　　Key words: SCM Alarm Ciphe

9、r lock </p><p><b>　　前言</b></p><p>　　在日常的生活和工作中, 住宅與部門的安全防范、單位的文件檔案、財(cái)務(wù)報(bào)表以及一些個(gè)人資料的保存多以加鎖的辦法來解決。若使用傳統(tǒng)的機(jī)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。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對日常生活中的安全保險(xiǎn)器件的要求越來越高。為滿足

10、人們對鎖的使用要求，增加其安全性，用密碼代替鑰匙的密碼鎖應(yīng)運(yùn)而生。密碼鎖具有安全性高、成本低、功耗低、易操作等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　在安全技術(shù)防范領(lǐng)域，具有防盜報(bào)警功能的電子密碼鎖逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械式密碼鎖，克服了機(jī)械式密碼鎖密碼量少、安全性能差的缺點(diǎn)，使密碼鎖無論在技術(shù)上還是在性能上都大大提高一步。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，特別是單片機(jī)的問世，出現(xiàn)了帶微處理器的智能密碼鎖，它除具有電子密碼鎖的功能外，

11、還引入了智能化管理、專家分析系統(tǒng)等功能，從而使密碼鎖具有很高的安全性、可靠性，應(yīng)用日益廣泛。</p><p>　　隨著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(shí)別、IC卡辨認(rèn)）已在國內(nèi)外相繼面世。但是這些產(chǎn)品的特點(diǎn)是針對特定的指紋和有效卡，只能適用于保密要求的箱、柜、門等。而且指紋識(shí)識(shí)別器若在公共場所使用存在容易機(jī)械損壞，IC卡還存在容易丟失、損壞等特點(diǎn)。加上其成本較高，一定程度上限制了這類產(chǎn)品的普及和

12、推廣。鑒于目前的技術(shù)水平與市場的接收程度，電子密碼鎖是這類電子防盜產(chǎn)品的主流。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是在proteus中用編程語言把電子密碼鎖的運(yùn)行過程模擬出來。</p><p><b>　　第1章電子密碼鎖</b></p><p>　　1.1電子密碼鎖簡介</p><p>　　電子密碼鎖是一種通

13、過密碼輸入來控制電路或是芯片工作，從而控制機(jī)械開關(guān)的閉合，完成開鎖、閉鎖任務(wù)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(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，通過編程來實(shí)現(xiàn)的。其性能和安全性已大大超過了機(jī)械鎖。其特點(diǎn)如下：</p><p>　　1、保密性好，編碼量多，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于彈子鎖。隨機(jī)開鎖成功率幾乎為零。2、誤碼輸入保護(hù)，當(dāng)輸入密碼多次錯(cuò)誤時(shí)，報(bào)警系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)。</p&

14、gt;<p>　　3、無活動(dòng)零件，不會(huì)磨損，壽命長。</p><p>　　4、使用靈活性好，不像機(jī)械鎖必須佩帶鑰匙才能開鎖。</p><p>　　5、電子密碼鎖操作簡單易行，一學(xué)即會(huì)。</p><p>　　1.2電子密碼鎖的發(fā)展趨勢</p><p>　　在日常生活和工作中，住宅與部門的安全防范、單位的文件檔案、財(cái)務(wù)報(bào)表以及一

15、些個(gè)人資料的保存多以加鎖的辦法來解決。目前門鎖主要用彈子鎖，其鑰匙容易丟失；保險(xiǎn)箱主要用機(jī)械密碼鎖，其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，制造精度要求高，成本高，且易出現(xiàn)故障，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。針對這些鎖具給人們帶來的不便若使用機(jī)械式鑰匙開鎖，為滿足人們對鎖的使用要求，增加其安全性，用密碼代替鑰匙的密碼鎖應(yīng)運(yùn)而生。它的出現(xiàn)為人們的生活帶來了很大的方便，有很廣闊的市場前景。由于電子器件所限，以前開發(fā)的電子密碼鎖，

16、其種類不多，保密性差，最基本的就是只依靠最簡單的模擬電子開關(guān)來實(shí)現(xiàn)的，制作簡單但很不安全，在后為多是基于EDA來實(shí)現(xiàn)的，其電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，電子元件繁多，也有使用早先的20引腳的2051系列單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)的，但密碼簡單，易破解。隨著電子元件的進(jìn)一步發(fā)展，電子密碼鎖也出現(xiàn)了很多的種類，功能日益強(qiáng)大，使用更加方便，安全保密性更強(qiáng)，由以前的單密碼輸入發(fā)展到現(xiàn)在的，密碼加感應(yīng)元件，實(shí)現(xiàn)了真真的電子加密，用戶只有密碼或電子鑰匙中的一樣，是打不開鎖的，隨

17、著電子元件的發(fā)展及人們對保密性需求的提高出現(xiàn)了越</p><p>　　出于安全、方便等方面的需要許多電子密碼鎖已相繼問世。但這類產(chǎn)品的特點(diǎn)是針對特定有效卡、指紋或聲音有效，且不能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，只能適用于保密要求高且供個(gè)人使用的箱、柜、房間等。由于數(shù)字、字符、圖形圖像、人體生物特征和時(shí)間等要素均可成為鑰匙的電子信息，組合使用這些信息能夠使電子防盜鎖獲得高度的保密性，如防范森嚴(yán)的金庫，需要使用復(fù)合信息密碼的電子防盜鎖

18、，這樣對盜賊而言是“道高一尺、魔高一丈”。組合使用信息也能夠使電子防盜鎖獲得無窮擴(kuò)展的可能，使產(chǎn)品多樣化，對用戶而言是“千挑百選、自得其所”?？梢钥闯鼋M合使用電子信息是電子密碼鎖以后發(fā)展的趨勢。</p><p><b>　　第2章單片機(jī)</b></p><p>　　2.1單片機(jī)簡介</p><p>　　單片機(jī)是一種集成在電路芯片，是采用超

19、大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。單片機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖：</p><p>　　2.2單片機(jī)的硬件特性</p><p>　　1、單片機(jī)集成度高。單片機(jī)包括CPU、4KB容

20、量的ROM（8031 無）、128 B容量的RAM、 2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器、4個(gè)8位并行口、全雙工串口行口。</p><p>　　2、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，實(shí)現(xiàn)模塊化;</p><p>　　3、單片機(jī)可靠性高，可工作到10^6 ~10^7小時(shí)無故障;</p><p>　　4、處理功能強(qiáng)，速度快。</p><p>　　2.3單片機(jī)的特點(diǎn)

21、</p><p>　　單片機(jī)的特點(diǎn)主要有 ：高集成度，體積小，高可靠性 ；控制功能強(qiáng)；低電壓，低功耗，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品 ；易擴(kuò)展；優(yōu)異的性能價(jià)格比。單片機(jī)是以工業(yè)測控對象、環(huán)境、接口特點(diǎn)出發(fā)向著增強(qiáng)控制功能，提高工業(yè)環(huán)境下的可靠性方向發(fā)展。主要特點(diǎn)如下：</p><p>　　1、種類多，型號(hào)全。很多單片機(jī)廠家逐年擴(kuò)大適應(yīng)各種需要，有針對性地推出一系列型號(hào)產(chǎn)品

22、，使系統(tǒng)開發(fā)工程師有很大的選擇余地。大部分產(chǎn)品有較好的兼容性，保證了已開發(fā)產(chǎn)品能順利移植，較容易地使產(chǎn)品進(jìn)行升級換代。</p><p>　　2、提高性能，擴(kuò)大容量，性能價(jià)格比高。集成度已經(jīng)達(dá)到300萬個(gè)晶體管以上，總線速度達(dá)到數(shù)十微妙到幾百納秒，指令執(zhí)行周期已經(jīng)達(dá)到幾微妙到數(shù)十納秒，以往片外XRAM現(xiàn)已在物理上存入片內(nèi)，ROM容量已經(jīng)擴(kuò)充達(dá)32K，64K，128K以致更大的空間。價(jià)格從幾百到幾元不等。</p

23、><p>　　3、增加控制功能，向真正意義上的“單片”機(jī)發(fā)展。把原本是外圍接口芯片的功能集成到一塊芯片內(nèi)，在一片芯片中構(gòu)造了一個(gè)完整的功能強(qiáng)大的微處理應(yīng)用系統(tǒng)。</p><p>　　4、低功耗。現(xiàn)在新型單片機(jī)的功耗越來越小，供電電壓從5V降低到了3.2V，甚至1V，工作電流從mA降到µA級，gz2頻率從十幾兆可編程到幾十千赫茲。特別是很多單片機(jī)都設(shè)置了多種工作方式，這些工作方式包括等

24、待，暫停，睡眠，空閑，節(jié)電等。</p><p>　　5、C語言開發(fā)環(huán)境，友好的人機(jī)互交環(huán)境。大多數(shù)單片機(jī)都提供基于C語言開發(fā)平臺(tái)，并提供大量的函數(shù)供使用，這使產(chǎn)品的開發(fā)周期、代碼可讀性、可移植性都大為提高</p><p>　　2.4單片機(jī)的應(yīng)用</p><p>　　1、在智能儀表中的應(yīng)用</p><p>　　這是單片機(jī)應(yīng)用最多最活躍的領(lǐng)域

25、之一。在各類儀器儀表中引入單片機(jī)，使儀器儀表智能化，提高測試的自動(dòng)化程度和精度，簡化儀器儀表的硬件結(jié)構(gòu)，提高其性能價(jià)格比。</p><p>　　2、在機(jī)電一體化中的應(yīng)用</p><p>　　機(jī)電一體化產(chǎn)品是指集機(jī)械技術(shù)，微電子技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體，使其產(chǎn)品具有智能化特征的電子產(chǎn)品。它是機(jī)械工業(yè)發(fā)展的方向。</p><p>　　3、在實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用</p

26、><p>　　單片機(jī)廣泛用于各種實(shí)時(shí)過程控制系統(tǒng)中，例如工業(yè)過程控制、過程監(jiān)測、航空航天、間斷武器、機(jī)器人系統(tǒng)等各種實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)。用單片機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理和控制，保證系統(tǒng)工作在最佳狀態(tài)，有利于提高系統(tǒng)的工作效率和產(chǎn)品的質(zhì)量。</p><p>　　4、在人們生活中的應(yīng)用</p><p>　　目前國內(nèi)外各種家具已經(jīng)普遍用單片機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的控制電路，例如，洗衣機(jī)、電冰箱、空

27、調(diào)機(jī)、微波爐、電飯煲、收音機(jī)、音像、電風(fēng)扇及許多高級電子玩具都配上了單片機(jī)。</p><p>　　5、在其他方面的應(yīng)用</p><p>　　單片機(jī)還廣泛應(yīng)用于辦公自動(dòng)化領(lǐng)域、商業(yè)營銷領(lǐng)域、安全防衛(wèi)、汽車及通信系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)外部設(shè)備、模糊控制等領(lǐng)域。</p><p>　　第3章密碼鎖的設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1設(shè)計(jì)方案的選擇</

28、p><p>　　3.1.1方案一：采用數(shù)字電路控制</p><p>　　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，共設(shè)了9個(gè)用戶輸入鍵，其中只有4個(gè)是有效的密碼按鍵，其它的都是干擾按鍵，若按下干擾鍵，鍵盤輸入電路自動(dòng)清零，原先輸入的密碼無效，需要重新輸入；如果用戶輸入密碼的時(shí)間超過10秒（一般情況下，用戶不會(huì)超過10秒，若用戶覺得不便，還可以修改）電路將報(bào)警20秒

29、，若電路連續(xù)報(bào)警三次，電路將鎖定鍵盤2分鐘，防止他人的非法操作。采用數(shù)字電路設(shè)計(jì)的方案好處就是設(shè)計(jì)簡單但控制的準(zhǔn)確性和靈活性差。故不采用。</p><p>　　3.1.2方案二：采用以單片機(jī)為核心的控制方案</p><p>　　由于單片機(jī)種類繁多，各種型號(hào)都有其一定的應(yīng)用環(huán)境，因此在選用時(shí)要多加比較，合理選擇，以期獲得最佳的性價(jià)比。一般來說在選取單片機(jī)時(shí)從下面幾個(gè)方面考慮：性能、存儲(chǔ)器、

30、運(yùn)行速度、I/O口、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、串行接口、模擬電路功能、工作電壓、功耗、封裝形式、抗干擾性、保密性，除了以上的一些的還有一些最基本的比如：中斷源的數(shù)量和優(yōu)先級、工作溫度范圍、有沒有低電壓檢測功能、單片機(jī)內(nèi)有無時(shí)鐘振蕩器、有無上電復(fù)位功能等。在開發(fā)過程中單片機(jī)還受到：開發(fā)工具、編程器、開發(fā)成本、開發(fā)人員的適應(yīng)性、技術(shù)支持和服務(wù)等等因素。</p><p>　　基于以上因素本設(shè)計(jì)選用單片機(jī)AT89C51作為本設(shè)計(jì)的核

31、心元件，利用單片機(jī)靈活的編程設(shè)計(jì)和豐富的I/O端口，及其控制的準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)基本的密碼鎖功能。在單片機(jī)的外圍電路外接輸入鍵盤用于密碼的輸入和一些功能的控制,外接7SEG-MPX8-CC-BLUE顯示器用于顯示作用。當(dāng)用戶需要開鎖時(shí)，先按鍵盤開鎖鍵之后按鍵盤的數(shù)字鍵0－9輸入密碼。當(dāng)數(shù)字輸入超過6個(gè)時(shí)，給出報(bào)警信息。在密碼輸入過程中，若輸入錯(cuò)誤，可以利用“CLR”鍵刪除剛才輸入的錯(cuò)誤的數(shù)字。</p><p>　　可以

32、看出方案二控制靈活準(zhǔn)確性好且保密性強(qiáng)還具有擴(kuò)展功能，根據(jù)現(xiàn)實(shí)生活的需要此次設(shè)計(jì)采用此方案。</p><p>　　3.2本設(shè)計(jì)所要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)</p><p>　　用4×3組成0～9數(shù)字鍵及確認(rèn)鍵、刪除鍵；用8位數(shù)碼管組成顯示電路提示信息，當(dāng)輸入密碼時(shí)，只顯示“-”，當(dāng)密碼位數(shù)輸入完畢按下確認(rèn)鍵時(shí)，對輸入的密碼與設(shè)定的密碼進(jìn)行比較，若密碼正確，則鎖開，此處用LED發(fā)光二極管亮一秒

33、鐘作為提示；若密碼不正確，禁止按鍵輸入3秒，同時(shí)發(fā)出“滴、滴”報(bào)警聲。</p><p>　　3.3電子密碼鎖的程序設(shè)計(jì)</p><p><b>　　程序流程圖設(shè)計(jì)：</b></p><p><b>　　軟件流程圖</b></p><p>　　第4章主要元器件介紹</p><

34、p>　　4.1主控芯片AT89C51</p><p>　　AT89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲(chǔ)器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機(jī)。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除1000次。該器件采用ATME

35、L高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本。AT89C單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。</p><p>　　4.2AT89C51主要性能</p><p>　　·與MCS-51 兼

36、容</p><p>　　·4K字節(jié)可編程FLASH存儲(chǔ)器</p><p>　　·壽命：1000寫/擦循環(huán)</p><p>　　·數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年</p><p>　　·全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz</p><p>　　·三級程序存儲(chǔ)器鎖定</p>&

37、lt;p>　　·128×8位內(nèi)部RAM</p><p>　　·32可編程I/O線</p><p>　　·兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器</p><p><b>　　·5個(gè)中斷源</b></p><p><b>　　·可編程串行通道</b>&

38、lt;/p><p>　　·低功耗的閑置和掉電模式</p><p>　　·片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路</p><p>　　AT89C51引角功能說明</p><p>　　圖4-1AT89C51芯片引腳圖</p><p><b>　　VCC：供電電壓。</b></p><

39、;p><b>　　GND：接地。</b></p><p>　　P0口：P0口為一個(gè)8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P0口的管腳第一次寫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。</p><p&

40、gt;　　P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)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口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)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。</p><p>　　P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)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“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)

41、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。這是由于內(nèi)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)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。</p><p>　　P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)

42、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口寫入“1”后，它們被內(nèi)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。</p><p>　　P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如圖4-2所示：</p><p>　　圖4-2P3口的一些特殊功能</p><p>　　P3口同時(shí)為閃爍編

43、程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。</p><p>　　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。</p><p>　　ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(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。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于

44、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，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。</p><p>　　/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。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的

45、/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。</p><p>　　/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），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)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）。</p><p>　　XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的

46、輸入。</p><p>　　XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。</p><p>　　4.4AT89C51的振蕩器與時(shí)鐘電路</p><p>　　單片機(jī)內(nèi)各部件之間有條不紊的協(xié)調(diào)工作，其控制信號(hào)是在一種基本節(jié)拍的指揮下按一定時(shí)間順序發(fā)出的，這些控制信號(hào)在時(shí)間上的相互關(guān)系就是CPU時(shí)序。而產(chǎn)生這種基本節(jié)拍的電路就是振蕩器和時(shí)鐘電路。</p><p

47、>　　AT89C51單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的單級反相放大器，如圖4-3所示。</p><p>　　圖4-3AT89C51內(nèi)部振蕩器電路圖</p><p>　　引腳XTAL1為反相器輸入端，XTAL2為反相器輸出端。當(dāng)在放大器兩個(gè)引腳上外接一個(gè)晶體(或陶瓷振蕩器)和電容組成的并聯(lián)諧振電路作為反饋元件時(shí)，便構(gòu)成一個(gè)自激振蕩器，</p><p>　　單片機(jī)

48、也可采用外部振蕩器向內(nèi)部時(shí)鐘電路輸入一固定頻率的時(shí)鐘源信號(hào)。此時(shí)，外部信號(hào)接至XTAL1端，輸入給內(nèi)部時(shí)鐘電路，而XTAL2端浮空即可。</p><p>　　4.5AT89C51的復(fù)位方式</p><p>　　單片機(jī)在開機(jī)時(shí)或在工作中因干擾而使程序失控或工作中程序處于某種死循環(huán)狀態(tài)等情況下都需要復(fù)位。復(fù)位的作用是使中央處理器CPU以及其他功能部件都恢復(fù)到一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)

49、開始工作。</p><p>　　4.5.1復(fù)位原理：</p><p>　　AT89C51單片機(jī)的復(fù)位靠外部電路實(shí)現(xiàn)，信號(hào)由RESET(RST)引腳輸入，高電平有效，在振蕩器工作時(shí)，只要保持RST引腳高電平兩個(gè)機(jī)器周期，單片機(jī)即復(fù)位。復(fù)位后，PC程序計(jì)數(shù)器的內(nèi)容為0000H，其他特殊功能寄存器的復(fù)位狀態(tài)如圖4-4所示。片內(nèi)RAM中內(nèi)容不變。</p><p>　　4.

50、5.2常用復(fù)位電路</p><p>　　一般有上電復(fù)位、手動(dòng)開關(guān)復(fù)位和自動(dòng)復(fù)位電路三種，如圖4-5所示</p><p>　　圖4-5單片機(jī)復(fù)位電路圖</p><p>　?。╝）上電復(fù)位電路；（b）手動(dòng)復(fù)位電路；（c）自動(dòng)復(fù)位電路</p><p>　　4.6AT89C51的程序執(zhí)行方式</p><p>　　程序執(zhí)

51、行方式是單片機(jī)的基本工作方式，即執(zhí)行用戶編寫好并存放在ROM中的程序。</p><p>　　4.7AT89C51的省電方式</p><p>　　AT89系列單片機(jī)有兩種省電運(yùn)行方式，即空閑方式和掉電方式。省電方式可使單片機(jī)功耗最小。</p><p>　　單片機(jī)正常工作時(shí)消耗10～20 mA電流，空閑方式工作時(shí)消耗1.75 mA電流，掉電方式工作時(shí)消耗5～50 μ

52、A電流。</p><p>　　在空閑和掉電方式下，單片機(jī)內(nèi)部硬件控制電路如圖4-6所示</p><p>　　4-6空閑和掉電方式內(nèi)部電路圖</p><p>　　4.8AT89C51的芯片擦除</p><p>　　整個(gè)PEROM陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號(hào)組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來完成。在芯片擦操作中，代碼

53、陣列全被寫“1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。</p><p>　　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的內(nèi)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。</p><p>　　4.9

54、鎖存器74LS245簡介</p><p>　　圖4-774LS245引腳圖</p><p>　　74LS245是我們常用的芯片，用來驅(qū)動(dòng)led或者其他的設(shè)備，它是8路同相三態(tài)雙向總線收發(fā)器，可雙向傳輸數(shù)據(jù)。</p><p>　　74LS245還具有雙向三態(tài)功能，既可以輸出，也可以輸入數(shù)據(jù)。</p><p>　　當(dāng)8051單片機(jī)的P0口總線負(fù)

55、載達(dá)到或超過P0最大負(fù)載能力時(shí)，必須接入74LS245等總線驅(qū)動(dòng)器。</p><p>　　當(dāng)片選端/CE低電平有效時(shí)，DIR=“0”，信號(hào)由 B 向 A 傳輸;（接收）</p><p>　　DIR=“1”，信號(hào)由 A 向 B 傳輸；（發(fā)送）當(dāng)CE為高電平時(shí)，A、B均為高阻態(tài)。</p><p>　　由于P2口始終輸出地址的高8位，接口時(shí)74LS245的三態(tài)控制端1G和

56、2G接地，P2口與驅(qū)動(dòng)器輸入線對應(yīng)相連。P0口與74LS245輸入端相連,E端接地，保證數(shù)據(jù)線暢通。8051的/RD和/PSEN相與后接DIR，使得RD且PSEN有效時(shí)，74LS245輸入（P0.1←D1），其它時(shí)間處于輸出（P0.1→D1）。</p><p>　　4.10 4×3矩陣鍵盤</p><p>　　如圖4-8所示，本系統(tǒng)采用4×3矩陣鍵盤，12個(gè)按鍵分為輸

57、入數(shù)字鍵：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9；功能鍵CRL、ENTER矩陣鍵盤。</p><p>　　圖4-84×3矩陣鍵盤</p><p>　　第5章用proteus模擬電子密碼鎖</p><p>　　5.1Proteus簡介</p><p>　　Proteus軟件是英國Labcenter electronics公司出

58、版的EDA工具軟件（該軟件中國總代理為廣州風(fēng)標(biāo)電子技術(shù)有限公司）。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。雖然目前國內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。

59、是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，其處理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年即將增加Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯器。</p><p>　　5.2Proteus仿真過程&

60、lt;/p><p>　　1、在開始程序中中點(diǎn)擊proteus的ISIS professional圖標(biāo)，打開proteus軟件，proteus的啟動(dòng)頁面如圖5-1：</p><p>　　圖5-1啟動(dòng)界面</p><p>　　運(yùn)行結(jié)果如圖5-2：</p><p>　　圖5-2運(yùn)行結(jié)果</p><p>　　2、按照需要的

61、元件清單（圖5-3）添加元件</p><p><b>　　圖5-3元件清單</b></p><p>　　在器件選擇按鈕中單擊“P”按鈕，或是執(zhí)行菜單命令“Library”-“Pick Device/Symbol”，分別添加AT89C51、74LS245、7SEG-MPX8-CC-BLUE、BUTTON、LED-YELLOW、RES、SOUNDER器件，如圖5-4所示：

62、</p><p>　　圖5-4添加元件</p><p>　　3、在ISIS原理編輯窗口中放置元件，再單擊工具箱中的“元件終端圖標(biāo)”，在對象選擇器中單擊“POWER”和“GROUND”放置電源和地，如圖5-5</p><p>　　圖5-5放置電源和地</p><p>　　4、放置好元件后，點(diǎn)擊總線圖標(biāo)，先布總線，再連接其他各線。左鍵雙擊

63、各元件。設(shè)置相應(yīng)元件參數(shù)，完成電路圖設(shè)計(jì)，如圖5-6</p><p><b>　　圖5-6電路圖</b></p><p>　　5、在PROTEUS ISIS中進(jìn)行軟件編程</p><p>　　5.1在PROTEUS ISIS中創(chuàng)建源代碼文件</p><p>　　選用Source→Add/Remove Source fi

64、les 命令，如圖5-7所示。</p><p>　　圖5-7選用Source→Add/Remove Source files 命令</p><p>　　將彈出如圖5-8所示的Add/Remove Source Code Fils對話框</p><p>　　圖5-8Add/Remove Source Code Fils對話框</p><p>

65、;　　點(diǎn)擊code generation tool 下方的下拉式菜單，將列出系統(tǒng)提供的代碼生成工具，如圖5-8所示。在本例中微處理器為80C51，因此選擇“ASEM51”代碼生成工具。</p><p>　　點(diǎn)選“NEW”按鈕，將出現(xiàn)圖5-9所示的新的源文件建立對話框。</p><p>　　在文件名一欄中為源代碼鍵入文件名“AT89C51”，并在文件類型中指定新建源文件的類型為“ASM51

66、source files (*.asm),如圖5-9所示。</p><p>　　圖5-9新的源文件建立對話框</p><p>　　點(diǎn)擊打開按鈕，將出現(xiàn)如圖5-10所示的對話框，點(diǎn)選“是（Y）”按鈕，即可完成新源文件的創(chuàng)建和添加，如圖5-11所示。點(diǎn)擊“OK”按鈕關(guān)閉源代碼文件創(chuàng)建對話框。</p><p>　　圖5-10新建源文件對話框圖 5-1

67、1源代碼文件創(chuàng)建完成</p><p>　　5.1.2在PROTEUS ISIS 中編輯源代碼</p><p>　　在PROTEUS ISIS 編輯環(huán)境中按動(dòng)ALT-S鍵，打開Source菜單，如圖5-12所示。</p><p>　　點(diǎn)選“1.AT89C51.ASM”，即可打開源文件編輯窗口，如圖5-13所示，在編輯環(huán)境中鍵入程序，并保存。</p>&l

68、t;p>　　圖5-12 打開Source菜單</p><p>　　圖5-13源文件編輯窗口</p><p>　　控制電路軟件源程序如下：</p><p>　　;******************************************************* ;以下8個(gè)字節(jié)存放8位數(shù)碼管的段碼 LED_BIT_1 EQU

69、 30H LED_BIT_2 EQU 31H LED_BIT_3 EQU 32H LED_BIT_4 EQU 33H LED_BIT_5 EQU 34H LED_BIT_6 EQU 35H LED_BIT_7 EQU 36H LED_BIT_8 EQU 37H ;以下6個(gè)字節(jié)存放初始密碼 WORD_1 EQU 38H WORD_

70、2 EQU 39H WORD_3 EQU 3AH WORD_4 EQU 3BH WORD_5 EQU 3CH WORD_6 EQU 3DH ;以下6個(gè)字節(jié)存放用戶輸入的6位密碼 KEY_1 EQU 3EH KEY_2 EQU 3FH KEY_3 EQU 40H KEY_4 EQU 41H KEY_5 EQU 42H&#

71、160;KEY_6 EQU 43H ;*************************************************</p><p>　　ALARM_1:SETB TR0 ;操作錯(cuò)誤報(bào)警 JB TR0,$ RET ALARM_2:SETB TR0 ;密碼錯(cuò)誤報(bào)警 JB TR0,$ LCALL DLY_

72、L RET ;************************************************** ;定時(shí)器中斷服務(wù)程序,用于聲音報(bào)警 INT_T0: CPL P1.7 MOV TH0,#(65536-700)/256 MOV TL0,#(65536-700)MOD 256 INC CNT_A MOV R1,CNT_A

73、60;CJNE R1,#30,RETUNE MOV CNT_A,#00H INC CNT_B MOV R1,CNT_B CJNE R1,#20,RETUNE MOV CNT_A,#00H MOV CNT_B,#00H CLR TR0 RETUNE: RETI ;**********************************

74、**************** ;段碼,輸入密碼左移子程序 SHIFTL: MOV LED_BIT_</p><p>　　編輯完成后，點(diǎn)選File→Save按鈕，如圖5-13所示。在源程序編輯窗口，按動(dòng)ALT-TAB鍵切換回ISIS編輯環(huán)境。</p><p>　　5.1.3在PROTEUS ISIS 中將源代碼文件生成目標(biāo)代碼</p><p&g

75、t;　　選擇Source→Build All 命令，如圖5-14所示。</p><p>　　圖5-14 選擇Source→Build All 命令</p><p>　　執(zhí)行這一命令后，ISIS將會(huì)運(yùn)行相應(yīng)的代碼生成工具，對所有源文件進(jìn)行編譯、連接，生成目標(biāo)代碼，同時(shí)彈出BUILD LOG 窗口，如圖所示。</p><p>　　圖5-15 BUILD LOG窗口&

76、lt;/p><p>　　這一創(chuàng)建信息給出了關(guān)于源代碼的編譯信息。本例中的源代碼沒有語法錯(cuò)誤，并且PROTEUS ISIS 將源代碼生成了目標(biāo)代碼。</p><p><b>　　5.2系統(tǒng)調(diào)試</b></p><p>　　5.2.1將目標(biāo)代碼添加到電路</p><p>　　在PROTEUS ISIS 編輯環(huán)境中，用鼠標(biāo)左鍵雙擊

77、AT89C51，將彈出如圖5-16所示的AT89C51元件屬性編輯對話框。</p><p>　　點(diǎn)擊Program File 文本框中的打開按鈕，彈出文件瀏覽窗口。</p><p>　　選擇“AT89C51.hex” 文件后，點(diǎn)擊“打開”按鈕，此時(shí)就將目標(biāo)代碼添加到了電路中。點(diǎn)擊“OK”按鈕完成編輯。</p><p>　　圖5-16AT89C51 元件屬性編輯對話

78、框</p><p><b>　　5.2.2電路調(diào)試</b></p><p>　　按動(dòng)控制面板中的暫停按鈕，開始調(diào)試程序。此時(shí)系統(tǒng)彈出源代碼窗口，如圖5-17所示</p><p>　　圖5-17源代碼窗口</p><p>　　調(diào)試程序，檢查錯(cuò)誤，直至程序無錯(cuò)誤。</p><p>　　按動(dòng)控制面板

79、中的開始按鈕，運(yùn)行程序，程序運(yùn)行初始結(jié)果只顯示PE,如圖5-18所示：</p><p>　　圖5-18程序運(yùn)行初始圖</p><p>　　輸入最大6位的密碼，，在輸入密碼過程中，數(shù)碼管只顯示“-”。程序運(yùn)行結(jié)果如圖5-19所示：</p><p>　　圖5-19程序運(yùn)行結(jié)果圖</p><p>　　當(dāng)密碼輸入完后，按下“ENTER”鍵，進(jìn)行密

80、碼比較，當(dāng)輸入密碼為123456時(shí)，則鎖開，此處用LED發(fā)光二極管亮一秒鐘作為提示；當(dāng)密碼不正確時(shí)，禁止按鍵3秒，同時(shí)發(fā)出“滴、滴”報(bào)警聲。當(dāng)密碼輸入錯(cuò)誤時(shí)，可利用“CLR”鍵刪除剛才輸入的錯(cuò)誤的數(shù)字。由于此次打印為黑白色，所以LED發(fā)光二極管亮與不亮不能分辨，所以就不展示燈亮后的圖片。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1、周潤景、張

81、麗娜、劉映群，PROTEUS入門使用教程，機(jī)械工業(yè)出版社</p><p>　　2、周潤景、張麗娜、丁莉，基于PROTEUS的電路及單片機(jī)設(shè)計(jì)與仿真，北京航空航天大學(xué)出版社</p><p>　　3、林立、張俊亮、曹旭東、劉得軍，單片機(jī)原理及應(yīng)用，電子工業(yè)出版社</p><p>　　4、劉守義、楊宏麗、王靜霞，單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)，西安電子科技大學(xué)出版社</p>