本科-基于單片機的電子密碼鎖設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 RXD（ ） 串行輸入口 T0（ ） 定時 /計數器 0外部輸入 TXD（ ） 串 行輸出口 T1（ ） 定時 /計數器 1外部輸入 INT0（ ） 外中斷 0 WR（ ） 外部數據存儲器寫選通 INT1（ ） 外中斷 1 RD（ ） 外部數據存儲器讀選通 RST：復位輸入。當振蕩工作時， RST 引腳出現兩個機器周期上高電平將使單片機復位。 WDT益出將使該引腳輸出高電平，設置 SFR AUXR 的 DISRTO 位（地址 8EH）可打開或 關閉該功能。 DISRTO 位缺省為 RESET 輸出高電平打開狀態。 ALE/PROG：當訪問外部程序存儲器或數據存儲器時， ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8位字節。即使不訪問外部存儲器， ALE仍以時鐘振蕩頻率的 1/6 輸出的正脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目地，要注意的是：第當訪問外部數據存儲器時將跳過一個 ALE 脈沖。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（ SFR）區中的 8EH 單元的 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。該位禁位后，只有一條 MOVX 和 MOVC 指令 ALE 才會被激活。此外，該引腳伎被微弱 拉高，單片機執行外部程序時，應設置 ALE 無效。 PSEN：程序儲存允許（ PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當AT89S51 由外部程序存儲器取指令（或數據）時，每個機器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個脈沖。當訪問外部數據存儲器，高有兩次有效的 PSEN 信號。 EA/VPP：外部訪問允許。欲使 CPU 公訪問外部程序存儲器（地址 0000H－FFFFH）， EA端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位 LB1 被編程，復位時內部會鎖存 EA 端狀態。如 EA 端為高電平（接 Vcc 端）， CPU 則執行內部程序存儲器中的 指令。 Flash 存儲器編程時 ,該引腳加上＋ 12V 的編程電壓 Vpp。 XTAL1：振蕩器反相放大器及內部時鐘發生器的輸入端。 XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。 重慶科技學院高等教育自學考試本科畢業論文 3 主要元器件介紹 8 AT89S51 芯片內部結構 特殊功能寄存器：特殊功能寄存器的片內空間分存如下圖 。這些地址并沒有全部占用，沒有占用的地址不可使用，讀這些地址將得到一個隨意的數值。而寫這些地址單元將不能得到預期的結果。 中斷寄存器：各中斷允許控制位于 IE 寄存器， 5 個中斷源的中斷優先級控制位于 IP 寄存器。圖 AUXR 輔助寄存器。 AUXR 地址 =8EH 復位狀態 =XXX00XX0B Not Bit Addressable Bit 保留為將來擴展用途位 DISALE ALE禁止 /使能 DISALE 操作模式 0 ALE輸出 1/6振蕩時鐘頻率脈沖 1 AEL僅在執行 MOVX 或 MOVC指令期間輸出脈沖 DISRTO 禁止 /使能復位輸出 DISRTO 0 復位引腳在 WDT溢出時變高 1 復位引腳僅為輸入 WDIDLE 禁止 /使能 IDLE模式的 WDT WDIDLE 0 IDLE模式的 WDT繼續計數 1 IDLE模式的 WDT停止計數 圖 AUXR輔助寄存器 雙時鐘指針寄存器：為方便地訪問內部和外部數據存儲器，提供了兩個 16位數據指針寄存儲器： PD0 位于 SFR 區塊中的地址 82H、 83H 和 DP1 位于地址 84H、85H，當 SFR 中的位 DPS=0 時選擇 DP0,而 DPS=1 時選擇 DP1。在使用前初始化 DPS。 AUXR1 地址 =A2H 不可尋址位 復位狀態 =XXXXXXX0B Bit 保留為今后擴展用途 DPS 數據指針選擇位 WDIDLE DISRTO DISALE 7 6 5 4 3 2 1 0 DPS 7 6 5 4 3 2 1 0 重慶科技學院高等教育自學考試本科畢業論文 3 主要元器件介紹 9 DPS 0 選擇 DPTR 寄存器 DP0L,DP0H 1 選擇 DPTR 寄存器 DP1L,DP1H 圖 雙時鐘指針寄存器 電源空閑標志：電源空閑標志（ POF）在特殊功能寄存儲器 SFR 中 PCON 的第4 位（ ） ,電源打開時 POF 置“ 1” ,它可由軟件設置睡眠狀態并不為復位所影響。 存儲器結構： MCS51 單片機內核采用程序存儲器和數據存儲器空間分開的結構，均具有 64KB 外部程序和數據的尋址空間。 程序存儲器：如果 EA 引腳接地（ GND），全部程序均執行外部存儲器。在AT89S51,假如接至 Vcc（電源＋），程序首先執行從地址 0000H－ 0FFFH（ 4KB）內部程序存儲器，再執行地址為 1000H－ FFFFH（ 60KB）的外部程序存儲器。 數據存儲器：在 AT89S51 的具有 128 字節的內部 RAM，這 128 字節可利用直接或間接尋址方式訪問，堆棧操作可利用間接尋址方式進行， 128 字節均可設置為堆棧區空間。 看門狗定時器（ WDT）： WDT是為了解決 CPU 程序運行時可能進入混亂或死循環而設置，它由一個 14bit 計數器和看狗復位 SFR（ WDTRST）構成。外部復位時，WDT 默認為關閉狀態，要打開 WDT，必按順序將 01H 和 0E1H 寫到 WDTRST 寄存器，當啟動了 WDT，它會隨晶體振蕩器在每個機器周期計數，除硬件復位或 WDT 溢出復位外沒有其它方法關閉 WDT，當 WDT 溢出，將使 RST引腳輸出高電平的復位脈沖 。 存儲芯片 AT24C02 AT24C02 是美國 Atmel 公司的低功耗 CMOS 型 E2PROM，內含 256 8位存儲空間， 具有工作電壓寬 (～ V)、擦寫次數多 (大于 10000 次 )、寫入速度快 (小于 10 ms)、抗干擾能力強、數據不易丟失、體積小等特點。而且他是采用了 I2C總線式進行數據讀寫的串行器件，占用很少的資源和 I/O線，并且支持在線編程，進行數據實時的存取十分方便。 AT24C02 中帶有的片內地址寄存器。每寫入或讀出一個數據字節后，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個字節的數據。 I2C 總線是一種用于 IC 器件之間連接的二線制總線。他通過SDA(串行數據線 )及 SCL(串行時鐘線 )兩根線在連到總線上的器件之間傳送信息，并根據地址識別每個器件。 AT24C02 正是運用了 I2C 規程，使用主／從機雙向通信，主機 (通常為單片機 )和從機 (AT24C02)均可工作于接收器和發送器狀態。主機產生串行時鐘信號 (通過 SCL 引腳 )并發出控制字，控制總線的傳送方向，并產生開始和停止的條件。無論是主機還是從機，接收到一個字節后必 須發出一重慶科技學院高等教育自學考試本科畢業論文 3 主要元器件介紹 10 個確認信號 ACK。 AT24C02 的控制字由 8位二進制數構成，在開始信號發出以后，主機便會發出控制字，以選擇從機并控制總線傳送的方向。 SOIC PDIP 圖 AT24C02的兩種引腳圖 1234 5678AT24C02VCCAT89S51R1R2 圖 AT24C02的電路接線圖 圖中 AT24C02 的 3 腳是三條地址線，用于確定芯片的硬件地址。在AT89C51 試驗開發板上它們都接地，第 8腳和第 4腳分別為正、負電源。第 5腳SDA 為串行數據輸入 /輸出，數據通過這 條雙向 I2C 總線串行傳送，在 AT89C51試驗開發板上和單片機的 連接。第 6 腳 SCL 為串行時鐘輸入線，在 AT89C51試驗開發板上和單片機的 。 SDA和 SCL都需要和正電源間各接一個 的電阻上拉。第 7 腳需要接地。 24C02 中帶有片內地址寄存器。每寫入或讀出一個數據字節后，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 個字節的數據。 LCD1602 顯示器 現在的字符型液晶模塊已經是單片機應用 設計中最常用的信息顯示器件了。 1602 型 LCD 顯示模塊具有體積小，功耗低，顯示內容豐富等特點。 1602 型LCD 可以顯示 2 行 16 個字符，有 8 位數據總線 D0~D7 和 RS， R/W， EN 三個控制重慶科技學院高等教育自學考試本科畢業論文 3 主要元器件介紹 11 端口，工作電壓為 5V，并且具有字符對比度調節和背光功能 。 接口信號說明 1602 型 LCD 的接口信號說明如表 33 所示： 表 33 1602型 LCD的接口信號說明 編號 符號 引腳說明 編號 符號 引腳說明 1 VSS 電源地 9 D2 Data I/O 2 VDD 電源正極 10 D3 Data I/O 3 V0 液晶顯示偏壓信號 11 D4 Data I/O 4 RS 數據 /命令選擇端（ H/L） 12 D5 Data I/O 5 R/W 讀寫選擇端（ H/L） 13 D6 Data I/O 6 E 使能信號 14 D7 Data I/O 7 D0 Data I/O 15 BLA 背光源正極 8 D1 Data I/O 16 BLK 背光源負極 主要技術參數 1602 型 LCD 的主要技術參數如下表所示： 表 34 1602型 LCD的主要技術參數 顯示容量 16X2 個字符 芯片工作 電壓 ～ 工作電流 （ ） 模塊最佳工作電壓 字符尺寸 (WXH)mm 重慶科技學院高等教育自學考試本科畢業論文 3 主要元器件介紹 12 基本操作程序 讀狀態：輸入： RS=L， RW=L， E=H 輸出： D0~D7=狀態字 讀數據：輸入： RS=H， RW=H， E=H 輸出：無 寫指令：輸入： RS=L， RW=L， D0~D7=指令碼， E=高脈沖 輸出： D0~D7=數據 寫數據：輸入： RS=H， RW=L， D0~D7=數據， E=高脈沖 輸出：無 晶體振蕩器 晶體振蕩器，簡稱晶振，其作用在于產生原始的 時鐘頻率 ，這個頻率經過頻率發生器的放大或縮小后就成了電腦中各種不同的總線頻率。以 聲卡 為例，要實現對 模擬信號 或 48kHz 的采樣，頻率發生器就必須提供一個 或 48kHz 的時鐘頻率。如果需要對這兩種 音頻 同時支持的話，聲卡就需要有兩顆晶振。但是現在的娛樂級聲卡為了降低成本，通常都采用 SCR 將輸出的采樣頻率固定在 48kHz，但是 SRC 會對音質帶來損害，而且現在的娛樂級聲卡都沒有很好地解決這個問題。 現在應用最廣泛的是 石英晶體振蕩器 。 石英晶體振蕩器是一種高精度和高穩定度的振蕩器，石英晶體振蕩器也稱石英晶體諧振器，它用來穩定頻率和選擇頻率，是一種可以取代 LC 諧振回路的晶體諧振元件。石英晶體振蕩器廣泛地應用在電視機、影碟機、錄像機、無線通訊設備、電子鐘表、 單片機 、數字儀器儀表等電子設備中。為數據處理設備產生時鐘信號和為特定系統提供基準信號。 在單片機中為其提供時鐘頻率。 石英晶體振蕩器是利用石英晶體（二氧化硅的結晶體）的壓電效應制成的一種諧振器件，它的基本構成大致是：從一塊石英晶體上按一定方位角切下薄片（簡稱為晶片，它可以是正方形、矩形或圓形等），在它的兩個對應面上涂敷銀層作為電極，在每個電極上各焊一根引線接到管腳上，再加上封裝外殼就構成了石英晶體諧振器，簡稱為石英晶體或晶體、晶振。其產品一般用金屬外殼封裝，也有用玻璃殼、陶瓷或塑料封裝的。只要在晶體振子板極上施加交變電壓，就會使晶片產生機械變形振動，此現象即所謂逆壓電效應。當外加電壓頻率等于晶體諧振器的固有頻率時，就會發生壓電諧振，從而導致機械變形的振幅突然增大 。 重慶科技學院高等教育自學考試本科畢業論文 4 系統硬件構成 13 4 系統硬件構成 電源輸入部分 密碼鎖主控制部分電源需要用 5V直流電 源供電，其電路如圖 ，把頻率為 50Hz、有效值為 220V 的單相交流電壓轉換為幅值穩定的 5V