毕业设计论文基于AT89C52单片机的无限密码锁设计.doc

哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）摘 要随着电子产品向智能化和微型化的不断发展，单片机已成为电子产品研制和开发中首选的控制器。随着人们生活水平的提高，如何实现防盗这一问题也变的尤为重要，传统的机械锁，由于其构造的简单，安全性能低，无法满足人们的需要，各种电子密码锁应运而生。本系统采用AT98C52单片机做为主控芯片设计了一款可以多次修改密码具有密码错报警功能和无线开锁功能的无线遥控密码锁，本系统主要包括：矩阵键盘输入模块、LCD液晶显示模块、错误报警模块、掉电存储模块，无线开锁模块，所采用的编程语言是C语言。关键词AT89C52单片机；LCD液晶显示；NRF905无线模快；锁AbstractAlong with the electronic products to intelligent and continuous development of miniaturization, microcontroller has become a electronic product research and development first controller. As people living standard rise, how to realize the burglar this problem has become particularly important, the traditional mechanical lock due to its simple structure, safety performance is low, can't satisfy people's needs electronic combination lock arises at the historic moment.The system USES AT98C52 microcontroller as the main control chip design in a multiple cipher amending with password wrong alarm function and wireless lock function wireless remote control trick lock, this system mainly include: matrix keyboard input module, LCD module, error alarm module, power lost storage module, wireless lockpicking module, mainly programming language is C.Keywords AT89C52 microcontroller LCD display NRF905 wireless mould fast Lock目 录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 课题开发背景11.2 立题目的和意义11.3 国内外现状21.4 系统完成的功能2第2章 方案论证42.1 主控芯片的选择42.2 无线模块的选择42.3 键盘的选择52.4 液晶模块的选择62.5 本章小结6第3章 硬件系统设计73.1 系统硬件的总体设计73.2 元器件的选择83.3 各功能模块的介绍与设计93.3.1 主控芯片的介绍93.3.2 无线模块的介绍与设计123.3.3 LCD1602液晶显示模的介绍与设计143.3.4 串行EEPROM存储电路设计163.3.5 键盘电路设计183.3.6 报警电路设计193.3.7 开锁电路设计203.4 本章小结21第4章 系统软件设计224.1 软件系统的总体设计224.2 键盘输入密码开锁软件程序设计234.3 液晶显示程序设计244.4 存储和读出程序设计264.5 无线发送程序设计284.6 无线接收程序设计294.7 本章小结30第5章 系统调试315.1 系统硬件调试315.1.1 最小系统的调试315.1.2 液晶模块的调试315.1.3 键盘输入部分的调试345.1.4 AT24C04存储部分的调试355.1.5 无线模块的调试365.1.6 报警电路调试385.2 系统软件调试385.3 系统整体调试395.4 调试中遇到的问题和解决方法395.5 本章小结40结论41致谢42参考文献43附录144附录246附录348附录44953第1章 绪论1.1 课题开发背景随着人们生活质量的提高和安全意识的加强，如何更好的防盗这一问题也变得尤为重要，传统的机械锁由于其构造简单，被撬的事件屡见不鲜，已远远不能满足人们的需要，各种系列的密码锁广泛进入人们的生活和工作，因而密码锁系统的安全性就变得至关重要。电子式的密码锁，它具有成本相对不高，密码量大，不易破译的优点，但是这些电子密码锁系统都采用的是固定式的键盘，也就是将键盘固定在保险箱的面板上或用户的门上，这就使得用户在运作时没有隐蔽性，极易被人看见和偷拍而使得密码不安全，因而使用的安全性不高。电子式密码锁的市场占有量最大，因为它的成本低，安全高，运作简单，最能符合用户的需要，但当前市面上的电子式的密码锁也有它的不足，因此对它进行必要的改造将势在必行。为了克服当前市面上的电子式密码锁的不足以满足社会需求，提出将无线遥控方法与密码技术相结合，在保证原有密码锁系统性能的基础上设计新型的无线遥控密码锁系统来克服固定键盘式的密码锁的不足，不仅能实现键盘输入解锁，还能进行远距离遥控解锁，完成一锁多解目的，在避免他人偷窥的情况下使用遥控器解锁，所以毕业论文范文采用了无线遥控密码锁设计。1.2 立题目的和意义随着科技的发展以及人们生活水平的大幅度提高，特别是近几年国内经济的发展以及科学技术的不断发展，人们对防盗的要求也是越来越高，同时对使用的便捷性也有了更高的需求，传统的锁防盗效果已经满足不了现代社会的防盗需求，还存在着需要随身带着钥匙的不便，如果钥匙不慎丢失被他人利用，就有可能造成使不良之人乘虚而入等诸多弊端。因此近几年一种新型的电子密码锁应运而生。电子密码锁运用电子电路控制机械部分，使两者紧密结合，从而避免了因为机械部分被破坏而导致开锁功能失常的问题，而且密码输入错误时还有报警声，大大增加了密码锁防盗功能。同时因为电子密码锁不需要携带钥匙，弥补了钥匙极易丢失和仿造的缺陷，方便了锁具的使用。随着人们生活水平的提高如何实现家庭防盗的问题也尤其的突出，传统的锁由于其构造简单，所以被撬的事件屡见不鲜，电子锁由于具有保密性高、使用灵活性好、安全系数高等优点，受到了广大用户的青睐。1.3 国内外现状目前，国内最常用的锁是20世纪50年代意大利人设计的机械锁，其结构简单、使用方便、价格便宜。但在使用中暴露了很多缺点：一是机械锁是靠金属制成的钥匙上的不同齿形与锁芯的配合来工作的。据统计，每4000把锁中就有两把锁的钥匙齿牙相同或类似，帮安全性低。二是钥匙一旦丢失，无论谁捡到都可以将锁打开。三是机械锁的材料大多为黄铜质地较软，容易损坏。四是机械钥匙易于复制，不适于诸如宾馆等公共场所使用。由于人们对锁的安全性，方便性等性能有更高的要求，许多智能锁（如指纹辨别、IC卡识别）也相继问世，但这类产品的物点是针对特定的指纹或有效卡，但能适用于保密要求高且仅供个别人使用的箱、柜、房间，其成本一般较高，在一定程序上限制了这类产品的普及和和推广。随着人们生活水平的提高，电子密码防盗锁作为防盗卫士的作用日趋重要。电子密码防盗锁用密码代替钥匙，不但省去了佩戴钥匙的烦恼，也从根本上解决了普通门锁保密性差的缺点。根据国外的资料统计显示，装有电防盗装置的商业区或居民区盗窃犯罪率平均下降30%左右。目前西方发达国家已经大量地应用这种智能门禁系统，但在我国的应用还不是很广泛，但是随着科技的发展和生活水平的不断提高使用密码锁应该是一个必然趋势。1.4 系统完成的功能本系统的设计主要是为了解决当前市面上传统的锁所存在的不足，近而设计出一款无线遥控密码，本系统的具体功能实现如下。1. 设计密码用户将想设的密码通过密码修改键进行修改，首先按下密码修改键，然后在逐渐输入号码，最后按下确认键即可。2. 密码显示为了帮助用户确认是否有键按下，特在电路中设置了液晶显示电路；而为了防止密码外泄；显示时，并不是显示用户按下的数字信息，而是以一个特定的字母符号提醒用户是否有键按下。有键按下，就会显示出字符-“*”，无键按下，则不会显示字符。这样既巧妙的提醒了用户又保护了用户密码，此乃本设计可靠性优点之一。3. 本机键开锁当用户键入正确密码后，再按确认键，便会自动开锁，如果键入完密码后不按确认默认放弃开锁。4. 密码错误报警当用户键入错误密码时，系统就会报警，由蜂鸣器发出报警声。当连续三次出现密码错误时，则系统会长期报警不止。这时必须按复位方可停止。此乃本设计安全可靠性之二。5. 遥控解锁当有特殊情况发生时，或怕有人偷窥到密码时，或不想用键盘开锁时，可选用遥控器来解锁。此乃本设计安全可靠性之三。第2章 方案论证由于电子密码锁是一种通过密码输入法来控制电路或是芯片工作，从而控制机械开关的闭合，完成开锁任务的电子产品。它的种类繁多，有简易的电路产品，也有基于芯片的的性价比较高的产品。现在应用较广的电子密码锁是以芯片为核心。其性能和安全性以大大超过了机械锁，特点如下。1保密性好，编码量多，随机开锁成功率几乎为零。2密码可变，用户可以经常更密码，防止密码被盗，同时也可以避免因人员的更替而使锁的保密性下降。3密码输入保护。当输入密码错误时，报警系统自动启动。要想设计一个良好的系统，器件的选型也是很重要的，以下就是本系统各模块的选择。2.1 主控芯片的选择在本系统设计中所需要的I/O输入输出口为32个，综合各方面的因素考虑，本控制系统设计的硬件选用ATMEL公司生产的AT89C52作为主控中心。AT89C52是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统及80C52产品引脚结构。AT89C52芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89C52可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。AT89C52具有如下特点：40个引脚，8k Bytes Flash片内程序存储器，256 字节内部RAM，32个外部双向输入/输出（I/O）口，1个6向量两级中断结构，3个16位可编程定时计数器,1个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。2.2 无线模块的选择在本系统中采用遥控方式来进行开锁的主要目的就是保证锁的安全性更高，确保数据在传输过程中的准确无误，更加方便人们使用。方案一在最初设计本系统时首先想到的遥控开锁器件是红外开锁，红外线IrDA.简称IR.是一种无线通讯方式。可以进行无线数据的传输自1974年发明以来得到很普遍的应用，如红外线鼠标、红外线打印机、红外线键盘等等。红外传输是一种点对点的传输方式不能离的太远，最多1-2米。通讯过程中不能移动要对准方向且中间不能有障碍物，遇障碍物通讯中断也就是不能穿墙而过。红外通讯技术的主要目的是取代线缆连接进行无线数据传输，功能单一，扩展性差，红外线是波长在750nm至1mm之间的电磁波，它的频率高于微波而低于可见光，是一种人的眼睛看不到的光线。由于红外线的波长较长，对障碍物的衍射能力差，所以更适合应用在需要短距离无线通讯的场合，进行点对点的直线数据，所以本方安不可行。方案二采用NRF905做为遥控开锁的器件，NRF905单片无线收发器工作由一个完全集成的频率调制器，一个带解调器的接收器，一个功率放大器，一个晶体震荡器和一个调节器组成。ShockBurst工作模式的特点是自动产生前导码和CRC，可以很容易通过SPI接口进行编程配置。NRF905工作频段有很多，但433MHZ开放ISM频段可免许使用，它的最高发射速率50KBPS，10dbm发射功率条件下，配置外置鞭状天线有效通信距离在300米左右。室内通信良好通信效果，4层之间可实现有效通信，抗干扰性能强，很强的扰障碍穿透性能。单次最多可发送接收32字节，并可软件设置发送/接收缓冲区大小2/4/8/16/32字节170个频道，可实现多点网络通讯内置硬件8/16位CRC校验，数据传输稳定，降低系统开发难度，内置SPI接口，最高SPI时钟可大10M，也可通过I/O口模拟SPI实现。2.3 键盘的选择由于本系统要使用14个按键，其中数字键10个（09），特殊功能键4个，要使用独立式按键需要14个I/O口，这样以来I/O口的占用量太大，浪费I/O资源，所以选用4*4的矩阵键盘，这样可以省下6个I/O资源。2.4 液晶模块的选择在设计本系统使用首先想到的用来显示的器件是LCD1286或LCD1602，LCD12864是一种图形点阵液晶显示器,它主要由行驱动器/列驱动器及128×64全点阵液晶显示器组成。可完成图形显示，也可以显示8×4个(16×16点阵)汉字，但价格比较高，LCD1602只能用于字符显示，不能显示汉字，但价格比较便宜，由于本系统只是用液晶来进行简单的信息提示，并不涉及到太复杂显示，所以本设计采用性价比较低的LCD1602液晶做为显示器件。2.5 本章小结本章主要是对本设计系统中使用的主要器件的选择做了一个详细的说明，将本系统中所选的器件和其它器件做比较，从而体现出所选器件的优势所在，提高本系统的整体性能。第3章 硬件系统设计3.1 系统硬件的总体设计本系统主要是使用无线技术来实现无线开锁的设计，但是仍然保持了原有密码锁的基本功能，系统主要有两大部分分别为：无线密码开锁部分和基本密码锁开锁部分。其中基本密码开锁包括：键盘输入模块、LCD液晶显示模块、报警模块、存储模快、电源转换电路模块、无线接收模块、开锁模块。无线密码开锁部分包：电源转电路模块、无线发送模快。无线遥控密码锁的系统硬件框图如图3-1，图3-2所示。AT89C52键盘输入模块显示模块报警模块开锁电源转换电路存储模块无线接收模块图3-1无线密码锁的接收和键盘锁硬件框图各功能模块的具体功能如下。1键盘输入模块：用一个4*4的矩阵键盘，通过键盘输入的正确与否来执行相应的操作。2LCD液晶显示模：同样是针对键盘输入的正确与否来执行相应的提示信息。3报警模块：当用户出现输入密码不正确时发出报警信息。4存储模快：主要实现对初始密码的存储和修改后密码的存储，防止掉电后密码丢失。5电源转换电路模块：由于单片机的工作电压为5V，但无线模块的最好工作电压为3.3V，那么这时就需要搭一个电源转换电路。6无线发送模块：将无线发送模块中键盘输入的值传送给无线接收模块。7无线接收模块：将对无线发送模块传过来的值在接收端进行相应的处理。AT89C52键盘输入模块无线发送模块块电源转换电路图3-2无线密码锁的发射硬件框图3.2 元器件的选择经过对市场的调研，综合各方面的因素考虑，本系统的设计采用以下几款元器件。1主控芯片：AT89C522无线模块：NRF9053EEPROM：AT24C044LCD液晶：ZL1602C25报警器：1个蜂鸣器6键盘：一个4*4矩阵键盘3.3 各功能模块的介绍与设计3.3.1 主控芯片的介绍AT89C52是一种带8K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C52是一种带8K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C52是一种高效微控制器，AT89C52单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。主要特性18K字节可编程闪烁存储器 2寿命：1000写/擦循环3数据保留时间：10年4全静态工作：0Hz-24MHz5三级程序存储器锁定6128×8位内部RAM732可编程I/O线8两个16位定时器/计数器95个中断源 10可编程串行通道11低功耗的闲置和掉电模式12片内振荡器和时钟电路AT89C52是一个40引脚的芯片，如图3-3所示。引脚说明VCC：供电电压。GND：接地。P0口：P0口为一个8位漏极开路双向I/O口，每个脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。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，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，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口管脚是8个带内部上拉电阻的双向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口也可作为AT89C52的一些特殊功能口，如下所示。P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 /INT0（外部中断0）P3.3 /INT1（外部中断1）P3.4 T0（记时器0外部输入）P3.5 T1（记时器1外部输入）P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚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地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。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。/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），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，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。其余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。图3-3AT89C52引脚图3.3.2 无线模块的介绍与设计JL-RF905模块使用Nordic公司的NRF905芯片开发而成。JL RF905 单片无线收发器工作在 433/868/915MHZ 的 ISM 频段由一个完全集成的频率调制器一个带解调器的接收器一个功率放大器一个晶体震荡器和一个调节器组成。无线模块各引脚功能如表3-1所示。表3-1NRF905引脚功能介绍管脚名称管脚功能说明1VCC电源电源+1.93.6 DC2TX_EN数字输入TX_EN=1 TX模式 TX_EN=0模式3TRX_CE数字输入使能芯片发射或接收4PWR_UP数字输入芯片上电5uCLK时钟输出本模块该脚废弃不用，向后兼容6CD数字输出载波检测7AM数字输出地址匹配8DR数字输出接收或发射数据完成9MISOSPI接口SPI输出10MOSISPI接口SPI输入11SCKSPI时钟SPI时钟12CSNSPI使能SPI使能13GND地接地14GND地接地NRF905特点1433/868/915Mhz 开放ISM频段免许可证使用（亚洲地区客户使用433Mhz）。2最高工作速率50kbps，高效GFSK调制，抗干扰能力强，特别适合工业控制场合，传输距离：开阔地传输500米，距离传输视具体环境而定。3接收灵敏度：-100dBm，最大发射功率：10mW (+10dBm)，瞬间最大工作电流<30mA，125频道，满足多点通信和跳频通信需要。 4内置硬件CRC 检错和点对多点通信地址控制。 5低功耗1.9 - 3.6V 工作，一般情况下，请使用3.3V供电待机模式下状态仅为2.5uA ，收发模式切换时间 < 650us 。 6模块可软件设地址，只有收到本机地址时才会输出数据（提供中断指示)，可直接接各种单片机使用，软件编程非常方便 。 7TX Mode: 在+10dBm情况下，电流为30mA; RX Mode: 12.2mA 。8标准DIP间距接口，便于嵌入式应用 。无线模块与AT89C52的硬件原理图设计如图3-4所示。图3-4单片机与无线模块的接线图说明1VCC脚接电压范围为 3 V3.6V之间，不能在这个区间之外，超过3.6V将会烧毁模块。推荐电压3.3V左右。 2除电源VCC和接地端，其余脚都可以直接和普通的5V单片机IO口直接相连，无需电平转换。当然对3V左右的单片机更加适用了。 3硬件上面没有SPI的单片机也可以控制本模块，用普通单片机IO口模拟SPI不需要单片机SPI模块介入，只需添加代码模拟SPI时序即可。 413脚、14脚为接地脚,需要和母板的逻辑地连接起来。 5排针间距为100mil,标准DIP插针，间距2.54mm。6与51系列单片机P0口连接时候，需要加10K的上拉电阻,与其余口连接不需要。 7其他系列的单片机，如果是5V的，请参考该系列单片机IO口输出电流大小，如果超过10mA，需要串联电阻分压，否则容易烧毁模块! 如果是3.3V的，可以直接和RF905模块的IO口线连接。3.3.3 LCD1602液晶显示模的介绍与设计本系统采用字符式LCD显示器1602，该显示器的显示容量是16×2个字符。LCD1602液晶显示器，具有功耗小，体积小，重量轻，超薄等许多其它显示器无法比拟的优点，近年来被广泛用于单片机控制的智能仪器、仪表和低功耗电子系统中，本系统主要是使用液晶来显示锁的初始状态信息，开锁状态提示信息，错误状态信息等。本系统液晶显示电路设计如图3-5所示。图3-5LCD1602显示电路原理图1602液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM)已经存储了很多不同的点阵字符图形，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“A”的代码是01000001B（41H），显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母“A”。因为1602识别的是ASCII码，试验可以用ASCII码直接赋值，在单片机编程中还可以用字符型常量或变量赋值，如“A”。1602采用标准的16脚接口，各引脚功能如表3-2所示。第1脚：VSS为电源地第2脚：VDD接5V电源正极第3脚：VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高（对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度）。第4脚：RS为寄存器选择，高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。第5脚：RW为读写信号线，高电平(1)时进行读操作，低电平(0)时进行写操作。第6脚：E(或EN)端为使能(enable)端。当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。第714脚：D0D7为8位双向数据端。第1516脚：空脚或背灯电源。15脚背光正极，16脚背光负极。注：当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平R/W为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。表3-2LCD1602引脚功能介绍编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地9D2数据2VDD电源正极10D3数据3VL液晶显示偏压11D4数据4RS数据/命令选择12D5数据5R/W读/写选择13D6数据6E使能信号14D7数据7D0数据15BLA背光源正极8D1数据16BLK背光源负极寄存器选择功能及指令功能，如表3-3为寄存器选择功能描述，应当注意的是当忙标志为“1”时，表明正在进行内部操作，此时不能输入指令或数据，要等内部操作结束，忙标志为“0”时。表3-3寄存器选择功能描述RSR/W操作00指令寄存器(IR)写入01忙标志和地址计数器读出10数据寄存器(DR)写入11数据寄存器读出指令格式：RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0LCD1602共有11种指令：清除，返回，输入方式设置，显示开关，控制，移位，功能设置，CGRAM（可自编数据区）地址设置，DDRAM（显示缓冲区）地址设置，读忙标志，写数据到CG/DDRAM，读数据由CG/DDRAM。3.3.4 串行EEPROM存储电路设计在本设计中采用AT24C04作为存储设备，AT24C04是ATMEL公司生产的4k位串行CMOS EEPROM，内部含有512个8位字节，先进的CMOS技术实质上减少了器件的功耗，AT24C04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。AT24C04介绍1特性(1) 与400kHz I2C总线兼容(2) 1.8到6.0伏工作电压范围(3) 低功耗CMOS技术(4) 写保护功能：当WP为高电平时进入写保护状态(5) 页写缓冲器(6) 自定时擦写周期(7) 1,000,000编程/擦除周期(8)可保存数据100年(9)温度范围：商业级、工业级和汽车级2管脚配置及描述如图3-6为管脚配置。图3-6AT24C04管脚配置管脚描述：SCL：串行时钟AT24C04串行时钟输入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。SDA：串行数据/地址AT24C04双向串行数据/地址管脚用于器件所有数据的发送或接收，SDA是一个开漏输出管脚，可与其它开漏输出或集电极开路输出进行线或（wire-OR）。A0、A1、A2：器件地址输入端AT24C04最多可连接4个器件，该器件仅使用A1、A2地址管脚。A0管脚未用，可以连接到VSS或悬空。如果只有一个AT24C04被总线寻址，A1、A2地址管脚可悬空或连接到VSS。WP：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。VSS：将VSS端接地。VCC：将VCC电源端接+5V电源。3功能描述AT24C04支持I2C总线数据传送协议，I2C总线协议规定，任何将数据传送到总线的器件作为发送器。任何从总线接收数据的器件为接收器。数据传送是由产生串行时钟和所有起始停止信号的主器件控制的。主器件和从器件都可以作为发送器或接收器，但由主器件控制传送数据（发送或接收）的模式，通过地址输入端A0、A1和A2可以实现将最多4个AT24C04器件连接到总线上。由于AT24C04也是通过I2C总线进行数据的传输，因此需要一个器件地址，AT24C04器件地址的高四位为固定的1010，低三位由A0、A1和A2预置，最后一位由读/写信号得到，1为读，0为写。因此可知，当要对AT24C04进行读操作时，器件地址为：10100001即0xA1。当要对AT24C04进行写操作时，器件地址为：10100000即0xA0。本设计的串行EEPROM存储电路原理图如图3-7所示。图3-7串行EEPROM存储电路原理图在本设计中，采用AT24C04作为存储器件，用来存储从键盘输入密码。将AT24C04的SCL脚接AT89C52的P3.6脚，SDA脚接AT89C52的P3.7脚，通过模拟I2C时序来完成通信。在SCL、SDA引脚上分别接上5.1k的上拉电阻，以防止出现三态。将WP写保护接上低电平，表示允许器件进行正常的读/写操作。将A0、A1、A2均接低电平，表示只有一个AT24C04器件被总线寻址。将VCC电源端接+5V电源，VSS地端接地。3.3.5 键盘电路设计在本设计中为了更好的方便用户出入，本系统采用二种方式进行开锁，一但出现用户未带无线遥控器而导致进不去门的尴尬时，我们可能使用密码键盘开进行开锁。在本设计中，密码键盘与无线遥控器是或的关系，两种方式中任何一种方式均可实现开锁功能。本设计中使用到了14个按键，为了减少I/O口的占用，采用4*4矩阵式键盘设计。键盘电路原理图如图3-8所示。图3-8键盘电路原理图3.3.6 报警电路设计在本设计中，设计了一个报警电路，当出现输入的密码不正确时，就会触发报警电路进行报警。报警电路原理图如图3-9所示。图3-9报警电路原理图本系统采用蜂鸣器作为报警电路的主要器件，将蜂鸣器的正端连接到+5V电源上，负端连接到三级管的发射极，集电极连接到地端，基极连接到1k电阻的一端另一端连接到单片机的P2.1引脚上。当给0时蜂鸣器响，当给1时蜂鸣器不响。在本设计中，三级管起到开关作用，与三级管相连的1k电阻是为了保护三级管，防止电流过大而烧毁三级管。3.3.7 开锁电路设计本设计的开锁电路采用红色LED灯做模拟锁，当键盘输入密码正确或无线遥控器密码正确时，红色LED灯亮，表明锁以打开，且LCD液晶显示正确信息；当用户操作非法时，触发报警电电路报警并且LCD液晶显示错误信息。将LED灯的正端通过300电阻连接到+5V电源上，负端连接到单片机的P2.0引脚上。当给P2.0引脚送0时，红色LED灯亮，送1时，红色LED灯灭。要本设计中，与LED灯连接的300电阻是起保护LED灯的作用。开锁电路原理图如图3-10所示。图3-10开锁电路原理图3.4 本章小结本章对硬件电路各模块的设计做了详细的说明，随着科学技术的发展，无线技术越来越广泛地应用于各种行业。如：车辆监控、遥控、小区传呼、工业数据采集系统、安全防火系统等领域。可见，无线遥控技术将是我们以后将要进一步努力研究的方向，本系统将无线技术引入到无线开锁系统中，控以AT89C52为主控芯片，采用无线进行开锁，为了防止掉电丢失在AT89C52单片上外接存储器AT24C04、并设计了报警电路和LCD1602液晶显示电路等。第4章 系统软件设计4.1 软件系统的总体设计在本系统中软件设计是整个系统设计的重要部分，在保证硬件电路正确无误的基础上，加上软件编程才可以实现整个系统预期的功能。系统软件运行总体设计流程包括：系统初始化，判断是否有按键按下，识别相应按键，如果条件满足执行开锁并在液晶上显示提示信息，条件不满足报警并在液晶上显示相应的出错的提示信息。在本系统中，软件的设计主要包括：无线数据的发送和接收程序设计、数据存储程序设计、液晶显示程序设计、键盘输入程序设计、密码比较程序设计、开锁程序设计、报警程序设计等。本系统的层次方框图如图4-1所示。无线遥控密码锁蜂鸣报警无线遥控键盘输入液晶显示开锁图4-1无线遥控密码的层次方框图本系统软件总体设计流程图如图4-2所示。图4-2软件总体设计流程图4.2 键盘输入密码开锁软件程序设计密码程序流程图如图4-3所示，当程序运行时，会判断键盘是否有按键被按下，当有按键被按下时，系统会判断是数字键09还是功能键，是数字键则将键值存入到密码数组里，然后将输入的密码与本身的密码做比较，若相同，则执行开门并在液晶上显示正确的提示信息。若不相同，则执行报警并在液晶上显示错误的提示信息。