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1、基于单片机的电子密码锁设计目录一、设计目的2二、摘要：2三、硬件电路设计21、单片机模块设计22、显示模块43、存储器at24c04模块64、IIC协议传输85、蜂鸣器模块96、直流电机模块107、矩阵键盘模块12四、软件电路设计121、iic软件设计122、at24c04软件设计153、lcd1602程序设计164、主程序与蜂鸣器设计18五、模拟仿真图28六、参考文献30一、设计目的本方案设计LCD1602显示电子密码锁的实验，使用基于AT89C51单片机，液晶1602显示，带存储功能，可修改密码，并带有报警功能，输入正确的密码，直流电机就会转动，模拟电子密码锁打开的功能。 二、摘要：通过l
2、cd1602显示按键显示的数字，程序设计电子密码锁初始密码为123456，输入正确的密码，直流电机会转动，输错密码。蜂鸣器就会发出警报，在打开电子密码锁的情况下，可以修改密码，掉电后修改的密码会一直保持关键词：单片机，键盘，蜂鸣器，lcd1602系统，at2c04系统，直流电机三、硬件电路设计1、单片机模块设计本次设计采用的是单片机AT89C51。芯片共有40个引脚，引脚的排列顺序为从靠芯片的缺口，如图3.1所示。左边那列逆时针数起，依次为1，2，3.40，其中芯片的1脚顶上有一个凹点。在单片机的40个引脚中，电源引脚2根，外接晶体振荡器引脚2根，控制引脚4根以及4组8位可编程I/O引脚32根
3、。本次电路板上电路图图 AT89C51管脚图AT89C51单片机共有4组8位可编程I/O口，分别为P0、P1、P2、P3口，每个口有8位，共32根。每一根引脚都可以编程，比如用来控制电机、交通灯等，开发产品时就是利用这些可编程引脚来实现我们想要的功能。P0口：8位双向I/O口线，名称为P0.0-P0.7；P1口：8位准双向I/O口线，名称为P1.0-P1.7；P2口：8位准双向I/O口线，名称为P2.0-P2.7；P3口：8位准双向I/O口线，名称为P3.0-P3.7。本文单片机模块如图所示，主要是由单片机芯片与晶振和复位电路组成的。是由单片机来控制整个系统，让我们的系统可以正常的运行。2、显
4、示模块LM016L液晶模块采用HD44780控制器，HD44780具有功能较强而又简单的指令集，可以实现字符移动，闪烁等功能，LM016L与单片机MCU通讯可采用4位或8位并行传输两种方式，HD44780控制器是由2个8 bit的寄存器、显示数据存储（DDRAM）、指令寄存器（IR）、RAM（DR）、地址计数器RAM(AC)、忙标志（BF）、字符发生器ROMA（CGOROM）以及字符发生器RAM（CGRAM）组成。其中，DR是用来寄存数据的；IR是用来寄存指令码的，它只能够写入而不能够读出。其数据是由内部操作自动地写入到CGRAM和DDRAM中来，或者是暂存从CGRAM以及DDRAM中读出的数
5、据，BF为1时，LED模块工作于内部模式，既不会接受数据也不会响应外部的操作指令，DDTAM用来存储显示的字符，能存储80个字符码，CGROM由8位字符码生成5*7点阵字符160中和5*10点阵字符32种.8位字符编码和字符的对应关系，可以查看参考文献（30）中的表4.CGRAM是为用户编写特殊字符留用的，它的容量仅64字节，可以自定义8个5*7点阵字符或者4个5*10点阵字符，AC可以存储DDRAM和CGRAM的地址，如果地址码随指令写入IR,则IR自动把地址码装入AC，同时选择DDRAM或CGRAM但愿，LM016L液晶模块的引脚图如图3.5所示。图3.5 1601引脚图 LM016L引脚
6、介绍：Vss（1脚）：一般接地。Vdd（2脚）：接电源。Vee（3脚）：LED显示器对比度调整端口，接地时，其对比度达到最高（当对比度过高时，就会产生“鬼影”，若要正常工作，则可以通过使用一个大小为10K的电位器来调整对比度），接电源时，其对比度降至最弱。RS（4脚）：RS是寄存器选择端口。当接低电平时，选择指令寄存器；接高电平时，选择数据寄存器。R/W（5脚）：R/W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。E（6脚）：E(或EN)端为使能(enable)端，下降沿使能。Lcd1602与单片机的接口3、存储器at24c04模块CAT24WC04/08/16 是 一 个
7、4K 位 串 行 CMOS E 2 PROM 内 部 含 有512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。CAT24WC02/04/08/16 有一个 16 字节页写缓冲器 该器件通过I 2 C 总线接口进行操作 有一个专门的写保护功能。极限参数工作温度 工业级 -55 +125商业级 0 +75贮存温度 -65 +150各管脚承受电压 -2.0 Vcc+2.0VVcc 管脚承受电压 -2.0 +7.0V封装功率损耗 T a =25 1.0W焊接温度(10 秒) 300输出短路电流 100mA器件寻址主器件通过发送一个起始信号启动发送过程 然后发送它
8、所要寻址的从器件的地址 8 位从器件地址的高 4 位固定为 1010 见图 5 接下来的 3 位 A2 A1 A0 为器件的地址位 用来定义哪个器件以及器件的哪个部分被主器件访问本次试验的接线图4、IIC协议传输I2C总线是PHLIPS公司推出的一种串行总线，是具备多主机系统所需的包括总线裁决和高低速器件同步功能的高性能串行总线。 I2C总线只有两根双向信号线。一根是数据线SDA，另一根是时钟线SCL。2 C 总线协议I 2 C 总线协议定义如下1 只有在总线空闲时才允许启动数据传送2 在数据传送过程中 当时钟线为高电平时 数据线必须保持稳定状态 不允许有跳变 时钟线为高电平时 数据线的任何电
9、平变化将被看作总线的起始或停止信号起始信号时钟线保持高电平期间 数据线电平从高到低的跳变作为 I 2 C 总线的起始信号停止信号时钟线保持高电平期间 数据线电平从低到高的跳变作为 I 2 C 总线的停止信号n 总线空闲n I2C总线 空闲的时候，两条线SDA和SCL都是高电平n 接收器件收到一个完整的数据字节后，有可能需要完成一些其它工作，如处理内部中断服务等，可能无法立刻接收下一个字节，这时接收器件可以将SCL线拉成低电平，从而使主机处于等待状态。直到接收器件准备好接收下一个字节时，再释放SCL线使之为高电平，从而使数据传送可以继续进行。 5、蜂鸣器模块蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采
10、用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。蜂鸣器在电路中用字母“H”或“HA”（旧标准用“FM”、“ZZG”、“LB”、“JD”等）表示。 驱动模块：由于蜂鸣器的工作电流一般比较大，以致于单片机的I/O 口是无法直接驱动的*（但AVR可以驱动小功率蜂鸣器），所以要利用放大电路来驱动，本实验使用三极管来放大电流就可以了。6、直流电机模块直流电机（direct current machine）是指能将直流电能转换成机械能（直流电动机）或将机械能转换成直流电能（直流发电机）
11、的旋转电机。它是能实现直流电能和机械能互相转换的电机。当它作电动机运行时是直流电动机，将电能转换为机械能；直流电机里边固定有环状永磁体，电流通过转子上的线圈产生安培力，当转子上的线圈与磁场平行时，再继续转受到的磁场方向将改变，因此此时转子末端的电刷跟转换片交替接触，从而线圈上的电流方向也改变，产生的洛伦兹力方向不变，所以电机能保持一个方向转动。驱动直流电机芯片：Uln2003高耐压、大电流复合晶体管ICULN2003，ULN2003 是高耐压、大电流复合晶体管阵列，由七个硅NPN 复合晶体管组成。本次开发板电路图7、矩阵键盘模块四、软件电路设计1、iic软件设计Iic.h#ifndef _II
12、C_H_#define _IIC_H_#ifndef uchar#define uchar unsigned char#endif#ifndef uint#define uint unsigned int#endif#include#includesbit SCL=P21;sbit SDA=P20;void nop5( );void iic_start( );void iic_stop( );void iic_rd_ack();/主机读从机应答void iic_ack( ); /主机发送应答void iic_nack( ); /主机发送非应答bit iic_writebyte(uchar da
13、t);uchar iic_readbyte( );#endifIic.c#includeiic.hvoid nop5( )_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();void iic_start( )SDA=1;nop5( );SCL=1;nop5( );SDA=0;nop5( );SCL=0;void iic_stop( )SDA=0;nop5( );SCL=1;nop5( );SDA=1;nop5( );void iic_rd_ack()SDA=1;nop5( );SCL=1;nop5( );F0=!SDA;nop5( );SCL=0;void iic_
14、ack()SDA=0;nop5( );SCL=1;nop5( );SCL=0;nop5( );SDA=1;void iic_nack()SDA=1;nop5( );SCL=1;nop5( );SCL=0;nop5( );SDA=0;bit iic_writebyte(uchar dat)uchar i;for(i=0;i8;i+)nop5( );dat=1;SDA=CY;nop5( );SCL=1;nop5( );SCL=0; iic_rd_ack( ); return F0;uchar iic_readbyte( )uchar i,dat=0x00;SDA=1;for(i=0;i8;i+)SCL=1;nop5( );dat=(dat1)|SDA;nop5( );SCL=0;nop5( );return dat;2、at24c04软件设计
