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1、校内实训报告 课题名称：IC卡电子门锁控制系统硬件设计与实现摘要:随着科技的进步,以单片机为核心的自动门锁控制系统已经开始进入了人们的生活。本论文着重论述了以CS51系列单片机为核心，通过可编程并行接口8255直接控制LCD液晶显示屏模块及键盘扫描，并与接触式IC卡读写技术相结合的系统。为保证门锁使用的安全性,系统自动比较C卡密码和顾客输入密码,若输入的密码与系统读出的IC卡密码相似，门锁自动启动；若持续输入三次错误的密码,系统自动停止此卡的使用,并及时将报警信号通过RS-485串行通信总线传往主控台。本设计的长处是硬件电路简朴，软件功能完善,控制系统可靠,具有一定的实用价值。该系统拓展后，可
2、用于其她智能家电的控制,具有好的应用前景。核心词：S-1单片机，接触式C卡,LCD显示屏，电子门锁设计指标(规定): 系统自动读取IC卡程序，用一种中断程序，只可对IC卡执行继续工作,对其她类型的卡不可辨认。系统接着自动读取IC卡密码，若此卡已通过期,则自动中断,不可辨认。插入卡后,若IC卡有效，则液晶屏幕显示中文:请输入密码。从键盘输入密码,读入密码，并在屏幕上以显示。单片机比较两个密码。若不同，则中断程序,并将程序跳到。最多循环三次,若仍不相似,则系统收回对C卡的使用权;若相似，则门自动开锁。1.MCS-51单片机简介 人们所熟悉的8031单片机是一种位单片机。所谓8位单片机，就是在单一芯
3、片上，涉及了8位微解决器、外围接口、静态存储器等为一体高度集成的电路。在一小块芯片上，集成了一种微型计算机的各个构成部分。每一种单片机涉及：一种8位的微解决器(CU）;片内数据存储器AM(128/56B)，用以寄存可以读/写的数据，如运算的中间成果、最后成果以及欲显示的数据等；片内程序存储器RO/EROM(4B/8KB)，用以寄存程序、某些原始数据和表格。四个8位并行I/O接口P03，每个口既可以用作输入,也可以用作输出；两个定期器/计数器，每个定期器计数器都可以设立成计数方式，用以对外部事件进行计数,也可以设立成定期方式,并可以根据计数或定期的成果实现计算机控制；五个中断源的中断控制系统;一
4、种全双工UA（通用异步接受发送器)的串行O口，用于实现单片机之间或单片机与微机之间的串行通信；片内振荡器和时钟产生电路,但石英晶体和微调电容需要外接。最高容许振荡频率为12H。以上各个部分通过内部数据总线相连接。、接触式IC卡引脚图接触式IC卡模块分为推拉式和压入弹出式两种，它们的电路构造完全相似，仅在卡座的机械构造上有所不同，模块的电源从接口总线引入。接触式IC卡一般分为存储器卡、逻辑加密卡、PU卡、超级智能卡四类。存储器卡是具有E2PRM及其控制电路，但无加密逻辑；逻辑加密卡是由加密逻辑电路和EPRM构成；CU卡的卡内不仅有E2RM等存储器,还带有CPU及其操作系统和加密算法；超级智能卡不
5、仅带有CP和存储器,还带有液晶屏和微型键盘。IC卡的大小和磁条卡相似，在其左上方嵌有一片或若干片集成电路芯片，芯片一般是不易挥发性存储器（OM，EPROM,PROM),保护逻辑电路,甚至于C（中央解决单元)。图41 IC卡电源部分原理图C卡的电源受POWR引脚的控制。只有当POWER为高电平时，+5V才干加到I 卡VCC引脚上。I卡电源部分原理图见图4.1。图42 IC卡接口部分原理图卡座的IO相应于2401引脚，CLK相应于L引脚。RST、UE、GM用于兼容其她类型的IC卡，对2C01无作用。SW1为插卡批示，不插卡时为高电平，插卡后变为低电平。IC接口部分原理图见图.2。4C0引脚图见图4
6、3。图3 24C01引脚图4C01为1KBIT的串行E2PRM,其接口为IC形式。A0：设备的地址引脚。通过接VC或GND来表达不同的设备地址。WC：写保护引脚。接VCC时,芯片只能读不能写；接D或浮空时,可以进行正常读写。SL:串行时钟引脚,为芯片提供读写时钟。D:串行数据引脚，地址、数据均由该引脚输入或输出。对2401的写操作有如下两种方式:（1）字节方式（一次一种字节)()页方式（一次8个字节）对24C01的读操作有如下三种方式:(1)读目前地址(）读随机地址（3）读地址序列3. 825简介及内部构造825是微机并行接口芯片,是可编程I/口扩展芯片,对85输入不同的指令可变化IO的工作方
7、式。255与单片机系统连接方式简朴,工作方式由程序设定。8255内部有4个寄存器：分别为寄存器、和控制寄存器。、B、C寄存器的数据就是引脚P7PA、B7PB0、PC7PC上输入或输出的数据。而控制寄存器的数据则表白A、PB、PC的工作方式。通过C、A1、D和WR对4个寄存器进行操作:(1）C为低电平时选通855;(2)A1、A0为地址选通;()RD和R为读、写信号,RD为低、WR为高时为读方式，RD为高、R为低时为写方式;()D0D7为数据口。 3.1 8255的工作方式可编程并行接口芯片255有3个8位的并行端口：A口、口和口。85有3种工作方式：方式0、方式1和方式2。 方式0直接输入输出
8、方式，85和外设之间无需联系信号。A口、B口和C口均可分别由控制字规定为输入或输出。 方式1选通输入/输出方式,此时,口的位为A口位数据的传播提供联系信号；C口的02位为B口的8位数据提供联系信号。方式2A口的双向工作方式,在这种工作方式下，口既可输入,也可输出。由于要用到B、IBF、OBF、AC和ITR，共5条联系信号线,要占用C口的位,口只剩余位了，因此,B口只能在方式0或方式下工作，此时C口余下的3位可用作输入/输出线,也可做B口的联系信号。3.2825的选通输入、输出时序（）选通输入的时序是：外设通过SB信号将数据送入A口（或B口）；A口(或B口)的状态标志IF为,表达输入缓冲器满,该
9、状态信号可供程序查询；855产生中断祈求信号INTR,用于中断方式下,祈求CPU从55的A口（或口)取走数据。(）选通输出的时序是:当CU向A口（或B口)输出数据后,O为0,表达输出缓冲区满,此信号可供程序查询，或将A口(或B口)中的数据打入外设;当外设取走数据后,向55送来确认信号ACK；8255产生中断祈求NR,告诉CP可以输出下一种数据到25的口(或B口）了。3.3 8255电路原理图及编程实现图5. 825电路原理图855电路原理图见图5.1。该电路由片8255构成，825的数据口,地址，读写线,复位控制线均已接好，片选输入端插孔为255S，三端口的插孔分别为:PAPA，PPB7，CP
10、C7。测试该电路时,检查复位信号,通过825并行口实验,程序全速运营,观测片选、读写、总线信号与否正常。825有4个端口地址，从小到大依次为A口地址、B口地址、C口地址和控制口地址。控制口用来写入8的工作方式控制字，即实现8255芯片的初始化。在程序中可对C口按位置1或置，措施是: 7= ，D D2 =所选择位的二进制编码,D =1或0。在本设计中,8255中的C口我们只用到了CPC3以及C7，PC7与液晶显示的BUSY相连,作为输入口；P3与液晶显示的R相连,作为输出口;PC0PC2则与键盘的K0K12相连，作为输出口；A口控制着液晶显示模块,作为输出口；口控制着键盘,作为输入口。这样855
11、就直接控制了LCD与键盘,通过控制8255间接控制着这两个的操作。4 LD液晶显示LCD显示屏的原文是uid Crytal Displ,取每字的第一种字母构成，中文多称液晶平面显示屏或液晶显示屏。41CD的工作原理LCD的工作原理就是运用液晶的物理特性：通电时排列变得有序,使光线容易通过;不通电时排列混乱,制止光线通过,说简朴点就是让液晶如闸门般地阻隔或让光线穿透。 4.2 LC引脚设计及功能HK：液晶控制 I:液晶数据:液晶时钟VSS:逻辑电源地VCC:逻辑电源正LCD液晶显示连接电路如图5.2所示。图52 LC液晶显示模块与8031的硬件连接原理图4.3LC与825连接电路图图.3 LC液
12、晶显示连接图LC液晶显示连接图见图.3。从图中可以看出,8255的口与LCD的数据线直接相连，作为输出口,口只用到了PC3和PC,分别作为输出和输入口。这样，CP就通过25控制了CD液晶显示模块。5 字库的建立画一种1行16列的方格,根据原则中文字库所提供的中文点阵字模在方格上分别画出各点阵，是1则置1，是0则置0，构造出中文的字形,然后按E520的中文字模排列顺序依次读出转化后的字模,这就是我们所用的液晶显示模块所需要调用的中文字模形式。按上述措施提取系统中所需要的中文字模,建立由多种中文构成的中文库、多种数字构成的数字库,将这两个字库写入程序中，并寄存在单片机的EOM中,以备点阵式液晶显示
13、屏显示调用。6键盘概述键盘是一组按键的集合,它是最常用的单片机输入设备。操作人员可以通过键盘输入数据或命令,实现简朴的人-机通信。按键是一种常开型按扭开关。平时(常态时)，按键的两个触点处在断开状态,按下键时它们才闭合（短路）。键盘分编码键盘和非编码键盘。键盘上闭合键的辨认由专用的硬件译码器实现，并产生键编号或键值才称为编码键盘,如BC码键盘、AS码键盘等；靠软件辨认的称为非编码键盘。通过键盘，可以将字母、数字、标点符号等输入到计算机中,从而向计算机发出命令,输入中西文字和数据。61 键盘工作原理键盘的功能就是及时发现被按下的键,并将该按钮所相应的代码送入计算机，用于发既有无按键按下。辨别按键
14、位置的是按键扫描电路，产生按键相应代码的是编码电路,将代码送入计算机的是接口电路。根据按键代码生成的原理，可以把计算机键盘分为编码键盘和非编码键盘。编码键盘的每一种按键的代码都是由键盘直接产生并送入计算机的。这种键盘响应速度快，但它以复杂的硬件构造为代价，其复杂性随着按键功能的增长而增长。并且，按键的代码是固定的,不易修改和扩大。 非编码键盘的代码生成是由键盘和C机软件共同完毕的。键盘自身使用较为简朴的硬件来辨认被按下的按键的位置，向P机提供的是该按键的位置码（中间代码）,然后由系统软件把这些中间代码转换成规定的编码。这种键盘响应速度不如编码键盘快，但它可通过软件为按键重新定义其编码，为扩大键盘功能提供了极大的以便,因而得到广泛的使用。6.2 键盘电路图本系统使用的是非编码键盘，键盘电路见图56。图5. 键盘电路图6 键盘接口电路扫描码以串行方式传播给系统板上的键盘接口电路,两者通过一种5芯插头座互相连接。P机中键盘接口电路重要由单片机804构成,8042芯片内有2KB ROM和12BRAM,尚有2个8位的I/O端口。2KBRM中寄存的是键盘管理程序,28B RM作为数据缓存器使用。C机启动后，8024在键盘管理程序的控制
