基于单片机电子密码锁的专业课程设计.doc

基于单片机电子密码锁设计摘 要伴随大家生活水平提升，怎样实现家庭防盗这一问题也变得尤为突出。在科学技术不停发展今天，电子密码防盗锁作为防盗卫士作用显得日趋关键。 本文从经济实用角度出发，系统由STC89C52和低功耗CMOS型EPROM AT24C02作为主控芯片和数据存放器单元，结合外围键盘输入、LCD显示、报警、开锁等电路模块。它能完成以下功效：正确输入密码前提下，开锁；错误输入密码情况下，报警；密码能够依据用户需要更改。用C语言编写主控芯片控制程序和EEPROM AT24C02读写程序相结合，并用Keil软件进行编译，设计了一款能够数次更改密码，含有报警功效电子密码控制系统。本密码锁含有设计方法合理，简单易行，成本低，安全实用，保密性强，灵活性高等特点，含有一定推广价值。关键词：电子密码锁；报警；液晶显示朗诵显示对应拉丁字符拼音Design of Electric Password Lock Based on MCUAbstractAs peoples living standards improve, the question how to achieve home security has become particularly prominent. In science and technology is developing continuously, electronic code lock as a security guards role is increasingly important. This article from the economical point of view, the system by the STC89C52 with low power CMOS based E PROM AT24C02 as the master chip and the data memory unit, combined with the external keyboard, LCD display, alarm, unlock and other circuit modules. It performs the following functions: enter the password correctly under the premise of unlocking; wrong password case the alarm; password can be changed according to user needs. Master in C language control program and EEPROM AT24C02 chip to read and write process are combined and compiled with the Keil software, designed a number you can change the password, the password with an electronic alarm control system. The lock has a reasonable design, simple, low cost, safe and practical, confidentiality, flexibility, and high, with some promotional value. Key Words：Electric Password lock;Alarm; LCD Display目 录 引言1第1章 绪论21.1 电子密码锁背景和研究意义21.2 电子密码锁现实状况及发展趋势21.3 本章小结4第2章 系统整体方案设计52.1 设计目标52.2 主控部分选择52.3 密码输入方法选择52.4 本章小结6第3章 硬件系统设计73.1系统芯片介绍73.1.1单片机STC89C52功效介绍73.1.2 LCD1602显示器介绍83.1.3存放芯片AT24C02介绍93.1.4 I2C总线介绍93.2 硬件电路设计113.2.1 复位电路113.2.2 晶振电路123.2.3存放电路123.2.4 键盘输入电路143.2.5 显示电路143.2.6 电源输入电路153.2.7 报警电路153.2.8 开锁电路163.3 本章小结17第4章 软件程序设计184.1 主程序步骤图184.2 按键软件设计184.2.1 按键功效程序步骤图184.2.2 按键功效子程序194.3 密码设置软件设计204.3.1 密码设置程序步骤图204.3.2 密码设置子程序214.4 开锁软件设计214.4.1 开锁程序步骤图214.4.2 开锁功效子程序224.5 本章小结23第 5 章 系统仿真、调试及结论245.1 Proteus软件介绍245.2 进入 Proteus ISIS245.3 工作界面245.4 各模块电路图及说明265.4.1 电子密码锁系统主模块AT89C51单片机265.4.2 电子密码锁系统键盘模块275.4.3 电子密码锁系统显示模块275.4.4 电子密码锁系统晶振复位电路285.4.5电子密码锁系统掉电存放及报警电路285.4.6 电子密码锁系统开锁电路285.4 本章小结29结论和展望30致 谢31参考文件32附录A 密码锁电路原理图33附录B 一篇引用外文文件及其译文34附录C 关键参考文件题录及摘要40附录D 关键C语言源程序42插图清单图2- 1系统整体设计框图5图3- 1 STC89C52引脚分布图7图3- 2 AT24C02引脚图9图3- 3开始结束信号图10图3- 4复位电路原理图12图3- 5晶振电路原理图12图3- 6掉电存放电路原理图13图3- 7键盘输入原理图14图3- 8显示电路原理图15图3- 9电源输入电路原理图15图3- 10报警电路原理图16图3- 11密码锁开锁机构示意图16图3- 12开锁电路原理图17图4- 1主程序步骤图18图4- 2按键功效步骤图19图4- 3密码设置步骤图20图4- 4开锁步骤图22图5- 1 Proteus开启时屏幕24图5- 2 Proteus ISIS工作界面25图5- 3 Proteus运行按键25图5- 4 Proteus仿真图26图5- 5 STC89C52单片机引脚图26图5- 6键盘输入模块27图5- 7密码显示模块27图5- 8晶振及复位电路28图5- 9掉电存放及报警电路28图5- 10开锁电路29表格清单表3-1 LCD1602引脚接口说明表8表3-2 LCD1602基础操作程序15引 言在当今社会，安全防盗已成为社会问题，而锁自古以来就是防盗关键工具，现在中国大部分人使用还是传统机械锁，然而，眼下假冒伪劣机械锁互开率很之高，另外，即使是一把质量过关机械锁，经过急开锁，甚至能够在不损坏锁前提下将锁打开。机械锁这些弊端为一个新型锁电子密码锁，提供了很大发展空间。从现在技术水平和市场认可程度看，使用最为广泛是键盘式电子密码锁，该产品关键应用于保险箱、保险柜和取款机，因为大家对安全重视和科技发展，很多电子智能锁（指纹识别、IC卡识别）已在中国外相继面世。不过这些产品特点是针对特定指纹和有效卡，只能适适用于保密要求箱、柜、门等。而且指纹识识别器在公共场所使用存在轻易机械损坏，IC卡还存在轻易丢失、损坏等缺点，再加上其成本较高，一定程度上限制了这类产品普及和推广。鉴于现在技术水平和市场接收程度，键盘式电子密码锁是这类电子防盗产品主流。在科学技术不停发展今天，电子密码防盗锁作为防盗卫士作用也日趋关键。电子密码锁是集计算机技术、电子技术、数字密码技术为一体机电一体化高科技产品，含有安全性高，使用方便等优点。电子密码锁是一个经过密码输入来控制电路或是芯片工作，从而控制机械开关闭合，完成开锁、闭锁任务电子产品。它种类很多，有简易电路产品，也有基于芯片性价比较高产品。现在应用较广电子密码锁是以芯片为关键，经过编程来实现。其性能和安全性已大大超出了机械锁。此次毕业论文关键分为两大模块，一是硬件系统电路部分，另一个是用C语言编写软件程序部分，基础能完成电子密码锁开锁、修改密码、密码错误报警等关键功效，成本低，可靠性高，含有很好市场应用价值。第1章 绪论1.1 电子密码锁背景和研究意义在当今社会，安全防盗已成为社会问题，而锁自古以来就是防盗关键工具，现在中国大部分人使用还是传统机械锁，然而，眼下假冒伪劣机械锁互开率很之高，另外，即使是一把质量过关机械锁，经过急开锁，甚至能够在不损坏锁前提下将锁打开。机械锁这些弊端为一个新型锁电子密码锁，提供了很大发展空间1。本文从经济实用角度出发，设计采取单片机为主控芯片，结合外围电路，组成电子密码控制系统，密码锁共8位密码，每位取值范围为18，用户能够自行设定和修改密码，每个密码按键全部有声、光提醒。用户想要打开锁，必先经过提供键盘输入正确密码才能够，密码输入错误有提醒，为了提升安全性，当密码输入错误三次将报警十分钟，期间输入密码无效，以防窃贼数次试探密码。八位密码同时输入正确，锁才能打开。锁内有备用电池，只有内部上电复位时才能设置或修改密码，所以，仅在门外按键是不能修改或设置密码，所以保密性强、灵活性高。其特点以下：1) 保密性好，编码量多，远远大于弹子锁。随机开锁成功率几乎为零。2) 密码可变，用户能够随时更改密码，预防密码被盗，同时也能够避免因人员更替而使锁密级下降。3) 误码输入保护，当输入密码数次错误时，报警系统自动开启。4) 无活动零件，不会磨损，寿命长。5) 使用灵活性好，不像机械锁必需佩带钥匙才能开锁。6) 电子密码锁操作简单易行，一学即会。 1.2 电子密码锁现实状况及发展趋势在日常生活和工作中, 住宅和部门安全防范、单位文件档案、财务报表和部分个人资料保留多以加锁措施来处理。若使用传统机械式钥匙开锁，大家常需携带多把钥匙, 使用极不方便, 且钥匙丢失后安全性即大打折扣。在安全技术防范领域，伴随单片机问世，出现了带微处理器密码锁，它除含有电子密码锁功效外，还引入了智能化、科技化等功效，从而使密码锁含有很高安全性、可靠性。最早锁，是主人为防她人开启而设简单机关，应用于门上最简单锁就是门闩了。中国古代有石锁，并无钥匙，是以绳索或铁链束缚。商周时期出现了用钥匙才能开启铜锁，铁锁，以钥匙不一样而匹配不一样锁。 伴随科学技术迅猛发展,机械锁也有了长足发展。现代机械锁具已经有了一百多年历史，锁芯里加入了长短不一弹子，要外线用对应齿形钥匙来打开。以后，又发展到了密码锁、磁性锁、电子锁、激光锁、声控锁等等。在传统钥匙基础上，加了一组或多组密码，不一样声音，不一样磁场，不一样声波，不一样光束光波，不一样图像。如指纹、眼底视网膜等）来控制锁开启。中国锁发展已绵延了数千年，中国锁具发展，大致经历了初创期，发展期和繁荣期三个阶段。初创期为新石器时代到夏商时期。在中国母系社会后期（相当于公元前50-公元前），因为当初社会生产力提升，人类开始拥有个人私有（少许）财产。以后，伴随私有制发展，私人财富越来越多，为了保护财产和生命安全，人类开始了对锁具探索。在最初，人类只是简单地把个人珍贵财物用兽皮包起来外面用绳索牢牢捆缚，最终在开启处，打上特殊紧紧捆死绳结，只能用一个叫“错”工具才能挑开。错，又叫“肖”、“起子”。它用兽牙或兽骨制成，形状像把镰刀状钩子，实际上绳结就是最早锁具，“肖”就是最早钥匙，这就是中国锁具雏形，一直从商代沿用到汉代。到了距今50仰韶文化时期，我们先民发明了装在木结构框架建筑上木锁。这是世界上迄今为止最古老锁具，可称得上是“世界第一锁”。2这种木锁一直在民间传承。发展期为春秋战国经秦汉、魏晋、南北朝，直到隋唐宋元时期。春秋时期进入铁器时代，考古证实，在这一时期大家大量是使用铁锁、铜锁，还有银锁、鎏金锁等，其中有代表性如西周青铜锁、东汉金属锁、唐代虾尾银锁和宋代方身锁等，全部含有相当高技术水平。繁荣期为明清时期尤其是汉代铁制三簧锁，在中国前后沿用了1000多年。多种材质锁具同时发展，以铜锁、铁锁居多，工艺愈加精巧，在开锁难度和外形制造上有很大创新。现代锁具，它机械化生产，摆脱了过去我们用手工操作束缚。它不仅是能批量生产，满足人民生活需要；同时，也充足利用了现代科学，发明了磁控锁、声控锁、遥控锁、远红外线锁、电子卡片锁、指纹锁、超声波锁、电磁波锁等绝妙精品，大大提升了防窃、防盗功效。从现在技术水平和市场认可程度看，使用最为广泛是键盘式电子密码锁，该产品关键应用于保险箱、保险柜和取款机，因为大家对安全重视和科技发展，很多电子智能锁（指纹识别、IC卡识别）已在中国外相继面世。不过这些产品特点是针对特定指纹和有效卡，只能适适用于保密要求箱、柜、门等。而且指纹识识别器在公共场所使用存在轻易机械损坏，IC卡还存在轻易丢失、损坏等缺点，再加上其成本较高，一定程度上限制了这类产品普及和推广。鉴于现在技术水平和市场接收程度，键盘式电子密码锁是这类电子防盗产品主流。在科学技术不停发展今天，电子密码防盗锁作为防盗卫士作用也日趋关键。电子密码锁是集计算机技术、电子技术、数字密码技术为一体机电一体化高科技产品，含有安全性高，使用方便等优点3。键盘式电子密码在键盘上输入，和打电话差不多，所以易于掌握，其突出优点是“密码”是记在被授权人脑子里数字和字符，既正确又可靠，不会丢失（除了忘记），难以被窃（除非自己泄露）。不过密码不能太简单，太简单了就轻易被她人在键盘上试探出来，或可能被旁观者窥测出来，造成保密性不足。当然，密码又不能太复杂，太复杂了可能自己全部糊涂了，或输入密码操作成功率低，造成使用不便。所以，为了发扬优点、克服弱点，键盘式电子密码也在不停发展中，如“任意设定密码”技术使得被授权人能够依据自己需要或喜好设定密码，常见常新；而“自动更改密码”技术使得此次输入密码将自动更改成下次应输入密码，更改规律不为她人所知，所以不怕旁观者窥测；独出心裁“键盘乱序显示”技术使得键盘上固定键位每次显示出字符不固定，而且显示窄小角度只能由操作者正面看得到，所以即使旁观者看见操作动作也难以窥测出密码；“多重密码设定”技术使得单组密码不一定有效，适合多人分权使用，需要输入两组以上密码才被认可，大大提升了保密性，假如限定输入这些密码前后次序或时间区段，则保密性还可提升4。在输入密码过程中，为了限制试探密码企图，通常输入错误码若干次或若干时间内输入不正确，即“封锁”键盘，不再接收输入操作。当今电子密码锁发展已经到了很高境界，因为电子元件尤其是单片机应用在这几年得到空前发展，不管功效性，稳定性全部比较全方面，在保密方面已做到人眼识别，指纹识别，人声识别基础上电影上有现实也有。在国外发展比较早，所以应用也比较广泛，关键在家庭装较珍贵地方，银行，保险柜等应用较多，在中国这方面发展也较快，不管自己开发或是引进全部有，在关键地方应用也较多，因为价钱比一般弹子锁较贵，早几年应用较少，现在越来越普及到日常化，未来发展也会越来越被大众采取，因为它功效、安全是弹子锁无法相比5。发展前境也是很大。1.3 本章小结本章首先讲述了本文选题起源及研究意义，然后讲述了电子密码锁在中国发展过程及特点，最终叙述了目前电子密码锁应用及发展前景。第2章 系统整体方案设计2.1 设计目标本设计采取STC89C52单片机为主控芯片，结合外围电路矩阵键盘、液晶显示器LCD1602和密码存放AT24C02等部分组成。其中矩阵键盘用于输入数字密码和进行多种功效实现。由用户经过连接单片机矩阵键盘输入密码，后经过单片机对用户输入密码和自己保留密码进行对比，从而判定密码是否正确，然后控制引脚高低电平传到开锁电路或报警电路控制开锁还是报警，组成电子密码锁系统，能够实现：1 完全正确输入八位密码前提下，有开锁提醒；2 错误输入密码情况下，蜂鸣器报警；开锁密码错3次要报警10分钟，报警期间输入密码无效。3用户能够自行设定和修改密码；4只有内部上电复位时才能设置或修改密码。系统整体设计框图图2-1所表示：输入电路显示电路主控芯片存放模块输出电路晶振电路图2- 1 系统整体设计框图2.2 主控部分选择方案一：采取数字电路控制用以74LS112双JK触发器组成数字逻辑电路作为密码锁关键控制，将密码保留在JK触发器中，和输入密码经过比较器比较，判定结果是否相符合4。采取数字电路设计方案好处就是设计简单，但控制正确性和灵活性差，故不采取。 方案二：采取以单片机为关键控制方案选择单片机作为系统关键部件，实现控制和处理功效。单片机含有资源丰富、速度快、编程轻易等优点。利用单片机内部随机存放器（RAM）和只读存放器（ROM）及其引脚资源，外接液晶显示（LCD），键盘输入等实现数据处理传输和显示功效，基础上能实现设计指标6。所以综合考虑，本系统采取方案二。2.3 密码输入方法选择方案一：指纹输入识别 指纹识别技术关键包含四个功效：读取指纹图像、提取特征、保留数据和比对。经过指纹读取设备读取到人体指纹图像，然后要对原始图像进行初步处理，使之更清楚，再经过指纹辨识软件建立指纹特征数据。软件从指纹上找到被称为“节点”（minutiae）数据点，即指纹纹路分叉、终止或打圈处坐标位置，这些点同时含有七种以上唯一性特征。通常手指上平均含有70个节点，所以这种方法会产生大约490个数据。这些数据，通常称为模板。经过计算机模糊比较方法，把两个指纹模板进行比较，计算出它们相同程度，最终得到两个指纹匹配结果，从而判定输入结果正确是否。考虑到本方案软硬件太过复杂，而且成本也高，故不采取。方案二：矩阵键盘输入识别 由各按键组成矩阵键盘每条行线和列线全部对应一条I/O口线，键位设在行线和列线交叉点，当一个键按下就会有某一条行线和某一条列线接触，只要确定接触是哪两条线，即哪两个I/O口线，就能够确定哪一个键被触动。 行线设计成上拉口线，初始时被置高电位，列线悬空，初始置低。经过不停读行线口线，或中止方法触发键位扫描。当发觉有键按下，将列线逐一置低，其它列线置高，读行线口线。当某条列线置低时，某条行线也被拉低，则确定这两条线交点处按钮被按下。每个按键全部可经过程序给予功效，从而完成密码识别本方案简单易行，故采取。2.4 本章小结本章关键围绕电子密码锁系统展开，首先说明了电子密码锁组成，然后介绍了主控制方案、密码输入方案论证和比较，最终选择了最优方案。第3章 硬件系统设计3.1系统芯片介绍3.1.1单片机STC89C52功效介绍STC89C52是51系列单片机一个型号，它是STC企业生产。STC89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes可反复擦写Flash只读程序存放器和256 bytes随机存取数据存放器（RAM），器件采取STC企业高密度、非易失性存放技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存放单元，功效强大STC89C52单片机可提供很多较复杂系统控制应用场所。STC89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中止口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，STC89C52能够根据常规方法进行编程,但不能够在线编程(S系列才支持在线编程)。其将通用微处理器和Flash存放器结合在一起，尤其是可反复擦写Flash存放器可有效地降低开发成本7。STC89C52有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三种封装形式，以适应不一样产品需求 。其引脚图图3-1示。图3- 1 STC89C52引脚分布图STC89C52具体介绍以下： 主电源引脚（2根）VCC(Pin40)：电源输入，接5V电源GND(Pin20)：接地线外接晶振引脚（2根）XTAL1(Pin19)：片内振荡电路输入端XTAL2(Pin20)：片内振荡电路输出端控制引脚（4根）RST/VPP(Pin9)：复位引脚，引脚上出现2个机器周期高电平将使单片机复位。ALE/PROG(Pin30)：地址锁存许可信号PSEN(Pin29)：外部存放器读选通信号EA/VPP(Pin31)：程序存放器内外部选通，接低电平从外部程序存放器读指令，假如接高电平则从内部程序存放器读指令。可编程输入/输出引脚（32根）STC89C52单片机有4组8位可编程I/O口，分别位P0、P1、P2、P3口，每个口有8位（8根引脚），共32根8。P0口（Pin39Pin32）：8位双向I/O口线，名称为P0.0P0.7P1口（Pin1Pin8）：8位准双向I/O口线，名称为P1.0P1.7 P2口（Pin21Pin28）：8位准双向I/O口线，名称为P2.0P2.7 P3口（Pin10Pin17）：8位准双向I/O口线，名称为P3.0P3.73.1.2 LCD1602显示器介绍液晶显示模块已作为很多电子产品中全部能够看到，显示关键是数字、专用符号和图形。1602型LCD显示模块含有体积小，功耗低，显示内容丰富等特点。1602型LCD能够显示2行16个字符，有8位数产品经过器件，如在计算器、万用表、电子表及很多家用电子据总线D0-D7和RS,R/W,EN三个控制端口，工作电压为5V，而且含有字符对比度调整和背光功效。引脚功效说明：LCD1602采取标准14脚（无背光）或16脚（带背光）接口，各引脚接口说明，如表3-1所表示:表3- 1 LCD1602引脚接口说明表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背光源负极第1脚：VSS为地电源。第2脚：VDD接5V正电源。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，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时能够经过一个10K电位器调整对比度。第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。第5脚：R/W为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和R/W共同为低电平时能够写入指令或显示地址，当RS为低电平R/W为高电平时能够读忙信号，当RS为高电平R/W为低电平时能够写入数据。第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块实施命令。第714脚：D0D7为8位双向数据线。第15脚：背光源正极。第16脚：背光源负极。3.1.3存放芯片AT24C02介绍AT24C02是美国Atmel企业低功耗CMOS型EPROM，内含2568位存放空间，含有工作电压宽(2.55.5 V)、擦写次数多(大于10000次)、写入速度快(小于10 ms)、抗干扰能力强、数据不易丢失、体积小等特点。而且她是采取了IC总线式进行数据读写串行器件，占用极少资源和I/O线，而且支持在线编程，进行数据实时存取十分方便。AT24C02中带有片内地址寄存器。每写入或读出一个数据字节后，该地址寄存器自动加1，以实现对下一个存放单元读写。全部字节均以单一操作方法读取。为降低总写入时间，一次操作可写入多达8个字节数据。I2C总线是一个用于IC器件之间连接二线制总线。她经过SDA(串行数据线)及SCL(串行时钟线)两根线在连到总线上器件之间传送信息，并依据地址识别每个器件。 AT24C02正是利用了IC规程，使用主/从机双向通信，主机(通常为单片机)和从机(AT24C02)均可工作于接收器和发送器状态。主机产生串行时钟信号(经过SCL引脚)并发出控制字，控制总线传送方向，并产生开始和停止条件。不管是主机还是从机，接收到一个字节后必需发出一个确定信号ACK。AT24C02控制字由8位二进制数组成，在开始信号发出以后，主机便会发出控制字，以选择从机并控制总线传送方向。管脚描述：SCL 为串行时钟：串行时钟输入管脚用于产生器件全部数据发送或接收时钟这是一个输入管脚。SDL 为串行数据/地址：双向串行数据/地址管脚用于器件全部数据发送或接收SDL，是一个开漏输出管脚可和其它开漏输出或集电极开路输出进行线或。A0、A1、A2 为器件地址输入端：当使用24C02 时最大可级联8个器件，假如只有一个24C02被总线寻址，这三个地址输入脚A0、A1、A2可悬空或连接到Vss。WP为写保护：假如WP 管脚连接到Vcc 全部内容全部被写保护只能读当WP, 管脚连接到Vss 或悬空,许可器件进行正常读/写操作12。管脚图图3-2所表示。 图3- 2 AT24C02引脚图3.1.4 I2C总线介绍I2C(InterIntegrated Circuit)总线是一个由PHILIPS企业开发两线式串行总线，用于连接微控制器及其外围设备。I2C总线产生于在80年代，最初为音频和视频设备开发，现在关键在服务器管理中使用，其中包含单个组件状态通信。比如管理员可对各个组件进行查询，以管理系统配置或掌握组件功效状态，如电源和系统风扇。I2C总线硬件结构：I2C串行总线通常有两根信号线，一根是双向数据线SDA，另一根是时钟线SCL。全部接到I2C总线设备上串行数据SDA全部接到总线SDA上，各设备时钟线SCL接到总线SCL上。为了避免总线信号混乱，要求各设备连接到总线输出端时必需是开漏输出或集电极开路输出。设备上串行数据线SDA接口电路应该是双向，输出电路用于向总线上发送数据，输入电路用于接收总线上数据。而串行时钟线也应是双向，作为控制总线数据传送主机。 总线运行（数据传输）由主机控制。所谓主机是指开启数据传送（发出开启信号）、发出时钟信号和传送结束时发出停止信号设备，通常主机全部是微处理器。被主机寻访设备称为从机。为了进行通讯，每个接到I2C总线设备全部有一个唯一地址，方便于主机寻访。主机和从机数据传送，能够由主机发送数据到从机，也能够由从机发到主机。通常发送数据到总线设备称为发送器，从总线上接收数据设备被称为接收器。总线组成及信号类型：I2C总线是由数据线SDA和时钟SCL组成串行总线，可发送和接收数据。在CPU和被控IC之间、IC和IC之间进行双向传送，最高传送速率100kbps。多种被控制电路均并联在这条总线上，但就像电话机一样只有拨通各自号码才能工作，所以每个电路和模块全部有唯一地址，在信息传输过程中，I2C总线上并接每一模块电路既是主控器（或被控器），又是发送器（或接收器），这取决于它所要完成功效。I2C总线在传送数据过程中共有三种类型信号， 它们分别是：开始信号、结束信号和应答信号。开始信号：SCL为高电平时，SDA由高电平向低电平跳变，开始传送数据。结束信号：SCL为高电平时，SDA由低电平向高电平跳变，结束传送数据。 应答信号：接收数据IC在接收到8bit数据后，向发送数据IC发出特定低电平脉冲，表示已收到数据。CPU向受控单元发出一个信号后，等候受控单元发出一个应答信号，CPU接收到应答信号后，依据实际情况作出是否继续传输信号判定。若未收到应答信号，由判定为受控单元出现故障9。图3-3所表示SDASCL开始结束图3- 3 开始结束信号图现在有很多半导体集成电路上全部集成了I2C接口。带有I2C接口单片机有：CYGNAL C8051F0XX系列，PHILIPSP87LPC7XX系列，MICROCHIPPIC16C6XX系列等。很多外围器件如存放器、监控芯片等也提供I2C接口。总线基础操作：I2C规程利用主/从双向通讯。器件发送数据到总线上，则定义为发送器，器件接收数据则定义为接收器。主器件和从器件全部能够工作于接收和发送状态。 总线必需由主器件（通常为微控制器）控制，主器件产生串行时钟（SCL）控制总线传输方向，并产生起始和停止条件。SDA线上数据状态仅在SCL为低电平期间才能改变，SCL为高电平期间，SDA状态改变被用来表示起始和停止条件10。1） 控制字节：在起始条件以后，必需是器件控制字节，其中高四位为器件类型识别符（不一样芯片类型有不一样定义，EEPROM通常应为1010），接着三位为片选，最终一位为读写位，当为1时为读操作，为0时为写操作。2）写操作：写操作分为字节写和页面写两种操作，对于页面写依据芯片一次装载字节不一样有所不一样。3） 读操作：读操作有三种基础操作：目前地址读、随机读和次序读。图4给出是次序读时序图。应该注意是：最终一个读操作第9个时钟周期不是“不关心”。为了结束读操作，主机必需在第9个周期时发出停止条件或在第9个时钟周期内保持SDA为高电平、然后发出停止条件。3.2 硬件电路设计本设计关键由单片机、矩阵键盘、液晶显示器和密码存放等部分组成。其中矩阵键盘用于输入数字密码和进行多种功效实现。由用户经过连接单片机矩阵键盘输入密码，后经过单片机对用户输入密码和自己保留密码进行对比，从而判定密码是否正确，然后控制引脚高低电平传到开锁电路或报警电路控制开锁还是报警。本系统共有两部分组成，即硬件部分和软件部分。其中硬件部分由电源输入部分、键盘输入部分、复位部分、晶振部分、显示部分、报警部分组成，软件部分对应由主程序、初始化程序、LCD显示程序、键盘扫描程序、开启程序、关闭程序、键功效程序、密码设置程序、EEPROM读写程序和延时程序等组成。3.2.1 复位电路单片机复位是使CPU和系统中其它功效部件全部处于一个确定初始状态，并从这个状态开始工作，比如复位后PC0000H，使单片机从第个单元取指令。不管是在单片机刚开始接上电源时，还是断电后或发生故障后全部要复位。在复位期间（即RST为高电平期间），P0口为高组态，P1P3口输出高电平；外部程序存放器读选通信号PSEN无效。地址锁存信号ALE也为高电平。依据实际情况选择图3-4所表示复位电路。该电路在最简单复位电路下增加了手动复位按键，在接通电源瞬间，电容C1上电压很小，复位下拉电阻上电压靠近电源电压，即RST为高电平，在电容充电过程中RST端电压逐步下降，当RST端电压小于某一数值后，CPU脱离复位状态，因为电容C1足够大，能够确保RST高电平有效时间大于24个振荡周期，CPU能够可靠复位。增加手动复位按键是为了避免死机时无法可靠复位。当复位按键按下后电容C1经过R5放电。当电容C1放电结束后，RST端电位由R1和R2分压比决定。因为R11R15 所以RST为高电平，CPU处于复位状态，松手后，电容C1充电，RST端电位下降，CPU脱离复位状态。R1作用在于限制按键按下瞬间电容C1放电电流，避免产生火花，以保护按键触电 。E1R1K1R210K图3- 4复位电路原理图3.2.2 晶振电路ST89C52引脚XTAL1和XTAL2和晶体振荡器及电容C2、C1按图3-5所表示方法连接。晶振、电容C2C3及片内和非门（作为反馈、放大元件）组成了电容三点式振荡器，振荡信号频率和晶振频率及电容C1、C2容量相关，但关键由晶振频率决定，范围在033MHz之间，电容C2、C3取值范围在530pF之间。依据实际情况，本设计中采取12MHZ做系统外部晶振11。电容取值为20pF。图3- 5晶振电路原理图3.2.3存放电路AT24C02是一个2K位串行CMOS E2PROM， 内部含有256个8位字节，CATALYST企业优异CMOS技术实质上降低了器件功耗。AT24C02有一个16字节页写缓冲器。该器件经过IC总线接口进行操作，有一个专门写保护功效。采取两线串行总线和单片机通讯，电压最低能够到2.5V，额定电流为1mA，静态电流10Ua(5.5V)，芯片内资料能够在断电情况下保留40年以上，而且采取8脚DIP封装，使用方便。 1、管脚封装DIP：双列直插式封装，是最简单一个封装技术。 2、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+2.0V Vcc管脚承受电压-2.0 +7.0V 封装功率损耗（Ta=25） 1.0W 焊接温度(10 秒) 300 3、功效描述AT24C02支持IC，总线数据传送协议IC，总线协议要求任何将数据传送到总线器件作为发送器。任何从总线接收数据器件为接收器。数据传送是由产生串行时钟和全部起始停止信号主器件控制。主器件和从器件全部能够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）模式，经过器件地址输入端A0、A1和A2能够实现将最多8个AT24C02器件连接到总线上12。 4、管脚描述AT24C02串行时钟输入管脚用于产生器件全部数据发送或接收时钟，这是一个输入管脚。 SDA 串行数据/地址 AT24C02 双向串行数据/地址管脚用于器件全部数据发送或接收，SDA 是一个开漏输出管脚，可和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 这些输入脚用于多个器件级联时设置器件地址，当这些脚悬空时默认值为0。当使用AT24C02 时最大可级联8个器件。假如只有一个AT24C02被总