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        基于單片機技術(shù)的電子防盜設(shè)備的硬件設(shè)計

        2016-10-21 20:41:16麥明俊
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2016年8期
        關(guān)鍵詞:密碼鎖防盜存儲器

        摘 要:電子防盜鎖是一種在集成電路的控制下,實現(xiàn)密碼輸入、自動判斷開關(guān)鎖、更改密碼功能的電子產(chǎn)品。研制出一種利用STC89C52單片機與AT24C04存儲器作為主控芯片與數(shù)據(jù)存儲單元的電子防盜設(shè)備,并設(shè)計其外圍電子鍵盤、液晶顯示、開鎖電路等硬件部件,在C語言控制程序下,實現(xiàn)了可變更密碼的智能電子防盜設(shè)備。

        關(guān)鍵詞:智能防盜設(shè)備;硬件設(shè)計;51單片機;AT24C02

        電子防盜鎖有簡易數(shù)字電路實現(xiàn)的密碼鎖,也有基于微控制器實現(xiàn)的智能化產(chǎn)品[1]。如今應(yīng)用最廣泛的電子防盜鎖是以微控制器及外圍電路為硬件構(gòu)成,以高級編程語言為軟件結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品。本設(shè)計是基于單片機作為系統(tǒng)主控芯片,數(shù)字存儲器作為密碼存儲部件,并結(jié)合相關(guān)外圍電路,實現(xiàn)的一種經(jīng)濟實用的電子防盜設(shè)備。

        1 系統(tǒng)總體設(shè)計

        本系統(tǒng)設(shè)計方案主要由單片機控制系統(tǒng)、密碼存儲電路、矩陣鍵盤電路和液晶顯示電路等部分組成。單片機控制系統(tǒng)中,又由復(fù)位電路、晶振電路和單片機芯片構(gòu)成;密碼存儲電路采用AT24C02存儲芯片,完成對密碼的存儲,以實現(xiàn)密碼的更改存儲和掉電保護功能[2]。

        2 硬件設(shè)計

        2.1 電路總體構(gòu)成

        單片機型號確定后,隨后就該研究系統(tǒng)外圍電路的設(shè)計,其外圍電路包括電源輸入部分、鍵盤輸入部分、密碼存儲部分、復(fù)位部分、晶振部分、顯示部分、報警部分、開鎖部分組成,根據(jù)實際情況鍵盤輸入部分選擇4*4矩陣鍵盤,顯示部分選擇字符型液晶顯示LCD1602,密碼存儲部分選用AT24C04芯片來完成[3]。

        2.2 單片機控制電路

        51單片機最小系統(tǒng)是指以最精簡的電路實現(xiàn)其對外圍電路控制功能的單片機系統(tǒng)。該最小系統(tǒng)一般包括51單片機芯片、5V電源供電電路、手動/自動復(fù)位電路和晶振起振電路等。系統(tǒng)從控制板采用51單片機中的STC89C51芯片,該芯片是性能優(yōu)越的八位微處理器,同時具有8K閃存存儲器,可進行邏輯編程。本款單片機嵌入的是MCS-51內(nèi)核,同時在這基礎(chǔ)上進行了一定的突破創(chuàng)新使得本款單片機在51單片機的基礎(chǔ)上具有很多額外功能。本款單片機嵌入了八位中央處理器并且具有存儲能力很強的8K可編程邏輯閃存存儲器,這樣就為應(yīng)用對象提供了更強大的問題解決能力以及高度的靈活性[4]。本款單片機具有1000次的擦寫使用壽命,其最大的使用時間可達十年之久。另外,該款單片機能夠在0到24MHz頻率下進行全靜態(tài)工作,具有三級程序存儲器鎖定功能;只讀存儲器內(nèi)存容量為512K,并且具有三十二個輸入輸出引腳;具有2個十六位定時器,并且具有5個中斷源。為了更好地達到低功耗效果,該款單片機還具有閑置和掉電模式以最大限度的達到低功耗效果。

        2.3 鍵盤輸入電路

        由于本設(shè)計所用到的按鍵數(shù)量較多而不適合用獨立按鍵式鍵盤。采用的是矩陣式按鍵鍵盤,它由行線和列線組成,也稱行列式鍵盤,按鍵位于行列的交叉點上,密碼鎖的密碼由鍵盤輸入完成,與獨立式按鍵鍵盤相比,要節(jié)省很多I/O口。本設(shè)計中使用的這個4*4鍵盤不但能完成密碼的輸入還能作特別功能鍵使用,比如清空顯示功能等。鍵盤的每個按鍵功能在程序設(shè)計中設(shè)置。

        2.4 存儲芯片AT24C02

        本系統(tǒng)采用美國Atmel公司的E2PROM-AT24C02,該芯片是低功耗CMOS型數(shù)據(jù)存儲芯片,內(nèi)含128×8位存儲空間,其工作電壓可接受2.5~5.5V范圍變化,數(shù)據(jù)擦寫次數(shù)可達一萬次,數(shù)據(jù)寫入速度小于10ms,同時具有數(shù)據(jù)記錄安全可靠、抗干擾能力強等優(yōu)點。在數(shù)據(jù)讀寫方面,該存儲芯片采用I2C總線進行數(shù)據(jù)的串行通信,占有較少的內(nèi)存資源和I/O接口線,并且支持在線編程,使數(shù)據(jù)的實時讀寫操作方便易行。該芯片運用I2C總線協(xié)議規(guī)程,使用主/從機雙向通信,主機和從機可同時作為數(shù)據(jù)的接收端和發(fā)射端。主機用于產(chǎn)生串行時鐘信號并發(fā)出控制字,決定通信協(xié)議的傳輸方向,數(shù)據(jù)被從機接收后發(fā)出ACK應(yīng)答信號,以完成數(shù)據(jù)接收過程,同時主機在接收到數(shù)據(jù)后同樣發(fā)出ACK應(yīng)答信號,確保接收數(shù)據(jù)的準確性。

        2.5 1602液晶顯示電路

        LCD1602液晶顯示屏能夠同時顯示16×2個字符,模塊內(nèi)部已經(jīng)存儲了160個常用的符號和字母,其中包括阿拉伯數(shù)字0-9,英文字母A-Z、a-z、和日文假名等。為了在液晶顯示屏上方便的顯示,每一個字符都有一個固定的十六進制代碼,模塊工作時,只需把想要顯示的字符對應(yīng)的地址中的點陣字符圖形顯示出來,能看到字母出現(xiàn)在顯示屏上。

        3 結(jié)束語

        利用STC89C52單片機與AT24C04存儲器作為主控芯片與數(shù)據(jù)存儲單元的電子防盜設(shè)備,并設(shè)計其外圍電子鍵盤、液晶顯示、開鎖電路等硬件部件,在C語言控制程序下,實現(xiàn)了可變更密碼的智能電子防盜設(shè)備設(shè)計開發(fā)。

        參考文獻

        [1]潘永雄.新編單片機原理與應(yīng)用[M].西安:電子科技大學出版社,2003.

        [2]李明喜.新型電子密碼鎖的設(shè)計[J].機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新,2004,17(3):40.

        [3]葉啟明.單片機制作的新型安全密碼鎖[J].家庭電子,2005(5X):30-31.

        [4]董繼成.一種新型安全的單片機密碼鎖[J].電子技術(shù),2004,31(3).

        作者簡介:麥明?。?991.5-),男,海南東方人,漢族,研究方向:自動化、單片機和PLC。

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