能力拓展训练 - 电子密码锁设计

武汉理工大学《能力拓展训练》说明书

由于本人的单片机实验箱自带一片STC90C516RD+单片机，故本次设计直接使用STC90C516RD+单片机作为本设计的控制核心。这个型号的单片机用户应用程序空间达到了61K，用户应用程序存储空间非常大，因此不用考虑使用外部存储。其引脚图如图2所示。

图2 STC90C516RD+引脚图

3.2键盘检测电路

键盘模块是系统的人机交流模块，主要为用户提供进行密码输入、设置、确认、删除的功能。该设置功能模块中包括了0~9对应的数字按键，每一个数字对应一个按键，以及设置、确认、删除键，用户开机后可以点击数字键进行密码键入，通过删除键修改密码，确认无误后可以点击确认键进行确认提交，系统通过对比做出相应响应，同时用户原密码正确输入后可以点击设置键进行密码重设，并点击确认键进行提交新密码，当然期间可以通过删除键进行修改新密码，直到最后的提交，重设密码完成！

由于按键比较多，为了节省I/O口的资源，本系统采用4*4矩阵键盘。又因为变成扫描、定时扫描的键盘工作方式过多的占用CPU时间，本系统为了不过多的占用CPU的时间，

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采用中断扫描方式。采用外部中断1处理键盘扫描程序，具体工作思路为先给P1口赋值0xf0，这样不论那个按键被按下均会产生一个低电平，通过四路输入与门后同样产生一个低电平，从而产生一个下降沿（程序中设定外部中断1为下降沿产生中断模式），四输入与门的输出端与P3.3相连，其他部分见图3。

图3 键盘检测电路

3.3 LED显示电路

LED显示电路非常简单，单片机P2.6口接LED阴极。当密码正确时，单片机P2.6脚

输出低电平驱动LED发光。具体电路请参见附录总电路图。

3.4 数码管显示电路

本次设计要求使用LED显示用户密码输入。题设已经要相应要求，所以本设计采用四位共阴极的LED七段数码管。如图4所示为4位7段共阴极数码管的引脚图。由于所有的段选并联到同一个 I/O上，因此，如果是所有的4位7段LED都选通后，4位7段LED将会显示相同的字符。要使各个位的7段LED显示不同的字符，就必须采用动态扫描方法来轮流点亮每一位7段LED，即在每一瞬间只选通一位7段LED显示单独的字符，在此段点亮时间内，段选控制I/O口输出要显示的相应字符的段选码，而位选控制I/O口则输出位选信号，向要显示的位送出选通电平（共阴极送出低电平），使得该位显示相应字符。这样可以使4位7段LED轮流点亮，使得每位分时显示该位相应的字符。由于人眼的视觉暂留时间为0.1秒，当每位显示的间隔未超过33ms时，并在显示时保持直到下一位显示，则人眼的视觉暂留效果使眼睛看上去就像是4位7段LED都同时点亮。设计时要注意每位显示的时间间隔，由于一位7段

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LED的熄灭时间不能超过 100ms，也就是说点亮其它位所用的时间不能超过100ms，这样当有N位的7段LED用来显示时，每一位间隔的时间t就必须符合式子：t≦100ms/(N-1)，本设计中N＝4，则由式子可以算出t≦33ms，也就是每一位的时间间隔不能超过33ms。当然时间可以设得稍微短一些。

图4 四位七段共阴极数码管引脚图

如图5所示为本显示电路4位7段LED数码管显示模块电路图。A、B、C、D、E、F、G依次接P0.0--P0.6，DP接P0.7管脚，同时P1口接入上拉电阻，在P1口没有输出时将P1口电平拉高。1--4为数码管位选的输入，依次接P2.0--P2.3管脚，具体电路如下。

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图5 数码管显示电路

3.5 24C02密码存储电路

24C02是电可擦除的PROM，采用256*8-bit的组织结构以及两线串行接口，电压可允许低至1.8V，待机电流和工作电流分别为1uA和1mA，24C02具有页写能力，每页为8字节。其擦写寿命长达100万次，数据可保存100年，完全满足本次设计要求。其具有两线串行接口，完全兼容I2C，本次设计就是采用I2C对24C02进行操作。其引脚图如图6所示。

图6 24C02引脚图

本次设计A0、A1、A2、WP均接地，SCL接P2.4，SDA接P2.5，如图7所示。

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