基于单片机控制的电子密码锁(2)

4.晶振电路：用于单片机的起振。 5．复位电路：完成系统的复位。

6．显示模块：用于完成对系统状态显示及操作提示功能。 7. LED显示模块：用于辅助报警与输入提示。

8．开锁电路：应用继电器及发光二极管模拟开锁，完成开锁及开锁提示。

2 单片机硬件电路分析

2.1 单片机引脚配置

在单片机的40条引脚中，有2条用于主电源的引脚，2条外接晶体的引脚，控制或其他电源复用引脚RST/ Vpd、ALE、和VPP，32条输入/输出引脚。下面就本系统用到的引脚分别说明这些引脚的名称和功能。

(1)主电源引脚Vcc和Vss Vcc：接+5V电源 Vss：接电源地

(2)钟电路引脚XTAL1和XTAL2

XTAL1：接外部晶体的一端。在单片机内部，它是反相放大器的输入端，该放大器构成了片内振荡器。在采用外部时钟电路时，对于HMOS单片机，此引脚必须接地；对CHMOS单片机，此引脚作为驱动端。

XTAL2：接外部晶体的另一端。在单片机内部，接至上述振荡器的反相放大器的输出端，振荡器的频率是晶体振荡频率。若采用外部时钟电路时，对于HMOS单片机，该引脚输入外部时钟脉冲；对于CHMOS单片机，此引脚应悬空。

(3)信号引脚RST/Vpd

RST/Vpd:复位/备用电源输入端。单片机上电后，只要在该引脚上输入24个振荡周期（2个机器周期）宽度以上的高电平就会使单片机复位；若在RST与Vcc之间接一个10μF的电容，而在RST与Vss之间接一个8.2KΩ的下拉电阻，则可实现单片机上电自动复位。

RST/Vpd具有复用功能，在主电源Vcc掉电期间，该引脚可接上+5V备用电源。当Vcc下掉到低于规定的电平，而Vpd在其规定的电压范围内时，Vpd就向片内RAM提供备用电源，以保持片内RAM中的信息不丢失，复电后能继续正常

(4)输入/输出（I/O）引脚P0、P1、P2和P3

MCS-51单片机有4个双向并行的8位I/O口P0～P3，P0口为三态双向口，可驱动8个TTL电路，P1、P2、P3口为准双向口（作为输入时，口线被拉成高电平，故称为准双向口），其负载能力为4个TTL电路。

P0.0--P0.7:P0口是一个8位双向I/O端口。在访问片外存储器时，它分时提供低8位地址和作8位双向数据总线。在EPROM编程时，从P0口输入指令字节；在验证程序时，则输出指令字节（验证时，要外接上拉电阻）。P0口能以吸收电流的方式驱动8个LSTTL负载。

P1.0--P1.7:P1口是8位准双向I/O端口。在EPROM编程和程序验证时，它输入低8位地址。P1口能驱动4个LSTTL负载。

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图 3-2

图3-3

P2.0--P2.7:P2口是一个8位准双向I/O端口。在CPU访问外部存储器时，它输出高8位地址。在对EPROM编程和程序验证时，它输入高8位地址。P2口可驱动4个LSTTL负载。

P3.0--P3.7:P3口是8位准双向I/O端口。它是一个复用功能口。作为第一功能使用时，为普通I/O口，其功能和操作方法与P1口相同。作为第二功能使用时，各引脚的定义如表3-1所示。P3口的每一条引脚均可独立定义为第一功能的输入输出或第二功能。P3口能驱动4个LSTTL负载。

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图3-4

图3-5

表3-1:

口线 第二功能 7

P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 RXD (串行口输入) TXD (串行口输出） INT0 (外部中断0输入) INT1(外部中断1输入) T0 (定时器0的外部输入） T1 (定时器1的外部输入） WR (外部数据存储器“写”信号输出） RD (外部数据存储器“读”信号输出） 2.2 复位电路的设计

复位是单片机的初始化操作。单片机启运运行时，都需要先复位，其作用是使CPU和系统中其他部件处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。因而，复位是一个很重要的操作方式。但单片机本身是不能自动进行复位的，必须配合相应的外部电路才能实现。该复位电路采用按键电平复位式复位电路。当单片机已在运行当中时，按下复位键S后松开，在复位引脚RET（9脚）脚持续出现24个振荡器脉冲周期（即2个机器周期）的高电平信号将使单片机复位。也能使RST为一段时间的高电平，从而实现上电或开关复位的操作。如图3.2所示。

图3.2 复位电路

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2.3 时钟电路的设计

时钟电路为单片机产生时序脉冲，单片机所有运算与控制过程都是在统一的时序脉冲的驱动下的进行的，如果单片机的时钟电路停止工作（晶振停振），那么单片机也就停止运行了。当采

用内部时钟时，连接方法如下图所示，在晶振引脚XTAL1（19脚）和XTAL2（18脚）引脚之间接入一个12MHZ晶振，两个引脚对地分别再接入一个电容即可产生所需的时钟信号，电容的容量一般在几十皮法，如30PF。如图3.3所示。

图3.3 时钟电路

2.4 密码锁控制电路

2.4.1 矩阵键盘电路的设计

为了加强密码的保密性，采用一个4×4的矩阵式键盘可以任意设置用户密码（1-16位长度），从而提高了密码的保密性，同时也能减少与单片机接口时所占用的I/O口线的数目，节省了单片机的宝贵资源，在按键比较多的时候，通常采用这种方法。其原理图如图3.4所示。

图 3.4 矩阵键盘

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