基于两个单片机串行通信的电子密码锁设计

1自从20世纪70年代问世以后，单片机作为微型计算机一个很重要的分支，应用RS-232-C接口(又称EIARS-232-C)是目前最常用的一种串行通信接口。它是在1970年由美国电子工业协会(EIA)联合贝尔系统、调制解调器厂家及计算机终一个25个脚的DB25连接器，对连接器的每个引脚的信号内容加以规定，还对各种在通信中，常用串行通信的方式实现下位机数据的采集和上位机对下位机的控离传输。单片机之间的通信采用异步串行通信RS-232接口。装有电子防盗装置的商业区或居民区盗窃犯罪率平均下降30%左右。二是钥匙一旦丢2随着人们生活水平的提高，电子密码防盗锁作为防盗卫士的作用日趋重要。电门锁保密性差的缺点。如果采用4位密码，则密码组合可达到10000,每增加1位，密提示的功能，方便了用户的操作，可广泛的应用于新型小区单元门、超市的存储柜、32系统概述本设计由语音播放、单片机、键盘、数码显示和电源模块等五部分组成，系统框图如图2-1所示。其中单片机部分的作用是控制语音播放、键盘和数码显示；语音播方部分用于播放相应提示音；键盘用来输入密码；显示部分用来显示输入的密码；电源模块则为整个电路提供电源。图2-1系统框图43方案选择3.1密码锁功能实现方法选择置新密码。用4×4键盘组成0～9数字键以及确认、取消功能键，用6位7段数码管5表3-1普遍的语音芯片型号特征语音长度：10sec放音触发：放音触发工作电压(V):4.5～5.5工作电流(mA):30静态电流(uA):2语音长度：32sec工作电压(V):2.7～3.3工作电流(mA):10语音长度：20sec工作电压(V):4.5～5.5工作电流(mA):30语音长度：40sec放音触发：电平工作电压(V):4.5～5.5工作电流(mA):30静态电流(uA):2语音芯片2就是在人工或者控制器的控制下可以录音和流行的语音芯片有很多，比较常见和使用较为普遍的语音芯片如表3-1所示。674系统硬件电路的设计键盘转换图4-1电子密码锁电路系统构成框图●32条可编程I/0线。●2个16位定时器/计数器。8●可编程串行通道。●片内时钟振荡器。1234567899的低位字节。即使不访问外部存储器，ALE端仍以不变的频率(此频率为振荡器频率的1/6)周期性地出现正脉冲信号。因此，它可用作对外输出的时钟，或用于定时目存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲(/PROG)[6]。③/PSEN程序存储允许(/PSEN)输出是外部程序存储器的读选通信号。当AT89S52/LV52由外部程序存储器取指令(或常数)时，每个机器周期两次/PSEN有效 ④/EA/VPP外部访问允许端。要使CPU只访问外部程序存储器(地址为0000H~FFFFH),则/EA端必须保持低电平(接到GND端)。当/EA端保持高电平(接VSS端)(4)输入/输出引脚P0.0～P0.7、P1.0～P1.7、P2.0～P2.7和P3.0～P3.7①PO端口(P0.0～P0.7)PO是一个8位漏极开路型双向I/0端口。作为输出口用时，每位能以吸收电流的方式驱动8个TTL输入，对端口写1时，又可作高阻抗②P1端口(P1.0～P1.7)P1是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/0端口。P1的输出缓冲器可驱动(吸收或输出电流方式)4个TTL输入。对端口写1时，通过③P2端口(P2.0～P2.7)P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/0端口。P2的输出缓冲器可驱动(吸收或输出电流方式)4个TTL输入。对端口写1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可用作输入口。P2作输入口使用时④P3端口(P3.0～P3.7)P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/0口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作4.1.3信号引脚的第二功能解决这一问题唯一可行的办法是“复用”,即给一些信号引脚赋予双重功能。如端口引脚(串行输入口)(串行输出口)(外部中断0)(外部中断1)(定时器0的外部输入)(定时器1的外部输入)(外部数据存储器写选通)(外部数据存储器读选通)(2)备用电源引入4.2串口通信AT89S52串行口可设置四种工作方式8,可有8位、10位和11位帧格式。本系8位数据位(低位在前),1位停止位。当SMO=0,SM1=1时，串行口选择方式1。其 (4)中断允许寄存器(IE)(1)数据发送(2)数据接收REN=1,CPU允许串行口接收数据，接收数据开始于检测到RXD(P3.0)端发生一个“1”到“O”的跳变。先接收起始位，然后依次将采样RXD端并将数据移入移位若满足条件RI=0且SM2=0或接收到停止位，则将前8位数据送入SBUF并置位RI;如果上述条件不满足，则数据丢失。(3)波特率的设定串口方式1的波特率是可变的，由定时器T1的溢出率决定：溢出率为溢出周期的倒数，假定计数初值为X,则计数溢出周期为其中，fosc为晶振频率。则波特率计算公式为：由波特率算出计数初值，以便进行定时器的初始化。初值X确定如下：4.3语音电路4.3.1语言芯片ISD2540美国ISD公司的2500系列芯片，常见的按录放时间40秒、60秒和120秒分成ISD2540、2560和25120多个品种，该系列产品的电路原理图和控制结构完全相同。ISD2500系列和1400系列语音电路一样，具有抗断电、音质好，使用方便，无需专用的语音开发系统等相同优点。它的最大特点在于片内E2PROM容量为240K(1400系列为128K),所以录放时间长；有9个地址输入端(1400系列仅为8个),寻址能力可达512位；最多能分320段；设有0VF(溢出)端，便于多个器件级联。采用直接模拟存储技术(DAST),将原始的语音信号以模拟形式直接存入半导体存储器中，无须A/D和D/A转换。这种突破性的EEPROM存储方法同其它的数字存储方式相比，不仅增加了存储容量，而且提高了语音信号存储与还原的保真度。该芯片内部集成了振荡电路、前置放大器、自动增益控制、抗混叠滤波器、平滑滤波器、输出放大器等物理部件，具有易与微处理器接口、零功率存储、方便的存储与回放模(1)DIP封装图AUXINISD2540图4-4ISD2540DIP封装图(2)各引线端功能1表4-2各引线端功能扬声器输出MIC、MICREF自动增益控制模拟信号输入和输出溢出片选(低电平允许芯片工作)芯片低功耗状态控制录放音结束信号输出外部时钟●地址线：A0～A6、A8、A9。共有512种组合状态。最前面的320个状位中有一个为0时，所有输入均解释为地址位，作为当前录入操作的起始地址，ISD2540工作在录音状态时.麦克风采集到的小信号从MIC进入，经前置放大入配置方式可以方便用户自行设计性能更加优良的前置放大号混合，而后送入功率放大器，并由SP+、SP-端输出，进而可直接驱动扬声器。内部时钟定时器内部时钟定时器MICREFO18平滑滤波器地，录音时置P/R端(S3)为低，按住不放CE端的片选键(S1),即开始录音，松录/放片选言(2)按键多段录放模式555启动/暂停IA4A53如上图4-7所示，将地址端中的A6、A8、A9接高电平，其余地址线接低电平，即可实现多段的连续顺序录放。录音时置P/R端(S3)为低，按一下CE端的启动/暂停键(S1),即开始录音第一段，再按一下CE端的启动/暂停键(S1)即停止，一图4-8所示。I2367得段电平有效)则执行信息地址，即从该地址录音或放音，原来设定的工作模式状态丢失。表4-3工作模式功能典型应用快速检索信息未用当工作模式操作时，此端应接低电平可录放连续的多段信息允许信号中止按钮控制简化器件接口表4-4地址空间分配二进制信息时间(秒)0000000000000000001001000010010000111110100100101100011001000001111010010010101112540最多可分为320段，只要在分段录/放音操作前(不少于300纳秒),给地址RAANAINA8ve22fEFOMfffp.hr22pf 22fR21N图4-9ISD2540语音电路4.4.1电平转换芯片士9C2-536784.4.3连接电路图C2-R10UTRIIN9R20UTR2IN00RX6_阵(如图4-13所示)。●产生闭合键的键码。●排除多键、串键(复按)及去抖动。●使用单片机芯片本身的并/串行口1111输输(a))。如果没有低电平，再使输出口输出ODH,再测试行线状态(图4-14(b))。到输出口输出OBH时，行线中有状态为低电平②去抖动特性有关，一般为5～10ms。而键的稳定的闭合时间和操作者按③键码计算4-16所示的键码编排规律，各行的首号依次是00H,04H,08H,OCH,如列号按0～3顺序，则键码的计算公式为：键码=行首号+列号图4-16键号排列④等待键释放5系统程序的设计首先，进行整个程序的初始化及清屏。当有按键按下时，程序判断是哪个键被按下，然后执行相应的按键功能，并调用显示程序，显示所输入的密码；当没有键按下时，返回键盘扫描，再判断是否有键被按下。如图5-1所示。NYYNY5.2键处理的流程图实现该键所设定的功能。根据上述说明，画出本次程序设计的键处理流程图，如图5-2所示。开始开始NY去抖动NY00#键01#键…#键处理程序图5-2键处理流程图5.3内部单片机程序内部单片机不但要处理来自内部键盘的输入信息，还要接收来自串口的输入密码，同时在识别各种操作后还要控制语音芯片发出相应提示音。具体流程如图5-3所NNNY显示密码键处显示密码键处设置密码键处语音播放调用的子程序的设计，具体流程图如图5-4,需要注意ISD2540特殊引脚：(1)CE(23引脚):片选信号(低电平允许芯片工作)。当此端子的电平为低电平时，开始选定该芯片工作；当芯片放音结束时，此端子的电平应设置为高电平。(2)PD(24引脚):芯片复位端(芯片低功耗状态控制)。当每次放音结束时，此端子的电平必须置为高电平(对芯片进行复位),否则当下次放音时，将重复上一次播放的音。(3)EOM(25引脚):录放音结束信号输出。当芯片放音时，此端子的电平为高电平；当芯片放音结束时，此端子的电平为低电平。所以可以通过电平变化来判断是否放音结图5-4语音播放流程图6测试结果上电后，内部与外部单片机均显示“000000