毕业设计（论文）
AT89C2051：芯片的20个引脚功能为： VCC：电源电压。 GND：接地。
RST：复位输入。当RST变为高电平并保持2个机器周期时，所有I/O引脚复位至
“1”。
XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡放大器的输出。
P1口：8位双向I/O口。引脚P1.2～P1.7提供内部上拉，当作为输入并被外部下拉为低电平时，它们将输出电流，这是因内部上拉的缘故。P1.0和P1.1需要外部上拉，可用作片内精确模拟比较器的正向输入（AIN0）和反向输入（AIN1），P1口输出缓冲器能接收20MA电流，并能直接驱动LED显示器；P1口引脚写入“1” 后，可用作输入。在闪速编程与编程校验期间，P1口也可接收编码数据。
P3口：引脚P3.0～P3.5与P3.7为7个带内部上拉的双向I/0引脚。P3.6在内部已与片内比较器输出相连，不能作为通用I/O引脚访问。P3口的输出缓冲器能接收20MA的灌电流；P3口写入“1”后，内部上拉，可用输入。P3口也可用作特殊功能口，功P3口同时也可为闪速存储器编程和编程校验接收控制信号。
表3-1 AT89C2051中P3口的功能 P3口引脚 P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 特殊功能 RXD(串行输入口) TXD(串行输出口) INT0(外部中断0) INT1(外部中断1) T0(定时器0外部输入) T1(定时器1外部输入)
3.2 晶振复位电路的选择
晶振电路和复位电路不是单片机的内部电路，但它们却是单片机运行所必须的最基本的外加电路。在单片机应用系统中，外围电路往往要求提供时钟频率信号。时钟信号被干扰后将导致CPU的工作时序发生紊乱，使系统不得正常工作。所以单片机晶振电路在实际设计应用过程中，可以采取以下措施：
（1）晶振电路尽量靠近CPU，引线尽量短而粗。 （2）用地线包围振荡电路，晶体外壳接地。
（3）晶振电路电容要性能稳定，容量准确，且远离发热元件。 （4）印制板上大电流信号线，电源变压器要远离晶振信号的连线。 （5）对于外边时钟源电路，应对其芯片电源采取滤波措施。
总之，在满足系统功能的前提下，应尽量降低晶振频率，这对降低系统的电磁发射，提高系统的抗干扰性能极为有利。该系统的晶振电路如图3-2所示。
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：基于单片机的电子密码锁设计
30PF 6MHz 30PF XTAL1 89C2051 XTAL2 图3-2 晶振电路原理图
在设计单片机的应用系统时，对单片机的复位状态和复位电路的设计至关重要。因为单片机应用系统工作时，会经常要求进入复位工作状态，因而要求复位电路必须能准确、可靠地工作。
大部分单片机的复位都是靠外部电路实现的，在晶振电路工作后，只要在单片机的RST引脚上出现24个振荡脉冲以上的高电平，单片机便实现初始化状态复位。
通常单片机复位操作有上电复位、信号复位、运行监视复位。运行监视有程序运行监视和电源监视。上电复位是单片机上电时的复位操作，保证单片机上电后立即进入规定的复位状态。信号复位时在单片机正常供电情况下，在复位引脚加以信号而产生的复位。根据不同情况，有按键操作复位、唤醒复位、控制复位等。系统运行监视复位是系统出现非正常情况下的复位。通常有电源监视复位和程序运行监视复位。电源监视复位是在电源下降到一定电平状态或电源未达到额定电平要求时的系统复位，程序运行监视复位则是程序运行失常时的系统复位。
在设计中采用的是上电复位电路上电时复位电路通过电容加到RST端上一个高电平复位信号，高电平持续时间取决于RC电路参数。为了保证系统能可靠地复位，RST端上高电平信号必须有足够长的时间。
上电复位要考虑VCC的上升时间和振荡器的起振时间，而振荡器的起振时间与振荡频率有关，如振荡频率为10MHZ，起振时间为1MS，振荡频率为1MHZ时，起振时间为10MS。因此RC电路参数的选择与系统振荡频率有关。
在实际运用中，为了保证复位电路可靠地工作，一般将RC电路接施密特电路后在接入单片机复位端，特别适合于应用系统现场干扰大，电压波动大的工作环境。该系统的复位电路如图3-3所示：
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毕业设计（论文）
5V
10uF
RST 89C2051
10K
图3-3 复位电路原理图
3.3 驱动开锁电路的设计
在电子密码锁电路中，如何通过驱动电路实现开锁的目的是十分重要的。在该设计中，通过单片机送给开锁执行结构，电磁驱动电磁锁吸合，从而达到开锁的目的。当用户输入的密码正确而且是在规定的时间内输入的话，单片机便输出开门信号，送到开锁驱动电路，然后驱动电磁阀，达到开门的目的。
该开锁电路由电路驱动和开锁两极组成。由发光二极管，电阻和一级三极管组成驱动电路，其中一级三极管可以选用普通的小功率三极管如9014，9018都可以满足要求。发光二极管作为开锁的提示；有普通二极管，电容和二级三极管组成。其中普通二极管和电容是为了消除电磁锁可能产生的反向高电压以及可能产生的电磁干扰。二级三极管选用中功率的三极管如8050，电磁锁的选用要视情况而定，但是吸合力要足够且留有一定的余量。在本次设计中，基于节省材料的原则，暂时用发光二极管代替电磁锁，发光管亮，表示开锁；灭，表示没有开锁。开锁信号由P3.5输出，通过三极管驱动，输送到电磁锁，若输入的密码正确，则电磁锁圈打开，反之，电磁锁关闭。本设计的电路原理图如图3-4所示：
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：基于单片机的电子密码锁设计
AT89C2051 P3.5 10K
图3-4 开锁电路原理图
3.4 报警电路的设计
自动报警控制电路的功能是控制系统的智能报警装置。在单片机应用系统中，一般的工作状态可以通过指示灯或数码管显示来指示，供操作人员参考，了解系统的工作状况，但对于某些紧急状态，比如系统检测到的错误状态等，为了使操作人员不至于忽视，及时采取措施，往往还需要有某种更能引人注意，提起警觉的报警信号。这种报警信号通常有三种类型：一是闪光报警，因为闪动的指示灯更能提醒人们注意；二是鸣音报警，发出特定的音响，作用于人的听觉器官，易于引起和加强警觉；三是语音报警，不仅能起到报警作用，还能直接给出警报种类的信息。其中，前两种报警装置因硬件结构简单，软件编程方便，常常在单片机应用系统中使用；而语音报警虽然警报信息较直接，但硬件成本高，结构较复杂，软件量也增加。
闪光报警是最简单，也是最常用的一种报警方式。单片机应用系统中的闪光报警就是在控制指示灯的程序中加入定时程序，按一定的时间间隔来交替点灯与熄灭指示灯。闪光报警在硬件连接上非常简单，通常可以利用单片机的I/O口直接驱动发光二极管实现。
本设计采用的是鸣音报警。鸣音报警有两种方法：单频音报警和音乐声报警。实现单频音报警的接口电路比较简单，其发音元件通常可采用压电蜂鸣器，当在蜂鸣器两引脚上加3~15V直流工作电压，就能产生3KHZ左右的蜂鸣振荡音响。压电式蜂鸣器结构简单、耗电少，更适合于在单片机系统中应用。压电式蜂鸣器，约需10MA的驱动电流，可在某端口接上一只三极管和电阻组成的驱动电路来驱动，如图6所示。在图6中，P3.4接三极管基极输入端，当P3.4输出高电平“1”时，三极管导通，蜂鸣器就通电而发音，当P3.4输出低电平“0”时，三极管截止，蜂鸣器停止发音。在实际应用系统中，经常将闪光报警和单音频报警结合起来使用，以便更好地引起操作人员的注意。单频音报警电路，简单实用，已能满足音响报警的一般需要，但是音调单调，而且采用压电鸣音元件，音量较小且不可调整；音乐声报警电路，与单片机系统连接，也很方便易行，而报警的音响又优美动听；在单片机应用系统中，要实现语音报警功能，首先在存储器
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毕业设计（论文）
中要有语音的数据块，然后根据系统测量结果，把在语音采集系统中获得的语音数据可控制、可重组的实时恢复，从而实现控制系统状态的实时语音报读或紧急状态的语音报警功能。但音乐声报警电路和语音报警电路比鸣音报警电路要复杂一些，为了使电路看起来更加简单大方些，该设计采用的是鸣音报警那个电路。本系统密码输入3次错误或有非正常开门情况发生时均启动自动报警装置。报警电路分为远程报警和现场报警两种。现场报警是从单片机的P3.4口线输出双频方波信号经三极管放大后，送到压电蜂鸣器，从而发出报警声。远程报警是用单片机控制电话机在无人操作的情况下，将事先在电话中已存入号码的座机或手机拨通，从而通知主人，实现报警的要求。本系统选用的是现场报警。其电路原理图如图3-5所示： 5V
10K
89C2051 P3.4
图3-5 报警电路原理图
3.5 键盘接口电路的设计
键盘是单片机系统中一个很重要的部件，是实现人机对话接口常用的器件。通过它人们可以向计算机输入数据、传送命令、控制CPU运行，以实现特定的目标。
键盘实际上就是一组按键开关，从本质上说，任何的按键开关都可以称为键盘，就使得两根导线导通，从而给单片机的相应的I/O口输入一个信号；而按键释放时，两根导线又恢复不导通状态，从而又给单片机相应的I/O口输入一个相反的信号。单片机的CPU就是根据这些输入的信号来判断是否有键按下，以及按下的是什么键，从而实现相应的功能。
键盘上实质上是一组按键按开关的组合。通常，按键所用的开关为机械式开关，利用机械触点的合、断作用工作。键盘电路的特点：一是随机性，系统操作人员对键盘的操作是随机的；二是抖动性，这是键盘的机械性决定的。根据这两个特点可以得出以下的接口设计原则。
（1） 键盘的电平与系统总线电平相兼容。
（2） 单片机要能有效地抑制键盘抖动。单片机对抖动的抑制大多数是由软件实现的。 （3） 单片机系统要能实现对键盘的有效控制。单片机系统键盘接口的目的是为了控制
键盘，而键盘电路不能影响总线。
所谓有效控制要由硬件和软件两方面提供保证。硬件提供的保证是确保键盘控制信
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