电子密码锁电路图及设计 第2页
外围电路内装化 这也是单片机发展的主要方向。随着集成度的不断提高，有可能把众多的各种处围功能器件集成在片内。除了一般必须具有的CPU、ROM、RAM、定时器/计数器等以外，片内集成的部件还有模/数转换器、DMA控制器、声音发生器、监视定时器、液晶显示驱动器、彩色电视机和录像机用的锁相电路等。串行扩展技术 在很长一段时间里，通用型单片机通过三总线结构扩展外围器件成为单片机应用的主流结构。随着低价位OTP（One Time Programble）及各种类型片内程序存储器的发展，加之处围接口不断进入片内，推动了单片机“单片”应用结构的发展。特别是IC、SPI等串行总线的引入，可以使单片机的引脚设计得更少，单片机系统结构更加简化及规范化。
随着半导体集成工艺的不断发展，单片机的集成度将更高、体积将更小、功能将列强。在单片机家族中，80C51系列是其中的佼佼者，加之Intel公司将其MCS –51系列中的80C51内核使用权以专利互换或出售形式转让给全世界许多著名IC制造厂商，如Philips、 NEC、Atmel、AMD、华邦等，这些公司都在保持与80C51单片机兼容的基础上改善了80C51的许多特性。这样，80C51就变成有众多制造厂商支持的、发展出上百品种的大家族，现统称为80C51系列。80C51单片机已成为单片机发展的主流。专家认为，虽然世界上的MCU品种繁多，功能各异，开发装置也互不兼容，但是客观发展表明，80C51可能最终形成事实上的标准MCU芯片。
1．2 单片机原理及性能简介
MCS-51系列单片机内部由CPU、存储器、I/O端口、定时器/计数器、中断系统五部分组成CPU内部结构如图1-1所示
8051内部CPU是一个字长为二进制8为的中央处理单元，也就是说它对数据的处理是按字节为单位进行的。与微型计算机CPU类似，8051内部CPU也是由运算器（ALU）、控制器（定时控制部件等）和专用寄存器组三部分构成。
1 算术逻辑部件（ALU）
8051的ALU是一个性能极强的运算器，它既可以进行加、减、乘、除四则运算，也可以进行与、或、非、异或等逻辑运算，还具有数据传送、移位、判断和程序转移等功能。8051ALU为用户提供了丰富的指令系统和极快的指令执行速度，大部分指令的执行时间为1微妙，乘法指令可达4微妙。8051 ALU由一个加法器，两个8为暂存器（TMP1与TMP2）和一个性能卓著的布尔处理器组成。8051的时钟频率可达12MHZ
2 定时控制部件
定时控制部件起着控制器的作用，又定时控制逻辑、指令寄存器和振荡OSC等电路组成。指令寄存器IR用于存放从程序存储器中取出的指令码，定时控制逻辑用于对指令寄存器中的指令码进行译码，并在OSC的配合下产生执行指令的时序脉冲，以完成相应指令的执行。
3 专用寄存器组
专用寄存器组主要用来指示当前要执行指令的内存地址、存放操作数和指示指令执行后的状态等。它是任何一台计算机的CPU不可缺少的的组成部件，其他寄存器的多寡因机器型号的不同而异。专用寄存器组主要包括程序计数器PC、累加器A、程序状态字PSW、堆栈指示器SP、数据指针DPTR和通用寄存器B等。
(1) 程序计数器PC
程序计数器PC是一个二进制16位的程序地址寄存器，专门用来存放下一条需要执行指令的内存地址，能自动加1。
(2) 累加器A
累加器A又记作ACC，是一个具有特殊用途的二进制8位寄存器，专门用来存放操作数或运算结果。在CPU执行某种运算前，两个操作数中的一个通常应放在累加器A中，运算完成后累加器A中便可以得到运算结果。
(3) 通用寄存器B
通用寄存器B是专门为乘法和除法设置的寄存器，也是一个二进制8位的寄存器，由8个触发器组成。该寄存器在乘法或除法前用来存放乘数或除数，在乘法或除法完成后用于存放乘积的高8位或除法的余数
(4) 程序状态字PSW
PSW是一个8位标志寄存器，用来存放指令执行后的有关状态。PSW中各位的状态通常是在指令执行过程中自动形成的，但也可以由用户根据需要采用传送指令加以改变。
(5) 数据指针DPTR
数据指针DPTR是一个16位的寄存器，由两个寄存器DPH和DPL拼成。其中DPH为DPTR的高8为，DPL为DPTR的低8位。DPTR可以用来存放片内ROM的地址，也可以用来存放片外RAM和片外ROM的地址。
(6) 堆栈指针SP
堆栈指针SP是一个8位寄存器，能自动加1或减1，专门用来存放堆栈的栈顶地址。遵循“先进后出”或者“后进先出”的原则
第2章 单片机电子密码锁的设计思路及硬件介绍
在安全技术防范领域，具有防盗报警功能的电子密码锁代替传统的机械式密码锁，克服了机械式密码锁密码量少、安全性能差的缺点，使密码锁无论在技术上还是在性能上都大大提高一步。随着大规模集成电路技术的发展，特别是单片机的问世，出现了带微处理器的智能密码锁，它除具有电子密码锁的功能外，还引入了智能化管理、专家分析系统等功能，从而使密码锁具有很高的安全性、可靠性，应用日益广泛。本文介绍以51系列单片机为核心的智能密码锁，详细阐述了其工作原理、基本功能框图、关键设计技术及软件工作流程。
2.1基本原理及硬件组成
智能密码锁的系统由智能监控器和电子锁具组成。二者异地放置，智能监控器供给电子具所需的电源并接收其发送的报警信息和状态信息。 这里采用了线路复用技术，使电能供给和信息传输共用一根二芯电缆，提高了系统的可靠性、安全性。
智能监控器的基本原理及组成框图智能监控器的组成框图它由单片机、时钟、键盘、LCD显示器、存贮器、解调器、线路复用及监测、A/D转换、蜂鸣器等单元组成。主要完成与电子锁具之间的通信、智能化分析及通信线路的安全监测等功能。
智能监控器始终处于接收状态，以固定的格式接收电子锁具发来的报警信息和状态信息。对于报警信息，则马上通过LCD显示器及蜂鸣器发出声、光报警；对于状态信息，则存入内存，并与电子锁具在此时刻以前的历史状态进行比较，得出变化趋势，预测未来的状态变化，通过LCD显示器向值班人员提供相应信息，以供决策使用。智能监控器与电子锁具建立通信联系的同时，通过A/D转换器实时地监视流过通信线路的供电电流的变化，有效地防止人为因素造成的破坏，保证了通信线路的畅通。
2.2电子锁具基本原理及组成框图
电子锁具的组成框图，它也是以51系列单片机(AT89051)为核心，配以相应硬件电路，完成密码的设置、存贮、识别和显示、驱动电磁执行器并检测其驱动电流值、接收传感器送来的报警信号、发送数据等功能。
单片机接收键入的代码，并与存贮在EEPROM中的密码进行比较，如果密码正确，则驱动电磁执行器开锁；如果密码不正确，则允许操作人员重新输入密码，最多可输入三次；如果三次都不正确，则单片机通过通信线路向智能监控器报警。单片机将每次开锁操作和此时电磁执行器的驱动电流值作为状态信息发送给智能监控器，同时将接收来自传感器接口的报警信息也发送给智能监控器，作为智能化分析的依据。在发送端，电子锁具通过脉冲变压器T将调制好的数据信号升压后发送出去；在接收端，脉冲变压器T将接收到的数据信号降压后送解调器，以减少载波信号在传输过程中的损耗。为了减少通信和供电之间的相互干扰，对扼流圈L、耦合电容C的选择要综合考虑。设载波频率fo＝400kHz，为了保证绝大部分信号能量传输到接收端，取L＝33.7μHC1＝0.047μF。
智能化分析
智能化分析与预测技术就是以每次接收到的数据块为依据，与此前同类数据的记录值作比较，分析该操作引起电流变化的大小及趋势，及时发现存在问题，并报告管理人员，从而提高了整个系统的可靠性。智能密码锁充分利用了51系统单片机软、硬件资源，引入了智能化分析功能，提高了系统的可靠性和安全性。通过在某型号保险柜安装使用，受到用户的欢迎。另外，智能密码锁在软、硬件方面稍加改动，便可构成智能化的分布式监控网络，实现某一范围内的集中式监控和管理，在金融、保险、军事重地及其其他安全防范领域具有广
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