1、摘 要本设计通过 1 个单片机 AT89C2051 芯片，三极管，开关，电池线圈等完成一个 8 位电子密码锁，其工作原理是通过开关控制单片机的 P3.7， P3.2 口输出电流信号，从而控制喇叭的响声与电池线圈的磁通量变化，通过磁力的效应，吸引开关的开通与报警。本实验课题实现后可实现设定任意 8 位密码，更改密码，开锁，报警等功能，有很强的实用价值，另外由于设计简单，实验材料价钱低，可用于实际生活中。本文以硬件内容为主，介绍了 8051 系列单片机，引脚用途的资料 功率放大器的使用。并通过这个课题展现出来。将本课题中的硬件运行过程给予了详细介绍。对密码锁的运行状态也绘制了流程图给与了很好的说明
2、。关键词： AT89C2051；wave 软件；密码锁目 录引 言 11 课题要求及目的 21.1 课题要求： 21.2 研究目的，意义 22 51 单片机简介 22.1 单片机发展史 22.2 51 单片机 32.2.1 AT89C2051 单片机芯片 52.3 定时器/计数器概述 93 硬件电路设计 103.1 芯片的选择 1032 时钟电路 113.3 放大电路与中断，I/O 口分配的解决 123.4 复位电路 133.5 开锁电路 143.6 电源电路 153.7 报警电路 154 软件设计 164.1 流程图 164.2 源程序及分析 17总 结 20参考文献 21基于单片机的电子密
3、码锁的设计引 言目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着 CMOS 化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。下面是单片机的主要发展趋势。 CMOS 化 近年，由于 CHMOS 技术的进小，大大地促进了单片机的 CMOS 化。CMOS 芯片除了低功耗特性之外，还具有功耗的可控性，使单片机可以工作在功耗精细管理状态。这也是今后以 80C51 取代 8051 为标准 MCU 芯片的原因。因为单片机芯片多数是采用 CMOS（金属栅氧化物）半导体工艺生产。CMOS 电路的特点是低功耗、高密度、低速度、低价格。采用双极型半导体工艺的 TTL 电路速度快，
4、但功耗和芯片面积较大。随着技术和工艺水平的提高，又出现了 HMOS（高密度、高速度 MOS）和 CHMOS 工艺。CHMOS 和 HMOS 工艺的结合。目前生产的 CHMOS电路已达到 LSTTL 的速度，传输延迟时间小于 2ns，它的综合优势已在于 TTL 电路。因而，在单片机领域 CMOS正在逐渐取代 TTL 电路。 低功耗化 单片机的功耗已从 Ma 级，甚至 1uA 以下；使用电压在 36V 之间，完全适应电池工作。低功耗化的效应不仅是功耗低，而且带来了产品的高可靠性、高抗干扰能力以及产品的便携化。 低电压化 几乎所有的单片机都有 WAIT、STOP 等省电运行方式。允许使用的电压范围越
5、来越宽，一般在 36V 范围内工作。低电压供电的单片机电源下限已可达 12V。目前 0.8V 供电的单片机已经问世。 大容量化 以往单片机内的 ROM 为 1KB4KB，RAM为 64128B。但在需要复杂控制的场合，该存储容量是不够的，必须进行外接扩充。为了适应这种领域的要求，须运用新的工艺，使片内存储器大容量化。目前，单片机内ROM 最大可达 64KB，RAM 最大为 2KB。1 课题要求及目的1.1 课题要求：用单片机设计一个密码锁，要求设计一个 8 位密码的密码锁。能完成密码设置，密码检验，错误时报警 5 秒提示，错误超过 3 次时报警 1 分钟作用1.2 研究目的，意义通过研究设置一
6、个 8 位密码锁的方法，使我们重温了基础知识并提高了对单片机的理解，加深了对单片机的用途的认识，加强自我学习能力与动手动脑能力。2 51 单片机简介2.1 单片机发展史单片机诞生于 20 世纪 70 年代末，经历了SCM、MCU、SoC 三大阶段。 1.SCM 即单片微型计算机（Single Chip Microcomputer）阶段，主要是寻求最佳的单片形态嵌入式系统的最佳体系结构。 “创新模式”获得成功，奠定了 SCM 与通用计算机完全不同的发展道路。在开创嵌入式系统独立发展道路上，Intel 公司功不可没。 2.MCU 即微控制器（Micro Controller Unit）阶段，主要的
7、技术发展方向是：不断扩展满足嵌入式应用时，对象系统要求的各种外围电路与接口电路，突显其对象的智能化控制能力。它所涉及的领域都与对象系统相关，因此，发展 MCU 的重任不可避免地落在电气、电子技术厂家。从这一角度来看，Intel 逐渐淡出 MCU 的发展也有其客观因素。在发展 MCU 方面，最著名的厂家当数 Philips 公司。 Philips 公司以其在嵌入式应用方面的巨大优势，将MCS-51 从单片微型计算机迅速发展到微控制器。因此，当我们回顾嵌入式系统发展道路时，不要忘记 Intel 和 Philips的历史功绩。 3.单片机是嵌入式系统的独立发展之路，向 MCU 阶段发展的重要因素，就
8、是寻求应用系统在芯片上的最大化解决；因此，专用单片机的发展自然形成了 SoC 化趋势。随着微电子技术、IC 设计、EDA 工具的发展，基于 SoC 的单片机应用系统设计会有较大的发展。因此，对单片机的理解可以从单片微型计算机、单片微控制器延伸到单片应用系统。 单片机的发展 单片机作为微型计算机的一个重要分支，应用面很广，发展很快。自单片机诞生至今，已发展为上百种系列的近千个机种。 单片机发展简史 如果将 8 位单片机的推出作为起点，那么单片机的发展历史大致可分为以下几个阶段 （1）第一阶段（1976-1978）：单片机的控索阶段。以Intel 公司的 MCS 48 为代表。MCS 48 的推出
9、是在工控领域的控索，参与这一控索的公司还有 Motorola 、Zilog 等，都取得了满意的效果。这就是 SCM 的诞生年代， “单机片”一词即由此而来。 （2）第二阶段（1978-1982）单片机的完善阶段。Intel公司在 MCS 48 基础上推出了完善的、典型的单片机系列 MCS 51。它在以下几个方面奠定了典型的通用总线型单片机体系结构。 完善的外部总线。MCS-51 设置了经典的 8 位单片机的总线结构，包括 8 位数据总线、16 位地址总线、控制总线及具有很多机通信功能的串行通信接口。 CPU 外围功能单元的集中管理模式。 体现工控特性的位地址空间及位操作方式。 指令系统趋于丰富
10、和完善，并且增加了许多突出控制功能的指令。 （3）第三阶段（1982-1990）：8 位单片机的巩固发展及16 位单片机的推出阶段，也是单片机向微控制器发展的阶段。Intel 公司推出的 MCS 96 系列单片机，将一些用于测控系统的模数转换器、程序运行监视器、脉宽调制器等纳入片中，体现了单片机的微控制器特征。随着 MCS 51 系列的广应用，许多电气厂商竞相使用 80C51 为内核，将许多测控系统中使用的电路技术、接口技术、多通道A/D 转换部件、可靠性技术等应用到单片机中，增强了外围电路路功能，强化了智能控制的特征。 （4）第四阶段（1990）：微控制器的全面发展阶段。随着单片机在各个领域
11、全面深入地发展和应用，出现了高速、大寻址范围、强运算能力的 8 位/16 位/32 位通用型单片机，以及小型廉价的专用型单片机。硬件电路2.2 51 单片机8051（芯片采用 HMOS，功耗是 630mW，是 89C51 的 5倍，实际使用方面已经被市场淘汰）和 8751 等通用产品，一直到现在， MCS-51 内核系列兼容的单片机仍是应用的主流产品（比如目前流行的 89S51、已经停产的 89C51 等） ，各高校及专业学校的培训教材仍与 MCS-51 单片机作为代表进行理论基础学习。 有些文献甚至也将 8051 泛指 MCS-51 系列单片机，8051是早期的最典型的代表作，由于 MCS-
12、51 单片机影响极深远，许多公司都推出了兼容系列单片机，就是说 MCS-51内核实际上已经成为一个 8 位单片机的标准。 其他的公司的 51 单片机产品都是和 MCS-51 内核兼容的产品而以。同样的一段程序，在各个单片机厂家的硬件上运行的结果都是一样的，如 ATMEL 的 89C51（已经停产） 、89S51， PHILIPS（菲利浦） ，和 WINBOND（华邦）等，我们常说的已经停产的 89C51 指的是 ATMEL 公司的 AT89C51 单片机，同时是在原基础上增强了许多特性，如时钟，更优秀的是由 Flash（程序存储器的内容至少可以改写 1000 次）存储器取带了原来的 ROM（一
13、次性写入） ，AT89C51 的性能相对于 8051 已经算是非常优越的了。 不过在市场化方面，89C51 受到了 PIC 单片机阵营的挑战，89C51 最致命的缺陷在于不支持 ISP（在线更新程序）功能，必须加上 ISP 功能等新功能才能更好延续 MCS-51的传奇。89S51 就是在这样的背景下取代 89C51 的，现在，89S51 目前已经成为了实际应用市场上新的宠儿，作为市场占有率第一的 Atmel 目前公司已经停产 AT89C51，将用AT89S51 代替。89S51 在工艺上进行了改进，89S51 采用0.35 新工艺，成本降低,而且将功能提升,增加了竞争力。89SXX 可以像下兼
14、容 89CXX 等 51 系列芯片。同时，Atmel 不再接受 89CXX 的定单，大家在市场上见到的89C51 实际都是 Atmel 前期生产的巨量库存而以。如果市场需要，Atmel 当然也可以再恢复生产 AT89C51。 89S51 相对于 89C51 增加的新功能包括： - 新增加很多功能，性能有了较大提升，价格基本不变，甚至比 89C51 更低！ - ISP 在线编程功能，这个功能的优势在于改写单片机存储器内的程序不需要把芯片从工作环境中剥离。是一个强大易用的功能。 - 最高工作频率为 33MHz，大家都知道 89C51 的极限工作频率是 24M，就是说 S51 具有更高工作频率，从而
15、具有了更快的计算速度。 - 具有双工 UART 串行通道。 - 内部集成看门狗计时器，不再需要像 89C51 那样外接看门狗计时器单元电路。 - 双数据指示器。 - 电源关闭标识。 - 全新的加密算法，这使得对于 89S51 的解密变为不可能，程序的保密性大大加强，这样就可以有效的保护知识产权不被侵犯。 - 兼容性方面：向下完全兼容 51 全部字系列产品。比如8051、89C51 等等早期 MCS-51 兼容产品。也就是说所有教科书、网络教程上的程序（不论教科书上采用的单片机是 8051 还是 89C51 还是 MCS-51 等等） ，在 89S51 上一样可以照常运行，这就是所谓的向下兼容。 比较结果：就如同 INTEL 的 P3 向 P4 升级一样，虽然都可以跑 Windows98，不过速度是不同的。 从 AT89C51 升级到 AT89S51 ,也是同理。和 S51 比起来，C51 就要逊色一些，实际应用市场方面技术的进步是永远向前的。
