毕业设计 密码门的设计 (精选)

扬 州 市 职 业 大 学

毕 业 设 计（论 文）

设计（论文）题目： 密码门控制

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摘 要

自第一台计算机在美国诞生以来，至今已有60多年的历史。在这60年里，计算机经历了迅猛的发展，得到了广泛的普及，对整个社会的进步和科学的发展产生了及其深远的影响。

在计算机对整个社会的进步和科学的发展产生深远影响的同时，其也得到了推动和发展。特别是20世纪70年代初，随着大规模集成电路的出现，原来体积很大的中央处理器电路（CPU）集成为一个只有十几平方毫米的半导体芯片，称为微处理器。

微处理器的出现，开创了微型计算机的新时代。以微处理器为核心，再配上半导体存储器（RAM、ROM）、输入/输出接口电路（I/O接口电路）、系统总线及其他支持逻辑，这样组成的计算机称为微型计算机。

微型计算机因其具有体积小、重量轻、价格便宜、耗电少、可靠性高、通用性和灵活性好等特点，加上超大规模集成电路工艺技术的迅速发展和成熟，使得微型计算机技术得到了极其迅速的发展和广泛的应用。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输,工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，洗衣机、电冰箱、空调等等方面都有单片机在其中发挥重要的作用。

本次设计是在参照《数字电子电路》、《模拟电子电路》、《单片机原理与应用》等教材，运用单片机设计的一款电子密码门的控制系统。以此获得电子技术、自动控制等方面的基本理论、基本知识和基本技能。培养分析问题和解决问题的能力，并为学习后续课程和为今后在工作中熟练运用打好基础。

本设计课题的电子密码锁运用的是MCS-51系列中的AT89S52作为主要运算和逻辑判断工具，这可大大简化硬件系统的复杂性。以实现密码显示、错误报警等功能，详细介绍了基本功能、方案论证、硬件电路设计、原理图和软件设计思想。

由于时间紧迫和本人的水平有限，设计说明书中的缺点和错误在所难免，真诚地欢迎各位老师对本说明书提出批评和建议。

关键词：单片机、电子密码锁、密码门控制、独立式键盘、AT89S52

目 录

第1章：引 言 .............................................................................................................................................. - 4 -

1.1电子密码锁简介 ............................................................................................................................... - 4 -

1.2 传统密码锁概况 .............................................................................................................................. - 4 -

1.3 电子密码锁的优势及发展前景 ...................................................................................................... - 5 -

1.4 本设计所实现的目标 ...................................................................................................................... - 5 -

1.5 主要性能指标 .................................................................................................................................. - 6 -

1.6 使用说明 .......................................................................................................................................... - 6 -

1.7 基本原理 .......................................................................................................................................... - 6 -

第2章：方案论证 .......................................................................................................................................... - 8 -

2.1 方案一：采用数字电路控制 .......................................................................................................... - 8 -

2.2 方案二：采用单片机为核心的控制方案 ...................................................................................... - 9 -

第3章：系统硬件构成 ................................................................................................................................ - 10 -

3.1 80C51最小系统 ............................................................................................................................. - 10 -

3.2 开锁机构 ........................................................................................................................................ - 10 -

3.3 按键电路部分 ................................................................................................................................ - 12 -

3.4 显示电路部分 ................................................................................................................................ - 13 -

3.5 密码门锁的电源电路部分 ............................................................................................................ - 14 -

3.6 设计总框图 .................................................................................................................................... - 15 -

3.7 设计总体电路图 ............................................................................................................................ - 15 -

3.8 主要元器件介绍 ............................................................................................................................ - 16 -

3.8.1 主要芯片AT89S52 ............................................................................................................. - 16 -

3.8.2 LED数码显示器 ................................................................................................................. - 19 -

第4章：系统软件设计 ................................................................................................................................ - 22 -

4.1 RAM分配 ......................................................................................................................................... - 22 -

4.2 程序框图 ........................................................................................................................................ - 22 -

4.2.1 主程序框图 ........................................................................................................................ - 22 -

4.2.2 子程序框图 ........................................................................................................................ - 24 -

4.3 程序清单 ........................................................................................................................................ - 24 -

第5章：系统软硬件调试 ............................................................................................................................ - 33 -

第6章：元器件清单 .................................................................................................................................... - 34 -

第7章：总 结 .............................................................................................................................................. - 35 - 附录 ................................................................................................................................................................ - 37 -

第1章：引 言

1.1电子密码锁简介

电子密码锁是一种通过密码输入来控制电路或是芯片工作，从而控制机械开关的闭合，完成开锁、闭锁任务的电子产品。它的种类很多，有简易的电路产品，也有基于芯片的性价比较高的产品。现在应用较广的电子密码锁是以芯片为核心，通过编程来实现的。其性能和安全性已大大超过了机械锁，特点如下：

1． 保密性好,编码量多,远远大于弹子锁。随机开锁成功率几乎为零。

2． 密码可变。 用户可以经常更改密码，防止密码被盗，同时也可以避免因人

员的更替而使锁的密级下降。

3． 误码输入保护。当输入密码多次错误时，报警系统自动启动。另外，多次输

入错误时，还可以实现对键盘锁定，使得一段时间内无法再次输入密码。

4． 电子密码锁操作简单易行，一学即会。

1.2 传统密码锁概况

传统的密码锁是一种全机械式的密码锁，都是通过圆盘转动带动刻度盘的转动，以此来实现密码的输入。现在市面上的传统密码锁主要有圆盘式机械密码锁和拨码盘式机械密码锁两种类型。

现在的圆盘式机械密码锁大多采用美国“洛加达”、“沙金”一类对码与开锁使用同一个旋钮操作的高档圆盘式机械密码锁。这类密码锁刻度盘的旋钮轴直接与锁体内密码圆盘的主动盘相连接。当输入密码时，刻度盘的旋钮轴带动锁体内密码圆盘的主动盘转动，再由主动盘依次传递带动其它密码圆盘转动到与刻度盘数值相对应的位置，旋钮要正转若干圈再反转若干圈，反反复复才能输入密码。关闭锁舌后必须将刻度盘的旋钮转动若干圈以打乱密码。

拨码盘式机械密码锁是由内部的一个拨码器（又称：机械步进器或转鼓），依次拨动各个密码圆盘，实现密码的输入。从外部的操作来看，类似老式拨盘式电话机的操作：刻度盘旋钮从刻度盘起点位置开始顺时针转动，通过旋钮轴驱动锁体内部的拨码机构拨动密码圆盘转动到与刻度盘数值相对应的位置，然后退回到起点位置就实现了输入一位密码。依次重复这样的操作直到输入了最后一位密码，再从起点位置逆时针转动旋钮就可以开启锁舌，打开密码锁。

1.3 电子密码锁的优势及发展前景

通过对电子密码锁和传统密码锁的初步了解，我们不难看出电子密码锁有着很大的优势和良好的市场前景，其性能和安全性已大大的超过了机械锁。

据有关资料介绍，电子锁的研究从30年代就开始了，在某些特殊场所早就有所应用。研究这种锁的初衷，是为了提高锁具的安全性，因为电子锁的密钥量(密码量)极大，可以和机械锁配合，避免因钥匙被仿制而出现的问题。在安全性极高的前题下，它的另一个特点是——无需钥匙而被越来越多的人所欣赏。因为人们携带的钥匙很多已成为累赘，而电子锁只需要记住一组密码，无需携带金属钥匙，免除了人们的烦恼。电子锁的种类繁多，从大的方面讲可能有数十种，例如数码锁，指纹锁、卡片锁、磁卡锁，生物锁等等。但能谈的上实用一些或者大众化一些的还是按键式电子密码锁。这是一种操作方式类似于按键电话机的电子锁，通过键盘上的数码按键依次输入一组密码，如果密码与内部已约定的密码相同，就会则输出一个电信号，以驱动电磁铁或者小马达将门闩打开，完成一个开锁过程。它弥补了传统机械式密码锁输入密码繁琐的缺点，其操作也更加简单方便。

进入20世纪80年代后，随着电子锁专用集成电路的出现，电子锁的体积缩小．可靠性提高了。另外，较传统密码锁，电子密码锁的密码量更大，保密性更好。

虽然电子密码锁有诸多优点，但其也不免有缺点。首先，电子密码锁电子部分的工作主要是电子识别，采用的是电子元器件，电子器件一多，就变得复杂化。必然会增加故障机率，加上电子器件怕潮湿，怕强磁电，怕强震动，使它对使用环境有一定的要求。因而绝大部分的电子锁都增加了备用开锁手段或称应急接口，这无疑又降低了安全性。现在元器件的质量提高了，故障率虽然降低，但备用开锁手段很少有取消的。其次，电子锁必须用电，早期的电子锁耗电较多，一般使用市电。现在的集成电路电子锁耗电少，一节钮扣电池就可以维持其控制部分的工作，但驱动电磁铁或马达却需要大一些的电池或者使用市电。为了解决这一问题有些密码锁增加一套手动发电装置自行解决用电问题，又使得锁具更复杂了。

随着时代的进步和发展，电子密码锁因其具有的诸多优点，势必会取代传统的机械式密码锁而被广泛使用。

1.4 本设计所实现的目标

通过本次设计，运用单片机设计完成一个密码锁的门控制系统，通过对电机的控制，实现完成了门的开与关的任务。该系统所能实现的功能有：密码输入与修改、密码显示、密码错误报警、电机正反转以及开门指示等诸多功能。

在经过此次设计，第一次运用单片机控制设计完成一件产品，实现对以往学习的单片机基础知识进行了一次彻底而系统的复习和巩固，对以往学习的知识有了更好的掌握和运用，同时锻炼了自己动手编写程序的能力，提高了自己的焊接水平和动手能力。相信在以后的工作和学习中只要能够不断的运用，相信可以对单片机的使用达到运用自如的程度。

1.5 主要性能指标

1、 显示功能：能显示4位密码和相关提示字符。

2、 具有密码修改功能；在输入正确的<修改密码>的密码后，即进入了修改密码状态，方 可对开门密码进行修改。

3、 具有开门功能；即输入正确的开门密码后，控制电机正反转动作，实现门的开启，并作出指示。

4、 具有错误提示；即在输入的开门密码错误的情况下，实现蜂鸣器报警，并且指示灯作出指示。

5、 电源：220V±10%

6、 功耗：≤2.5W

1.6 使用说明

1、 接通电源，按下面板上的“RST”键后，仪器显示“????”。

2、 按动“修改密码”键，既进入到密码输入状态；再次按动该键，此时该键作为“选位”键使用，有对应单元出现闪烁现象，表示该单元的内容可以进行调态，连续键入“选位”键，其它单元依次闪烁，并循环闪烁。

3、 当某一单元出现闪烁后，按动“修改”键（即加1键），该单元的内容以一定规律加1。

4、 按动“确定”键，即将密码输入完成。等待单片机进行处理，若输入密码与<修改密 码>的密码相同，这时1号发光二极管即会点亮5秒（显示红色），即进入密码修改状态， 这时可按2和3方法进行密码修改，最后按动“确定”键，即实现了开门密码的修改工作； 若输入密码与<开门密码>相同，则2号发光二极管即会点亮5秒（显示绿色），并控制电 机动作，完成对门的开启工作；若输入密码错误，则蜂鸣器响起，发出报警信息，维持5秒后自动关闭，同时1号发光二极管点亮5秒，作出指示。

1.7 基本原理

密码门控制系统设计主要有硬件设计和软件设计两大部分：硬件部分主要有8031或 AT89S52的最小系统，显示部分、键盘部分、执行部分以及电源部分；软件设计则结合硬 件，实现指标提出的各项要求，密码显示则利用8031或AT89S52，在软件的支持下，完成 其精度主要取决于单片机本身的晶振频率精度，密码检测则利用输入的密码和设定密码相

比较，当两者相同时，则利用软件控制电机转动，实现对门的开启，并且二极管点亮作出指示；不相同时，则发出蜂鸣报警信息，进行提示；键盘在软件的配合下，实现了一键多用。

第2章：方案论证

2.1 方案一：采用数字电路控制

方案一：采用数字电路控制。其原理方框图如下图2-1所示。

图2-1 数字密码锁电路方案

采用数字密码锁电路的好处就是设计简单。用以74LS112双JK触发器构成的数字逻辑电路作为密码锁的核心控制部分，共设置了9个用户输入键，其中只有4个是有效的密码按键，其它的都是干扰按键，若按下干扰键，键盘输入电路自动清零，原先输入的密码无效，需要重新输入；如果用户输入密码的时间超过40秒（一般情况下，用户不会超过40秒，若用户觉得不便，还可以进行修改）电路将报警80秒，以示提醒；若电路连续报警三次，则电路将锁定键盘5分钟，防止他人的非法操作。

电路由两大部分组成：密码锁电路和备用电源(UPS)，其中设置UPS电源是为了防止因为停电造成的密码锁电路失效，使用户免遭麻烦。

密码锁电路包含：键盘输入、密码修改、密码检测、开锁电路、执行电路、报警电路、键盘输入次数锁定电路。从而实现了密码输入、检测、开锁，报警等一系列功能动作。

采用数字密码锁电路虽然设计简单，但是电路部分复杂程度较高，并且扩展功能不方便，不容易实现对系统的优化和升级。

2.2 方案二：采用单片机为核心的控制方案

方案二：采用一种是用以AT89S52为核心的单片机控制方案。

本方案使采用AT89S52单片机作为核心，来设计实现的。利用单片机灵活的编程设计和丰富的I/O端口，及其控制的准确性，不但能实现基本的密码锁功能，还能添加掉电存储、键盘锁定、声光提示甚至添加遥控控制功能。其原理框图如下图2－2所示。

图2-2 单片机控制方案

通过比较以上两种方案，单片机控制方案有较大的活动空间，不但能够实现基本的密码锁功能而且能在很大的程度上扩展其他功能，较之采用数字电路控制，更加方便、灵活，而且还可以方便的对系统进行优化和升级，所以我们采用第二种方案来设计密码门控制系统。

第3章：系统硬件构成

此系统采用MCS51系列单片机AT89S52作为主控制器，外围电路器件包括数码管驱动、蜂鸣器的输出驱动、独立式键盘以及发光二极管的输出等部分。下面将对各部分逐一介绍。

3.1 80C51最小系统

单片机的主要功能是负责整个系统的控制，不承担复杂的数据处理任务，因此在设计单片机最小系统时通常选用AT89C5l、AT89C52、AT89S51、AT89S52（S系列芯片支持ISP功能）等型号的8位单片机作为MCU。

单片机应用系统最初式有8031构成的。8031最小系统由8031单片机、锁存器74LS373、EPROM2764组成。

由于8031的片内没有程序存储器，必须外接EPROM电路作为程序存储器，8031的引脚EA必须接地，使CPU总是执行外部EPROM中固化的程序。8031的P0口是一个三态的反向口，它可以分时输出外部存储器的低8位地址A0～A7和传送数据信息，当信号ALE上升为高电平后P0口输出低8位地址，P2口输出高8位地址，由ALE的上升沿将P0口输出的低8位地址锁存到外部地址锁存器中，接着P0口由输出方式变为输入方式，而P2口输出的高8位地址信息不变，紧接着程序存储器选通信号PSEN变为低电平有效，由P2口和地址锁存器输出的地址对应单元指令字节传送到P0口上供CPU读取，这样就实现了P0口地址信息与数据信息的分时传送。

由于科学技术的发展，Flash技术运用到单片机上，使得单片机内部集成了程序存储器。本次设计使用的是AT89S52单片机，因其内部已设有ROM，故其不需要外界EPROM；另外引脚EA接电源，使CPU执行内部ROM中的程序。

3.2 开锁机构

通过单片机送给开锁执行机构，电路驱动电磁锁吸合，从而达到开锁的目的。其原理如下图3-1所示。

图3-1 密码锁开锁机构示意图

当用户输入的密码正确时，单片机便输出开门信号，送到开锁驱动电路，然后驱动电磁锁动作，达到开门的目的。其实际电路如图3-2所示。

电路驱动和开锁两级组成。由D5、R1、T10组成驱动电路，其中T10可以选择普通的小功率三极管如9014、9018都可以满足要求。D5作为开锁的提示；由D6、C24、T11组成。其中D6、C24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。T11可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由一定的余量。

在本次设计中，使用发光二极管和电机来代替电磁锁，当2号二极管点亮，表示开锁；二极管不亮，表示没有开锁。

来自微控

图3-2 密码锁开锁机构电路图

当需要的按键较多时，而单片机的接口有限的情况下，可以采用矩阵式键盘，以能减少键盘与单片机接口时占用的I/O线的数目，同时又省去扩展的麻烦。由于本设计的密码锁简单，并且需要的按键不多，故就采用独立式键盘。

其原理如下图3-3所示。

图3-3 独立式键盘原理电路图

当图3-3中的某一个键闭合时，相对应的I/O口线变为低电平，当CPU查询到为低电平的I/O口线时，就可以判断出与其对应的键处于按下状态，反之则处于释放状态。

以上原理图为用户提供了3个按键,2个指示灯，另外还将在电路中加入1个蜂鸣器，作为报警提示使用。

接P1.0口的按键作为进入输入密码状态和选位功能使用；按动一次该按键，即进入输入密码状态，再次按动该按键，该按键即可进行选位使用；通过软件的支持达到了一键多用。

接P1.1口的按键作为加一键使用。在按动接在P1.0口上的按键进入选位状态后，再按动该键，即可对选中的位进行修改，以完成对该位密码的输入；其它位也做同样的处理，完成对每一位密码的输入。

接P1.2口的按键作为确定键使用。在对各位密码修改输入完成以后，按动该键，即完成对密码的输入工作。电路中的发光二极管分别作为密码修改状态提示和开锁指示，当密码输入完毕以后，若2号发光二极管点亮（显示绿色），表示锁开，并且电机动作；若不亮，则锁未开，密码输入错误，这时蜂鸣器鸣笛以示提醒。

本系统设计的显示电路是为了给使用者以提示而设置的。考虑到为了节约单片机的口资源，本系统的显示采用了串行显示的方式，只使用单片机的一组接口，就可以完成单片机的显示功能。

显示电路的电路原理图如图3-4所示.

图3-4 显示器原理图

在该控制系统中，显示器主要显示几个字符，给用户提供指示见图3-5所示。

图3-5a 密码初始显示状态

图3-5c 开锁状态显示

3.5 密码门锁的电源电路部分

由于电子密码锁有别于传统的机械密码锁，需要用电才能正常工作。为了防止停电情况的发生，本电路配备了UPS电源，它包括市电供电电路，停电检测电路，电子开关切换电路，蓄电池充电电路和蓄电池组成。

电源电路图如图3－6所示。

7805

图3-6 市电供电电路

220V市电通过降压变压器降压成12V的交流电,再经过整流桥整流,7805稳压到5V送往电子切换电路，由于本电路功耗较少，所以选用10W的小型变压器。

由R8，R9，R6，R7及IC14构成的电压比较器，正常情况下，V+<V- IC14输出低电平，

继电器的常闭触点和市电相连；当市电断开，V+>V- IC14输出高电平，由T3，T4构成的达林顿管使继电器J开启，将其常开触点将蓄电池和电路相连，实现市电和蓄电池供电的切换，保证电子密码锁的正常工作（视电池容量而定持续时间）。

其电路图如下图3－7所示：

蓄电池 A2

5V 直流电源 A1

图3-7 停电检测及电子开关切换电路

T1，T2构成的蓄电池自动充电电路，它在电池充满后自动停止充电，其中D1亮为正在充电，D2为工作指示。由R4，R5，T1了构成电压检测电路，当蓄电池电压降低，则T1，T2导通，实现对其充电；充满后，T1，T2截止，停止充电，同时D1熄灭，电路中C4的作用是滤除干扰信号。其电路图如图3－8所示：

图3－8 蓄电池自动充电电路

3.6 设计总框图

控制系统的原理总框图，如下图3-9所示。

图3-9 总体设计框图

3.7 设计总体电路图

基于原理总框图，设计完成了控制系统整体的电路连接形式，如图3-10所示。

图3-10 总电路原理图

3.8 主要元器件介绍

3.8.1 主要芯片AT89S52

微型计算机的基本组成有三部分，即中央处理器CPU (通常包括运算器和控制器)+存储器+输入/输出 (I/O) 接口。若将组成计算机的基本部件集成在一块芯片上，则俗称为单片微机。

80C51内部结构如图3-11所示，主要包括中央处理器CPU (算术逻辑部件 ALU、控制器等) 、只读存储器 ROM、 随机存取存储器RAM、定时器/计数器、并行 I/O口 P0～P3、串行口、中断系统以及定时控制逻辑电路等。

图3-11 80C51内部结构图

这些部件通过内部总线连接起来，基本结构仍然是通用CPU加上外围芯片的结构模式，但功能单元上的控制与先前相比有重大变化，采用了特殊功能寄存器(SFR) 进行集中控制的方法。

1.中央处理器

单片微机中的中央处理器（CPU）是单片微机的核心，主要完成运算和控制功能，又增设了“面向控制”的处理功能，增强了实时性。

2.程序存储器

根据内部是否带有程序存储器而形成三种型号：内部没有程序存储器的称80C31，内部带ROM的称80C51，内部以EPROM代替ROM的称87C51。

目前单片微机的程序存储器有以下几种结构形式： ⑴ 片内只读存储器

片内掩膜ROM的特点是程序必须在制作单片微机时写入。

⑵ 片内可编程的ROM 可直接由用户进行编程。

·紫外线可擦除型ROM－EPROM型单片微机 (如87C51)。EPROM需用紫外线擦除，必

须脱机固化，不能在线改写。

·电可擦除型ROM——EEPROM，称为Flash单片微机 (如89C51)。EPROM和EEPROM都是可以多次擦除和编程的，或称MTP的ROM。

·OTP的 ROM，仅允许用户一次编程。

⑶ 片外只读存储器

利用单片微机的并行扩展技术可以外扩片外只读存储器。

3. 数据存储器（RAM）

在单片微机中，用随机存取存储器（RAM）来存储程序在运行期间的工作变量和数据，所以称为数据存储器。一般在单片微机内部设置一定容量（64 B至384B）的RAM。这样，小容量的数据存储器以高速RAM的形式集成在单片微机内，以加快单片微机运行的速度,还可以使存储器的功耗下降很多。

在单片微机中，常把寄存器（如工作寄存器、特殊功能寄存器、堆栈等）在逻辑上划分在片内RAM空间中，所以可将单片微机内部RAM看成是寄存器堆，有利于提高运行速度。 当内部的RAM容量不够时，还可通过串行总线或并行总线外扩数据存储器。

4. 并行I/O口

单片微机往往提供了许多功能强、使用灵活的并行输入/输出引脚，用于检测与控制。有些I/O引脚还具有多种功能，比如可以作为数据总线的数据线、地址总线的地址线、控制总线的控制线等。单片微机I/O引脚的驱动能力也逐渐增大，甚至可以直接驱动外扩的LED显示器。

5. 串行I/O口

目前高档8位单片微机均设置了全双工串行I/O口，用以实现与某些终端设备进行串行通信，或者和一些特殊功能的器件相连的能力，甚至用多个单片微机相连构成多机系统。随着应用的拓宽，有些型号的单片微机内部还包含有二个串行I/O口。

6. 定时器/计数器

在单片微机的实际应用中，往往需要精确的定时，或者需对外部事件进行计数。为了减少软件开销和提高单片微机的实时控制能力，因而均在单片微机内部设置定时器/计数器电路。80C51共有二个16位的定时器/计数器，80C52则有三个16位的定时器/计数器。

7. 中断系统

80C51单片微机的中断功能较强，具有内、外共五个中断源，二个中断优先级。

8．定时电路及元件

计算机的整个工作是在时钟信号的驱动下，按照严格的时序有规律地一个节拍一个节拍地执行各种操作。单片微机内部设有定时电路，只需外接振荡元件即可工作。外接振荡元件一般选用晶体振荡器，或用价廉的RC振荡器，也可用外部时钟源，作为振荡元件。近来有的单片微机将振荡元件也集成在芯片内部。

3.8.2 LED数码显示器

LED数码管（LED Segment Displays）是由多个发光二极管封装在一起组成“8”字型的器件，引线已在内部连接完成，只需引出它们的各个笔划，公共电极。LED数码管常用段数一般为7段有的另加一个小数点，还有一种是类似于3位“+1”型。位数有半位，1，2，3，4，5，6，8，10位等等....，LED数码管根据LED的接法不同可分为共阴和共阳两类，了解LED的这些特性，对编程是很重要的，因为不同类型的数码管，除了它们的硬件电路有差异外，编程方法也是不同的。下图3-12所示是共阴和共阳极数码管的内部电路，它们的发光原理是一样的，只是它们的电源极性不同而已。颜色有红，绿，蓝，黄等几种。LED数码管广泛用于仪表，时钟，车站，家电等场合。选用时要注意产品的尺寸颜色，功耗，亮度，波长等。下面介绍的是常用LED数码管内部引脚图片。

图3-12 共阴和共阳极数码管内部电路

图3-13 这是一个7段两位带小数点 10引脚的LED数码管

图3-14 引脚定义 每一笔划都是对应一个字母表示 DP是小数点

LED数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们需要的数位，因此根据LED数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两类。 A、静态显示驱动：

静态驱动也称直流驱动。静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个单片机的I/O口进行驱动，或者使用如BCD码二-十进位解码器解码进行驱动。静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用I/O口多，如驱动5个数码管静态显示则需要5×8＝40根I/O口来驱动，要知道一个89S51单片机可用的I/O口才有32个呢。故实际应用时必须增加解码驱动器来进行驱动，增加了硬件电路的复杂性。

B、动态显示驱动：

数码管动态显示介面是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划"a,b,c,d,e,f,g,dp "的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极COM增加位元选通控制电路，位元选通由各自独立的I/O线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位元选通COM端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位元就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。

透过分时轮流控制各个LED数码管的COM端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。在轮流显示过程中，每位元数码管的点亮时间为1～2ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极体的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示资料，不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的I/O口，而且功耗更低。

恒流驱动与非恒流驱动对LED数码管的影响主要有以下几点：

1、显示效果：

由于LED基本上属于电流敏感元件，其正向压降的分散性很大，并且还与温度有关，为了保证数码管具有良好的亮度均匀度，就需要使其具有恒定的工作电流，且不能受温度及其它因素的影响。另外，当温度变化时驱动晶片还要能够自动调节输出电流的大小以实现色差平衡温度补偿。 2、安全性：

即使是短时间的电流超载也可能对发光管造成永久性的损坏，采用恒流驱动电路后可防止

由于电流故障所引起的数码管的大面积损坏。

另外，我们所采用的超大型积体电路还具有级联延时开关特性，可防止反向尖峰电压对发光二极体的损害。超大型积体电路还具有热保护功能，当任何一片的温度超过一定值时可自动关断，并且可在控制室内看到故障显示。 为什么数码管亮度不均匀？

有两个大的因素会影响到亮度一致性。一是使用原材料晶片的选取，一是使用数码管时采取的控制方式。

1、原材料--LED晶粒的VF和亮度和波长是一个正态分布，

即使筛选过LED晶粒，VF和亮度和波长已在一个很小的范围了，生产出来的产品还是在一个范围内，结果就是亮度不一致。

2、要保证LED数码管亮度一样，在控制方式选取上也有差别

最好的办法是恒流控制，流过每一个发光二极体的电流都是相同的，这样发光二极体看起来亮度就是一样的了。如恒压控制，则导致VF不相同的发光二极体分到的电流不相同，所以亮度也不同。当然这两个条件是相辅相成的。 怎样通过测量数码管引脚，分辨出共阴和共阳?

找公共共阴和公共共阳，首先，我们找个电源（3到5伏）和不同规格的电阻，VCC串接个电阻后和GND接在任意2个脚上，组合有很多，但总有一个LED会发光的找到一个就够了，然后用GND不动，VCC（串电阻）逐个碰剩下的脚，如果有多个LED（一般是8个），那它就是共阴的了。相反用VCC不动，GND逐个碰剩下的脚，如果有多个LED（一般是8个），那它就是共阳的。也可以直接用数字万用表来测量，红表笔是电源的正极，黑表笔是电源的负极。

第4章：系统软件设计

4.1 RAM分配

单元地址 功能

49H～46H 显示缓冲区

34H～31H <修改密码>密码存放单元 39H～36H 开门密码存放单元 44H～41H 输入密码存放单元 20H 显示选位指针

4.2 程序框图

4.2.1 主程序框图

主程序主要完成变量与寄存器的初始化，按键的扫描和判断，密码的判断以及数码管动态扫描显示等。主程序流程图如下图所示。

4.2.2 子程序框图

密码修改子程序主要完成在进入密码修改状态，对按键的查询与处理。密码修改子程序流程图如下图所示。

4.3 程序清单

DISPBUF

EQU 49H ;显示缓冲区地址