VCCD5R13.3KD6电磁锁C24T11T10来自微控制器信号GND
图4 密码锁开锁机构电路图
2．按键电路设计
由于设计要求使用矩阵键盘，所以本设计就采用行列式键盘，同时也能减少键盘与单片机接口时所占用的I/O线的数目，在按键比较多的时候，通常采用这样方法。其原理如图5所示。
5.1K X 4 D10 D9 D8 VCC 89s51 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 5.1K X 4 图5 行列式键盘原理电路图
每一条水平（行线）与垂直线（列线）的交叉处不相通，而是通过一个按键来连通，利用这种行列式矩阵结构只需要N条行线和M条列线，即可组成具有N×M个按键的键盘。
在这种行列式矩阵键盘非键盘编码的单片机系统中，键盘处理程序首先执行等待按键并确认有无按键按下的程序段。
当确认有按键按下后，下一步就要识别哪一个按键按下。对键的识别通常有两种方法：一种是常用的逐行扫描查询法；另一种是速度
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较快的线反转法。
对照图5所示的44键盘，说明线反转个工作原理。
首先辨别键盘中有无键按下，有单片机I/O口向键盘送全扫描字，然后读入行线状态来判断。方法是：向行线输出全扫描字00H，把全部列线置为低电平，然后将列线的电平状态读入累加器A中。如果有按键按下，总会有一根行线电平被拉至低电平从而使行线不全为1。
判断键盘中哪一个键被按下使通过将列线逐列置低电平后，检查行输入状态来实现的。方法是：依次给列线送低电平，然后查所有行线状态，如果全为1，则所按下的键不在此列；如果不全为1，则所按下的键必在此列，而且是在与零电平行线相交的交点上的那个键。
按键的操作面板如图6所示。共计数字键10个，功能键6个。键盘上还有3个指示灯和一个蜂鸣器。
L1 F1 L2 L3 F2 F3 F4 6 7 8 9 2 3 4 6 CLR 0 1 EN 图6 按键操作面板示意图
10个数字键用来输入密码，另外6个功能键分别是：CLR、EN、F1、F2、F3、F4。其中
（1）CLR键的功能是当输入密码错误的时候，清除前面已经输入的数据，重新输入。
（2）EN键的功能是确认输入的密码。
（3）F1是管理模式切换键，当用户不小心三次输入密码都没有正确，键盘被锁定，这个时候就可以启动管理模式，使用管理员的密码
6
来开门。
（4）F2是用来进入修改密码的状态。
（5）F3用来关闭显示器，一来可以节省电量，另外也可以防止不法分子偷窥密码。
（6）F4用来作电铃。
上面的3个指示灯L1、L2、L3是用来指示操作的状态： （1）L1锁定及输入指示状态灯，正常的情况下显示红色，当键盘动作的时候，L1灯开始闪动，当键盘处于锁定状态时，指示灯也显示红色。
（2）L2开门指示灯，当用户在规定的时间内正确的输入了密码，此灯转变为绿色，表示开门，否则不显示。
（3）L3是管理员状态指示灯，当按下F1后，指示灯自动点亮。 面板上还有一个蜂鸣器，其中一个功能是用来指示操作的按键是否在成功的按下；另外一个功能是当用户输入密码错误的次数超过了3次，鸣笛以示报警。
3．显示电路设计
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，本系统的显示采用串行显示的方式，只使用单片机的两个串行口，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7所示。
电路设定：当程序检测在5分钟内没有按键操作的时候，就关闭显示。这个功能使用程序来实现的，一旦没有按键动作就启动一个定时器，检测在5分钟内没有按键动作的时候，启动一个程序，关闭显示，这样可以达到节省电能的目的。
从单片机串口输出的信号先送到左边的移位寄存器（74HC164）,由于移位脉冲的作用，使数据向右移，达到显示的目的。移位寄存器74HC164还兼作数码管的驱动，插头1（header1）接电源，插头2（header2）接数据和脉冲输出端。电路中的三个整流管D1~D3的作用是降低数码管的工作电压，增加其使用寿命。
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HEADER2vcc21HEADER1DPYagdbQ0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q734561011121312345678abcfdeefgpdcdpDPYd3d2d19IC1LED0agb9Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q734561011121312345678abcfdeefgpddcdpIC2LED1DPYagdb9cdp345601111213abcfdeefgpdQ0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q712345678Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7IC3DPYagdb34560111121312345678abcfdeefgpdcdpLED29IC4DPYagdb34561011121312345678abcfdeefgpdcdpLED39IC5DPYagdbcdpLED49Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q734560111121312345678abcfdeefgpdIC6LED512KKKLRLRKRLRKRKABCMABCMLABCMABCMLABCMLRABCM128912891289128912891289C图7 显示器原理图
显示器主显示几个字符，给用户提供指示见图8所示。
O F F -- -- 2
图8(a)关闭状态
8 8 8 -- -- 1 图8(b) 开锁状态
-- -- -- -- -- -- 图8(c) 密码输入及修改状态
E R R O R S 图8(d) 密码输入错误后的提示
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