用87LPC764实现的电子密码锁控制器

用87LPC764实现的电子密码锁控制器

东北大学 王明顺 陈述平 贺立红
山东大学科苑公司 栾松义

1 87LPC764的主要特点

在人们的日常生活中，电子密码锁已进入广泛使用阶段。而在实际使用中通常还要求其控制器要具有高可靠、低功耗、长寿命的特点。用荷兰PHILIPS公司生产的工业级嵌入式微处理器87LPC764做为电子密码控制器的部件，具有事半功倍的效果。

87LPC764是PHILIPS公司87LPC76X系列芯片中的一款，也是一个20脚封装的单片微控制器，它具有如下特点：

　　●以加速的80C51为内核，时钟频率可达20MHz。
　　●数字电路工作电压范围为2．7～6．0V。
　　●内含4k字节OPT程序代码存储器。
　　●具有128字节的用户RAM存储器。
　　●带有32字节的用户代码存储器，可用于对设置参数进行存储。
　　●内含两个16位计数／定时器，且可在定时器溢出时直接控制T0／T1引脚以使其电压翻转。
　　●内含两个模拟比较器。
　　●具有全双工的UART。
　　●带有I2C总线通讯口。
　　●有8个键盘中断输入及两个外部中断输入。
　　●有4个中断优先级。
　　●可由内部独立振荡源驱动其内部看门狗定时器，其溢出时间具有8级时间选择。
　　●具有片内复位功能。
　　●可自动进行晶振停振检测。
　　●振荡方式可配置为高、中、低频率及外部、内部两种RC振荡形式。
　　●I／O可编程设定为准双向、开路门、推挽输出和输入形式。
　　●输入口设为司密特（Schmitt）触发输入形式。
　　●所有I／O口均具有LED驱动能力（20mA）。 　　
　　●口线电平转换的上升、下降时间各约10ns，因而可以减低EMI。
　　●具有少15个可用I／O口，当选用片内振荡器及片内复位电路时可达18个可用I／O口。
　　●两个保密位可使用户程序代码彻底不可读。　　
　　●具有空闲或掉电节电模式；且可外部中断唤醒，掉电方式下的典型工作电流为1μA。 　　
　　●采用20脚DIP和SO封装形式。

2 87LPC764的引脚功能

87LPC764的引脚排列如图1所示，其中的I／O引脚大部分具有基本功能（输入／输出）或特殊定义功能。但特殊定义功能应与特定的引脚相关联且不可更改。87LPC764的引脚功能描述如表1所列。

87LPC764的三个I／O口P0、P1和P2的四种方式（准双向、开路门、推挽输出和输入形式）选择可由寄存器P0M1、P0M2、P1M1、P1M2、P2M1和P2M2的相应位的设置来决定。

I／O引脚在实际使用口有三个引脚（P1．2、P1．3和P1．5）应特别注意。P1．2和P1．3由内部硬件结构设置成仅有开路门输出形式，当然，它们仍可依靠在其相应位写入“1”来用做输入口。而当采用内部复位方式时，其P1．5脚仅可用做Schmitt输入端口。

P0．0～P0．7中各引脚可以通过相应的设置来独立地产生外部键盘中断动作，且如果系统处于掉电节电模式，该中断可将其唤醒。

3 电子密码锁控制器硬件原理

以87LPC764为构造的电子密码锁控制器，充分利用了87LPC764的特长。图2所示是其硬件电路，它采用片内RC振荡电路及片内上电复位方式；同时采用键盘中断方式使CPU在大部分等待时间里处于节能状态，这一点大大减低了电路的功耗。另外，采用片内自有的内分频技术还可使CPU工作在较低的频率下，这样即使在工作时CPU的电流也能小于150μA。

为了保证密码的更改方便与保存，控制器加有一片AT24C01（有I2C总线接口的E2 PROM）存储芯片，这样，在断电条件下，其内部密码数据则可保持10年不丢失，且片内各单元还可改写一百万次。

图2中，跳线JUMP1用于原始密码的恢复。一旦主密码忘记，可以短路该跳线并给控制器重新加电以恢复初始密码（主密码888和开锁密码666）。电阻R5、R6用来检测电源电压，一旦电压低于设定值，控制器将在键盘操作时通过LED2的闪烁来指示需更换电池。蜂鸣器BEL1用于键盘操作等的音响指
示，R3的使用是为了降低蜂鸣器的功耗。键盘接口TOKEY采用3×4矩阵式键盘接入方式，该方式共12个键（数字0～9及＊和＃键），可用于密码输入开锁及密码开锁时间设置等操作。键盘工作采用87LPC764特有的键盘中断工作方式，以保证键盘操作的及时响应和掉电条件下的系统唤醒。晶体管V1主要用于扩流驱动开锁电磁铁的线圈L1。而发光二极管LED1则用做开锁指示。

4 控制器软件设计

笔者根据上述电路设计了几种不同的程序。图3所示是其中一种程序的流程图。

在键盘输入控制上分为主密码（具有更改密码及开锁时间等权限）和开锁密码（具有即时开锁权限）。根据安全要求，其为3位数，多为10位数。为方便用户，控制器初始密码分别为888和666，使用时可根据使用者的需要在3～10位内做任意的修改。该电子密码控制器经过二年多的实际使用证明：它具有良好的可靠性和实用性。