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畢業(yè)設(shè)計(jì)-基于at89s52單片機(jī)的電子密碼鎖控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(已修改)

2025-06-21 01:41 本頁(yè)面
 

【正文】 單片機(jī)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 電子密碼鎖控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 專業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名 張思雨 班級(jí) B 電氣 094 學(xué)號(hào) 0910601410 指導(dǎo)教師 張?zhí)m紅 完成日期 2021 年 6 月 10 日 鹽城工學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)( 2021) 1 目錄 1 課題設(shè)計(jì)目標(biāo) ..................................................... 2 2 總體設(shè)計(jì)方案 ..................................................... 2 設(shè)計(jì)思路 .................................................... 2 方案確立 .................................................... 2 3 硬件電路方框圖 ................................................... 2 單片機(jī)及其最小系統(tǒng) .......................................... 3 復(fù)位電路的設(shè)計(jì) ......................................... 3 時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì) ......................................... 3 密碼鎖電路 .................................................. 4 按鍵電路的設(shè)計(jì) ......................................... 4 LCD 顯示電路 ........................................... 5 4 程序設(shè)計(jì) ......................................................... 7 模塊介紹 .................................................... 7 5 課程設(shè)計(jì)總結(jié) ..................................................... 8 6 參考文獻(xiàn) ......................................................... 9 7 附 錄 ........................................................... 10 附錄一 總電路原理圖 ............................................ 10 附錄二:電子密碼鎖的 PCB 圖 ..................................... 11 附錄三:電子密碼鎖的實(shí)物圖 ..................................... 12 附錄四:元器件清單 ............................................. 14 附錄五 源程序清單 .............................................. 15 鹽城工學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)( 2021) 2 1 課題設(shè)計(jì)目標(biāo) 本設(shè)計(jì)采用 MCS51 系列單片機(jī) AT89S52 作為主控芯片,結(jié)合外圍電路,設(shè)計(jì)密碼鎖控制系統(tǒng),能夠?qū)崿F(xiàn): 2 總體設(shè)計(jì)方案 設(shè)計(jì)思路 該電路是一種采用以 AT89S52為核心的單片機(jī)控制方案。 利用單片機(jī)靈活的編程設(shè)計(jì)和豐富的 IO端口,及其控制的準(zhǔn)確性,不但能實(shí)現(xiàn)基本的密碼鎖功能,還能根據(jù)實(shí)際需要添加調(diào)電存儲(chǔ)、聲光提示功能。 方案確立 (1)為了實(shí)現(xiàn)密碼的保密性,采用一個(gè) 44 的矩陣式鍵盤(pán)可以任意設(shè)置用戶密碼,從 而提高了密碼的保密性。 (2)采用 LCD 顯示單元,提高了可讀性 ,提供良好的人機(jī)界面。 3 硬件電路方框圖 電路由兩大部分組成: AT89S51 單片機(jī)及其外圍電路和密碼鎖電路。 密碼鎖電路包含:矩陣鍵盤(pán)輸入、 LCD指示電路、報(bào)警控制電路、 AT24C02掉電存儲(chǔ)電路。其原理方框圖如圖 。 鍵盤(pán)輸入模塊開(kāi)鎖電路密碼存儲(chǔ)模塊晶振電路AT89C52L C D 顯示模塊復(fù)位電路 圖 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 鹽城工學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)( 2021) 3 單片機(jī)及其最小系統(tǒng) 復(fù)位電路的設(shè)計(jì) 復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作。單片機(jī)啟運(yùn)運(yùn)行時(shí),都需要先復(fù)位,其作用是使 CPU 和系統(tǒng)中其他部件處于一個(gè)確定的初始狀態(tài),并從這個(gè)狀態(tài)開(kāi)始 工作。因而,復(fù)位是一個(gè)很重要的操作方式。但單片機(jī)本身是不能自動(dòng)進(jìn)行復(fù)位的,必須配合相應(yīng)的外部電路才能實(shí)現(xiàn)。該復(fù)位電路采用按鍵電平復(fù)位式復(fù)位電路。當(dāng)單片機(jī)已在運(yùn)行當(dāng)中時(shí),按下復(fù)位鍵 S 后松開(kāi),在復(fù)位引腳 RET( 9 腳)腳持續(xù)出現(xiàn) 24 個(gè)振蕩器脈沖周期(即 2個(gè)機(jī)器周期)的高電平信號(hào)將使單片機(jī)復(fù)位。也能使 RST 為一段時(shí)間的高電平,從而實(shí)現(xiàn)上電或開(kāi)關(guān)復(fù)位的操作。如圖 所示。 圖 復(fù)位電路 時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì) 時(shí)鐘電路為單片機(jī)產(chǎn)生時(shí)序脈沖,單片機(jī)所有運(yùn)算與控制過(guò)程都是在統(tǒng)一的時(shí)序脈沖的驅(qū)動(dòng)下的進(jìn)行的 ,如果單片機(jī)的時(shí)鐘電路停止工作(晶振停振),那么單片機(jī)也就停止運(yùn)行了。當(dāng)采用內(nèi)部時(shí)鐘時(shí),連接方法如下圖所示,在晶振引腳 XTAL1( 19 腳)和 XTAL2( 18 腳)引腳之間接入一個(gè) 晶振,兩個(gè)引腳對(duì)地分別再接入一個(gè)電容即可產(chǎn)生所需的時(shí)鐘信號(hào),電容的容量一般在幾十皮法,如 20PF。如圖 。 鹽城工學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)( 2021) 4 C1C2Y1X T A L 1X T A L 2 圖 時(shí)鐘電路 密碼鎖電路 按鍵電路的設(shè)計(jì) 為了加強(qiáng)密碼的保密性,采用一個(gè) 44 的矩陣式鍵盤(pán)可以任意設(shè)置用戶密碼( 116 位長(zhǎng)度),從而提高了密碼的保密性, 同時(shí)也能減少與單片機(jī)接口時(shí)所占用的 I/O 口線的數(shù)目,節(jié)省了單片機(jī)的寶貴資源,在按鍵比較多的時(shí)候,通常采用這種方法。其原理圖如圖 。 圖 矩陣鍵盤(pán)電路 鹽城工學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)( 2021) 5 每一行與每一列的交叉處不相同,而是通過(guò)一個(gè)按鍵來(lái)連通,利用這種行列式矩陣結(jié)構(gòu)只需要 N根行線與 M 根列線,即可組成具有 N M 個(gè)按鍵的矩陣鍵盤(pán)。 在這種行列式矩陣鍵盤(pán)編碼的單片機(jī)系統(tǒng)中,鍵盤(pán)處理程序首先執(zhí)行等待按鍵并確認(rèn)有無(wú)按鍵按下的程序段。 當(dāng)確認(rèn)有按鍵按下后,下一步就是要識(shí)別哪一個(gè)按鍵被按下。對(duì)鍵的識(shí)別方法通常有兩種:一種是通用的組行掃描 查詢法;另一種是速度較快的線反轉(zhuǎn)法。 此系統(tǒng)中,我們采用線反轉(zhuǎn)法。首先辨別鍵盤(pán)中有無(wú)按鍵被按下,在單片機(jī)I/O 口向鍵盤(pán)送全掃描字,然后讀入行線狀態(tài)來(lái)判斷。具體方法是:向行線輸出全掃描字 00H,把全部列線置成低電平,然后將列線的電平狀態(tài)讀入累加器 A中。如果有按鍵被按下,總會(huì)有一根行線電瓶被拉至低電平從而使行線不全為 1。 判斷鍵盤(pán)中哪一個(gè)按鍵被按下通常是通過(guò)將列線逐列至低電平后,檢查行輸入狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。方法是:依次給列線送低電平,然后檢查所有行線狀態(tài),如果全為 1,則所按下的按鍵不在此列;如果不全為 1,則所按下的 按鍵必在此列,而且是在與零電平行線相交的交點(diǎn)上的那個(gè)按鍵。 10 個(gè)數(shù)字鍵用來(lái)輸入密碼,另外 2個(gè)功能鍵分別是:確認(rèn)、取消。其中退格鍵的功能是當(dāng)輸入密碼錯(cuò)誤的時(shí)候,清除前面已經(jīng)輸入的數(shù)據(jù),重新輸入。確認(rèn)鍵的功能是確認(rèn)輸入的密碼。 按鍵功能表 按鍵 鍵名 功能說(shuō)明 09鍵 數(shù)字鍵 輸入密碼 E鍵 確認(rèn) 確認(rèn)密碼 F鍵 退格 退出 LCD 顯示電路 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的顯示電路是為了給使用者以提示而設(shè)置的。 因?yàn)橄到y(tǒng)具有賬戶管理系統(tǒng),使用 LCD 可以為用戶提供更友好的人機(jī)界面,故選用 LCD1602 作為 顯示器件 。開(kāi)鎖時(shí),按下鍵盤(pán)上的開(kāi)鎖按鍵后,利用鍵盤(pán)上的數(shù)字鍵 0- 9輸入密碼,每按下一個(gè)數(shù)字鍵后在顯示器上顯示一個(gè) *,輸入多少位就顯示多少個(gè) *。當(dāng)密碼輸入完成時(shí),按下確認(rèn)鍵,如果輸入的密碼正確的話, LCD 顯示“OK”,單片機(jī)其中 引腳會(huì)輸出低電平,使三極管 T2 導(dǎo)通,電磁鐵吸合,繼電器開(kāi)關(guān)跳轉(zhuǎn),電子密碼鎖被打開(kāi),如果密碼不正確, LCD 顯示屏?xí)@示“E nter 鹽城工學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)( 2021) 6 please”, 輸出的是高電平,電子密碼鎖不能打開(kāi)。通過(guò) LCD 顯示屏,可以清楚地判斷出密碼鎖所處的狀態(tài)。 圖 顯示器電路 顯示 器主要用于顯示以下幾個(gè)字符,指示如圖 所示。 圖 ( a) 開(kāi)機(jī)狀態(tài) 圖 (b) 等待輸入狀態(tài) 圖 (c) 密碼輸入正確狀態(tài) eA l oW H l n e r p l e D a s e E t O K 鹽城工學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)( 2021) 7 4 程序設(shè)計(jì) 模塊介紹 本設(shè)計(jì)將密碼鎖軟件分為以下幾個(gè)模塊 (程序見(jiàn)附錄程序清單 ): ( 1)主程序模塊 主程序主要完成系統(tǒng)及外圍電路的初始化,控制 LCD 根據(jù)按鍵操作進(jìn)行各個(gè)狀態(tài)的轉(zhuǎn)化,實(shí)現(xiàn)密碼鎖的人機(jī)交互界面。 ( 2)鍵盤(pán)驅(qū)動(dòng)及鍵盤(pán)輸入 程序 主要包括鍵盤(pán)掃描的程序,根據(jù)按鍵的布局進(jìn)行符合操作習(xí)慣的鍵值映射,鍵盤(pán)操作到數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。 ( 3) LCD1602 驅(qū)動(dòng) 包括液晶屏的初始化程序和字符顯示,字符串顯示等基本函數(shù),供主程序調(diào)用 ( 4) AT24C02 存取程序 包括 I2C 總線的讀寫(xiě)時(shí)序模擬控制及讀寫(xiě)程序 主程序流程圖如圖 所示: 開(kāi)始系統(tǒng)初始化密碼輸入顯示菜單二鍵盤(pán)掃描顯示菜單一 啟動(dòng)
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