【正文】 西安文理學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告 目錄1 概述 1 選題的依據(jù)和意義 1 電子密碼鎖的背景 12 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1 1 23 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 3 3 4 54 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 5 5 5 6 7 7 8 8 95 電路仿真與調(diào)試 9 9 9 10 10 116 分析與結(jié)論 12致謝 12參考文獻(xiàn) 13附錄1 13附錄2 301西安文理學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告1 概述 選題的依據(jù)和意義單片機(jī)，亦稱單片機(jī)微電腦或單片微型計(jì)算機(jī)。它是把中央處理器（CPU）、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、輸入/輸出端口I/O等主要計(jì)算機(jī)功能部件都集成在一塊集成電路芯片上的微型計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生加快了人類改造世界的步伐，但是它畢竟大，微計(jì)算機(jī)（單片機(jī)）在這種情況下誕生了，它為我們改變了什么？縱觀我們生活在各個(gè)領(lǐng)域，我們的生活中都離不開單片機(jī)。以前沒有單片機(jī)時(shí)這些東西做，但是只能使用復(fù)雜模擬電路，然而這樣做出來的產(chǎn)品不僅體積大，而且成本不高并且由于長期使用，元器件會(huì)不斷老化，控制的精度自然達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)。單片機(jī)產(chǎn)生后，我們就將這些變?yōu)橹悄芑耍覀冎恍枰趩纹瑱C(jī)外圍接一點(diǎn)簡單的接口電路，核心部分只是由人為的寫入程序來完成。這些產(chǎn)品體積小，成本低，長期使用不會(huì)擔(dān)心精度達(dá)不到了，而且容易升級(jí)改善[1]。電子密碼鎖可以在日常生活和現(xiàn)代辦公來完成，住宅與辦公室的安全防范，單位的文件檔案財(cái)務(wù)報(bào)表以及一些個(gè)人資料的保存等多種場合使用。大大提高了主人物資的安全性。目前使用的密碼鎖種類多，各具特色[2]。 電子密碼鎖的背景 隨著社會(huì)科技的進(jìn)步，鎖已發(fā)展到了密碼鎖、磁性鎖、電子鎖、激光鎖、聲控鎖等等。在傳統(tǒng)鑰匙的基礎(chǔ)上，加了一組或多組密碼，不同聲音，不同磁場，不同聲波，不同光束光波，不同圖像。（如指紋、眼底視網(wǎng)膜等）來控制鎖的開啟。從而大大提高了鎖的安全性，使不法之徒無從下手，人們也就能對(duì)自身財(cái)產(chǎn)安全有了更多的保障。當(dāng)今安全信息系統(tǒng)應(yīng)用越來越廣泛，特別在保護(hù)機(jī)密、維護(hù)隱私和財(cái)產(chǎn)保護(hù)方面起到重大作用，而基于電子密碼鎖的安全系統(tǒng)是其中的組成部分，因此研究它具有重大的現(xiàn)實(shí)意義[3]。2系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)定密碼為12345。密碼通過4x4矩陣鍵盤輸入，若密碼正確，則門開，用LED發(fā)光二極管亮一秒鐘做為提示，同時(shí)發(fā)出“叮咚”聲；若密碼不正確，若密碼不正確，禁止按鍵輸入3秒，同時(shí)發(fā)出“嘀、嘀”報(bào)警聲；若在3秒之內(nèi)仍有按鍵按下，則禁止按鍵輸入3秒被重新禁止。8位數(shù)碼顯示，初始化時(shí)，顯示“P　　　”，接著輸入最大5位數(shù)的密碼，當(dāng)密碼輸入完后，按下確認(rèn)鍵，進(jìn)行密碼比較，然后給出相應(yīng)的信息。在輸入密碼過程中，顯示器只顯示“8.”。當(dāng)數(shù)字輸入超過5個(gè)時(shí)，數(shù)碼管提示密碼長度超出，當(dāng)數(shù)字輸入超過6個(gè)時(shí)，揚(yáng)聲器給出報(bào)警信息。在密碼輸入過程中，若輸入錯(cuò)誤，可以利用“DEL”鍵刪除剛才輸入的錯(cuò)誤的數(shù)字。密碼修改功能。當(dāng)輸入正確密碼后，按下修改鍵，修改密碼，輸入新設(shè)置的密碼，確認(rèn)。密碼修改成功。主要的設(shè)計(jì)實(shí)施過程：首先，使用keil uVision3軟件編寫單片機(jī)的C語言程序，仿真，軟件測試。第二步，使用PROTEUS軟件進(jìn)行模擬軟、硬件調(diào)試。 單片機(jī)AT89C51數(shù)碼管及LED顯示密碼輸入設(shè)備單片機(jī)時(shí)鐘電路開鎖機(jī)構(gòu) 本系統(tǒng)以AT89C51單片機(jī)最小系統(tǒng)為核心，結(jié)合矩陣鍵盤，數(shù)碼管顯示和報(bào)警系統(tǒng)組成。系統(tǒng)能完成開鎖顯示，密碼輸入錯(cuò)誤顯示及發(fā)生警報(bào)，鎖住鍵盤等功能。本次設(shè)計(jì)就是通過單片機(jī)為主控電路，通過電路仿真而實(shí)現(xiàn)。首先使用keil軟件進(jìn)行編程與調(diào)試，最終生成hex文件，傳入單片機(jī)內(nèi)部，從而實(shí)現(xiàn)仿真效果[4]。3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)鍵盤采用4x4矩陣鍵盤，采用線掃描法識(shí)別按鍵的按下， 把“單片機(jī)系統(tǒng)”－“44行列式鍵盤”區(qū)域中的R1R2R3R4C1C2C3C4端子上。 *4鍵盤，說明線反轉(zhuǎn)法的工作原理。首先辨別鍵盤中有無按鍵按下，由單片機(jī)I/O口向鍵盤送全掃描字，然后讀入行線狀態(tài)來判斷。方法是：向列線輸出全掃描字00H，把全部列線置為低電平，然后將行線的電平狀態(tài)讀入累加器A中。如果有按鍵按下，總會(huì)有一根行線電平被拉至低電平從而使行線不全為1。判斷哪個(gè)鍵被按下：~，~，若有，則證明有鍵按下，記下低的端口。然后，~，~，如有，則證明端口與上次的一個(gè)為地的端口交叉位置的鍵被按下[5]。 鍵盤功能表按鍵鍵名功能說明0—9數(shù)字鍵輸入密碼DEL刪除鍵刪除密碼ENTER確認(rèn)鍵確認(rèn)密碼ALT修改鍵修改密碼Esc退出鍵重新輸入密碼密碼顯示采用8位7段共陰極數(shù)碼管，把“單片機(jī)系統(tǒng)”－“動(dòng)態(tài)數(shù)碼顯示”區(qū)域中的ABCDEFGDP端子上；把“單片機(jī)系統(tǒng)“－“動(dòng)態(tài)數(shù)碼顯示”區(qū)域中的X0X1X2X3X4X5X6X7端子上；接上拉電阻增加單片機(jī)的驅(qū)動(dòng)[6]。 顯示電路，8位數(shù)碼顯示，初始化時(shí)，顯示“P　　　”，接著輸入最大5位數(shù)的密碼，當(dāng)密碼輸入完后，按下確認(rèn)鍵，進(jìn)行密碼比較，然后給出相應(yīng)的信息。在輸入密碼過程中，顯示器只顯示“8.”。當(dāng)數(shù)字輸入超過5個(gè)時(shí)，數(shù)碼管提示密碼長度超出。當(dāng)數(shù)字輸入超過6個(gè)時(shí)，給出報(bào)警信息。在密碼輸入過程中，若輸入錯(cuò)誤，可以利用“DEL”鍵刪除剛才輸入的錯(cuò)誤的數(shù)字。 把“單片機(jī)系統(tǒng)”“音頻放大模塊”區(qū)域中的SPK IN端子上； 把“音頻放大模塊”區(qū)域中的SPK OUT接到喇叭上。 ，開鎖采用LED發(fā)光二極管和揚(yáng)聲器表示，若密碼正確，則門開，此處用LED發(fā)光二極管亮一秒鐘做為提示，同時(shí)發(fā)出“叮咚”聲；若密碼不正確，禁止按鍵輸入3秒，同時(shí)發(fā)出“嘀、嘀、嘀”報(bào)警聲；若在3秒之內(nèi)仍有按鍵按下，則禁止按鍵輸入3秒被重新禁止。4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件部分采用C語言編寫程序，實(shí)現(xiàn)各個(gè)部分的功能。本實(shí)驗(yàn)的工作流程是：通過鍵盤掃描來實(shí)現(xiàn)功能，用0—9來輸入密碼，用DEL來刪除密碼，用ENTER來確認(rèn)密碼。數(shù)碼管顯示數(shù)字“8”代替輸入的密碼。當(dāng)鍵盤輸入的數(shù)大于6時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)出警報(bào)。未輸入數(shù)字，按下功能鍵，同樣發(fā)出報(bào)警聲。當(dāng)ENTER按下時(shí)，如果輸入值與設(shè)定密碼相同，則LED燈亮，并且揚(yáng)聲器發(fā)出“叮咚”聲；否則LED閃爍，揚(yáng)聲器發(fā)出“嘀、嘀、嘀”聲，禁止鍵盤輸入3秒；若在3秒之內(nèi)仍有按鍵按下，則禁止按鍵輸入3秒被重新禁止。當(dāng)數(shù)字輸入超過5個(gè)時(shí)，數(shù)碼管提示密碼長度超出。當(dāng)數(shù)字輸入超過6個(gè)時(shí)，給出報(bào)警信息。在密碼輸入過程中，若輸入錯(cuò)誤，可以利用“DEL”鍵刪除剛才輸入的錯(cuò)誤的數(shù)字。主程序說明：開始，設(shè)置初始密碼為“12345”，掃描鍵盤，有鍵按下，調(diào)用顯示子程序，在數(shù)碼管上顯示，輸入完成，比較密碼是否正確，并作出相應(yīng)的響應(yīng)。當(dāng)密碼正確時(shí)，可實(shí)現(xiàn)改密碼的功能。開始初始化輸入密碼數(shù)碼管顯示密碼比較LED亮，揚(yáng)聲器“叮咚”LED閃爍，揚(yáng)聲器“嘀、嘀、嘀”，同時(shí)鎖鍵盤3s重新輸入密碼修改密碼重新輸入密碼修改成功返回正確錯(cuò)誤 主程序流程圖開始選擇定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作方式為方式1,16位定時(shí)器，僅有運(yùn)行控制位TRX=1來啟動(dòng)定時(shí)器運(yùn)行，允許T0中斷，CPU開中斷。有鍵閉合鍵盤掃描延時(shí)去鍵抖動(dòng)掃描鍵盤找到閉合鍵確定鍵盤位置閉合鍵釋放建立有效標(biāo)志返回建立無效標(biāo)志YN 鍵盤掃描流程圖鍵盤掃描程序說明：給鍵盤所接的P3口賦掃描碼，確定按鍵的數(shù)值，比如數(shù)字7的掃描碼為0x0e，當(dāng)temp=0x0e時(shí)，key=7。如此循環(huán)，掃描鍵盤。中斷服務(wù)子程序說明：重裝初值，鍵盤掃描過程中，當(dāng)ENTER按下時(shí)，比較輸入密碼與設(shè)定密碼，中斷服務(wù)響應(yīng)，如果輸入值與設(shè)定密碼不同，則LED閃爍，揚(yáng)聲器發(fā)出“嘀、嘀、嘀”聲，禁止鍵盤輸入3秒；閃4次后（8次變換），自動(dòng)復(fù)位到按ENTER前的狀態(tài)，若在3秒之內(nèi)仍有按鍵按下，則禁止按鍵輸入3秒被重新禁止。否則LED燈亮，并且揚(yáng)聲器發(fā)出“叮咚”聲，自動(dòng)復(fù)位到按ENTER前的狀態(tài)。若輸入密碼長度大于6，則揚(yáng)聲器“嘀”一聲。密碼修改子程序說明：判斷修改密碼標(biāo)志位為1，將重新輸入的密碼放入原始密碼數(shù)組中存儲(chǔ)，使該密碼為新的開鎖密碼。5 電路仿真與調(diào)試在keil環(huán)境中編輯程序，通過編譯，調(diào)試程序，正確無誤后保存程序。在proteus軟件中畫電路圖，連接各個(gè)元器件，檢查無誤后完成硬件連接部分。 硬件電路圖點(diǎn)擊AT89C51，添加hex文件，保存。開啟電路仿真開關(guān)，進(jìn)行仿真。電路初始狀態(tài)數(shù)碼管顯示“P ”，進(jìn)入初始狀態(tài)。 初始狀態(tài)電路圖輸入密碼后，數(shù)碼管顯示“8”，保證了免得安全。6 分析與結(jié)論總體來說，已經(jīng)完成了題目要求的基本功能，在完成基本功能后還擴(kuò)展了鎖鍵盤，報(bào)警，解除警報(bào)等功能，這個(gè)使系統(tǒng)的功能更加完美，成本也不高。通過這次設(shè)計(jì)，我熟悉了使用PROTEUS的技巧，學(xué)會(huì)了使用C語言對(duì)單片機(jī)進(jìn)行編寫程序，熟悉使用Keil軟件，并且加深了對(duì)單片機(jī)的編程技巧。這次的設(shè)計(jì)是我對(duì)模擬電子，數(shù)字電子知識(shí)更加深了了解，尤其是在對(duì)電路進(jìn)行調(diào)試的時(shí)候，出現(xiàn)了很多這方面的問題，通過對(duì)以往知識(shí)的復(fù)習(xí)鞏固，將問題解決。這次的設(shè)計(jì)有很多的不足，和市場上的產(chǎn)品有一定的差距，例如沒有加改鎖功能等，還可以做得更好，還請(qǐng)老師同學(xué)們提出寶貴意見。致謝課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，發(fā)現(xiàn)提出和解