【正文】 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文23大 部 分 AVR 除 了 有 ISP 功 能 外 ， 還 有 IAP 功 能 ， 方 便 升 級(jí) 或 銷 毀 應(yīng) 用 程 序 ?！?例 ： ATmega4820AU， “20”表 示 可 支 持 最 高 為 20MHZ 的 系 統(tǒng) 時(shí) 鐘 。 每 個(gè) 中 斷 在 中 斷 向 量 表 里 都 有 獨(dú) 立 的 中 斷 向 量 。 堆 棧 位于 通 用 數(shù) 據(jù) SRAM， 因 此 其 深 度 僅 受 限 于 SRAM 的 大 小 。 ALU 也 可以 執(zhí) 行 單 寄 存 器 操 作 ?？?速 訪 問 寄 存 器 文 件 包 括 32 個(gè) 8 位 通 用 工 作 寄 存 器 ， 訪 問 時(shí) 間 為 一 個(gè) 時(shí) 鐘周 期 。 不 使 用 ADC 時(shí) ， 該 引 腳 應(yīng) 直接 與 VCC 連 接 。 在 復(fù) 位 過 程 中 ， 即 使 系統(tǒng) 時(shí) 鐘 還 未 起 振 ， 端 口 D 處 于 高 阻 狀 態(tài) 。端 口 B 也 可 以 用 做 其 他 不 同 的 特 殊 功 能 .端 口 C(PC7..PC0) 端 口 C 為 8 位 雙 向 I/O 口 ， 具 有 可 編 程 的 內(nèi) 部 上 拉 電 阻 。 端 口 A 為 8 位雙 向 I/O 口 ， 具 有 可 編 程 的 內(nèi) 部 上 拉 電 阻 。本芯片是以ATMEL 高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)生產(chǎn)的。所以選用ATMEL公司推出的ATmega 16完成。前者可在相當(dāng)程度上得到實(shí)物演示實(shí)驗(yàn)的效果，后者則是實(shí)物演示實(shí)驗(yàn)難以沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文13達(dá)到的效果 [13]。 （2）仿真處理器及其外圍電路 可以仿真51系列、AVR、PIC、ARM 、等常用主流單片機(jī)。如設(shè)置柵格、柵格捕捉精度、圖形界面顏色、大小等。它是一個(gè)集模擬電路、數(shù)字電路、模/數(shù)混合電路以及多種微控制器系統(tǒng)為一體的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和仿真平臺(tái)。最后輸出的 MD5 加密密碼為：e10adc3949ba59abbe56e057f20f883e該字符串是將 state[0]state[3]中 4 個(gè)十六進(jìn)制長整數(shù)逆轉(zhuǎn)并轉(zhuǎn)換為小寫以后的結(jié)果。以下為對(duì)原始密碼“123456” 進(jìn)行 MD5 加密的跟蹤過程：（1）調(diào)用 MD5Init 函數(shù)初始化 context,初始化以后的 context 各成員初值如下： 位長成員 count[0]count[1]:0x00000000 00000000。在進(jìn)行填充處理后再調(diào)用核心函數(shù) MD5Update 繼續(xù)進(jìn)行變換，完成填充后再使 64位二進(jìn)制表示的填充前信息長度參與變換，此時(shí)是第 3 次調(diào)用 MD5Update 函數(shù)，本設(shè)計(jì)中附加的填充前信息長度由 8 字節(jié)的 bits 數(shù)組給出。}用于填充處理，該數(shù)組所有字節(jié)展開為二進(jìn)制數(shù)時(shí)就是 1000000本設(shè)計(jì) MD5 算法中，上下文結(jié)構(gòu)變量 context 的 buffer 成員是 512 位的信息處理緩沖，state 成員保存 MD5 算法的 4 個(gè) 32 位初始幻數(shù)及最終的組合輸出數(shù)位，count 成員保存信息位長。 　 　 “P”：DIP 封裝， “A”： TQFP 封裝， “M”：MLF 封裝。目前支持 AVR 單片機(jī)編譯器的語言主要有匯編語言、C 語言、BASIC 語言等。計(jì)數(shù)器外部中斷和 PWM(也可用作 D/A)用于控制輸出，某些型號(hào)的 AVR 單片機(jī)有 3～4 個(gè) PWM，是作電機(jī)無級(jí)調(diào)速的理想器件?！　?）I/O 口功能強(qiáng),具有 A/D 轉(zhuǎn)換等電路　　AVR 單片機(jī)的 I/O 口是真正的 I/O 口，能正確反映 I/O 口輸入/ 輸出的真實(shí)情況。AVR 單片機(jī)具有 32 個(gè)通用工作寄存器，相當(dāng)于有 32 條立交橋，可以快速通行。AVR 單片機(jī)因此在業(yè)界號(hào)稱“一線打天下”。1997 年，ATMEL 挪威設(shè)計(jì)中心出于市場(chǎng)需求考慮，充分發(fā)揮其 Flash 技術(shù)優(yōu)勢(shì)，推出全新配置的精簡指令集（RISC）單片機(jī)，簡稱 AVR。ATmel 挪威設(shè)計(jì)中心的 A 先生與 V 先生，于 97 年設(shè)計(jì)出一款使用 RISC 指令集的 8 位單片機(jī)，起名為 AVR。而且指紋識(shí)識(shí)別器若在公共場(chǎng)所使用存在容易機(jī)械損壞，IC 卡還存在容易丟失、損壞等特點(diǎn)。 現(xiàn) 在 應(yīng) 用 較 廣 的 電子 密 碼 鎖 是 以 芯 片 為 核 心 ， 通 過 編 程 來 實(shí) 現(xiàn) 的 。三是機(jī)械鎖的材料大多為黃銅，質(zhì)地較軟，容易損壞。關(guān) 鍵 詞 ： MD5 加 密 ； AVR_Studio； PROTUES； ATmega16 單 片 機(jī)沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文IIAbstract This paper mainly introduces the design of electronic password lock based on AVR microcontroller. Design of the main content for the design of hardware circuit and software program. The main function is to achieve humanmachine interface matrix input, the input mode is more economical in pin, digital tube display output (LCD1602). The save password with AVR microcontroller EEPROM, enter the correct password to unlock the lights, the LCD screen displays the unlock success. In the unlocking can be achieved after the password changes and storage, and reenter the password encrypted with MD5 after stored in encrypted form in EEPROM, more safe and reliable. This module is based on AVR MCU, the developing platform of the hardware of the module is based on Atmel39。主 要 實(shí) 現(xiàn) 的 功 能 是 實(shí) 現(xiàn) 人 機(jī) 接 口 矩 陣 輸 入 ， 這 種 輸 入方 式 更 節(jié) 約 管 腳 ， 數(shù) 碼 管 顯 示 輸 出 (LCD1602)。此模塊是基于 AVR 單片機(jī)的，該 模 塊 的 硬 件 開發(fā)平臺(tái)采 用 的 是 Atmel 公 司 的ATmega16 單 片 機(jī) ， 且 ATmega16 是基于增強(qiáng)型的 AVR RISIC 結(jié)構(gòu)的低能耗 8 位CMOS 微控器，速度快，且存儲(chǔ)空間大，這給設(shè)計(jì)帶來了極大的方便。 PROTUES。電 子 鎖 是 采 用 電 子 電 路 控 制 ， 以 電 磁 鐵 或 者 衛(wèi) 星 電 機(jī) 和 鎖 體 作 為 執(zhí) 行 裝 置 的 機(jī)電 一 體 化 所 鎖 ， 相 比 傳 統(tǒng) 的 鎖 具 ， 電 子 鎖 不 使 用 金 屬 鑰 匙 ， 保 密 性 、 精 度 都 很 高 。隨著人們生活水平的提高，電子密碼鎖作為防盜衛(wèi)士的作用日趨重要。鑒于目前的技術(shù)水平與市場(chǎng)的接收程度，電子密碼鎖是這類電子防盜產(chǎn)品的主流 [2]。 新的型號(hào)還有 ATmega48/88/168 (存儲(chǔ)容量為 4/8/16K) 等 [3]。AVR 單片機(jī)價(jià)格低廉、可擦除 1000 次以上，不再有報(bào)廢品產(chǎn)生，且對(duì)掉電后數(shù)據(jù)的保存帶來方便，來電時(shí)能記住掉電時(shí)的工作狀態(tài)，給用戶帶來極高的可靠性，受到一致好評(píng) [5]。再次，AVR 單片機(jī)費(fèi)用低廉。其次，AVR 單片機(jī)耗能低。ATmega48/8/16 等器件具有 8 路 10 位 A/D。它是作為一個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)空間而存在的，可以按字節(jié)讀寫。帶“V”： ；若缺省，不帶“V”：。 “C”：商業(yè)級(jí)， “I”：工業(yè)級(jí)（有鉛） 、 “U”工業(yè)級(jí)（無鉛） ?！　∩蜿柪砉ご髮W(xué)學(xué)士學(xué)位論文65）片內(nèi)集成多種頻率的 RC 振蕩器、上電自動(dòng)復(fù)位、看門狗、啟動(dòng)延時(shí)等功能，外圍電路更加簡單，系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠。MD5 算法接著再進(jìn)行信息串填充，使其位長度對(duì) 512 求余的結(jié)果等于 448（即51264） ，信息的位長度被擴(kuò)展至 n*512+448 位（bit） ，即 n*64+56 字節(jié)（n 為一個(gè)正整數(shù)) [19]。MD5 加密的四輪變換函數(shù) MD5Transform 使用了以下 4 個(gè)非線性函數(shù)（每輪 1 個(gè)）：F(x,y,z)=(xamp。（2）首次調(diào)用 MD5 核心計(jì)算函數(shù) MD5Update:MD5Update(amp。 本論文的結(jié)構(gòu)本論文包括五大部分，第一部分是緒論，其中描述了電子密碼鎖的介紹，MD5 算法的介紹，論文的結(jié)構(gòu)，和 AVR 單片機(jī)的發(fā)展過程和現(xiàn)狀；第二部分是系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)，其中包括系統(tǒng)的整體框圖，硬件開發(fā)工具和軟件開發(fā)工具，講述了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的每個(gè)小框架，軟件和硬件的功能菜單的介紹；第三部分是仿真硬件電路的設(shè)計(jì)，包括CPU 的選型，所選 CPU 的功能介紹，外圍電路的設(shè)計(jì)以及各模塊的功能介紹；第四部分是軟件設(shè)計(jì)，包括每個(gè)模塊的軟件設(shè)計(jì)流程圖，及主要代碼介紹；第五部分是系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，包括程序的加載和功能的實(shí)現(xiàn)，介紹了軟件的運(yùn)行結(jié)果。已經(jīng)安裝了 Proteus ISIS7 軟件的桌面上就會(huì)有圖標(biāo) 。（4）修改屬性，如電阻, 設(shè)置電阻值（5）放置總線至圖形編輯窗口。 功能模塊：（1）智能原理圖設(shè)計(jì)（ISIS）豐富的器件庫：超過27000種元器件，可方便地創(chuàng)建新元件； 智能的器件搜索：通過模糊搜索可以快速定位所需要的器件； 智能化的連線功能：自動(dòng)連線功能使連接導(dǎo)線簡單快捷，大大縮短繪圖時(shí)間； 支持總線結(jié)構(gòu)：使用總線器件和總線布線使電路設(shè)計(jì)簡明清晰； 可輸出高質(zhì)量圖紙：通過個(gè)性化設(shè)置，可以生成印刷質(zhì)量的BMP圖紙，可以方便地供WORD、 POWERPOINT等多種文檔使用。 圖 系統(tǒng)仿真平臺(tái)界面 軟件開發(fā)平臺(tái) WINAVR 與 AVR_Studio 的介紹AVR_Studio 是 Atmel 官方針對(duì) AVR 系列單片機(jī)推出的集成開發(fā)環(huán)境，它集開發(fā)調(diào)試與一體，有很好的用戶界面與很好的穩(wěn)定性。ATMEGA16 AVR 內(nèi)核具有豐富的指令集和32 個(gè)通用工作寄存器。在更新應(yīng)用FLASH存儲(chǔ)區(qū)時(shí)引導(dǎo)FLASH 區(qū)(BOOT FLASH MEMORY)的程序繼續(xù)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了RWW 操作。 在 復(fù) 位 過 程 中 ， 即 使 系 統(tǒng) 時(shí) 鐘 還 未 起 振 ， 端 口 A 處 于 高 阻 狀 態(tài) 。 在 復(fù) 位 過 程 中 ， 即 使 系 統(tǒng)時(shí) 鐘 還 未 起 振 ， 端 口 C 處 于 高 阻 狀 態(tài) 。門 限 時(shí) 間 見 P36Table 15。為 了 獲 得 最 高 的 性 能 以 及 并 行 性 ， AVR 采 用 了 Harvard 結(jié) 構(gòu) ， 具 有 獨(dú) 立 的數(shù) 據(jù) 和 程 序 總 線 。 整個(gè) 過 程 僅 需 一 個(gè) 時(shí) 鐘 周 期 。 大 多 數(shù) 指 令 長 度 為 16 位 ， 亦 即 每 個(gè) 程 序 存 儲(chǔ) 器 地 址 都 包 含 一 條 16 位或 32 位 的 指 令 。 數(shù) 據(jù)SRAM 可 以 通 過 5 種 不 同 的 尋 址 模 式 進(jìn) 行 訪 問 。 映 射 到 數(shù) 據(jù) 空 間 即 為 寄 存 器 文 件 之 后 的 地 址 0x20 0x5F[21]?！?例 ： ATmega4820AU， “A”表 示 TQFP 封 裝 。當(dāng)程序運(yùn)行時(shí)，當(dāng)前按鍵值將顯示在 1602 液晶顯示屏上，本模塊將 LCD 顯示控制代碼寫在獨(dú)立的 文件中。圖 蜂鳴器和開鎖指示燈 單片機(jī)的引腳連接設(shè)計(jì) 單片機(jī)的引腳連接如圖 所示。不同的功能模塊，分別指定相應(yīng)的入口參數(shù)和出口參數(shù)，對(duì)于一些要重復(fù)調(diào)用的程序一般把其編成函數(shù)，這樣可以減少程序代碼的長度，又便于整個(gè)程序的管理，還可增強(qiáng)可讀性和移植性 [22]。C 語言只有 32 個(gè)關(guān)鍵字，9 種控制語句，語言簡潔緊湊，使用方法靈活，程序書寫形式自由；C 語言運(yùn)算符豐富，一共有 34 種運(yùn)算符；數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)豐富，能夠?qū)崿F(xiàn)各種復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)運(yùn)算；具有結(jié)構(gòu)化的控制語句，用函數(shù)作為程序的模塊單位，因此，它是理想的結(jié)構(gòu)型程序設(shè)計(jì)語言；C 語言能直接訪問內(nèi)存地址，能直接對(duì)硬件進(jìn)行操作，能實(shí)現(xiàn)匯編語言的大部分功能。 圖 矩陣鍵盤 時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)用兩種方式得到：內(nèi)部振蕩方式和外部振蕩方式。 ATmega4820AI， “I”表 示 有鉛 工 業(yè) 級(jí) 。2. 后 綴 的 數(shù) 字 部 分 ， 表 示 支 持 的 最 高 系 統(tǒng) 時(shí) 鐘 。 狀 態(tài) 寄 存 器 里 有 全局 中 斷 使 能 位 。在 中 斷 和 調(diào) 用 子 程 序 時(shí) 返 回 地 址 的 程 序 計(jì) 數(shù) 器 (PC) 保 存 于 堆 棧 之 中 。ALU 支 持 寄 存 器 之 間 以 及 寄 存 器 和 常 數(shù) 之 間 的 算 術(shù) 和 邏 輯 運(yùn) 算 。 程 序 存 儲(chǔ) 器 是 可 以 在 線 編 程 的 FLASH[20]。AVCC AVCC 是 端 口 A 與 A/D 轉(zhuǎn) 換 器 的 電 源 。 作 為 輸 入 使 用 時(shí) ， 若內(nèi) 部 上 拉 電 阻 使 能 ， 則 端 口 被 外 部 電 路 拉 低 時(shí) 將 輸 出 電 流 。 在 復(fù) 位 過 程 中 ， 即 使 系 統(tǒng)時(shí) 鐘 還 未 起 振 ， 端 口 B 處 于 高 阻 狀 態(tài)