【正文】 從頭開始 LL1:CLR 。是否用密碼開鎖 JNB ,LL1 。待機(jī) START: CLR EX0 CLR EA STEB SETB 。 另外在完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中， 還得到眾多 朋友 的關(guān)心支持和幫助 ， 在此，謹(jǐn)向老師 同學(xué)和朋友致以衷心的感謝和崇高的敬意！ 最后，我要向百忙之中 抽時間對本文進(jìn)行審閱，評議和參與本人論文答辯的各位老師表示感謝 。 致 謝 在本次論文設(shè)計(jì)過程中， 趙 老師對該論文從選題，構(gòu)思到最后定稿的各個環(huán)節(jié)給予細(xì)心指引與教導(dǎo) ,使我得以最終完成畢業(yè)論文設(shè)計(jì) ，在此表示 衷心的感謝。譬如說電路的密碼修改比較復(fù)雜，線路連接在使用時可能出現(xiàn)錯誤，這可以通過增加電路解決，但由于過于復(fù)雜，本設(shè)計(jì)并未加入；電路密碼只有多種可供修改，由于他人不知道密碼的位數(shù)，而且還要求在規(guī)定的次數(shù)內(nèi)按一定的順序開啟，所以他人開鎖的幾率很小。 通過本次設(shè)計(jì)使我對 單片機(jī) 有了 更加 全面的了解，熟悉了 基本 設(shè)計(jì)的理念，掌握了設(shè)計(jì)的 基本 技能。在設(shè)計(jì)的過程中，讓我了解了設(shè)計(jì)方法對我們學(xué)習(xí)的重要性，同時也發(fā)現(xiàn)了自己的很多不足之處。在本次設(shè)計(jì)中，核心零件都是 相關(guān)單片機(jī)的連接與使用， 我的水平十分有限， 但在 趙 老師的殷勤指導(dǎo)和孜孜不倦的講解下，我不但明白了原理，還掌握了方法和技巧。以上就是我的設(shè)計(jì)的完成品，主要包括硬件的選擇，相應(yīng)的模塊及電路連接和軟件的設(shè)計(jì)，完成了我們的設(shè)計(jì)要求。以上過程將都在程序中有所體現(xiàn)，具體程序請參見附錄。在上一節(jié)的程序中我們設(shè)計(jì)的開鎖時間 為 10 秒，這顯然不夠我們完成接線的修改，因此我們將設(shè)置一個按鍵，當(dāng)按鍵被按下后，鎖具將保持開啟的狀態(tài)，可以讓我們有充足的時間進(jìn)行修改密碼。 修改開鎖密碼的設(shè)計(jì)及操作 我們所設(shè)計(jì)的指紋鎖，為了更加廣泛的適用性，我們必須加入修改密碼的功能，因此我們在軟件設(shè)計(jì)的部分也必須進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)。以上功能，我們將以硬件為基礎(chǔ)，通過程序的設(shè)計(jì)完成設(shè)計(jì)的要求。如果我們輸入的密碼是錯誤的，我們顯然不能開啟鎖具，而且我們將記錄你輸入錯誤密碼的次數(shù)，當(dāng)我們的錯誤次數(shù)達(dá)到三次時我們將只能通過指紋開鎖，而且報警器發(fā)出聲音，直到用指紋成功開啟后才能消除聲音。若我們想進(jìn)行密碼開鎖，我們則要在開鎖方式選擇時按下指紋開鎖鍵，選擇我們需要的開鎖方式。但是如果我們錄入的指紋信息是正確的我們則可以直接開啟門鎖，門鎖開啟后自動進(jìn)入初始狀態(tài)。如果輸入 密碼 錯誤累計(jì)達(dá)到三次，則執(zhí)行報警程序。 因?yàn)樵诒疚牡那皫渍轮形覀円呀?jīng)完成的設(shè)備的選擇與電路的連接，因此在下面的工作我們將直接進(jìn)行 設(shè)計(jì)程序流程圖的步驟。然后，剩下的任務(wù)就是進(jìn)行指令代換，這時只要消除語法錯誤，一般就能順利編出源程序，并很少進(jìn)行返工。正確的畫法是先粗后細(xì)，一步一個腳印，只考慮邏輯結(jié)構(gòu)和算法，不考慮或較少的考慮具體指令。它直觀，清晰地體現(xiàn)了程序設(shè)計(jì)思路，是程序設(shè) 計(jì)的一種常用工具。算法是進(jìn)行程序設(shè)計(jì)的依據(jù)，它決定了程序的正確性和程序質(zhì)量。 使用匯編語言作為程序設(shè)計(jì)語言，其程序設(shè)計(jì)步驟大致可分為以下幾步： （ 1） 分析問題，熟悉和明確問題的要求，明確已知條件及對運(yùn)算與控制的要求，準(zhǔn)確地規(guī)定程序?qū)⒁瓿傻娜蝿?wù)，建立數(shù)學(xué)模型。 要想使計(jì)算機(jī)完成某一具體的工作任務(wù)，必須按序執(zhí)行一條 條的指令。因?yàn)閰R編語言是面向計(jì)算機(jī)的，匯編語言的程序設(shè)計(jì)人員必須對計(jì)算機(jī)硬件有相當(dāng)深入的了解；匯編語言能直接訪問存儲器及接口電路也能處理中斷，因此匯編語言程序能直接管理和控制硬件設(shè)備；匯編語言缺乏通用性，程序不易移植，各種計(jì)算機(jī)都有自己的匯編語言，不同計(jì)算機(jī)的匯編語言之間不能通用。 高級語言是面向問題和計(jì)算過程的語言，它可通過于各種不同的計(jì)算機(jī)，用戶編程時不必仔細(xì)了解所用的計(jì)算機(jī)的具體性能與指令系統(tǒng)，而且語句的功能強(qiáng)，常常一個語句已相當(dāng)于很多條計(jì)算機(jī)指令，于是用高級語言編制程序的速度比較快，也便于學(xué)習(xí)和交流，但是本系統(tǒng)卻選用了匯編語言。 [19] 程序設(shè)計(jì)語言有三種：機(jī)器語言、匯編語言和高級語言。甚至有些必須采用很復(fù)雜的硬件電路才能完成的工作，用軟件編程有時會變得很簡單，如數(shù)字濾波，信號處理等。 第五章 軟件程序的設(shè)計(jì) 25 第五章 軟件程序 的設(shè)計(jì) 程序設(shè)計(jì)語言的選擇及步驟 一個應(yīng)用系 統(tǒng)要完成各項(xiàng)功能，首先必須有較完善的硬件作保證。在 P1 口上我們連接了獨(dú)立式非編碼鍵盤， P2 口上我們連接了 LED 顯示屏，P3 口上我們連接了 MAX232 為接口的 SB2021M 型指紋識別模塊，基本上完成了電路的設(shè)計(jì)。其接線圖如圖 47 所示 . [17,18] 圖 4－ 7 指紋識別模塊電路 接線圖 總 電路 的設(shè)計(jì) 在本章的前幾節(jié)中，我們已經(jīng)依據(jù)各器件的性能對我們所設(shè)計(jì)的基于單片機(jī)的指紋防盜鎖的各個器件的結(jié)構(gòu)電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)。 SB2021M 是已經(jīng)成型的用于銷售的模塊產(chǎn)品，已在市場上進(jìn)行銷售。其設(shè)計(jì)電路圖如圖 46 所示。 這樣便完成了一個簡單的多 LED屏的單片機(jī)設(shè)計(jì)。其中 A、 B（第 2 腳）為串行數(shù)據(jù)輸入端， 2 個引腳按邏輯與運(yùn)算規(guī)律輸入信號，共一個輸入信號時可并接。 我們簡單 介紹一種常用靜態(tài)顯示電路 ， MCS51 單片機(jī)串行口方式 0為移位寄存器方式，外接 6 片 74LS164 作為 6 位 LED 顯示器的靜態(tài)顯示接口，把8031 的 RXD 作為數(shù)據(jù)輸出線， TXD 作為移位時鐘脈沖。在這里我們將選用 P2 口為顯示的 I/O接口。由于它具有顯示清晰、亮度高、使用電壓低、壽命長的特點(diǎn)，因此使用非常廣泛。其接線圖見下圖 45 所示。而我們的開鎖操作要在我們輸入正確密碼之后由軟件驅(qū)動完成。而且我們 的引線接口希望做成可插拔式的，至于一個接線盒，可以由主人自行完成接線，可自行設(shè)置密碼。在我們的設(shè)計(jì)當(dāng)中我們選擇 P1 作為輸入密碼的 I/O 接口，但是我們的 P1 口只有從 ~ 八個接口，因?yàn)槲覀兊臄?shù)字，要有 0~9，共 10 位數(shù)字，所以不得不思考增加按鍵的方法。其優(yōu)勢如上文所述就是接線簡單，編寫程序便捷。閉鎖式 為高電位，三極管關(guān)斷，而需要開鎖時，只需要將 置低就行了。 （ 2） 如果采用 NPN 三極管 C9013 就需要在系統(tǒng)初始化使 置低點(diǎn)位，此時9013 截止，當(dāng)執(zhí)行開鎖命令時給 置高電位使 9013 導(dǎo)通，繼電器動作，80C51 的 P0 口初始化電壓為高電位，也就是說在初始化的短暫時間內(nèi)會有一個的高電平的噪聲，這可能造成系統(tǒng)上電或復(fù)位時繼電器誤動作。這個感應(yīng)電勢與電源電壓疊加后加在三極管兩端，容易使三極管擊穿。 圖 4－ 4 開鎖電路接線圖 但此處要注意兩點(diǎn)： 第四章 硬件電路的設(shè)計(jì) 21 （ 1） 繼電器在三極管導(dǎo)通時，上面電壓為上正下負(fù)，電流方向由上到下。 模擬開閉鎖的工作過程為：當(dāng)處理器得到開鎖信號時給管腳 置低點(diǎn)位，三極管導(dǎo)通，繼電器線圈通電，產(chǎn)生磁力吸合常開彈簧開關(guān)，使發(fā)光二極管亮，模擬開 鎖動作。本設(shè)計(jì)考慮到成本的問題不采用以上方法作為執(zhí)行部件，而是采用一個 +5v的繼電器來模擬開閉鎖動作。當(dāng)控制電路斷電時，電磁鐵失去吸力，銜鐵在彈簧的作用下回歸原位，閉鎖。當(dāng)控制電路（電磁鐵的線圈）中通過電流時，電磁鐵即產(chǎn)生磁力，吸動銜鐵，傳動到接觸系統(tǒng)，使觸電動作，接通，斷開或換接被控電路。在實(shí)際應(yīng)用中可以采用多種方法來執(zhí)行這兩個動作，比如采用電磁繼電器或進(jìn)步電機(jī)等。 但本設(shè)計(jì)中 蜂鳴器 ，對音色音調(diào)不做過多的考慮。 程序中改變單片機(jī) 引腳輸出波形的頻率，就可以調(diào)整控制蜂鳴器音調(diào)，產(chǎn)生各種不同音色、音調(diào)的聲音。 如圖 所示，蜂鳴器的正極接到 VCC（＋ 5V） 電源上面，蜂鳴器的負(fù)極接到三極管的發(fā)射極 E，三極管的基級 B 經(jīng)過限流電阻 R1 后由單片機(jī)的 引腳控制，當(dāng) 輸出高電平時，三極管 C8850 截止，沒有電流流過，蜂鳴器不發(fā)聲；當(dāng) 輸出低電平時，三極管導(dǎo)通，這樣蜂鳴器的電流形成回路，發(fā)出聲音。 圖 4－ 3 單片機(jī)報警接線圖 蜂鳴器發(fā)聲原理是電流通過 壓電材料 發(fā)生形變 ，因此需要一定的電流才能驅(qū)動它，單片機(jī) I/O 引腳輸出的電流較小，單片機(jī)輸出的 TTL 電平基本上驅(qū)動不了 蜂鳴器，因此需要增加一個電流放大的電路。所以我們的設(shè)計(jì)電路中只要將該 壓電式 蜂鳴器 ，與單片機(jī)相接既可以完成。而且應(yīng)當(dāng)定時對電池的電量進(jìn)行檢測，更換電池，以防在意外情況下，指紋鎖系統(tǒng)無法正常工 作，為我們的正常的學(xué)習(xí)工作生活帶來不必要的損失。同上我們在電池 5V電源供電時可以按下按鈕 SB 進(jìn)行試切換，若此時 220V 已正常則 KM 通電，進(jìn)入 220V 供電的狀態(tài)，若此時 220V 已不能正常則 KM 依舊斷電，進(jìn)入 220V 供電的狀態(tài)。若 220V 電源斷電，接觸器 KM失電 ，吸引線圈失電，動合主觸頭斷開，動斷主觸頭閉合， 220V 轉(zhuǎn) 5V 電路被系統(tǒng)切除，單片機(jī)由電池電源供電。接線線路如下圖 43 所示。由于我們的電源為 5V 直流電源，所以將選擇直流接觸器，由于直流接觸器的吸引線圈通以直流，所以沒有沖擊的啟動電流。接觸器是繼電器 接觸器控制系統(tǒng)中最重要和常用的原件之一，它的工作原理是當(dāng)按鈕按下時，線圈通電，靜鐵芯被磁化，并且把動鐵芯吸上，帶動轉(zhuǎn)軸使觸頭閉合，從而 接通電路。接觸器是在外界輸入信號下能自動地接通或斷開帶有負(fù)載的主電路（如電動機(jī)）的自動控制電器，他是利用電磁力來使開關(guān)打開或閉合的電器。在 220v 電 源失效時才選用干電池供電。但是我們要考慮到工作情況下電源的使用選擇的問題，是使用 220v 轉(zhuǎn) 5V 的電路供給電能，還是用干電池電路供給電源。 所以我們將 3 節(jié)干電池電源串聯(lián)產(chǎn)生 電壓，經(jīng)過下圖 42 后將會產(chǎn)生 5v 工作電壓。C 至 +85176。 MAX8815A 具有多種保護(hù)功能，如：輸出過載和短路保護(hù)、抑制軟啟動期間的浪涌電流以及熱關(guān)斷等。為進(jìn)一步節(jié)省空間，器件集成了 True Shutdown?負(fù)載斷開開關(guān)和內(nèi)部補(bǔ)償。該 boost 轉(zhuǎn)換器專為 2 節(jié) NiMH/NiCd AA 電池或單節(jié) Li+電池輸入設(shè)計(jì)，可從 至 輸入提供可調(diào) ( 至 5V)或預(yù)設(shè) (5V)輸出。 Maxim 推出 1A 升壓轉(zhuǎn)換器 MAX8815A，具有業(yè)內(nèi)最高效率(97%)、低靜態(tài)電流 (30181。 眾所周知干電池的電壓是 ，但我們的單片機(jī)以及其它器件需要 5v 的電壓，所以干電池的單純串聯(lián)無法提供合適的電壓供給，所以我們不得不要設(shè)計(jì)一個升壓或降壓電路，完成備用電源的供給。常見的有普通鋅 錳干電池、堿性鋅 錳干電池、鎂 錳干電池、鋅 空氣電池、鋅 氧化汞電池、鋅 氧化銀電池、鋰 錳電池等。干電池不僅適用于手電筒、半導(dǎo)體收音機(jī)、收錄機(jī)、照相機(jī)、電子鐘、玩具等，而且也適用于國防、科研、電信、航海、航空、醫(yī)學(xué)等國民經(jīng)濟(jì)中的各個領(lǐng)域 ,十分好用。干電池屬于化學(xué)電源中的原電池，是一種一次性電池。我們考慮到干電池。 第四章 硬件電路的設(shè)計(jì) 17 備用電源是主要是為了防止 單片機(jī)及其相應(yīng)模塊 產(chǎn)品在長時間使用過程中發(fā)生斷電或是沒電的條件下所備用的電源 ，使其可以在斷電的情況下繼續(xù)工作，不會因?yàn)闆]電無法開門，影響我們的工作生活，帶來不必要的損失。 [14] 系統(tǒng)的備用電源的設(shè)計(jì) 備用電源的供給設(shè)計(jì) 由于我們的設(shè)計(jì)當(dāng)中主電源選擇的是家用交流 220v 轉(zhuǎn)直流 5v，雖然我國的電力行業(yè)經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展壯大，在經(jīng)濟(jì)能力和技術(shù)水平上已達(dá)到世界一流水平，但是我們無法保證電力供應(yīng)當(dāng)中不存在意外的發(fā)生，而且停電時間是我們的工作生活當(dāng)中時常會遇見的事情。一般負(fù)載電有 200mA 以上時需要散熱片。最后在 C2 兩端接一個輸出電源的插針，可用于與其它用電器連接 ,比如 MP3 等。 LM7805最大可以輸出 1A 的電流，內(nèi)部有限流式短路保護(hù)，短時間內(nèi)，例如幾秒鐘的時間，輸出端對地（ 2 腳）短路并不會使 7805 燒壞，當(dāng)然如果時間很長就不好說了，這跟散熱條件有很大的關(guān)系。三端穩(wěn)壓器是一種集成電路元件，內(nèi)部由一些三極管和電阻等構(gòu)成，在分析電路時可簡單的認(rèn)為這是一個能自動調(diào)節(jié)電阻的元件，當(dāng)負(fù)載電流大時三端穩(wěn)壓器內(nèi)的電阻自動變小，而當(dāng)負(fù)載電流變小時三端穩(wěn)壓器內(nèi)的電阻又會自動變大，這樣就能保 持穩(wěn)壓器的輸出電壓保持基本不變。變壓器后面由 4 個二極管組成一個橋式整流電路，整流后就得到一個電壓波動很大的直流電 源，所以在這里接一個 330uF/25V 的電解電容。 我首先 翻閱 了參考書，復(fù)習(xí)了整流穩(wěn)壓的一些電路知識，然后設(shè)計(jì)出一個實(shí)現(xiàn)電路如下圖 41 所示。 我們所設(shè)計(jì) 的電 路實(shí)現(xiàn)的功能是， 輸入家用 220v 交流電，經(jīng)過全橋整流，穩(wěn)壓后輸出穩(wěn)定的 5v 直流電。我國交流電頻率為 50Hz。因此我們對電源的設(shè)計(jì)就是要給系統(tǒng)提供合理的電源供給。 系統(tǒng)電源的設(shè)計(jì)