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畢業(yè)設計論文_基于單片機的電子密碼鎖設計-文庫吧資料

2024-09-07 19:44本頁面
  

【正文】 技術了解表關電路參數(shù)的計算方法。積累實踐經(jīng)驗,為以后的發(fā)展打下基礎,也為以后我們自己在這方面的發(fā)展打下基礎,并能夠在這方面培養(yǎng)自己的興趣。次設計還具有防盜功能,如對密碼控制系統(tǒng)進行破壞,有報警功能。 圖 15 輸入密碼 時 實物演示 圖 20 圖 16 密碼輸入正確 時 實物演示圖 圖 17 密碼輸入錯誤 時 實物演示圖 21 6. 結論 以上為畢業(yè)期間所作的畢業(yè)論文 基于單片機的電子密碼鎖設計,它經(jīng)過多次修改和整理,可 以滿足設計的基本要求。 硬件調試 辦 法 : 脫機調試是在加電前 ,先用萬用表等工具 ,按圖紙仔細核對線路是否正確 ,并對元器件的安裝、型號、規(guī)格等進行仔細檢查 ,特別焊接時有無走線之間相互短路等 [15]。另外 ,走線和布置的不合理也會造成系統(tǒng)可靠性差。 (2) 元器件錯誤 元器件錯誤的原因有器件損壞或性能不符合要求 ,電解電容、二極管的極性接反或集成塊裝反等。 18 圖 14 電子密碼鎖 PCB圖 硬件調試 單片機應用系統(tǒng)的硬件調試和軟件調試是分不開的.許多硬件故障只有通過軟、硬件聯(lián)調才能發(fā)現(xiàn) ,但一般是先排除系統(tǒng)中比較明顯的硬件故障后才和軟件一起聯(lián)調。 Protel99 SE 基于 Windows 環(huán)境,功能強大 ,人機界面友好,能讓使用者在具有最完整的功能環(huán)境下,提升設計上的品質和效率 [14]。 圖 12 密碼輸入正確 仿真電 路圖 17 圖 13 密碼輸入錯誤仿真電路圖 Protel99 SE 電路設計 Protel99 SE 是 Altium 公司推出的一款著名的電子電路 PCB 輔助設計軟件,廣泛應用于原理圖設計、 PCB 設計等。 當連好各個模塊電路的導線后,導入芯片程序,運行該密碼鎖仿真電路,通過按鍵可以進行密碼鎖的開鎖,修改密碼,錯誤密碼 3 次以上報警的操作, LCD 顯示屏顯示相應 的操作現(xiàn)象,密碼正確可以開鎖,進而可以修改密碼,密碼錯誤三次 由蜂鳴器 發(fā)出報警聲,如果系統(tǒng)出現(xiàn)錯誤還可以通過復位電路進行復位 [13]。各功能實現(xiàn)則調試完成 [12]。 當全部調試和修改完成后 ,將程序固化到 STC89C52 中 。這個階段若有故障 ,可以考慮各子程序運行時是否破壞了現(xiàn)場 ,緩沖單元、工作寄存器是否發(fā)生沖突 ,標志位的建立和清除是否有誤 ,堆棧區(qū)是否有溢出 ,輸入設備的狀態(tài)是否正常等等 ,若用者系統(tǒng)是在開發(fā)機的監(jiān)控程序下運行時 ,還要考慮用者緩沖單元是否和監(jiān)控程序的工作單元發(fā)生 16 沖突。調試時 ,一定要符合入口條件和出口條件 ,調試可用單步運行和斷點運行方式 ,通過檢查用者系統(tǒng)的 CPU 現(xiàn)場情況、 RAM的內容和 I/O 口的狀態(tài) ,檢測程序執(zhí)行結果是否符合設計要 求 ,有無循環(huán)錯誤、有無機器碼錯誤以及轉移地址的錯誤 ,同時 ,還可以發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中存在的硬件設計錯誤和軟件算法錯誤。 15 開 始初 始 化輸 入 密 碼按 開 鎖 鍵密 碼 正 確 ?輸 入 次 數(shù) 加1次 數(shù) = 3報 警開 鎖返 回YNYN 圖 11 開鎖流程圖 5. 調試與實現(xiàn) 軟件調試 程序在 KEIL C51 上 調試 , 采用模塊程序設計技術 ,則逐個模塊調好后再進行系統(tǒng)程序總調。 14 開 始輸 入 舊 密 碼舊 密 碼 正確 ?輸 入 新 密 碼再 次 輸 入 新密 碼兩 次 密 碼 輸 入 相同 ?返 回設 置 成 功報 警次 數(shù) = 3 ?輸 入 次 數(shù) 加 1NYYNYN 圖 10 密碼設置流程圖 開鎖軟件設計 開鎖流程如 圖 11 所示 , 當 開始接上電源,程序進行初始化設置,然后在鍵盤上輸入密 碼 , 按下開鎖鍵, 如果輸入正確,則開鎖成功。如果輸入正確,可以修改密碼,確認后再次輸入新密碼,如果兩次輸入一樣,則輸入成功。 開 始初 始 化輸 入 密 碼修 改 密 碼密 碼 正 確輸 入 舊 密 碼原 密 碼 相 同設 置 新 密 碼開 鎖報 警Y返 回次 數(shù) 加 1 次 數(shù) = 3YNYNN 圖 8 主程序流程圖 按鍵軟件設計 按鍵功能流程圖 如圖 9 所示 ,在按鍵當中,有與輸入、開鎖、清除、設置、確認 、清除一位 的程序相對應的按鍵,并按順序與輸入的數(shù)相比較,當輸入正確時,進入密碼 13 程序,錯誤時進行清除,輸入兩次新密碼正確時,可進行重新設置密碼,最后確認程序。 12 主程序 主程序流程圖 如圖 8 所示 , 當 開始接上電源,程序進行初始化設置,然后在鍵盤上輸入密碼,此系統(tǒng)進行鍵盤掃描,密碼正確,開鎖成功,密碼錯誤 3次出錯報警,選擇是否修改密碼,若要修改密碼,先輸入舊密碼,密碼正確后設置新密碼,錯誤時報警,需要兩次確認新密碼,確認后,密碼修 改成功,否則結束最終返回。其大體 能(看 鍵盤按鍵上的標記)及與單片機引腳接法如圖 5 所示。本設計中使用的這個 4*4 鍵盤不但能完成密碼的輸入還能作特別功能鍵 用,比如清空顯示功能等。 D1P H O T O V C CR 22 2 0D 1發(fā) 光 二 極 管 圖 7 開鎖電路 鍵盤輸入 模塊 由于本設計所用到的按鍵數(shù)量較多而不適合用獨立按鍵式鍵盤。只有當密碼正確,單片機才能 使發(fā)光二極管亮系統(tǒng)處于開鎖狀態(tài) [8]。開鎖步驟如 11 下:首先 利用鍵盤上的數(shù)字鍵 0- 9輸入密碼, 然后按下鍵盤上的開鎖按鍵 。 C310uFR11kK 1 0S W P BV C CR S T 圖 4 復位電路 報警電路 報警部分由 蜂鳴器 發(fā)聲裝置及外圍電路組成,加電后不發(fā)聲,當有鍵按下時,“?!甭?,每按一下,發(fā)聲一次,密碼正確時,不發(fā)聲直接開鎖,當密碼輸入 三次 錯誤時,單片機的 ,三極管 T3導通蜂鳴器發(fā)出噪聲報警 [7]。 R1的作用在于限制按鍵按下瞬間電容 C3的放電電流,避免產(chǎn)生火花,以保護按鍵觸電。當復位按鍵按下后電容 C3通過 R1放電。該電路在最簡單的復位電路下增加了手動復位按鍵,在接通電源瞬間,電容 C3上的電壓很小,復位下拉電阻上的電壓接近電源電壓,即 RST為高電平,在電容充電的過程中 RST端電壓逐 漸下降,當 RST端的電壓小于 某一數(shù)值后, CPU脫離復位狀態(tài),由于電容 C3足夠大,可以保證 RST高電平有效時間大于 24個振蕩周期, CPU能夠可靠復位。 晶振 電路圖如圖 3 所示。根據(jù)實際情況,本設計中采用 12MHZ 做系統(tǒng)的外部晶振。 表 2 LCD1602接口信號 編號 符號 引腳說明 編號 符號 引腳說明 1 VSS 電源地 9 D2 數(shù)據(jù) 2 VDD 電源正極 10 D3 數(shù)據(jù) 3 VL 液晶顯示偏壓 11 D4 數(shù)據(jù) 4 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇 12 D5 數(shù)據(jù) 5 R/W 讀 /寫選擇 13 D6 數(shù)據(jù) 6 E 使能信號 14 D7 數(shù)據(jù) 7 D0 數(shù)據(jù) 15 BLA 背光源正極 8 D1 數(shù)據(jù) 16 BLK 背光源負極 單片機最小系統(tǒng) 晶振電路 STC89C52 引腳 XTAL1 和 XTAL2 與晶體振蕩器及電容 C C2 按圖 3 所示方式連接。 模塊最佳工作電壓 : 芯片工作電壓 :— 9 表 1 LCD1602基本操作程序 讀狀態(tài) 輸入 RS=L, R/W=H, E=H 輸出 D0— D7=狀態(tài)字 寫指令 輸入 RS=L, R/W=L, D0— D7=指令碼, E=高脈沖 輸出 無 讀數(shù)據(jù) 輸入 RS=H, R/W=H, E=H 輸出 D0— D7=數(shù)據(jù) 寫數(shù)據(jù) 輸入 RS=H, R/W=L, D0— D7=數(shù)據(jù), E=高脈沖 輸出 無 1602 型 LCD 主要技術參數(shù) : 1602 型 LCD 可以顯示 2 行 16 個字符,有 8 位數(shù)據(jù)總線 D0D7 和 RS,R/W,EN 三個控制端口,工作電壓為 5V,并且具有字符對比度調節(jié)和背光功能 [6]。 123A 0A 1A 2G N DV C CW PS C LS D A4 5678 圖 4 AT24C04引腳圖 LCD 顯示模塊 液晶顯示模塊已作為很多電子產(chǎn)品的通過器件,如在計算器、萬用表、電子表及很多家用電子產(chǎn)品中都可以看到,顯示 的主要是數(shù)字、專用符號和圖形。 WP 為寫保護:如果 WP 管腳連接到 Vcc 所有的內容都被寫保護只能讀當 WP, 管腳連接到 Vss 或懸空 ,允許器件進行正常的讀 /寫操作。 SDL 為串行數(shù)據(jù) /地址:雙向串行數(shù)據(jù) /地址管腳用于器件所有數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收SDL,是一個 漏極 開路輸出管腳可與其它 漏極 開路 輸出或集電極開路輸出進行線或。 AT24C04 的控制字由 8 位二進制數(shù)構成,在開始信號發(fā)出以后,主機便會發(fā)出控制字,以選擇從機并控制總線傳送的方向 [5]。主機產(chǎn)生串行時鐘信號 (通 過 SCL 引腳 )并發(fā)出控制字,控制總線的傳送方向,并產(chǎn)生開始和停止的條件。 AT24C04 正是運用了 I178。C 總線是一種用于 IC 器件之間連接的二線制總線。為降低總的寫入時間,一次操作可寫入多達 8 個字節(jié)的數(shù)據(jù)。每寫入或讀出一個數(shù)據(jù)字節(jié)后,該地址寄存器自動加 1,以實現(xiàn)對下一個存儲單元的讀寫。C 總線式進行數(shù)據(jù)讀寫的串行器件,占用很少的資源和 I/O 線,并且支持在線編程,進行數(shù)據(jù)實時的存取十分方便。PROM,內含 2568 位存儲空間,具有工作電壓寬 (~ V)、擦寫次數(shù)多 (大于 10000 次 )、寫入速度快 (小于 10 ms)、抗干擾能力強、數(shù)據(jù)不易丟失、體積小等特點。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中, ATMEL 的 STC89C52 是一種高效微控制器,為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種 7 靈活性高且價廉的方案, STC89C52 芯片引腳圖如 圖 3 所示。片內振蕩器和時鐘電路 STC89C52 功能 STC89C52 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器( FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory)的低電壓,高性能 CMOS8 位微處理器,俗稱單片機??删幊檀型ǖ? 兩個 16 位定時器 /計數(shù)器 128*8 位內部 RAM 全靜態(tài)工作: 0Hz24Hz 壽命: 1000 寫 /擦循環(huán) 與 MCS51 兼容 它集 Flash 程序存儲器,既可在線編程 ( ISP) 也可用傳統(tǒng)方法進行編程及通 用 8 位微處理器于單片芯片中, ATMEL 公司的功能強大,低價位 STC89C52 單片機可為您提供許多高性價比的應用場合,可靈活應用于各種控制領域 [4]。 (6) 開鎖電路:應用發(fā)光二極管模擬開鎖, 完成開鎖及開鎖提示。 (4) 報警電路:用于完成輸錯密碼時候的警報功能。 (2) 顯示模塊:用于完成對系統(tǒng)狀態(tài)顯示及操作提示功能。系統(tǒng)整體框圖如圖 2 所示。其中矩陣鍵盤用于輸入數(shù)字密碼和進行各種功能的實現(xiàn) 。 輸入密碼單 片 機 微控 制 器密 碼 正 確 ?開 鎖 驅 動 電 路返 回電磁鎖YN 圖 1 單片機控制密碼鎖原理圖 由圖 1可 知 方案二控制靈活準確性好且保密性強還具有擴展功能 , 根據(jù)現(xiàn)實生活的需要 , 此次設計采用此方案 。在單片機的外圍電路外接輸入鍵盤用于密碼的輸入和一些功能的控制,外接 LCD1602 顯示器用于顯示作用 [2]。 方案二:采用一種是用以 STC89C52 為核心的單片機控制方案。采用數(shù)字電路設計的方案好處就是設計簡單但控制的準確性和靈活性差。 總體設計方案 方案 一 :采用數(shù)字電路控制。 (5) 本產(chǎn)品具有 報警功能,當輸入密碼 三次 錯誤時蜂鳴器報警 。 (3) 能夠 LCD 顯示在密碼正確時顯 示 OPNE OK! ,密碼錯誤時顯示 PASSWORD ERROR,輸入密碼時顯示 YOUR PASSWORD。 2. 總體設計方案 電子密碼鎖設計的具體要求 電子密碼鎖設計的具體要求如下: (1) 本設計為了防止密碼被竊取要求在輸入密碼時在 LCD 屏幕上顯示 *號。 由于數(shù)字、字符、圖形圖像、人體生物特征和時間等要素均可成為鑰匙的電子信息,組合使用這些信息能夠使電子密碼鎖獲得高度的保密性,如防范森嚴的金庫,需要使用復合信息密碼的電子密碼鎖 ,這樣對盜賊而言是 “道高一尺、魔高一丈 ”。在中國的城市金融業(yè)中,實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)報警已經(jīng)成為對各金融網(wǎng)點的基本要求。提高電子密碼鎖之防護能力的必然途徑是報警,在金融業(yè)的許多場所有人值守、有電視監(jiān)控,具有報警功能,可以綜合物理防范和人力防范兩種作用。當然,以上所說的授權技術再高超,都必須由精良的 “ 鎖具 ” 擔當承載結構部件,實現(xiàn)開啟、閉鎖的功能,而且承擔
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