【正文】 .................... 2 設(shè)計(jì)課題電路原理圖、 PCB 圖、元器件布局圖 ................... 3 設(shè)計(jì)課題元器件清單 ........................................ 3 3 設(shè)計(jì)課題軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .......................................... 4 設(shè)計(jì)課題使用單片機(jī)資源的情況 .............................. 4 設(shè)計(jì)課題軟件系統(tǒng)各模塊功能簡(jiǎn)要介紹 ........................ 4 設(shè)計(jì)課題軟件系統(tǒng)程序流程框圖 .............................. 5 設(shè)計(jì)課題軟件系統(tǒng)程序清單 ................................. 10 4 設(shè)計(jì)結(jié)論、運(yùn)行結(jié)果、誤差分析及體會(huì) ............................. 11 設(shè)計(jì)課題 的設(shè)計(jì)結(jié)論及使用說明 ............................. 11 設(shè)計(jì)課題的仿真結(jié)果 ....................................... 11 設(shè)計(jì)課題的誤差分析 ....................................... 13 設(shè)計(jì)體會(huì) ................................................. 14 結(jié)束語(yǔ) ............................................................ 15 致 謝 ............................................................ 16 參考文獻(xiàn) .......................................................... 17 附 錄 ............................................................ 18 附錄 A: PROTEL 原理圖 .............................................. 18 附錄 B: CAD 原理圖 ................................................. 19 附錄 C: 電路頂層 PCB 圖 ............................................ 19 附錄 D: 電路底層 PCB 圖 ............................................ 21 附錄 E: 元器件布局圖 .............................................. 22 附錄 F: 元器件清單 ................................................ 23 附錄 G: 液晶函數(shù) .................................................. 25 II 附錄 H: 24C02 函數(shù) ................................................. 28 附錄 L: 鍵盤掃描函數(shù) .............................................. 32 附錄 M: 基礎(chǔ)函數(shù) .................................................. 34 附錄 N: 密碼鎖主函數(shù) .............................................. 43 1 1 設(shè)計(jì)課題任務(wù)、功能要求說明及總體方案介紹 設(shè)計(jì)課題任務(wù) 課題：密碼鎖 任務(wù)：設(shè)計(jì)一個(gè)具有特定功能的密碼鎖。除上述基本的密碼鎖功能外，依據(jù)實(shí)際的情況 還可以添加擴(kuò)展功能。本系統(tǒng)由單片機(jī)系統(tǒng)、矩陣鍵盤、 LCD12864 顯示、 EEPROM 掉電保護(hù)模塊和報(bào)警系統(tǒng)組成。目前使用的電子密碼鎖大部分是基于單片機(jī)技術(shù)，以單片機(jī)為主要器件，其編碼器與解碼器的生成為軟件方式。 《單片機(jī)技術(shù)》課程設(shè)計(jì)說明書 密碼鎖 系 、 部： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 職稱 專 業(yè)： 通信工程 班 級(jí)： 完成時(shí)間： 2020 年 12 月 I 摘 要 隨著電子技術(shù)的發(fā)展，具有防盜報(bào)警等功能的電子密碼鎖代替密碼量少、安全性差 的機(jī)械式密碼鎖已是必然趨勢(shì)。電子密碼鎖與普通機(jī)械鎖相比，具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：保密性好，防盜性強(qiáng)，可以不用鑰匙，記住密碼即可開鎖等。 本次設(shè)計(jì)使用 AT89S52 實(shí)現(xiàn) 基于單片機(jī)的電子密碼鎖。系統(tǒng)能完成開鎖、超次鎖定、修改用戶密碼等基本的密碼鎖的功能，系統(tǒng)具有掉電不消失的管理員密碼。本系統(tǒng)成本低廉，功能實(shí)用。該密碼鎖上電或按鍵復(fù)位后能自動(dòng)顯示系統(tǒng)提示界面，進(jìn)入準(zhǔn)備工作狀態(tài) ,能完成開鎖、超次鎖定、修改用戶密碼等基本的密碼鎖的功 能。該密碼鎖具有系統(tǒng)原始密碼 888888，用戶可以設(shè)定并存儲(chǔ)用戶密碼，密碼輸入時(shí)應(yīng)處于保密顯示狀態(tài)，密碼輸入正確時(shí)應(yīng)顯示密碼輸入正確提示信息，否則，顯示密碼輸入錯(cuò)誤提示信息。選用 AT89S52 單片機(jī) ,通過 4 4 矩陣鍵盤輸入密碼及確認(rèn)、取消操作，用蜂鳴器報(bào)警，外接 LCD12864 液晶顯示器用于操作狀態(tài)顯示，并使用 I2C 總線串 行 EEPROM 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 AT24C02 實(shí)現(xiàn)掉電密碼不消失功能。 單 片 機(jī)A T 8 9 S 5 2鍵 盤 輸 入模 塊復(fù) 位 電 路報(bào) 警 模 塊顯 示 模 塊掉 電 保 護(hù)模 塊電 源 電 路時(shí) 鐘 電 路下 載 電 路 圖 1 系統(tǒng)控制原理圖 2 2 設(shè)計(jì)課題硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)課題硬件系統(tǒng)各模塊功能簡(jiǎn)要介紹 單片機(jī)最小系統(tǒng) 此次設(shè)計(jì)中電路的控制部分選擇以 單片機(jī) AT89S52 為核心的最小系統(tǒng)板，該系統(tǒng)由單片機(jī)、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路等組成。 AT89S52 采用 +5V 直流電源供電。 復(fù)位電路的基本功能是為系統(tǒng)上電時(shí)提供復(fù)位信號(hào)，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷復(fù)位信號(hào)。 外接晶振和電容組成單片機(jī)內(nèi)部的振蕩器。晶振選取 12MHZ，電容取 33Pf。復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作， 只要給引腳 RESET 加上 2 個(gè)機(jī)器周期以上的高電平信號(hào)，就可使單片機(jī) AT89S52 復(fù)位。在本設(shè)計(jì)中采用手動(dòng)復(fù)位。 4 4 行列式鍵盤輸入模塊 根據(jù)系統(tǒng)的基本要求，采用由 16 個(gè)鍵構(gòu)成的行列式鍵盤接在 AT89S52 單片機(jī)的 P1 口，相對(duì)于獨(dú)立式鍵盤節(jié)省了大量口線和空間，給電路設(shè)計(jì)帶來極大的方便，不過也 相應(yīng)的增加了程序的設(shè)計(jì)難度。 12864 液晶顯示模塊 J12864 液晶是一種具有 8 位并行， 2 線或 3 線串行多種接口方式，內(nèi)含國(guó)家一級(jí)、二級(jí)簡(jiǎn)體中文字庫(kù)的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為 128 64，內(nèi)置 8192 個(gè) 16 16 點(diǎn)漢字，和 128 個(gè) 16 8點(diǎn) ASCⅡ字符集。 12864 液晶的控制口線主要接在 AT89S52 單片機(jī)的 P0 口線上，可以顯示 8 4 行， 16 16點(diǎn)陣的漢字。與同類液晶模塊相比，無論硬件電路或顯示程序都要簡(jiǎn)潔得多，且該模塊的價(jià)格也略低于相同點(diǎn)陣的液晶模塊。其中，本設(shè)計(jì)中使用的 24C02 存儲(chǔ)容量為 2K 位（ 256 8 位， 256字 節(jié)）。 設(shè)計(jì)課題軟件系統(tǒng)各模塊功能簡(jiǎn)要介紹 主函數(shù)模塊 主函數(shù) void main()，用于設(shè)置初始化界面，調(diào)用各個(gè)主要模塊 ，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單密碼鎖的整體功能。 掉電保護(hù)模塊 掉電保護(hù)軟件設(shè)計(jì)主要通過在主程序中調(diào)用相關(guān)的 24c02 功能函數(shù)來執(zhí)行相應(yīng)功能，經(jīng)過串行數(shù)據(jù)線 SDA接在單片機(jī)上的 管腳、串行時(shí)鐘線 SCL 接在單片機(jī)上的 管腳，通過 24c02 存儲(chǔ)器功能函數(shù) 24c02（）的調(diào)用對(duì) 24c02進(jìn)行操作，將密碼實(shí)時(shí)保護(hù)起來。 基礎(chǔ)函數(shù)模塊 通過調(diào)用 guanliyuan(void)； yonghu(void)； void shuru()； shezhi()；void baojing()等函數(shù)，實(shí)現(xiàn)不同用戶身份用 戶的登錄、輸入密碼、修改密碼、報(bào)警、開鎖等功能。下載程序到系統(tǒng)后，按編寫思路操作，系統(tǒng)正常工作，表明程序設(shè)計(jì)成功。不同功能模塊會(huì)存在不同的誤差問題。分析原因是當(dāng)打開電源后，加到液晶上的電壓必須滿足一定的時(shí)序變化，才能正常啟動(dòng)液晶，本設(shè)計(jì)中未對(duì)液晶執(zhí)行熱啟動(dòng)而是通過延時(shí)一段較長(zhǎng)時(shí)間的方法確保其進(jìn)入正常工作狀態(tài)。分析是由于單片機(jī)處理一個(gè)指 令只需要幾 us，液晶需要 40us~，為了保證單片機(jī)發(fā)指令時(shí)液晶當(dāng)前為空閑狀態(tài)，在設(shè)計(jì)的過程中多處用延時(shí)的方法等待前一個(gè)指令確定執(zhí)行完成，使得單片機(jī)運(yùn)行效率大打折扣，而且周邊外設(shè)器件可能運(yùn)作異常。 行列式鍵盤模塊：本設(shè)計(jì)使用 4 4行列式鍵盤輸入，按鍵過程中偶爾有按鍵失靈。當(dāng)按鍵持續(xù)按下的過程中，由于延時(shí)程序?qū)?單片機(jī)資源的占用，單片機(jī)此時(shí)就不能進(jìn)行執(zhí)行其他任務(wù)，這期間周邊外設(shè)器件有可能運(yùn)作異常。 斷電保護(hù)模塊：本設(shè)計(jì)使用 24C02 作為斷電保護(hù)電路，第一次將設(shè)計(jì)程序下載到實(shí)物上時(shí)輸入原始密碼不能開鎖，讀出數(shù)據(jù)在液晶上顯示為亂碼。所以在第一次上電應(yīng)先將 24C02 初始化，使其狀態(tài)為設(shè)計(jì)者可知。本設(shè)計(jì)模擬 OA系統(tǒng)登錄平臺(tái)，對(duì)用戶身份進(jìn)行識(shí)別并賦予不同身份用戶不同的工作權(quán)限，以滿足不同身份用戶的使用要求。 本次密碼鎖課程設(shè)計(jì)中液晶模塊函數(shù)、 24C02 掉電保護(hù)模塊函數(shù)等均采用模塊化編程，這種設(shè)計(jì)給代碼的修改和移植帶來了極大的方便。思路來自于學(xué)習(xí)與思考，想法的實(shí)現(xiàn)要求我們掌握解決問題的方法，而學(xué)習(xí)正是一個(gè)不斷鍛煉我們的思維，提高我們解決問題的能力的過程。 通過一個(gè)學(xué)期的單片機(jī)課程的學(xué)習(xí)，我掌握了一些基本的編程方法，在老師的指導(dǎo)下，我的編程思路更加的清晰，分析和解決問題的能力得到了加強(qiáng)，實(shí)踐操作能力也得到了一定的提高。 15 結(jié)束語(yǔ) 此次課程設(shè)計(jì)雖然滿足了本次課程設(shè)計(jì)的基本要求，但是還存在許多的不足。這樣的設(shè)計(jì)可能會(huì)給用戶帶來不好的用戶體驗(yàn)，但是考慮到密碼鎖的保密性以及編程的易于實(shí)現(xiàn)，我還是保留了原設(shè)計(jì)而未設(shè)置清除按鍵。 16 致 謝 對(duì)于這次課程設(shè)計(jì)的順利完成，我首先要感謝 王韌副教授，教學(xué)過程中是他細(xì)心的給我講解了許多關(guān)于單片機(jī)的知識(shí)，王老師授課十分富有激情，他生動(dòng)而清晰的給學(xué)生分析、解決問題，引導(dǎo)學(xué)生積極思考，他一步一步的教會(huì)了我怎么讓一個(gè)個(gè)的想法在單片機(jī)上實(shí)現(xiàn)，并使得對(duì) 我 單片機(jī)有了一個(gè)更加深刻的了解。王老師的熱心與支持給了我莫大的鼓舞，使我在學(xué)習(xí)的道路上更加的堅(jiān)定。 17 參考文獻(xiàn) [1] 馬忠梅 .單片機(jī) C程序設(shè)計(jì) [M],北京 :北京航空航天大學(xué)出版社， 2020 Ma Zhongmei. microcontroller C programming [M], Beijing: Beijing Aerospace University Press, 2020 [2] 李廣弟 .單片機(jī)基礎(chǔ) [M],北京 :北京航空航天大學(xué)出版社， 2020 Li Guangdi. microcontroller based on [M], Beijing: Beijing Aerospace University Press, 2020 [3] 曹巧媛 .單片機(jī)原理及應(yīng)用 [M]，北京：電子工業(yè)出版社， . 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