【正文】 I 摘要 本系統(tǒng)以 STC89C52 單片機最小系統(tǒng)為核心，結合矩陣鍵盤、 1602LCD 和報警系統(tǒng)組成。除上述基本的密碼鎖功能外，依據實際的情況還可以添加通過超級密碼重置密碼、鍵盤背光與通過背光顯示密碼、系統(tǒng)產生隨機密碼等擴展空間。 Protel DXP 提供了豐富的元件庫，包括原理圖符號。這次課程設計主要要求掌握原理電路圖設計、 PCB 設計和仿真。 用戶想要打開鎖，必先通過提供的鍵盤輸入正確的密碼才能將鎖打開，密碼輸入錯誤有提示，為提高安全性，當密碼輸入錯誤三次將報警。修改密碼之前必須再次輸入密碼，在輸入新密碼時候需要二次確認，以防止誤操作。 設計要求 （ 1） 使用 protel 制作 數字式密碼電子鎖 的電路原理圖 （ 2） 使用 protel 制作 數字式密碼電子鎖 的 PCB 圖 （ 3） 使用 Protuse 對 數字式密碼電子鎖 電路進行仿真 武漢理工大學《 Protel 應用課程設計》 2 單片機最小系統(tǒng) 聲光顯示模塊 1602 液晶顯示模塊 矩陣鍵盤 2 原理分析 單片機控制 原理 本次設計選用單片機 STC89C52 作為本設計的核心元件，利用單片機靈活的編程設計和豐富的 I/O 端口，及其控制的準確性，實現基本的密碼鎖信號判斷、狀態(tài)保存、電平控制的功能。在硬件部分中，由單片機最小系統(tǒng)、矩陣鍵盤、 1602 液晶顯示 、聲光顯示這幾個 部分，其相關控制如圖 21；在軟件部分中，由矩陣鍵盤鍵值讀取、 1602 液晶顯示函數、延時模塊、密碼讀取模塊、密碼設置模塊、密碼比較模塊、聲光狀態(tài)模塊等幾部分組成。開關 SW_RST 為復位開關，當其接通，單片機 RST9 復位端至于高電位，滿足一定時長后，單片機會進 行復位操作，重新開始工作。 Header9 為一組排阻，座位上拉電阻。 圖 22 單片機最小系統(tǒng)原理圖 圖 23 串口電路 鍵盤矩陣 設計準備使用 4 4 鍵盤，對應的電路如圖 24 所 示。 在輸入密碼是 L\R 分別實現輸入位置的左右移動， B 為退格鍵， C 為清除鍵，清楚當前所有的輸入字符 ， S 為功能擴展鍵，暫時未定義， E 為確認鍵 。采用的是矩陣式按鍵鍵盤，它由行線和列線組成，也稱行列式鍵盤，按鍵位于行列的交叉點上，密碼鎖的密碼由鍵盤輸入完成，與獨立式按鍵鍵盤相比，要節(jié)省很多 I/O 口。 1,2 為液晶顯示供 電， 3 接滑動變阻器改變 3 的相對電位，調節(jié)顯示對比度。 7~14 為液晶的數據輸入端， 1 16 為液晶背光的電源接口。 圖 25 LCM1602 液晶顯示 聲光顯示 光顯示有紅綠兩種顏色的發(fā)光二極管組成 ，負極接單片機引腳，正極結一個限流電阻后接地。 聲信號告警有長鳴蜂鳴器與一個三極管、電阻組成，三極管在單片機的控制下驅動蜂鳴器正常工作。 武漢理工大學《 Protel 應用課程設計》 5 圖 26 蜂鳴器工作電路 武漢理工大學《 Protel 應用課程設計》 6 3 電路 原理圖繪制 DXP 繪制電路原理圖 進入 Protel DXP 2020 后，依次點擊工具欄上的 File/New/PCB Project，新建一個后綴名為 prjPCB 的工程文件。 圖 32 新建原理圖 武漢理工大學《 Protel 應用課程設計》 7 在繪制原理圖時， Protel DXP 2020 在工具欄上提供了常用元件的快捷方式，例如電阻、電解電容、瓷片電容以及常用的 與、或、非等組合邏輯門，使用起來很方便。 若使用的是比較基本的元件可以在 Protel DXP 2020默認提供的元件庫 Miscellaneous 中直接瀏覽。如果需要修改，可以在 Model Name 框中自行修改。根據電路要求可以在DXP 中加載相應的元件庫， DXP 中帶有非常豐富的元件庫，并且按照芯片的生產公司的名稱分開放置，便于查找。 武漢理工大學《 Protel 應用課程設計》 8 圖 34 加載元件庫 在依照電路安放好所有元件之后再開始連線。在連線時需要注意導線交叉時是否導通的問題。所以在畫圖時應該在連接處用 Place 菜單下的 ManualJunction 工具添加一個電氣結點。如果提示錯誤則返回修改原理圖，如果沒有錯誤，則選擇 Design/Netlist For Document/Protel 命令生成網絡表。選擇 File/New/PCB 生成一個后綴為PcbDoc 的文件。 按步驟設置 PCB 板的 Mechanical 物理邊界以及 KeepOut Layer 電氣邊界。然后在Mechanical 層面上劃定 PCB 板的物理邊界，最后在禁止布線層（ KeepOut Layer）上面劃定電器邊界。點擊 Validate Changes 按鈕可以檢查裝入的元件封裝、電器規(guī)則以及元件的網絡連接是否正確，如果正確，屏幕上將顯示綠色打勾標記。 武漢理工大學《 Protel 應用課程設計》 10 PCB 板的排版 網絡表加載完成 之后， PCB 根據網絡表產生預拉線，在屏幕上會出現排列整齊的所有元件以及設置過的 PCB 板，然后 PCB 根據預拉線一條一條變?yōu)殂~膜走線。一般來說 DXP 的自動排版后的 PCB 板已經比較理想了，但是仍然可以手動排版進行進一步美化。 Protel DXP 2020 沿襲了Protel99 SE 強大的自動布線功能，不僅布線快速而且合理，通過率很高。 武漢理工大學《 Protel 應用課程設計》 11 圖 38 DXP自動布線后的 PCB板 DXP 在完成自動布線之后顯示一共布線 總數 ，并且全部成功，至此基于 DXP 的 PCB 板設計全部制作完成。 武漢理工大學《 Protel 應用課程設計》 12 圖 39 覆銅參數設置 圖 310 覆銅后的頂層圖 武漢理工大學《 Protel 應用課程設計》 13 4 電路仿真及分析 (1)密碼鎖開始菜單 圖 41 密碼鎖開始菜單 （ 2） 密碼鎖設置初始密碼 圖 42 設置初始密碼 （ 3） 成功設置密碼 武漢理工大學《 Protel 應用課程設計》 14 圖 43 設置密碼成功提示 （ 4） 輸入錯誤提示 圖 44 密碼輸入錯 誤提示 結論：由此可以看出，此設計的 矩陣鍵盤鍵值讀取 ， 1602 液晶顯示模塊 ， 密碼讀取模塊 ， 密碼設置模塊 比較模塊， 聲光狀態(tài)模塊 都能正常工作，設計成功。經過對Protel DXP 一周的學習和應用，從開始的無法上手，到現在的馬馬虎虎，雖然不能說做的很好，但是自己看到了自己的進步，從這點上還是很高興的。設計完全可行可以達到設計目的。可應 用于住宅、辦公室的保險箱及檔案柜等需要防盜的場所，有一定的實用性。可在意外泄密的情況下隨時修改密碼。 與此同時 本次課程設計 也 使我學到了關于 protel軟件的安裝、電子線路原理圖的設計、電路原理圖元件庫文件的設計、電子線路 PCB電路板設計、 PCB元件封裝庫設計。 為此，在以后的時間里要進一步的去學習和思考，對 protel要有近一步的認識，更好能熟練地掌握各種操作此軟件。139。239。339。C39。439。539。639。B39。739。839。939。S39。L39。039。R39。E39。 //鍵盤鍵值表 unsigned char input_password[9]={0,0,0,0,0,0,0,0,39。}。 //密碼存儲數組 unsigned char temp_normal_password[9]={12345678}。 //系統(tǒng)環(huán)境變量 分別為鎖狀態(tài)、連續(xù)錯誤次數、讀入鍵值 sbit beep=P3^2。 //開鎖指示燈控制變量 sbit LEDE=P3^6。 //LCD 忙信號位 sbit LCD_RW=P2^0。 //LCD 寄存器選擇 sbit LCD_EN=P2^2。 void LCD_write_data(unsigned char)。 void LCD_set_position(unsigned char)。 void LCD_printc(unsigned char)。 //蜂鳴報警模塊函數 void verify_password ()。 //初始化函數 void First()。 //讀入密碼模塊函數 void Set_password()。 //毫秒延時模塊函數 unsigned char kbscan()。 LCD_RS=0。 LCD_DATA=0xff。 if(!LCD_BUSY)break。 } void LCD_cls(void) //LCD 清屏 { LCD_check_busy()。 LCD_RW=0。 LCD_EN=1。 } 武漢理工大學《 Protel 應用課程設計》 20 void LCD_write_instruction(unsigned char LCD_instruction) //寫指令到 LCD { LCD_check_busy()。 LCD_RW=0。 LCD_EN=1。 } void LCD_write_data(unsigned char LCD_data) //輸出一個字節(jié)數據到 LCD { LCD_check_busy()。 LCD_RW=0。 LCD_EN=1。 } void LCD_set_position(unsigned char x) //LCD 光標定位到 x 處 { LCD_write_instruction(0x80+x)。 } */ void LCD_printc(unsigned char lcd_data) //輸出一個字符到 LCD { LCD_write_dat