《微型計算機原理與接口技術(shù)》課程設(shè)計一種由微機實現(xiàn)的多功能密碼鎖設(shè)計

1、 編號：0 8 1 4 1 1 4課程設(shè)計微型計算機原理與接口技術(shù)（ 2008級本科）題 目：一種由微機實現(xiàn)的多功能密碼鎖設(shè)計 系（部）院： 物理與機電工程學院 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 作者姓名： 指導教師： 職稱： 副 教 授 完成日期： 2011 年 6 月 30 日河西學院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）任務書論 文 題 目一種由微機實現(xiàn)的多功能密碼鎖作 者 姓 名所屬院、專業(yè)、年級物理與機電工程學院電氣工程及其自動化專業(yè)08年級指導教師姓名、職稱張靜 副教授任務下達日期2011年6月20日一、設(shè)計內(nèi)容及技術(shù)要求：密碼鎖在輸入密碼正確的條件下輸出開鎖電平，控制電控鎖開啟，同時顯示00字樣。當

2、輸入密碼錯誤時，發(fā)出錯誤警告聲音，同時顯示ff字樣。當六次誤碼輸入的條件下，產(chǎn)生報警電平報警。采用90秒定時中斷，輸出控制信號，防止長時間無效操作。二、課程設(shè)計總結(jié)報告要求1、選用8086和適當?shù)拇鎯ζ骷敖涌谛酒瓿上鄳墓δ堋?、用led顯示器顯示電子鎖的當前狀態(tài)。3、畫出詳細的硬件連接圖。4、給出程序設(shè)計思路、畫出軟件流程圖。5、給出所有程序清單并加上必要注釋。6、完成設(shè)計說明書（包括封面、目錄、設(shè)計任務書、硬件設(shè)計思路、硬件原理圖、軟件設(shè)計思路、程序流程框圖、程序清單、所用器件型號、總結(jié)體會、參考文獻等）。三、設(shè)計進度第一周：星期一上午 討論設(shè)計題目星期一下午 查資料星期二至星期五 完成

3、對硬件電路的基本設(shè)計第二周：星期一至星期二 完成軟件流程圖及軟件設(shè)計星期三至星期四 軟硬件統(tǒng)調(diào)，寫說明書，畫圖星期五 答辯指導教師簽字：目錄一、設(shè)計任務 1二、設(shè)計要求 1三、整體功能描述 1四、設(shè)計思路 1五、硬件設(shè)計 2 1.鍵盤 2 2.中斷控制 2 3.計時 2 4.按鍵響應 2 5.報警 3 6.儲存器及片選 3 7.硬件部分電路圖 4六、軟件設(shè)計 6七、程序清單 7八、設(shè)計總結(jié)與體會8九、參考資料8十、附錄8一種由微機實現(xiàn)的多功能密碼鎖設(shè)計說明書一、 設(shè)計目標1密碼鎖在輸入密碼正確的條件下輸出開鎖電平，控制電控鎖開啟，同時顯示00字樣。2當輸入密碼錯誤時，發(fā)出錯誤警告聲音，同時顯示

4、ff字樣。3當六次誤碼輸入的條件下，產(chǎn)生報警電平報警。4還可以實現(xiàn)對密碼的修改，修改成功后，蜂鳴器發(fā)出確認音。二、 設(shè)計要求1選用8086和適當?shù)拇鎯ζ骷敖涌谛酒瓿上鄳墓δ堋?用led顯示器顯示電子鎖的當前狀態(tài)。3畫出詳細的硬件連接圖。4給出程序設(shè)計思路、畫出軟件流程圖。5給出所有程序清單并加上必要注釋。6完成設(shè)計說明書（包括封面、目錄、設(shè)計任務書、硬件設(shè)計思路、硬件原理圖、軟件設(shè)計思路、程序流程框圖、程序清單、所用器件型號、總結(jié)體會、參考文獻等）。三、 整體功能描述本設(shè)計為多功能密碼鎖，使用存儲器保存密碼防止斷電后密碼丟失。工作時按下按鍵蜂鳴器會發(fā)出聲音提示按鍵有效并在數(shù)碼管有“- -”

5、閃爍字樣，若相隔1分鐘無按鍵按下，則清零。在輸入密碼正確的條件下輸出開鎖電平，控制電控鎖開啟，同時顯示00字樣。開鎖后可按下“復位/修改密碼鍵”實現(xiàn)修改密碼功能的轉(zhuǎn)入，之后先輸入密碼再輸入同樣的密碼確認才可成功修改，修改成功后蜂鳴器會發(fā)出三聲，數(shù)碼管“00”閃爍三次提示修改密碼成功。當輸入密碼錯誤時，發(fā)出錯誤警告聲音，同時顯示ff字樣，當輸入密碼錯誤次數(shù)累積夠6次后，蜂鳴器會產(chǎn)生90秒的報警聲響進行報警。 四、設(shè)計思路在本次設(shè)計中，因為密碼鎖的基本功能使可以判斷密碼是否正確，以及完成對密碼的修改，所以需要用到輸入設(shè)備以及cpu的接口電路以及相關(guān)存儲設(shè)備；因為有報警提示功能，所以要用到相關(guān)的輸出

6、設(shè)備以及接口電路。首先，因為要完成邏輯運算功能，所以必須要有cpu，cpu就選用我們最常用也最熟悉的8086，分別用一個2764作為外部存儲設(shè)備，因為rom只讀不可斷電信息不丟失，用來存儲相關(guān)程序，而ram可讀可寫，但斷電信息會丟失，故用來存儲運行期間產(chǎn)生的相關(guān)數(shù)據(jù)?？紤]到8255的端口兼具輸入輸出功能，靈活方便，所以選用一片8255作為輸入輸出設(shè)備與8086間的接口；采用0到9數(shù)字按鍵以及相關(guān)功能選擇的輸入；輸出設(shè)備方面，采用兩位數(shù)碼管實現(xiàn)題目的狀態(tài)提示要求，用一個蜂鳴器作為相關(guān)的警報，提示的聲音輸出。另外，為簡化編程，采用8259中斷控制器來觸發(fā)中斷實現(xiàn)密碼鎖工作模式的轉(zhuǎn)換，其中的密碼輸入

7、及判斷功能與密碼修改功能分別用兩個外部中斷來觸發(fā)中斷服務程序來實現(xiàn)。本設(shè)計的密碼位數(shù)為6位。五、硬件設(shè)計本設(shè)計使用了8086、8259a、8255、8253、2764、74ls138、74ls148、地址鎖存器、數(shù)碼管以及74系列邏輯門、蜂鳴器、開關(guān)等芯片與元器件，實現(xiàn)了鍵盤輸入、中斷控制、計時、按鍵響應、開鎖及報警等功能模塊。以下一一詳述。1.鍵盤本設(shè)計8255a的a口與兩片級聯(lián)的74ls148組合接用于輸入鍵盤，實現(xiàn)對輸入鍵號的讀入。工作時，8086通過程序掃描鍵盤，當無鍵盤按下時，74ls148工作于無輸入狀態(tài)，gs口輸出高電平，接到pa4作為識別有無按鍵按下信號，pa口輸入為10h；當

8、有按鍵輸入時，74ls148輸入口接到低電平，輸入有效，經(jīng)編碼后鍵號轉(zhuǎn)換為相應二進制編碼送到pa口，成為能為cpu識別的代表鍵值的有效信號。讀入的按鍵信號經(jīng)8086判斷后，根據(jù)不同的功能，輸出不同的按鍵響應，并轉(zhuǎn)移到相對應的功能服務程序。本設(shè)計總共用到11位按鍵，包括10位數(shù)碼輸入按鍵及一位“復位/修改密碼”按鍵，電路設(shè)計總共可用按鍵有16位，供升級功能使用。鍵盤電路如下圖1所示：2.中斷控制用一片8259a芯片作為中斷控制接口電路。其中ir0與ir1中斷開放，單片工作于非緩沖方式，電平觸發(fā)，優(yōu)先級是普通全嵌套方式。可通過編程開中斷，通過編程或者8253計時器關(guān)中斷。電路連接如圖2所示：3.計

9、時采用8253計時器控制中斷的關(guān)斷，實現(xiàn)單次輸入密碼超時則退出輸入密碼中斷子程序、報警器響鈴時間控制等功能。電路如圖2所示。4.按鍵響應8255pc0、pc1接到數(shù)碼管片選、pc2接到蜂鳴器、pc3接到電子鎖。電路連接如圖3所示：5.報警功能同時用8255a的b口控制數(shù)碼管的顯示，c口片pc0、pc1選數(shù)碼管，pc2用來驅(qū)動speak發(fā)出報警。電路如圖3所示。6.儲存器及片選電路：存儲器及片選電路采用一片2764存儲器和一片74ls138，連接電路如圖4所示：7.硬件部分電路圖8.整機電路圖：見附錄一圖1 鍵盤連接圖圖2 中斷控制器連接圖 圖3 按鍵響應、報警、開鎖功能電路圖4 片選及存儲器電

10、路六、 軟件設(shè)計1.程序流程圖七、程序清單：見附錄二八、設(shè)計總結(jié)與體會通過本次課程設(shè)計，我對所學知識有了一個完整的應用，對課程所學知識的體現(xiàn)，尤其是對8255,8259,8253等芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu),熟悉各種基本工作模式和編程方法；加深了對8086中斷系統(tǒng)工作過程的了解；學會綜合應用多種微機接口與單元電路，構(gòu)成滿足要求的小型微機應用系統(tǒng)；學會了cpu與存儲器的連接方法，擴展存儲空間的方法。通過這次的微機課程設(shè)計，對所學知識有了個補充和完善，對那些模糊不懂的地方，進行了徹底完全的學習。在設(shè)計過程中，我發(fā)現(xiàn)我對上課中講述的知識還有很大的欠缺，對很多芯片了解的不夠透徹，這也造成了我在連接硬件圖時遇到了很

11、多困難，不得不請教組長和學習好的同學，徹底的搞懂問題。這說明我們光掌握課本上的知識是遠遠不夠的，必須要通過實踐才能加深對知識的理解。九、參考資料1 馮博琴,吳寧. 微型計算機原理與接口技術(shù). 北京 清華大學出版社（第二版），2007。.2 趙國相等. 微型計算機原理與匯編語言程序設(shè)計. 北京 科學出版社，2004。.3 張睿,趙艷華,劉志剛. 精通protel dxp 2004電路設(shè)計. 北京 電子工業(yè)出版社，2005.。4艾德才，微型計算機原理與與接口技術(shù)，北京：高等教育出版社，2004。5周明德，微型計算機系統(tǒng)原理及應用。北京：清華大學出版社，2002。6 鄭學堅，周斌。微型計算機原理及應

12、用。北京：清華大學出版社，2001.十、附錄附錄一：電路基本連接圖附錄二：程序清單data segment ;以下代碼寫入ramdata1 db 6 dup(?) ;輸入的密碼保存的地址data2 db 6 dup(?) ;修改后的密碼的保存地址data3 db 3,6,3,7,3,8 ;初始密碼org 01000h ;下面的代碼寫入romdtable db 80h,02h,10h,3fh,79h,71h,60h,5bhdata endsstacks segmentsta db 20 dup(?)stacks endscode segmentassume cs:code,ds:data,ss:

13、stacksstart: ；主程序mov ax,datamov ds,ax ；初始化數(shù)據(jù)段mov ax,stacksmov ss,ax ；初始化堆棧段 mov si,offset data1mov di,offset data2mov bp,offset data3mov al,09h ;(鍵盤輸入中斷)設(shè)定密碼輸入的中斷向量(即ir0的中斷向量)mov ah,25hint 21hpush bxpush dsmov dx,seg smmmov ds,dxmov dx,offset smmint 21hmov al,09h ;(鍵盤輸入中斷)設(shè)定密碼修改的中斷向量(即ir1的中斷向量)mov a

14、h,25hint 21hpush bxpush dsmov dx,seg gmmmov ds,dxmov dx,offset gmmint 21hmov al,1bh ;初始化8259out 10h,al ;單片工作，高電平有效mov al,08hout 11h,almov al,03hout 11h,almov al,0fchout 11h,al ;開放ir0，ir1mov al,20hout 10h,almov al,68hout 10h,almov al,82h ;初始化8255 a口方式0輸出，b口方式0輸入，c口輸出out 06h,ala1:stimov al,00hout 04h,

15、al ;輸出低電平使數(shù)碼管熄滅smm: ;密碼輸入程序climov dl,00hin1:cmp dl,06h ;判斷是否連續(xù)6次輸入錯誤密碼jnz in2 ;若不是這繼續(xù)輸入mov cx,03ffh ;使蜂鳴器長鳴報警(通過延時實現(xiàn))r1:mov dh,3fhmov al,02hout 00h,al ;輸出高電平使蜂鳴器發(fā)聲r2:dec dhcmp dh,00hjnz r2loop r1jmp in4 ;報警完畢，跳至中斷返回in2: ;輸入密碼mov al,bp+4out 04h,al ;數(shù)碼管顯示ee提示輸入密碼mov bx,0hmov cx,03h ;設(shè)置循環(huán)次數(shù)in3:mov bp,o

16、ffset dtablemov al,bpout 04h,al ;數(shù)碼管提示輸入位數(shù)call ccscan ;調(diào)用鍵盤掃描程序cmp al,0bh ;判斷是否按下返回鍵jz in4mov bx+si,al ;保存輸入密碼inc bxinc bploop in3mov bp,offset dtable ;判斷密碼是否正確cldmov cx,03mov si,offset codeinmov di,offset codeorrepz cmpsb ;判斷密碼是否正確jnz wro ;若錯誤就報警mov al,bp+3out 04h,al ;若正確數(shù)碼管就顯示00mov al,04hout 00h,a

17、l ;且給led高電平使其點亮xor dl,aljmp in4wro: ;出錯報警部分inc dlmov al,bp+5 ;數(shù)碼管顯示ff提示錯誤out 04h,almov cx,03h ;設(shè)定蜂鳴器響的次數(shù)w1:mov al,02h ;使蜂鳴器發(fā)聲out 00h,alw2: ;延時mov bl,3fhdec blcmp bl,00hjnz w2xor al,al ;輸出低電平關(guān)蜂鳴器out 00h,alw3: ;延時mov bl,3fhdec blcmp bl,00hjnz w3loop w1jmp in1 ;中斷返回in4:stiiretgmm: ;密碼修改程序climov dl,00hi

18、np1:cmp dl,06hjnz inp2mov cx,03ffhrr1:mov dh,3fhmov al,02hout 00h,alrr2:dec dhcmp dh,00hjnz rr2loop rr1jmp c4inp2:mov al,bp+4out 04h,almov bx,0000hmov cx,03hinp3:mov bp,offset dtablemov al,bpout 04h,alcall ccscancmp al,0bhjz in4mov bx+si,alinc bxinc bploop inp3mov bp,offset dtablecldmov cx,03hmov si

19、,offset data1mov di,offset data3repz cmpsbjnz wrromov al,bp+3out 04h,alxor dl,dljmp gmmwrro:inc dlmov al,bp+5out 04h,almov cx,03hww1:mov al,02hout 00h,alww2:mov bl,3fhdec blcmp bl,00hjnz ww2xor al,alout 00h,alww3:mov bl,3fhdec blcmp bl,00hjnz ww3loop ww1jmp inp1 ;當密碼輸入正確時，轉(zhuǎn)入密碼修改部分chan: ;修改密碼部分mov si

20、,offset data1mov di,offset data2mov al,bp+6 ;數(shù)碼管提示第一次輸入out 04h,almov cx,03ffhy1:loop y1mov bp,offset dtablemov bx,0hmov cx,03hc1:mov al,bpout 04h,alcall ccscancmp al,0bhjz c4mov bx+si,al ;存放在輸入密碼緩沖區(qū)inc bxinc bploop c1mov bp,offset dtablemov al,bp+7out 04h,al ;數(shù)碼管提示第二次輸入mov cx,03ffhy2:loop y2mov bp,offset dtablemov bx,0hmov cx,03hc2:mov al,bpout 04h,alcall ccscancmp al,0bhjz c4mov bx+di,al ;存放在修改密碼緩沖區(qū)inc bxinc bploop c2mov bp,offset dtablerepz cmpsbjnz chan ;判斷兩次輸入的密碼是否一致mov di,offset codeormov cx,03hcldrep movsb ; 若是相等那就保存密碼mov al,02