單片機萬年歷電子密碼鎖畢業(yè)設計

1、襄樊學院畢業(yè)論文（設計）任務書畢業(yè)論文（設計）題目 帶有萬年歷的辦公電子密碼鎖的制作學生姓名 王山山 專業(yè) 自動化 班級 0711 指導老師 賈 巍 一、 畢業(yè)論文（設計）的主要內容及要求：1、本設計的任務是, 設計一個基于51帶有萬年歷的辦工電子密碼鎖。它采用rs-232接口為其提供程序下載，設備上的所有功能全部采用模塊化設計，該裝置的基本組成有：stc89c52單片機,另外還部分輔助模塊，主要包括1602液晶顯示單元電路、ds1302時鐘芯片控制單元電路、rs-232串行接口單元電路、外部存儲器單元電路、繼電器控制鎖單元電路、蜂鳴器控制單元電路、矩陣鍵盤單元電路，要求實驗板結構緊湊，其體積

2、小巧，功能齊全，設計應具有實際應用價值。 2、進行系統(tǒng)硬件電路設計，畫出系統(tǒng)硬件原理圖。 3、購買相關元器件，焊接各個功能模塊。 4、進行硬件電路和軟件的調試。 5、在設計的基礎上完成畢業(yè)論文（1.0 -1.2萬字）。 二、畢業(yè)論文（設計）應收集的資料及主要參考文獻：1 華成英，童詩白.模擬電子技術基礎m 北京：高等教育出版社，2006 2 楊路明. c語言程序設計教程m 北京：北京郵電大學出版社，2005 3 胡驊， 陳明.protel 99 se 原理圖與pcb設計m 北京：機械工業(yè)出版社，2005 4 王振營，李滿，楊君.proteldxp2004電路設計與制版實用教程m.北京：中國鐵道

3、出版社，2006,(6) 6 羅政球.提高電子電路抗干擾能力經驗談j. 電子制作, 2006,(10) 7 胡漢才.單片機原理及其接口技術m. 北京：清華大學出版社，2006,3 10 陸東旭，甄釗博. 自制簡單的51開發(fā)板j. 電子制作, 2008,(01) 11 吳金戌.8051單片機實踐與應用研究m .北京：清華大學出版社，2002,(09) 12 居榮，郭怡倩.ds18b20在溫控系統(tǒng)中的應用j.農機化研究，2005（1）：224-226 13 薄晶杰, 潘衛(wèi)華, 韓璞. 實時時鐘芯片在智能氧量儀中的應用j. 微計算機信息, 2009, (04) :147-148,227 14 能昌會

4、. 時鐘芯片ds1302在單片機系統(tǒng)中的應用j電子制作, 2007,(11) 15 蔣敏. 從proteus仿真設計到實際產品制作j. 科技創(chuàng)新導報, 2009, (02) :21,2316孫涵芳，徐愛卿.mc-51/96系統(tǒng)單片機原理及其應用m.北京:北京航空航天大學出版社,2002,(12)17朱定華.單片機微機原理與應用m.北京:清華大學出版社,2003.18李全利.單片機原理與接口技術m.北京:高等教育出版社,2004.19李樹華,郭改枝.溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)及非線性軟件校正j.傳感器技術,2003,22(12):70-72.20侯振鵬.嵌入式c語言程序設計-使用mcs-51m.人民郵電出版

5、社，200621王東鋒，王會良，董冠強.單片機c語言應用100例m.電子工業(yè)出版社2009,（07）22丁明亮，唐前輝.51單片機應用設計與仿真基于keil c與proteusm.北京航空航天大學出版社，2009，（02）23潘永雄，沙河.電子線路cad實用教程m.西安電子科技大學出版社,2007,(07)24王宏文.自動化專業(yè)英語教程m.機械工業(yè)出版社，2009，（02）25張榮標.微型計算機原理與接口技術m.機械工業(yè)出版社，2008，（07）襄樊學院物理與電子工程學院2011屆本科畢業(yè)論文開題報告論 文 題 目 帶有萬年歷的辦公電子密碼鎖的制作 班 級 07自動化 姓 名 王 山 山 學

6、號 07131032 指導教師（職稱） 賈 巍 填表日期 年 月 日一、選題的意義和研究現(xiàn)狀1選題的理論意義、學術價值或實踐價值隨著人們生活水平的提高，如何實現(xiàn)私人物品防盜、防竊這一問題也越來越受人們關注，傳統(tǒng)機械鎖由于構造簡單，易被撬。電子鎖是采用單片機等電子電路控制，以繼電器或者微型電機和鎖體等作為執(zhí)行裝置的機電一體化鎖具，采用鍵盤方式輸入開鎖密碼。相比傳于統(tǒng)的機械式鎖，電子鎖不需要使用鑰匙，除去了鑰匙的限制，只需知道密碼即可開啟，而且密碼可以隨時調整，在保密性和精度上都是傳統(tǒng)鎖不可比擬的。此外在安全技術防范方面，具有防盜報警功能的電子鎖也越來越受的人們的青睞。它不僅克服了機械鎖安全性能差

7、的缺點，而且使用方便。人們不必接觸鎖體本身，僅需按鍵就可開鎖，在外觀等方面也更人性化。論文提出的密碼鎖主要控制芯片為stc89c52單片機,另外還部分輔助模塊，主要包括1602液晶顯示單元電路、ds1302時鐘芯片控制單元電路、rs-232串行接口單元電路、外部存儲器單元電路、繼電器控制鎖單元電路、蜂鳴器控制單元電路、矩陣鍵盤單元電路等。主要通過ds1302實現(xiàn)萬年歷功能，通過1602液晶顯示時間，用at24c01儲存6位數(shù)密碼并由1602液晶顯示密碼的輸入和更改，輸入和更改有矩陣鍵盤實現(xiàn)，通過各個模塊的配合作用實現(xiàn)辦公電子密碼鎖的功能。電子鎖能夠廣泛地應用于超市、住家、辦公單位等許多場所，具

8、有很強的開發(fā)研究價值。通過電子密碼鎖設計掌握單片機的原理及應用。2與選題相關的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢本設計電子鎖，它是以51系列單片機(at89c52)為核心，配以相應硬件電路，完成密碼的設置、存貯、識別和顯示、驅動電磁執(zhí)行器并檢測其驅動電流值、接收傳感器送來的報警信號、發(fā)送數(shù)據(jù)等功能。單片機接收鍵入的代碼，并與存貯在eeprom中的密碼進行比較，如果密碼正確，則驅動電磁執(zhí)行器開鎖;如果密碼不正確，則允許操作人員重新輸入密碼，最多可輸入三次;如果三次都不正確，則單片機通過通信線路報警。單片機將每次開鎖操作和此時電磁執(zhí)行器的驅動電流值作為狀態(tài)信息發(fā)送給蜂鳴器。電子鎖在安全技術防范領域，具有防盜報警功

9、能的電子密碼鎖代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機械式密碼鎖，克服了機械式密碼鎖密碼量少、安全性能差的缺點，使密碼鎖無論在技術上還是在性能上都大大提高一步。論文所提出的電子鎖，主要是真對于辦公所用，主要解決了傳統(tǒng)抽屜、箱柜的安全問題。因此在有其基本功能上增加了萬年歷和定時功能方便用戶使用，使產品更加人性化，更方便大眾。傳統(tǒng)辦公所用機械鎖，一般鑰匙較小且多雜，很易丟失，開鎖時由于鑰匙多很難一次找對所要用的鑰匙給主人帶來不必要的麻煩。此電子鎖只需記憶密碼，不必帶上文所說的煩雜的鑰匙，解決了鑰匙容易弄錯的問題。而且該電子鎖設有主密碼，當密碼忘記時可以用主密碼請求密碼初始化，解決鑰匙易丟失的問題，因此方便實用。3主要參考文獻

10、 1華成英，童詩白.模擬電子技術基礎m 北京：高等教育出版社，20062楊路明.c語言程序設計教程m 北京：北京郵電大學出版社，20053胡驊，陳明.protel 99 se 原理圖與pcb設計m 北京：機械工業(yè)出版社，20054王振營，李滿，楊君.proteldxp2004電路設計與制版實用教程m.北京：中國鐵道出版社，2006,(6)5羅政球.提高電子電路抗干擾能力經驗談j. 電子制作, 2006,(10) 6胡漢才.單片機原理及其接口技術m. 北京：清華大學出版社，2006,3 7吳金戌.8051單片機實踐與應用研究m .北京：清華大學出版社，2002,(09) 8能昌會.時鐘芯片ds1

11、302在單片機系統(tǒng)中的應用j電子制作, 2007,(11)9蔣敏.從proteus仿真設計到實際產品制作j. 科技創(chuàng)新導報, 2009, (02) :21,2310魏琰,沈華. 一種高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的實現(xiàn)j.科技情報開發(fā)與經濟，2007,17（2），216,217,22311白延敏.51單片機典型系統(tǒng)開發(fā)實例精講m.北京：電子工業(yè)出版社，200812汪鋒鎖,曾璐. 基于vc6.0的單片機和pc簡易通信設計j. 科技情報開發(fā)與經濟, 2007,17（3），234-23513張紅,于平,程文播.基于單片機控制的led點陣顯示屏系統(tǒng)j. 微計算機信息, 2009,(02) :92-9314許文斌.p

12、roteus與單片機實時動態(tài)仿真研究j.中國新技術新產品,2008，（11）15柳春鋒,戴學豐.電子設計自動化(eda)教程m北京:北京理工大學出版社,200516周潤景,袁偉亭,景曉松.proteus在mcs-51&arm7系統(tǒng)中的應用百例m北京:電子工業(yè)出版社,200617謝希仁.計算機網絡(第4版)m.北京:電子工業(yè)出版社, 200418汪濤,羅洪平,陶純匡. rs232串口通信在ccd在線測量中的應用j.系統(tǒng)工程與電子技術,2005,27(10):1814-1816.19孫涵芳、徐愛卿.mc-51/96系統(tǒng)單片機原理及其應用m.北京:北京航空航天大學出版社,2002,(12)20朱定華

13、.單片機微機原理與應用m.北京:清華大學出版社,2003.21李全利.單片機原理與接口技術m.北京:高等教育出版社,2004.22李樹華,郭改枝.溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)及非線性軟件校正j.傳感器術,2003,22(12):70-72.23侯振鵬.嵌入式c語言程序設計-使用mcs-51m.人民郵電出版社，200624王東鋒，王會良，董冠強.單片機c語言應用100例m.電子工業(yè)出版社2009,（07）25丁明亮，唐前輝.51單片機應用設計與仿真基于keil c與proteusm.北京航空航天大學出版社，2009，（02）26潘永雄，沙河.電子線路cad實用教程m.西安電子科技大學出版社,2007,(07)

14、27王宏文.自動化專業(yè)英語教程m.機械工業(yè)出版社，2009，（02）28張榮標.微型計算機原理與接口技術m.機械工業(yè)出版社，2008，（07）二、研究方案1研究的思路與方法設計本課題時構思了兩種方案：一種是用以at89c52為核心的單片機控制方案；另一種是用鎖存器74ls373和cc14585數(shù)值比較器構成的數(shù)字邏輯電路控制方案。考慮到單片機方案功能強大，集成度高，擴展方便，所以采用了第一種方案。本文采用了單片機最小系統(tǒng)與功能模塊分離，把單片機的所有引腳全部引出來，使各個功能模塊化，從而使單片機和其它各模塊協(xié)調起來實現(xiàn)密碼、時鐘等功能，所需元器件少，價格便宜，模塊體積小巧適合安裝到各辦工桌上，

15、方便使用。通過proteus7.5sp3繪制電路圖，通過keil uvision3編程，并實現(xiàn)電腦仿真，焊接電路。2研究的基本內容（大綱）本論文的初步方案是：先設計出整套系統(tǒng)要完成的功能，主要包括：顯示，控制，調整，儲存等幾個大的部分，然后根據(jù)各個大的部分單獨設計功能模塊，最后完成整個設計。系統(tǒng)結構框圖如下：圖1.1 系統(tǒng)總框圖系統(tǒng)結構單元模塊根據(jù)設計的要求，本裝置一共由9個模塊組成，分別為：1 89c51單片機最小系統(tǒng)模塊；2 矩陣鍵盤模塊；3 1602液晶顯示模塊；4 rs-232通信模塊；5 ds1302時鐘模塊6 at2401存儲模塊7 繼電器控制模塊；8 穩(wěn)壓電源產生模塊；9 蜂鳴器

16、報警模塊；3工作的主要階段、進度及完成時間1第1周第4周：查閱資料，消化內容，形成方案，寫出開題報告。 2第5周第6周：根據(jù)開題報告進行設計，設計出各功能模塊并畫出其原理圖。 3第7周第9周：用proteus7.5sp3繪制好電路圖，并通過keil uvision3寫好程序，在電腦上仿真、調試。4第10周第11周：焊接出各主要功能模塊并進行調試，發(fā)現(xiàn)問題并對原理圖做進一步的修改。 5第12周第13周：根據(jù)整個設計，寫出畢業(yè)設計報告。6第14周：論文文本打印，交老師審閱，進一步修改完善。進行答辯。學生簽名： 年 月 日指導教師意見：指導教師簽名： 日期：襄 樊 學 院畢 業(yè) 論 文（設計）論文題

17、目：帶有萬年歷的辦公電子密碼鎖的制作 englishtopic：the design of office electronic locks with a calendar 系 院： 物理與電子工程學院專 業(yè)： 自 動 化 班 級： 0 7 1 1 學 生： 王 山 山 指導老師： 賈 巍 年 月 日帶有萬年歷的辦公電子密碼鎖的制作摘要：針對傳統(tǒng)機械鎖，不安全，不方便，不實用等問題,本設計提出了方便，實用，安全的電子鎖，并帶有時鐘等功能。本設計主要針對常用的辦公設備，結合現(xiàn)代常用51單片機，實現(xiàn)了電子與機械的結合。設計上的所有功能全部采用模塊化設計，以51單片機為核心控制器件，另外包括矩陣鍵盤模

18、塊；1602液晶顯示模塊；rs-232通信模塊；ds1302時鐘模塊；at2401存儲模塊；繼電器控制模塊；穩(wěn)壓電源產生模塊；蜂鳴器報警模塊等9個功能模塊。各模塊之間相互配合，完成單片機所有功能。 本文主要完成了對整個制作各個功能模塊的電路設計，并編寫相應的功能程序，對主要功能模塊，分別編寫了流程圖。由于設計體積小巧，又可以嵌入到常用的辦公設備中，因此可供自己私人使用，也可以批量的生產，成本低，實用性強。 關鍵字：51單片機； 機械鎖；電子鎖；功能模塊the design of office electronic locks with a calendarabstract：convention

19、al mechanical locks, not safe, inconvenient, not practical issues, this design puts forward the convenient, practical, safe electronic locks, and with a clock, and other functions. this design is mainly for common office equipment, combining modern common 51 scm, realize the combination of electroni

20、c and mechanical. design all functions all adopt modular design, by 51 scm as the core control devices, also includes matrix keyboard module; 1602 lcd module; rs - 232 communication module; ds1302 clock module; at2401 storage module; relay control module; manostat produce module; buzzer alarm module

21、 nine function modules. each module mutual cooperation, complete microcontroller all functions. this paper mainly completion of the entire production each functional module circuit design, and write the corresponding functional procedures to main functional modules, separately written the flow chart

22、. by design, small size, and can be embedded into common office equipment, so for their personal use, can also batch production, low cost, the function is strong keyword：51 mcu; mechanical locks; electronic locks; function module目 錄1 緒論12 系統(tǒng)總體設計23 系統(tǒng)各功能模塊硬件原理設計43.1 89c51單片機最小系統(tǒng)模塊43.2 矩陣鍵盤模塊53.3 1602

23、液晶顯示模塊63.4 rs-232通信模塊73.5 ds1302時鐘模塊93.6 at2401存儲模塊103.7 繼電器控制模塊113.8 穩(wěn)壓電源產生模塊123.9 蜂鳴器模塊134 protel電路圖設計154.1 pcb抗干擾設計155 proteus電路設計及仿真186 keil程序編輯196.1 設計總流程圖196.2 萬年歷流程圖206.3 密碼輸入流程圖217 設計總結23參考文獻24附 錄26系統(tǒng)完整源程序26硬件電路圖53致 謝571 緒論單片機因其體積小、價格低、可靠性高，加上其非凡的嵌入式應用形態(tài)，可以廣泛應用于計算機外部設備，機電一體化產品，工業(yè)實時控制，智能儀器儀表，

24、通訊設備，家用電器等各個領域，在當今社會受到越來越廣泛的關注。投身到學習單片機的人也越來越多。 1971年intel公司研制出世界上第一個4位的微處理器；intel公司的霍夫研制成功世界上第一塊4位微處理器芯片intel 4004，標志著第一代微處理器問世，微處理器和微機時代從此開始。1972年4月，霍夫等人開發(fā)出第一個8位微處理器intel 8008。由于8008采用的是p溝道m(xù)os微處理器，因此仍屬第一代微處理器。1973年intel公司研制出8位的微處理器8080；1973年8月，霍夫等人研制出8位微處理器intel 8080，以n溝道m(xù)os電路取代了p溝道，第二代微處理器就此誕生。主頻

25、2mhz的8080芯片運算速度比8008快10倍，可存取64kb存儲器，使用了基于6微米技術的6000個晶體管，處理速度為0.64mips（million instructions per second ）。1975年4月，mits發(fā)布第一個通用型altair 8800，售價375美元，帶有1kb存儲器。這是世界上第一臺微型計算機。1976年intel公司研制出mcs-48系列8位的單片機，這也是單片機的問世。ilog公司于1976年開發(fā)的z80微處理器，廣泛用于微型計算機和工業(yè)自動控制設備。當時，zilog、motorola和intel在微處理器領域三足鼎立。20世紀80年代初，intel公

26、司在mcs-48系列單片機的基礎上，推出了mcs-51系列8位高檔單片機。mcs-51系列單片機無論是片內ram容量，i/o口功能，系統(tǒng)擴展方面都有了很大的提高。51單片機是經典的傳統(tǒng)型單片機，其系列單片機產品繁多，主流地位已經形成，近年來推出的與80c51兼容的主要產品有：atmel公司融入flash存儲器技術的at89系列；philips公司的80c51、80c552系列；華邦公司的w78c51、w77c51高速低價系列；adi公司的adc8xx高精度adc系列；lg公司的gms90/97低壓高速系列；maxim公司的ds89c420高速（50mips）系列；cygnal公司的c8051f

27、系列高速soc單片機。目前大部分大學都是采用51單片機講學，也是初學者入門最理想學習的單片機，本設計采用at89c52單片機。2 系統(tǒng)總體設計根據(jù)要實現(xiàn)的功能，所設計的系統(tǒng)總體框圖如下，其中包括主要的模塊以及各模塊之間的聯(lián)系。通過各模塊的配合完成本設計。系統(tǒng)總框圖如圖1所示圖1 系統(tǒng)總框圖系統(tǒng)結構單元模塊根據(jù)設計的要求，本裝置一共由9個模塊組成，分別為：1 、89c51單片機最小系統(tǒng)模塊；2 、矩陣鍵盤模塊；3 、1602液晶顯示模塊；4 、rs-232通信模塊；5 、ds1302時鐘模塊6 、at2401存儲模塊7 、繼電器控制模塊；8 、穩(wěn)壓電源產生模塊；9 、蜂鳴器報警模塊；其中51單片

28、機是整個系統(tǒng)的核心，由1602液晶顯示時間及密碼的輸入和密碼的修改。矩陣鍵盤是系統(tǒng)的控制部分，分別由按鍵控制時間的調整、密碼輸入開鎖、修改密碼等功能，部分按鍵采用了復用。ds1302為一時鐘芯片，是時間的主要的控制部分，包括的時間正常運行，斷電運行都在其中實現(xiàn)。at24c01為一存儲芯片，主要用于密碼的保存。在輸入密碼的時候先由1602顯示*，待6位密碼輸入完后，再由讀取存儲器中的密碼進行校對。rs-232通信模塊主要用于程序的下載，由keilc生成的文件下載到單片機運行。繼電器用于模擬鎖的開關，當密碼輸入正確后，繼電器閉合。蜂鳴器用于報警及按鍵的提示音，當密碼輸入三次錯誤后報警，每有按鍵按下

29、就伴隨提示音。穩(wěn)壓電源為系統(tǒng)穩(wěn)定5v電壓。以上各模塊互相配合完成所有功能 。3 系統(tǒng)各功能模塊硬件原理設計3.1 89c51單片機最小系統(tǒng)模塊51最小系統(tǒng)模塊是整個系統(tǒng)的基礎部分，其硬件電路圖如圖3.1所示，該系統(tǒng)采用51系列單片機中典型的代表芯片增強型at89s52。該款單片機為美國atmel半導體公司研發(fā)的產品。at89s52采用的是傳統(tǒng)的諾依曼型結構，單片機的引腳全部引出。通過usb和穩(wěn)壓電源模塊都可實現(xiàn)對系統(tǒng)供電，通過isp在線編程功能，很好的解決了繁瑣的拔出芯片燒寫程序的麻煩。電路圖如圖2所示圖2 51單片機最小系統(tǒng)主要性能1、與mcs-51單片機產品兼容； 2、8k字節(jié)在系統(tǒng)可編程

30、flash存儲器； 3、1000次擦寫周期； 4、全靜態(tài)操作：0hz-33mhz； 5、三級加密程序存儲器； 6、32個可編程i/o口線； 7、三個16位定時器/計數(shù)器； 8、六個中斷源； 9、全雙工uart串行通道； 10、低功耗空閑和掉電模式； 11、掉電后中斷可喚醒； 12、看門狗定時器； 13、雙數(shù)據(jù)指針； 14、掉電標識符；在此單片機為整個系統(tǒng)的控制核心，各個模塊的相互聯(lián)系，都由單片機來協(xié)調。單片機由編寫程序來控制，包括按鍵的識別控制、時間的顯示控制、密碼的寫入與讀取控制等。3.2 矩陣鍵盤模塊按鍵模塊為矩陣按鍵。，為傳統(tǒng)的4*4矩陣鍵盤，連接到單片機的p3口，實現(xiàn)時間調整和各功能的

31、選擇。硬件電路圖如圖3所示圖3 按鍵模塊矩陣式鍵盤的工作原理：在矩陣式鍵盤中，每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通，而是通過一個按鍵加以連接。這樣，一個端口（如p3口）就可以構成4*4=16個按鍵，比之直接將端口線用于鍵盤多出了一倍，而且線數(shù)越多，區(qū)別越明顯，比如再多加一條線就可以構成20鍵的鍵盤。由此可見，在需要的鍵數(shù)比較多時，采用矩陣法來做鍵盤是比較好的。 矩陣式結構的鍵盤顯然比直接法要復雜一些，識別也要復雜一些，上圖中，通常給p3口0xf0或0x0f再讀取p3口。這樣，當按鍵沒有按下時，所有的讀取仍然為所給值，代表無鍵按下。行線輸出是低電平，一旦有鍵按下，則讀取值不為原給定值，這樣通過讀

32、入輸入線的狀態(tài)就可得知是否有鍵按下了。在本設計中用了16個按鍵中的14個，包括0-9數(shù)字鍵，鍵值a、b、e、f。0-9為密碼的輸入按鍵，a鍵為輸入錯誤重新輸入，b鍵為時間調整選擇功能鍵，e鍵為時間加及密碼輸入選擇按鍵，f鍵為時間減及密碼修改選擇按鍵。3.3 1602液晶顯示模塊液晶顯示模塊為1602液晶。其硬件電路圖如圖4示：圖4 1602液晶顯示模塊1602是一種工業(yè)字符型液晶，能夠同時顯示16x02即32個字符。采用標準的14腳（無背光）或16腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如表3.2所示，其主要技術參數(shù)如下： 顯示容量:162個字符 芯片工作電壓:4.55.5v 工作電流:2.0ma(5

33、.0v) 模塊最佳工作電壓:5.0v 字符尺寸:2.954.35(wh)mm基本操作時序：1.1讀狀態(tài)：輸入：rs=l,rw=h,e=h1.2寫指令：輸入：rs=l,rw=l,d0-d7=指令碼，e=高脈沖1.3讀數(shù)據(jù)：輸入：rs=h,rw=h,e=h1.4寫數(shù)據(jù)：輸入：rs=h,rw=l,d0-d7=數(shù)據(jù)，e=高脈沖在本設計中1602主要用于時間顯示、密碼輸入和密碼修改的提示信息等，具體顯示內容由按鍵選擇控制，方便人機聯(lián)系。表3.1 1602引腳功能圖引腳符號功能說明1vss一般接地2vdd接電源（+5v）3v0液晶顯示器對比度調整端。4rsrs為寄存器選擇5r/wr/w為讀寫信號線6ee(

34、或en)端為使能(enable)端，下降沿使能。7db0低4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 0位（最低位）8db1低4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 1位9db2低4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 2位10db3低4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 3位11db4高4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 4位12db5高4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 5位13db6高4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 6位14db7高4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 7位（也是busy flag）15bla背光電源正極16blk背光 電源負極3.4 rs-232通信模塊rs-232-c是美國電子工業(yè)協(xié)會eia（electronic industry association）制定的

35、一種串行物理接口標準。rs是英文“推薦標準”的縮寫，232為標識號，c表示修改次數(shù)。rs-232-c總線標準設有25條信號線，包括一個主通道和一個輔助通道。電路圖如圖5所示：圖5 rs232通信a-rs-232c 對電器特性、邏輯電平和各種信號線功能都作了規(guī)定： 1.xd和rxd上： 2.1(mark)=-3v-15v 3.0(space)=+3+15v 4.ts、cts、dsr、dtr和dcd等控制線上： 5.有效（接通，on狀態(tài)，正電壓）+3v+15v 6.無效（斷開，off狀態(tài)，負電壓)=-3v-15v 以上規(guī)定說明了rs-323c標準對邏輯電平的定義。對于數(shù)據(jù)（信息碼）：邏輯“1”（傳

36、號）的電平低于-3v，邏輯“0”（空號）的電平高于+3v；對于控制信號；接通狀態(tài)（on）即信號有效的電平高于+3v，斷開狀態(tài)(off)即信號無效的電平低于-3v，也就是當傳輸電平的絕對值大于3v時，電路可以有效地檢查出來，介于-3+3v之間的電壓無意義，低于-15v或高于+15v的電壓也認為無意義，因此，實際工作時，應保證電平在(315)v之間。 eia rs-232c 與ttl轉換：eia rs-232c 是用正負電壓來表示邏輯狀態(tài)，與ttl以高低電平表示邏輯狀態(tài)的規(guī)定不同。因此，為了能夠同計算機接口或終端的ttl器件連接，必須在eia rs-232c 與ttl電路之間進行電平和邏輯關系的變

37、換。實現(xiàn)這種變換的方法可用分立元件，也可用集成電路芯片。目前較為廣泛地使用集成電路轉換器件，如mc1488、sn75150芯片可完成ttl電平到eia電平的轉換，而mc1489、sn75154可實現(xiàn)eia電平到ttl電平的轉換。max232芯片可完成ttleia雙向電平轉換。3.5 ds1302時鐘模塊ds1302為美國dallas公司推出的具有涓細電流充電能力的低功耗實時時鐘電路ds1302的結構、工作原理及其在實時顯示時間中的應用。它可以對年、月、日、周、日、時、分、秒進行計時，且具有閏年補償?shù)榷喾N功能。電路圖如6所示圖6 ds1302時鐘模塊ds1302工作電壓為2.5v5.5v。采用三

38、線接口與cpu進行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或ram數(shù)據(jù)。ds1302內部有一個318的用于臨時性存放數(shù)據(jù)的ram寄存器。ds1302是ds1202的升級產品，與ds1202兼容，但增加了主電源/后背電源雙電源引腳，同時提供了對后背電源進行涓細電流充電的能力。ds1302的引腳排列,其中vcc1為后備電源，vcc2為主電源。在主電源關閉的情況下，也能保持時鐘的連續(xù)運行。ds1302由vcc1或vcc2兩者中的較大者供電。當vcc2大于vcc10.2v時，vcc2給ds1302供電。當vcc2小于vcc1時，ds1302由vcc1供電。x1和x2是振蕩源，外接32.76

39、8khz晶振。rst是復位/片選線，通過把rst輸入驅動置高電平來啟動所有的數(shù)據(jù)傳送。rst輸入有兩種功能：首先，rst接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；其次，rst提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當rst為高電平時，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對ds1302進行操作。如果在傳送過程中rst置為低電平，則會終止此次數(shù)據(jù)傳送，i/o引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運行時，在vcc2.0v之前，rst必須保持低電平。只有在sclk為低電平時，才能將rst置為高電平。3.6 at2401存儲模塊at24c01為atmel公司產品，非邏輯性加密卡，可以與at24c02兼容。at24c01 是一

40、個1k位串行 cmos e2prom，內部含有128個8位字節(jié)，catalyst 公司的先進 cmos 技術實質上減少了器件的功耗，at24c01有一個8字節(jié)頁寫緩沖器 at24c02有一個16字節(jié)頁寫緩沖器，該器件通過i2c總線接口進行操作，有一個專門的寫保護功能。電路圖如圖7所示：圖7 at2401存儲模塊特性： 1、與 400khz i2c總線兼容 2、1.8 到 6.0 伏工作電壓范圍 3、低功耗 cmos 技術 4、寫保護功能 當 wp 為高電平時進入寫保護狀態(tài) 5、頁寫緩沖器 6、自定時擦寫周期 7、1,000,000 編程/擦除周期 8、可保存數(shù)據(jù) 100 年 9、8 腳 dip

41、 soic 或 tssop 封裝 10、溫度范圍 商業(yè)級 工業(yè)級和汽車級管腳描述 ：1、a0 a1 a2 器件地址選擇 2、sda 串行數(shù)據(jù)/地址 3、scl 串行時鐘 4、wp 寫保護 5、vcc +1.8v 6.0v 工作電壓 6、vss 地在本設計中密碼保存在at24c01中，通過向其中寫入或讀出來完成密碼的修改及校對工作。at24c01的 a0 a1 a2 為地址輸入端這些輸入腳用于多個器件級聯(lián)時設置器件地址 當這些腳懸空時默認值為0，最大可級聯(lián)8個器件。如果wc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,在此直接接到地確?？烧?/p>

42、常讀寫。3.7 繼電器控制模塊繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應用于自動控制電路中，它實際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動開關”。故在電路中起著自動調節(jié)、安全保護、轉換電路等作用。本設計采用繼電器為電磁式繼電器。其電路硬件如圖8所示：圖8 繼電器模塊電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會流過一定的電流，從而產生電磁效應，銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點（常開觸點）吸合。當線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的

43、反作用力返回原來的位置，使動觸點與原來的靜觸點（常閉觸點）釋放。這樣吸合、釋放，從而達到了在電路中的導通、切斷的目的。對于繼電器的“常開、常閉”觸點，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電時處于斷開狀態(tài)的靜觸點，稱為“常開觸點”；處于接通狀態(tài)的靜觸點稱為“常閉觸點”。其中控制線圈和接點組之間是相互隔絕的，因此能為控制電路起到良好的隔離作用。上圖繼電器部分為兩路繼電器輸出，三極管的基極通過跳線帽可以接到單片機的io端口上，三極管的發(fā)射級接到線圈的一端，線圈的另一端接地，繼電器線圈的兩端并接上一個1n4148二極管，用于吸收繼電器斷電時所產生的反向電動勢，防止反向電動勢擊穿三極管和干擾其它電路。3.8

44、穩(wěn)壓電源產生模塊壓電源模塊主要是為整個制作電源，其硬件電路圖如3.8所示，為 +5v,電源。該模塊采用的主要芯片有mc7805t系列三端穩(wěn)壓器的輸出電壓有5v。 mc78系列三端穩(wěn)壓器因性能穩(wěn)定，電路簡單，價格低廉而得到廣泛的應用。在該穩(wěn)壓電源模塊中采用mc7805t芯片為電路提供穩(wěn)定+5v電源，供單片機和其它電路使用.電路圖如圖9所示：圖9 穩(wěn)壓電源模塊該模塊先經過整流到常用220v交流轉為直流，在由7805調整到系統(tǒng)需要的電壓值。3.9 蜂鳴器模塊蜂鳴器是一種一體化結構的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應用于計算機、打印機、復印機、報警器、電子玩具、汽車電子設備、電話機、定時器等電子產品

45、中作發(fā)聲器件。電路圖如圖10所示：圖10 蜂鳴器模塊該蜂鳴器設計簡單，使用方便，可用來做按鍵提示音，也可用來做報警鈴聲。由揚聲器與三級管組成，并由單片機來控制其是否聲響，以及響應不同的聲音。蜂鳴器電路非常簡單，但在實際使用蜂鳴器的過程中會經常遇到很多的問題，蜂鳴器分為有源蜂鳴器和無源蜂鳴器，他們的使用場合也不相同，但很多人到目前為止認為蜂鳴器只有一種，為了全面的掌握各種蜂鳴器的使用，該控制電路包括了有源和無源兩種蜂鳴器。它們的區(qū)別為：有源蜂鳴器和無源蜂鳴器的根本區(qū)別是產品對輸入信號的要求不一樣，有源蜂鳴器工作的理想信號是直流電，通常標示為vdc、vdd等。因為蜂鳴器內部有一簡單的振蕩電路，能將

46、恒定的直流電轉化成一定頻率的脈沖信號，從面實出磁場交變，帶動鉬片振動發(fā)音。而無源蜂鳴器沒有內部驅動電路，無源蜂鳴器工作的理想信號方波。如果給預直流信號蜂鳴器是不響應的，因為磁路恒定，鉬片不能振動發(fā)音。有源蜂鳴器的優(yōu)點是：程序控制方便 。無源蜂鳴器的優(yōu)點是：1。便宜，2。聲音頻率可控，可以做出“多來米發(fā)索拉西”的效果。就是所謂的蜂鳴器唱歌。4 protel電路圖設計設計圖主要通過網絡標號把各模塊連接，設計原理圖由典版本protel 99se繪制，protel99se是應用于windows9x/2000/nt操作系統(tǒng)下的eda設計軟件，采用設計庫管理模式，可以進行聯(lián)網設計，具有很強的數(shù)據(jù)交換能力和

47、開放性及3d模擬功能，是一個32位的設計軟件，可以完成電路原理圖設計，印制電路板設計和可編程邏輯器件設計等工作，可以設計32個信號層，16個電源-地層和16個機加工層。系統(tǒng)設計總圖如圖11圖11 系統(tǒng)總圖4.1 pcb抗干擾設計 制作pcb時形成干擾的基本要素主要有三個：干擾源：指產生干擾的元件、設備或信號，用數(shù)學語言描述如下：du/dtdi/dt大的地方就是干擾源。如：電源、繼電器、電機、高頻時鐘等都可能成為干擾源。傳播路徑：指干擾從干擾源傳播到敏感器件的通路或媒介。典型的干擾傳播路徑是通過導線的傳導和空間的輻射。敏感器件：指容易被干擾的對象。如：a/d、d/a變換器、單片機、數(shù)字ic、晶振

48、?？垢蓴_設計的基本原則是：抑制干擾源，切斷干擾傳播路徑，提高敏感器件的抗干擾性能。1、抑制干擾源抑制干擾源就是盡可能的減小干擾源的du/dt，di/dt。這是抗干擾設計中最優(yōu)先考慮和最重要的原則，常常會起到事半功倍的效果。減小干擾源的du/dt主要是通過在干擾源兩端并聯(lián)電容來實現(xiàn)。減小干擾源的di/dt則是在干擾源回路串聯(lián)電感或電阻以及增加續(xù)流二極管來實現(xiàn)。抑制干擾源的常用措施如下：（1）充分考慮電源對單片機的影響。電源做得好，整個電路的抗干擾就解決了一大半。（2）繼電器線圈增加續(xù)流二極管（如繼電器模塊部分），消除斷開線圈時產生的反電動勢干擾。（3）用好去耦電容。主要包括：（a）電源輸入端跨接

49、10100uf的電解電容器。（b）每個集成電路芯片都應布置一個0.01pf的瓷片電容，如遇印制板空隙不夠，可每48個芯片布置一個110pf的鉭電容。2、切斷干擾傳播路徑切斷干擾傳播路徑的主要措施有：（1）電路板合理分區(qū)，如強、弱信號、數(shù)字、模擬信號。盡可能把干擾源（如電機，繼電器）與敏感元件（如單片機）遠離。（2）用地線把數(shù)字區(qū)與模擬區(qū)隔離，數(shù)字地與模擬地要分離，最后在一點接于電源地。接地線應盡量加粗，如有可能，接地線應在23mm以上。（3）接地線構成閉環(huán)路。只由數(shù)字電路組成的pcb板，其接地電路如果布成閉環(huán)路大多能提高抗噪聲能力。3、提高敏感器件的抗干擾性能提高敏感器件的抗干擾性能的主要措施

50、有：（1）盡可能縮短高頻元器件（如電容）之間的連線，設法減少它們的分布參數(shù)和相互間的電磁干擾。易受干擾的元器件不能相互挨得太近，輸入和輸出元件應盡量遠離（2）晶振與單片機引腳盡量靠近，用地線把時鐘區(qū)隔離起來，晶振外殼接地并固定。（3）對于抗噪能力弱、關斷時電源變化大的器件，如ram、rom存儲器件，應在芯片的電源線和地線之間直接接入去藕電容。5 proteus電路設計及仿真proteus軟件是英國labcenter electronics公司出版的eda工具軟件。它不僅具有其它eda工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機及外圍器件的工具。雖然目前國內推廣剛起步，

51、但已受到單片機愛好者、從事單片機教學的教師、致力于單片機開發(fā)應用的科技工作者的青睞。proteus是世界上著名的eda工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調試到單片機與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到pcb設計，真正實現(xiàn)了從概念到產品的完整設計。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、pcb設計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設計平臺，其處理器模型支持8051、hc11、pic10/12/16/1plab等多種編譯器。系統(tǒng)仿真總圖如圖12圖12 系統(tǒng)仿真總圖6 keil程序編輯6.1 設計總流程圖圖13設計總流程圖系統(tǒng)主要4*4矩陣鍵盤控制，16個鍵只需要利用其中14個按鍵，包括以下。0-9數(shù)字鍵：密碼輸入

52、及更改按鍵a：輸入錯誤反回重新輸入按鍵b：所需要修改時間選項鍵按鍵e：輸入密碼選項鍵及時間+按鍵f：修改密碼選項鍵及時間-未用鍵：按鍵c,按鍵d系統(tǒng)開始工作時顯示時間，在此狀態(tài)下，若按下b鍵則進入時間調整功能、若按下e鍵則進入輸入密碼開鎖功能、若按下f鍵則進入密碼修改功能。具體到每個功能另設流程圖，該圖僅為主流程圖。6.2 萬年歷流程圖圖14萬年歷流程圖在顯示時間的時間按下b鍵時進入時間調整流程，時間調整時標志記錄b鍵按的次數(shù)依次為：flag=0：分鐘調整flag=1：小時調整flag=2：日期調整flag=3：月份調整flag=4：年份調整flag=5：星期調整flag=6：退出時間調整，正常顯示時間以上時間調整是在配合按鍵e、