[優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計精品]電子密碼鎖 源代碼+原理圖+制版圖

1、電子密碼鎖 題 目 電子密碼鎖 姓 名 系 別 專 業(yè) 機電技術(shù)專業(yè) 年 級 指導(dǎo)教師_ 2011 年 5 月 7 日畢業(yè)論文（設(shè)計）成績評定表學(xué) 生姓 名學(xué)生所在系專業(yè)班級畢業(yè)論文（設(shè)計）課題名稱指導(dǎo)教師評語（應(yīng)包括選題是否恰當(dāng)、是否理論聯(lián)系實際、論點是否正確、論證是否充分、語言是否通順、結(jié)構(gòu)是否合理、行文是否規(guī)范）：成 績：指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日系學(xué)術(shù)委員會意見（同意給優(yōu)、良、及格、不及格等次）簽名： 年 月 日1 目 錄摘 要5第一章 緒論7第二章 硬件電路設(shè)計82.1 單片機概述82.1.1 mcs-51單片機內(nèi)部機構(gòu)82.2 at89c51單片機介紹102.2.1 at89c51

2、用戶系統(tǒng)102.2.2 at89c51芯片簡介102.2.3 引腳說明112.3 行列式鍵盤132.3.1 電平132.3.2 按鍵及特性142.3.3 行列式鍵盤結(jié)構(gòu)142.4 振蕩電路152.4.1 晶振152.4.2 電容172.5 復(fù)位電路172.6 分壓電阻182.7 晶體三極管182.8 led發(fā)光二級管原理及常識192.9 蜂鳴器19第三章 軟件程序設(shè)計203.1 軟件設(shè)計說明203.2 軟件程序流程圖21第四章 功能及使用方法22第五章 焊接及調(diào)試245.1 焊接245.2 調(diào)試245.2.1硬件調(diào)試245.2.2軟件調(diào)試255.2.3軟硬聯(lián)調(diào)25結(jié)束語26致謝27附錄一：28

3、附錄二：29附錄三：29附錄四：30附錄五：31參考文獻37 摘 要在日常的生活和工作中, 住宅與部門的安全防范、單位的文件檔案、財務(wù)報表以及一些個人資料的保存多以加鎖的辦法來解決。傳統(tǒng)的機械式鑰匙開鎖，常需攜帶多把鑰匙, 使用極不方便, 且鑰匙丟失后安全性即大打折扣。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，具有防盜報警功能的電子密碼鎖逐漸代替?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(shù)上還是在性能上都大大提高一步；特別是單片機的問世，出現(xiàn)了帶微處理器的智能密碼鎖，它除具有電子密碼鎖的功能外，還引入了智能化管理、專家分析系統(tǒng)等功能，從而使密碼鎖具有很高的安全性、可靠性，

4、應(yīng)用日益廣泛。鑒于目前的技術(shù)水平與市場的接收程度，本文選用atmel公司的at89c51單片機作為控制芯片，并在完成人工布線的基礎(chǔ)上，利用仿真軟件編寫單片機的匯編語言程序，聯(lián)合軟、硬件調(diào)試電路板，完成了電子密碼鎖系統(tǒng)的設(shè)計。關(guān)鍵詞：44矩陣鍵盤；單片機at89c51；led發(fā)光二極管；蜂鳴器；abstractin the daily life and work, security of residential and departments, the document files of units, financial statements, as well as some personal

5、information is solving even more by locking. the traditional mechanical key to open more often need to carry keys, and is very inconvenient, and once the key is lost, its security will greatly reduce. with the continuous development of science and technology, electronic code lock of anti-theft alarm

6、 function will gradually replace the traditional mechanical locks, it overcome the mechanical locks shortcomings of password less and poor safety performance, so that technical and performance of locks have greatly improved; in particular, the advent of single-chip, a microprocessor intelligent lock

7、s, which not only own the functions of electronic locks, but also introduce intelligent management and expert analysis system, which cause the password lock with high security, reliability, application of the increasingly widespread. given the current level of technology and the market to receive th

8、e degree, we choose atmel corporation at89c51 single-chip microcomputer as the control chip, on the basis of manual routing , the use of simulation software development, microcontroller assembly language program, a joint software and hardware debug circuit boards, electronic locks to complete the de

9、sign of the system. keywords: 4 4 matrix keyboard; single-chip microcomputer at89c51; led light-emitting diodes; buzzer;第一章 緒論隨著社會物質(zhì)財富的日益增長，安全防盜已成為社會問題。而鎖自古以來就是把守門戶的鐵將軍，人們對它要求甚高，既要安全可靠地防盜，又要使用方便，這也是制鎖者長期以來研制的主題。目前國內(nèi)，大部分人使用的還是傳統(tǒng)的機械鎖。然而，眼下假冒偽劣的機械鎖泛濫成災(zāi)，互開率非常之高。所謂互開率，是各種鎖具的一個技術(shù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，也就是1把鑰匙能開幾把鎖的比率。經(jīng)國家工商

10、局、國家內(nèi)貿(mào)局、中國消協(xié)等部門對鎖具市場的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)個別產(chǎn)品的互開率居然超標(biāo)26倍。為何彈子鎖的“互開率”會如此之高？據(jù)有關(guān)專家人士剖析，彈子鎖質(zhì)量好壞主要取決于彈子數(shù)量的多少以及彈子的大小，而彈子的多少和大小受一定條件的限制。此外，即使是一把質(zhì)量過關(guān)的機械鎖，通過急開鎖，甚至可以在不損壞鎖的前提下將鎖打開。機械鎖的這些弊端為一種新型的鎖-電子密碼鎖，提供了發(fā)展的空間。電子密碼鎖是在電子鎖的基礎(chǔ)上通過與單片機等元器件進行組合，來達到預(yù)期的效果。電子鎖是采取電子電路控制，以電磁鐵或者衛(wèi)星電機和鎖體作為執(zhí)行裝置的機電一體化鎖具，相比傳統(tǒng)的機械鎖具，電子鎖不使用金屬鑰匙，其保密性、精度都有很大提高，

11、而且使用靈活方便，安全系數(shù)高，因此受到廣大用戶的親昵。電子鎖的發(fā)明思路，源自古代發(fā)明的自動機械，例如古希臘數(shù)學(xué)家赫倫的液壓自動門，中國古代諸葛亮的木牛流馬，它們以重力或蒸汽壓力驅(qū)動，最廣泛的用途乃是用在古代墓道的地下機關(guān)。電子工業(yè)的誕生，使得以微小電量驅(qū)動機械成為可能，于是有了電子鎖一日千里的躍進。電子鎖的飛速發(fā)展，因此帶動了各類密碼鎖的發(fā)展。此次設(shè)計就是使用單片機來完成的一個簡易的電子密碼鎖！第二章 硬件電路設(shè)計2.1 單片機概述一臺能夠工作的計算機要有這樣幾個部分構(gòu)成：cpu（進行運算、控制）、ram（數(shù)據(jù)存儲）、rom（程序存儲）、輸入/輸出設(shè)備（例如：串行口、并行輸出口等）。在個人計算

12、機上這些部分被分成若干塊芯片，安裝一個稱之為主板的印刷線路板上。而在單片機中，這些部分，全部被做到一塊集成電路芯片中了，所以就稱為單片（單芯片）機，而且有一些單片機中除了上述部分外，還集成了其它部分如a/d，d/a等。 一個單片機應(yīng)用系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計包含有兩部分內(nèi)容：一是系統(tǒng)擴展，即單片機內(nèi)部的功能單元，如romrami/o口定時/計數(shù)器中斷系統(tǒng)等能量不能滿足應(yīng)用系統(tǒng)的要求時，必須在片外進行擴展，選擇適當(dāng)?shù)男酒?，設(shè)計相應(yīng)的電路。二是系統(tǒng)配置，既按照系統(tǒng)功能要求配置外圍設(shè)備，如鍵盤顯示器打印機a/dd/a轉(zhuǎn)換器等，要設(shè)計合適的接口電路。單片機的體積也不大，一般用40腳封裝，當(dāng)然功能多一些的單片

13、機也有引腳比較多的，如68引腳，功能少的只有10多個或20多個引腳，有的甚至只有8只引腳。2.1.1 mcs-51單片機內(nèi)部機構(gòu)8051 單片機包含中央處理器、程序存儲器（rom）、數(shù)據(jù)存儲器（ram）、定時、計數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線，地址總線和控制總線等三大總線。下面我們分別說明:1 中央處理器 中央處理器（cpu）是整個單片機的核心部件，是8位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處理8位二進制數(shù)據(jù)或代碼，cpu負責(zé)控制/指揮和調(diào)度整個單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作， 完成運算和控制輸入輸出功能等操作。2 數(shù)據(jù)存儲器（ram）8051 內(nèi)部有128 個8位用戶數(shù)據(jù)存儲單元和128個專用寄

14、存器單元，它們是統(tǒng)一編制的，專用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶只能訪問，而不能用于存放用戶數(shù)據(jù)。所以，用戶能使用的ram只能有128個，可存放讀寫的數(shù)據(jù)，運算的中間結(jié)果、緩沖和標(biāo)志位等。3 程序存儲器（rom）8051 共有4096個8位掩模rom。用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格。4 定時/計數(shù)器（rom） 8051有兩個16 位的可編程定時/計數(shù)器，以實現(xiàn)定時或計數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向。5 并行輸入輸出（i/o）口8051共有4組8位i/o口（p0、p1、p2和p3），用于對外部數(shù)據(jù)的傳輸（其中p3口還有第二功能）。6 全雙工串行口8051 內(nèi)置一個全雙工串行通信口，用于與其他設(shè)

15、備間的串行數(shù)據(jù)傳送，該串行口即可以用作異步通信收發(fā)器，也可以當(dāng)同步移位器使用。7 中斷系統(tǒng)8051具備較完善的中斷功能，有兩個外中斷、兩個定時/計數(shù)器中斷和一個串行中斷，可滿足不同的控制要求，并具有2級的優(yōu)先級別選擇。8 時鐘電路8051內(nèi)置最高頻率達12mhz的時鐘電路，用于產(chǎn)生整個單片機運行的脈沖時序，但8051單片機需外置震蕩電容。mcs51是指由美國intel公司生產(chǎn)的一系列單片機的總稱，這一系列單片機包括了好些品種，如8031，8051，8751，8032，8052，8752等，其中8051是最早最典型的產(chǎn)品，該系列其它單片機都是在8051的基礎(chǔ)上進行功能的增、減、改變而來的，所以人

16、們習(xí)慣于用8051來稱呼mcs51系列單片機，而8031是前些年在我國最流行的單片機，所以很多場合會看到8031的名稱。intel公司將mcs51的核心技術(shù)授權(quán)給了很多其它公司，所以有很多公司在做以8051為核心的單片機，當(dāng)然，功能或多或少有些改變，以滿足不同的需求，其中at89c51就是這幾年在我國非常流行的單片機，它是由美國atmel公司開發(fā)生產(chǎn)的。本設(shè)計就是用at89c51（以下文中出現(xiàn)均用89c51表示）來實現(xiàn)的。2.2 at89c51單片機介紹2.2.1 at89c51用戶系統(tǒng)cpu為atmel公司生產(chǎn)的89c51/89c52/89c55等。出廠所配晶振頻率為11.0592mhz,每

17、個機器周期為1.085us，用戶更換晶振以提高速度。存貯器為64k,前4k/8k/20k在cpu內(nèi)部,其它程序在epr0m27512中。 數(shù)據(jù)存貯器為32k(62256),地址為8000ffffh。 i/o擴展8155,片內(nèi)ram地址：200o-20ffh，8155命令口地址為：2100h，a口地址：21o1h， b口地址：2102h，c口地址：2103h ，t低八位：2104h，t高八位：2105h 。a/d采用精高度,速度快(25us)的ad574,并在其轉(zhuǎn)換前對信號作了采樣保持處理。ad574啟動地址為：4000h ，高八位地址為4002h ，低四位地址為：4003h 。89c51是片內(nèi)

18、有rom/eprom的單片機，因此，這種芯片構(gòu)成的系統(tǒng)簡單可靠。本設(shè)計利用單片機芯片構(gòu)成應(yīng)用系統(tǒng)時，主要是將單片機接上振蕩電路和復(fù)位電路，然后與鍵盤及其它元器件相結(jié)合。其應(yīng)用特點：1 、 有可供用戶使用的大量i/o口線。2 、 內(nèi)部存儲器容量有限。3 、 應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)具有特殊性。2.2.2 at89c51芯片簡介at89c51是一種低功耗、高性能的片內(nèi)含有4kb快閃可編程/擦除只讀存儲器的8位cmos微控制器，使用高密度、非易失存儲技術(shù)制造，并且與80c51引腳和指令系統(tǒng)完全兼容。主要性能：與mcs-51 微控制器產(chǎn)品系列兼容。 片內(nèi)有4kb可在線重復(fù)編程的快閃擦寫存儲器存儲數(shù)據(jù)保存時間為10

19、年。寬工作電壓范圍：vcc可為2.7v到6v全靜態(tài)工作；可從0hz至16mhz 程序存儲器具有3級加密保護 128*8位內(nèi)部ram 32條可編程i/o線、兩個16位定時器/計數(shù)器、中斷結(jié)構(gòu)具有5個中斷源和2個優(yōu)先級、可編程全雙工串行通道、空閑狀態(tài)維持低功耗和掉電狀態(tài)保存存儲內(nèi)容。89c51單片機是把那些作為控制應(yīng)用所必需的基本內(nèi)容都集成在一個尺寸有限的集成電路芯片上。如果按功能劃分，它由如下功能部件組成，即微處理器、數(shù)據(jù)存儲器、程序存儲器、并行i/o口、串行口、定時器/計數(shù)器、中斷系統(tǒng)及特殊功能寄存器。它們都是通過片內(nèi)單一總線連接而成，其基本結(jié)構(gòu)依舊是cpu加上外圍芯片的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式。但對各種

20、功能部件的控制是采用特殊功能寄存器的集中控制方式。微處理器、數(shù)據(jù)存儲器、程序存儲器、并行i/o口、串行口、定時器/計數(shù)器、中斷系統(tǒng)各部分功能及說明類似于8051單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)說明。特殊功能寄存器共有21個，用于對片內(nèi)的各功能的部件進行管理、控制、監(jiān)視。實際上是一些控制寄存器和狀態(tài)寄存器，是一個具有特殊功能的ram區(qū)。由上可見，89c51單片機的硬件結(jié)構(gòu)具有功能部件種類全，功能強等特點。特別值得一提的是該單片機cpu中的位處理器，它實際上是一個完整的1位微計算機，這個1位微計算機有自己的cpu、位寄存器、i/o口和指令集。1位機在開關(guān)決策、邏輯電路仿真、過程控制方面非常有效；而8位機在數(shù)據(jù)采集，

21、運算處理方面有明顯的長處。mcs-51單片機中8位機和1位機的硬件資源復(fù)合在一起，二者相輔相承，它是單片機技術(shù)上的一個突破，這也是mcs-51單片機設(shè)計的精美之處。2.2.3 引腳說明mcs-51是標(biāo)準(zhǔn)的40引腳雙列直插式集成電路芯片，引腳分布請參照-單片機引腳（見附錄一）。p0.0p0.7 p0口8位雙向口線（在引腳的3932號端子）。p1.0p1.7 p1口8位雙向口線（在引腳的18號端子）。p2.0p2.7 p2口8位雙向口線（在引腳的2128號端子）。p3.0p3.7 p3口8位雙向口線（在引腳的1017號端子）。1) p0口有三個功能：1、外部擴展存儲器時，用作數(shù)據(jù)總線（如圖1中的d

22、0d7為數(shù)據(jù)總線接口）2、外部擴展存儲器時，用作地址總線（如圖1中的a0a7為地址總線接口）3、不擴展時，可做一般的i/o口使用，但內(nèi)部無上拉電阻，作為輸入或輸出時應(yīng)在外部接上拉電阻。2) p1口功能：p1口只做i/o口使用，其內(nèi)部有上拉電阻。3) p2口有兩個功能：1、擴展外部存儲器時，當(dāng)作地址總線使用2、做一般i/o口使用，其內(nèi)部有上拉電阻4) p3口有兩個功能：除了作為i/o口使用外（其內(nèi)部有上拉電阻），還有一些特殊功能，由特殊寄存器來設(shè)置。當(dāng)作為輸入時，上拉電阻將其電位拉高，若輸入為低電平則可提供電流源；所以如果p0口作為輸入時，處在高阻抗?fàn)顟B(tài)，只有外接一個上拉電阻才能有效。2 ale

23、/prog 地址鎖存控制信號：在系統(tǒng)擴展時，ale用于控制把p0口的輸出低8位地址送鎖存器鎖存起來，以實現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的隔離。 prog為編程脈沖的輸入端，在89c51單片機內(nèi)部有一個4kb的程序存儲器（rom），rom的作用就是用來存放用戶需要執(zhí)行的程序的，那么我們是怎樣把編寫好的程序存入進這個rom中的呢？實際上是通過編程脈沖輸入才能寫進去的，這個脈沖的輸入端口就是prog。3 psen 外部程序存儲器讀選通信號：在讀外部rom時psen低電平有效，以實現(xiàn)外部rom單元的讀操作:a. 內(nèi)部rom讀取時，psen不動作；b. 外部rom讀取時，在每個機器周期會動作兩次；c. 外部ram讀取

24、時，兩個psen脈沖被跳過不會輸出；d. 外接rom時，與rom的ea腳相接。4 ea/vpp 訪問程序存儲器控制信號：a. 接高電平時：cpu讀取內(nèi)部程序存儲器（rom）b. 接低電平時：cpu讀取外部程序存儲器（rom）。8031單片機內(nèi)部是沒有rom的，那么在應(yīng)用8031單片機時，這個腳是一直接低電平的。5 rst 復(fù)位信號：當(dāng)輸入的信號連續(xù)2個機器周期以上高電平時即為有效，用以完成單片機的復(fù)位初始化操作，當(dāng)復(fù)位后程序計數(shù)器pc=0000h，即復(fù)位后將從程序存儲器的0000h單元讀取第一條指令碼。6 xtal1和xtal2 ：外接晶振引腳。當(dāng)使用芯片內(nèi)部時鐘時，此二引腳用于外接石英晶體和

25、微調(diào)電容；當(dāng)使用外部時鐘時，用于接外部時鐘脈沖信號。7 vcc： 電源端接+5v電壓輸入。8 gnd： 接地端。2.3 行列式鍵盤在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中為了控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)，以及向系統(tǒng)中輸入數(shù)據(jù)，應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)設(shè)有按鍵或鍵盤。如復(fù)位用的復(fù)位鍵、功能轉(zhuǎn)換用的功能鍵、數(shù)據(jù)輸入用的數(shù)據(jù)鍵盤等。2.3.1 電平邏輯電路中，電位的高低常用高電平、低電平來描述。由于溫度變化、電源波動、電磁干擾及元件特性變化等原因的影響，實際的高低電平都不是一個固定值。因此，通?？紤]一個電平的變化范圍，如果在此范圍內(nèi)，就判斷為“1”或“0”狀態(tài)。對于各種集成電路，規(guī)定了一個高電平的下限值和低電平的上限值，稱為標(biāo)準(zhǔn)高電平和標(biāo)準(zhǔn)低電

26、平。標(biāo)準(zhǔn)高電平為2.4v，標(biāo)準(zhǔn)低電平為0.4v，電壓大于2.4v為高電平，用“1”表示，電壓小于0.4v為低電平，用“0”表示。2.3.2 按鍵及特性按鍵是一種常開型按鈕開關(guān)。常態(tài)時，按鍵的兩個觸電處于斷開狀態(tài)，鍵按下時它們才閉合。按鍵按照結(jié)構(gòu)原理可分為兩類，一類是觸點式開關(guān)按鍵，如機械式開關(guān)、導(dǎo)電橡膠式開關(guān)等；另一類是無觸點式開關(guān)按鍵，如電氣式按鍵，磁感應(yīng)按鍵等。前者造價低，后者壽命長。目前，微機系統(tǒng)中最常見的是觸點式開關(guān)按鍵。 在理想狀態(tài)下，按鍵引腳電平的變化如圖2.1（a）所示。但實際上，由于機械觸電的彈性作用，一個按鍵開關(guān)從開始接上至接觸穩(wěn)定要經(jīng)過數(shù)ms的抖動時間，抖動時間的長短與按鍵

27、的機械特性有關(guān)，一般為510ms，在這段時間里會連續(xù)產(chǎn)生多個脈沖；在斷開時也不會一下子斷開，按鍵抖動電壓波形如圖2.1（b）所示。圖2.1 按鍵抖動電壓波形2.3.3 行列式鍵盤結(jié)構(gòu)鍵盤是由一組按鍵開關(guān)所組成，鍵盤可以分為獨立式按鍵鍵盤和行列式（矩陣式）按鍵鍵盤兩類。按鍵按照接口原理可分為編碼鍵盤與非編碼鍵盤兩類，這兩類鍵盤的主要區(qū)別是識別鍵符及給出相應(yīng)鍵碼的方法。編碼鍵盤主要是用硬件來實現(xiàn)對鍵的識別，非編碼鍵盤主要是由軟件來實現(xiàn)鍵盤的定義與識別。全編碼鍵盤能夠由硬件邏輯自動提供與鍵對應(yīng)的編碼，此外，一般還具有去抖動和多鍵、竄鍵保護電路。這種鍵盤使用方便，但需要較多的硬件，價格較貴，一般的單片

28、機應(yīng)用系統(tǒng)較少采用。非編碼鍵盤只簡單地提供行和列的矩陣，其它工作均由軟件完成。由于其經(jīng)濟實用，較多地應(yīng)用于單片機系統(tǒng)中。在本套設(shè)計中需要數(shù)據(jù)的輸入，按鍵數(shù)較多，此時，可采用行列式式鍵盤結(jié)構(gòu)。行列式鍵盤的結(jié)構(gòu)形式有許多種，可根據(jù)各自的需求進行設(shè)置。例如：用22的行、列結(jié)構(gòu)可構(gòu)成4個鍵的鍵盤，44的行、列結(jié)構(gòu)可構(gòu)成16個鍵的鍵盤。在本次設(shè)計中就是利用的44行列式鍵盤（見附錄二）。此次設(shè)計使用的按鍵功能分布圖見附錄三。按鍵設(shè)置在行、列線的交點上，行、列線分別連接到按鍵開關(guān)的兩端。當(dāng)鍵盤無按鍵閉合時，行、列線之間是斷開的，所有行線輸入為高電平狀態(tài)；當(dāng)鍵盤上某個按鍵閉合時，對應(yīng)的行線和列線短路，行線輸入

29、即為列線輸出。若把列線初始化為“0”，則通過判斷行線輸入值是否為全“1”即可知有無按鍵按下。注意：為保護鍵盤，同行的按鍵不能同時按下2個或2個以上！2.4 振蕩電路在單片機系統(tǒng)設(shè)計中，振蕩電路的設(shè)計是十分重要的一個環(huán)節(jié)。89c51單片機內(nèi)部有一個高增益反相放大器，用于構(gòu)成振蕩器。在單片機的時鐘電路引腳xtall和xtal2（即19腳和18腳）兩端跨接石英晶體及兩個電容就可以構(gòu)成穩(wěn)定的自激蕩器。這樣內(nèi)部與外部相結(jié)合就構(gòu)成了振蕩電路，用來產(chǎn)生一定頻率和幅值的交流信號，以達到能量交換，經(jīng)常用來輸出功率。2.4.1 晶振晶振是石英振蕩器的簡稱，英文名為crystal。晶振一般叫做晶體諧振器，是一種機電

30、器件，是用電損耗很小的石英晶體經(jīng)精密切割磨削并鍍上電極焊上引線做成。這種晶體有一個很重要的特性，如果給它通電，它就會產(chǎn)生機械振蕩，反之，如果給它機械力，它又會產(chǎn)生電，這種特性叫機電效應(yīng)。他們有一個很重要的特點，其振蕩頻率與他們的形狀，材料，切割方向等密切相關(guān)。由于石英晶體化學(xué)性能非常穩(wěn)定，熱膨脹系數(shù)非常小，其振蕩頻率也非常穩(wěn)定，由于控制幾何尺寸可以做到很精密，因此，其諧振頻率也很準(zhǔn)確。微控制器的時鐘源可以分為兩類：基于機械諧振器件的時鐘源，如晶振、陶瓷諧振槽路；rc（電阻、電容）振蕩器。一種是皮爾斯振蕩器配置，適用于晶振和陶瓷諧振槽路。另一種為簡單的分立rc振蕩器?；诰д窈吞沾芍C振槽路的振蕩

31、器通常能提供非常高的初始精度和較低的溫度系數(shù)。rc振蕩器能夠快速啟動，成本也比較低，但通常在整個溫度和工作電源電壓范圍內(nèi)精度較差，會在標(biāo)稱輸出頻率的5%至50%范圍內(nèi)變化。 其性能受環(huán)境條件和電路元件選擇的影響。需認真對待振蕩器電路的元件選擇和線路板布局。在使用時，陶瓷諧振槽路和相應(yīng)的負載電容必須根據(jù)特定的邏輯系列進行優(yōu)化。具有高q值的晶振對放大器的選擇并不敏感，但在過驅(qū)動時很容易產(chǎn)生頻率漂移（甚至可能損壞）。影響振蕩器工作的環(huán)境因素有：電磁干擾（emi）、機械震動與沖擊、濕度和溫度。這些因素會增大輸出頻率的變化增加不穩(wěn)定性，并且在有些情況下，還會造成振蕩器停振。上述大部分問題都可以通過使用振

32、蕩器模塊避免。這些模塊自帶振蕩器、提供低阻方波輸出，并且能夠在一定條件下保證運行。最常用的兩種類型是晶振模塊和集成rc振蕩器（硅振蕩器）。晶振模塊提供與分立晶振相同的精度。硅振蕩器的精度要比分立rc振蕩器高，多數(shù)情況下能夠提供與陶瓷諧振槽路相當(dāng)?shù)木?。根?jù)石英晶體的機電效應(yīng)，可以把它等效為一個電磁振蕩回路，即諧振回路。他們的機電效應(yīng)是機-電-機-電.的不斷轉(zhuǎn)換，由電感和電容組成的諧振回路是電場-磁場的不斷轉(zhuǎn)換。在電路中的應(yīng)用實際上是把它當(dāng)作一個高q值的電磁諧振回路。由于石英晶體的損耗非常小，即q 值非常高，做振蕩器用時，可以產(chǎn)生非常穩(wěn)定的振蕩，作濾波器用，可以獲得非常穩(wěn)定和陡峭的帶通或帶阻曲線

33、。它是時鐘電路中最重要的部件。2.4.2 電容1 標(biāo)稱電容量(cr)電容器產(chǎn)品標(biāo)出的電容量值。云母和陶瓷介質(zhì)電容器的電容量較低(大約在5000以下)；紙、塑料和一些陶瓷介質(zhì)形式的電容量居中(大約在5f10f)；通常電解電容器的容量較大。這是一個粗略的分類法。2 額定電壓(ur)在下限類別溫度和額定溫度之間的任一溫度下，可以連續(xù)施加在電容器上的最大直流電壓或最大交流電壓的有效值或脈沖電壓的峰值。電容器應(yīng)用在高壓場合時，必須注意電暈的影響。電暈是由于在介質(zhì)/電極層之間存在空隙而產(chǎn)生的，它除了可以產(chǎn)生損壞設(shè)備的寄生信號外，還會導(dǎo)致電容器介質(zhì)擊穿。在交流或脈動條件下，電暈特別容易發(fā)生。對于所有的電容器

34、，在使用中應(yīng)保證直流電壓與交流峰值電壓之和不能超過直流電壓額定值。2.5 復(fù)位電路89c51的復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來實現(xiàn)的。復(fù)位引腳rst通過一個施密特觸發(fā)器用來抑制噪聲，在每個機器周期的s5p2,施密特觸發(fā)器的輸出電平由復(fù)位電路采樣一次，然后才能得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號。復(fù)位電路通常采用上電自動復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。最簡單的上電自動復(fù)位電路中上電自動復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實現(xiàn)的。只要vcc的上升時間不超過1ms,就可以實現(xiàn)自動上電復(fù)位。時鐘頻率用12mhz時c取10uf,r取1。除了上電復(fù)位外，有時還需要按鍵手動復(fù)位。本設(shè)計用的就是按鍵手動復(fù)位。按鍵手動復(fù)位有電平方式和脈

35、沖方式兩種。其中，電平復(fù)位是通過rst端經(jīng)電阻與電源vcc接通而實現(xiàn)的。2.6 分壓電阻一般常用電器上都標(biāo)有額定電壓值，若電源比用電器的額定電壓高，則不可把用電器直接接在電源上，否則會把電器燒壞，造成不必要的損失。在這種情況下，可給用電器串接一個合適阻值的電阻，讓它分擔(dān)一部分電壓，用電器便能在額定電壓下正常工作。我們稱這樣的電阻為分壓電阻。2.7 晶體三極管晶體三極管，是最常用的基本元器件之一，晶體三極管的作用主要是電流放大，他是電子電路的核心元件，現(xiàn)在的大規(guī)模集成電路的基本組成部分也就是晶體三極管。三極管基本結(jié)構(gòu)是在一塊半導(dǎo)體基片上制作兩個相距很近的pn結(jié)，兩個pn結(jié)把正塊半導(dǎo)體分成三部分，

36、中間部分是基區(qū)，兩側(cè)部分是發(fā)射區(qū)和集電區(qū)，排列方式有pnp和npn兩種， 從三個區(qū)引出相應(yīng)的電極，分別為基極b發(fā)射極e和集電極c。發(fā)射區(qū)和基區(qū)之間的pn結(jié)叫發(fā)射結(jié)，集電區(qū)和基區(qū)之間的pn結(jié)叫集電極?；鶇^(qū)很薄，而發(fā)射區(qū)較厚，雜質(zhì)濃度大，pnp型三極管發(fā)射區(qū)“發(fā)射”的是空穴，其移動方向與電流方向一致，故發(fā)射極箭頭向里；npn型三極管發(fā)射區(qū)“發(fā)射”的是自由電子，其移動方向與電流方向相反，故發(fā)射極箭頭向外。發(fā)射極箭頭向外。發(fā)射極箭頭指向也是pn結(jié)在正向電壓下的導(dǎo)通方向。硅晶體三極管和鍺晶體三極管都有pnp型和npn型兩種類型。三極管是一種控制元件，三極管的作用非常的大，可以說沒有三極管的發(fā)明就沒有現(xiàn)代

37、信息社會的如此多樣化，電子管是它的前身，但是電子管體積大耗電量巨大，現(xiàn)在已經(jīng)被淘汰。三極管主要用來控制電流的大小，以共發(fā)射極接法為例（信號從基極輸入，從集電極輸出，發(fā)射極接地），當(dāng)基極電壓ub有一個微小的變化時，基極電流ib也會隨之有一小的變化，受基極電流ib的控制，集電極電流ic會有一個很大的變化，基極電流ib越大，集電極電流ic也越大，反之，基極電流越小，集電極電流也越小，即基極電流控制集電極電流的變化。但是集電極電流的變化比基極電流的變化大得多，這就是三極管的電流放大作用。2.8 led發(fā)光二級管原理及常識在某些半導(dǎo)體材料的pn結(jié)中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時會把多余的能量以光的

38、形式釋放出來，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。pn結(jié)加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，故不發(fā)光。這種利用注入式電致發(fā)光原理制作的二極管叫發(fā)光二極管，通稱led。 led的發(fā)光顏色和發(fā)光效率與制作led的材料和工藝有關(guān)，目前廣泛使用的有紅、綠、藍三種。由于led工作電壓低（僅1.5-3v），能主動發(fā)光且有一定亮度，亮度又能用電壓（或電流）調(diào)節(jié)，本身又耐沖擊、抗振動、壽命長（10萬小時），所以在大型的顯示設(shè)備中，目前尚無其他的顯示方式與led顯示方式匹敵。把紅色和綠色的led放在一起作為一個像素制作的顯示屏叫雙色屏或彩色屏；把紅、綠、藍三種led管放在一起作為一個像素的顯示屏叫三色屏或全彩屏。制作室內(nèi)le

39、d屏的像素尺寸一般是2-10毫米，常常采用把幾種能產(chǎn)生不同基色的led管芯封裝成一體；室外led屏的像素尺寸多為10-25毫米，每個像素由若干個各種單色led組成。雙色像素一般由3紅、2綠組成，三色像素用2紅、1綠、1藍組成。2.9 蜂鳴器1.蜂鳴器的作用 蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計算機、打印機、復(fù)印機、報警器、電子玩具、汽車電子設(shè)計、電話機、定時器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。2.蜂鳴器的分類 蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型。3.蜂鳴器的電路圖形符號 蜂鳴器在電路中用字母“h”或“ha”（舊標(biāo)準(zhǔn)用“fm”、“l(fā)b”、“jd”等）表示。2.1

40、0 完整電路圖（見附錄四）第三章 軟件程序設(shè)計在進行微機控制系統(tǒng)設(shè)計時，除了系統(tǒng)硬件設(shè)計外，大量的工作就是如何根據(jù)每個生產(chǎn)對象的實際需要設(shè)計應(yīng)用程序。因此，軟件設(shè)計在微機控制系統(tǒng)設(shè)計中占重要地位。對于本系統(tǒng)，軟件更為重要。在單片機控制系統(tǒng)中，大體上可分為數(shù)據(jù)處理、過程控制兩個基本類型。數(shù)據(jù)處理包括：數(shù)據(jù)的采集、數(shù)字濾波、標(biāo)度變換等。過程控制程序主要是使單片機按一定的方法進行計算，然后再輸出，以便控制生產(chǎn)。3.1 軟件設(shè)計說明1軟件設(shè)計思路電子密碼鎖工作的主要過程是通過鍵盤輸入密碼，同時蜂鳴器對密碼輸入進行提示，按下確認鍵后判斷密碼的正確性，作出開鎖或報警處理。當(dāng)輸入密碼連續(xù)錯誤3次時，鎖定鍵盤

41、10s。此程序主要是主程序和子程序。主程序負責(zé)鍵盤鍵值讀取，子程序負責(zé)密碼的判斷和開鎖或報警處理。根據(jù)程序功能，程序主要分為以下幾部分：a. 鍵盤鍵值讀取程序鍵盤鍵值讀取程序包括鍵盤掃描、消除抖動等內(nèi)容。按鍵的識別主要有兩種方法：行反轉(zhuǎn)法和行掃描法。因為鍵盤為機械開關(guān)，容易引起抖動。為了消除抖動干擾，在程序中需要加入消除抖動的部分。此程序設(shè)計采用行掃描法。b. 密碼判斷程序密碼判斷程序放在主程序中，有按鍵時讀取，當(dāng)確定鍵按下時作出判斷。在程序中設(shè)置6字節(jié)的空間存放設(shè)定的密碼和6字節(jié)存放鍵盤輸入的數(shù)據(jù)。根據(jù)讀取的鍵盤數(shù)據(jù)和預(yù)先設(shè)定的密碼逐位比較就可以判斷輸入密碼的正確性。c. 開鎖和報警程序通過

42、單片機引腳相應(yīng)位的輸出數(shù)據(jù)然后延時一段時間就可以控制發(fā)光二極管的亮滅和蜂鳴器的鳴叫。3.2 軟件程序流程圖圖3、1軟件程序流程圖 （軟件程序流程見附錄五）第四章 功能及使用方法本次設(shè)計使用atmel公司的at89c51實現(xiàn)一基于單片機的電子密碼鎖的設(shè)計，其主要具有如下功能：（1）設(shè)置6位密碼，密碼通過鍵盤輸入，若密碼正確，則將鎖打開，為節(jié)省原料成本，此設(shè)計采用綠色led發(fā)光二極管亮一秒鐘作為提示，同時蜂鳴器發(fā)出鳴叫聲用以提示。（2）密碼可以由用戶自己修改設(shè)定（只支持6位及六位以下密碼，起始密碼為六位），鎖打開后才能修改密碼。修改密碼之前必須再次輸入密碼，以防止誤操作。（3）報警、鎖定鍵盤功能。

43、密碼輸入錯誤則鎖不打開，此處采用紅色led發(fā)光二極管亮一秒作為提示，同時蜂鳴器發(fā)出報警聲。若密碼輸入錯誤次數(shù)超過3次，蜂鳴器報警并且鎖定鍵盤10秒。電子密碼鎖的設(shè)計主要由三部分組成：44矩陣鍵盤接口電路，led提示燈，報警蜂鳴器。密碼鎖設(shè)計的關(guān)鍵問題是實現(xiàn)密碼的輸入、清除、更改、開鎖等功能：（1）密碼輸入功能：每按下一個數(shù)字鍵或功能鍵，則蜂鳴器鳴叫一聲作為提示。（2）密碼清除功能：當(dāng)按下清除鍵時，清除前面輸入的所有值，并清除計數(shù)器所記錄的數(shù)值。（3）密碼更改功能：將輸入的值作為新的開鎖密碼。（4）開鎖功能：當(dāng)按下開鎖鍵即確認鍵，系統(tǒng)將輸入的密碼值與原始密碼進行檢查核對，如果正確則鎖打開，否則不

44、打開，此處都用led發(fā)光二極管點亮和蜂鳴器鳴叫作為提示。在按下“set”按鍵更改密碼時，必須先輸入原密碼，原密碼輸入完后按下確認鍵才可以自定義密碼值。自定義密碼值（最多六位）輸入完以后，按下確認鍵則密碼更改為自定義密碼值。此密碼鎖在使用過程中一定要注意：當(dāng)密碼修改之后，此密碼鎖就不可以斷電或復(fù)位，一旦斷電或復(fù)位則密碼值恢復(fù)為原始密碼，所以應(yīng)該外接一個輔助電源防止突然斷電，且復(fù)位按鍵不可以按下。第五章 焊接及調(diào)試硬件平臺結(jié)構(gòu)一旦確定，大的功能框架即形成。軟件在硬件平臺上構(gòu)筑，完成各部分硬件的控制和協(xié)調(diào)。系統(tǒng)功能是由軟硬件共同實現(xiàn)的，由于軟件的可伸縮性，最終實現(xiàn)的系統(tǒng)功能可強可弱，差別可能很大。因

45、此，軟件是本系統(tǒng)的靈魂，對軟件進行全面測試是檢驗錯誤排除故障的重要手段。5.1 焊接 焊接配線時要保持線路的整齊，在零件購齊后，則進行線路的焊接，擺上電阻、電容等組件進行配線，配線不宜過長，最好先焊上一點后，預(yù)拉至另一點處，確定長度后將其剪下，再焊接至另一點處，而在轉(zhuǎn)角處盡可能拉成直角，如此一來可以確保制作出來線路整齊。在焊接過程中我們歸納的工藝流程如下：準(zhǔn)備 熟悉控制要求 核對元器件數(shù)量、規(guī)格、型號 元件檢測 元器件預(yù)加工 萬能印制電路板裝配、焊接 程序燒錄 自檢調(diào)試5.2 調(diào)試根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計方案，本系統(tǒng)的調(diào)試共分為三大部分：硬件調(diào)試，軟件調(diào)試和軟硬件聯(lián)調(diào)。包括對：密碼輸入功能的調(diào)試，按鍵功能

46、的調(diào)試。單片機軟件先在最小系統(tǒng)板上調(diào)試，確保工作正常之后，再與硬件系統(tǒng)聯(lián)調(diào)。最后進行整體測試，使系統(tǒng)的所有功能得以實現(xiàn)。5.2.1 硬件調(diào)試電路安裝完成后，首先進行檢查，即確認電路無虛焊，無短路，無斷路，集成元件安裝是否正確，之后進行電路功能調(diào)試：1)密碼輸入比較功能調(diào)試：鎖是否能夠打開（此設(shè)計用led指示燈作為提示）；2)按鍵功能調(diào)試：是否可清除和重置密碼；5.2.2軟件調(diào)試本設(shè)計的軟件系統(tǒng)，全部用80c51來編寫，選用一般的仿真器對80c51進行調(diào)試。除了語法差錯外，當(dāng)確認程序沒問題時，通過直接燒錄到單片機來調(diào)試。主要是密碼的輸入和比較的調(diào)試。5.2.3 軟硬聯(lián)調(diào)系統(tǒng)做好后，進行系統(tǒng)的完整

47、調(diào)試。主要任務(wù)是檢驗實現(xiàn)的功能及其效果，是否達到預(yù)期的目的。結(jié)束語以上為實習(xí)期間所設(shè)計的基于單片機的電子密碼鎖，它經(jīng)過多次修改和整理，已是一個比較不錯的設(shè)計，但因為水平有限，此電路中也存在一定的問題。如：密碼重置后,單片機不能夠斷電或復(fù)位，若斷電或復(fù)位,則密碼恢復(fù)為原始密碼。 通過這近一個月的學(xué)習(xí)，我感覺有很大的收獲：首先，通過學(xué)習(xí)使自己對課本上的知識可以應(yīng)用于實際，使理論與實際相結(jié)合，加深了自己對課本知識的更好理解，同時也鍛練了我個人的動手能力，能夠充分利用圖書館去查閱資料，增加了許多課本以外的知識。在單片機電子密碼鎖的設(shè)計制作過程中，由王秀玲負責(zé)硬件電路的設(shè)計和布線部分，由王磊剛負責(zé)軟件程

48、序的編寫和軟、硬件的聯(lián)合調(diào)試部分，由高大勇負責(zé)軟件的調(diào)試部分，由張寧可和李亞輝負責(zé)電路板的焊接及檢測部分。通過這次畢業(yè)設(shè)計，使我得到了一次用專業(yè)知識、專業(yè)技能分析和解決問題的全面鍛煉。使我在單片機的基本原理、單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)過程中，以及在常用編程設(shè)計思路技巧的掌握方面都能向前邁了一大步，為日后成為合格的應(yīng)用型人才打下良好的基礎(chǔ)。對我們學(xué)生來說，理論與實踐同樣重要，這是我們以后在工作中說明自己能力的一個重要標(biāo)準(zhǔn)。致謝經(jīng)過一個多月的忙碌和學(xué)習(xí)，本次畢業(yè)論文設(shè)計已接近尾聲。由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周的地方，如果沒有賈新建老師的督促指導(dǎo)和嚴(yán)格要求，想要完成這個設(shè)計真是很困難的。賈老師平日里工

49、作繁忙，但在我們做畢業(yè)設(shè)計的每個階段里，從選題到查閱資料，論文提綱的確定，中期論文的修改，后期論文格式調(diào)整等各個環(huán)節(jié)中都給予了我們悉心的指導(dǎo)，其中無不凝聚著賈老師的心血和汗水。除了敬佩賈老師的專業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹和科學(xué)研究的精神也是我們永遠學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響到我們今后的學(xué)習(xí)和工作。在此次畢業(yè)設(shè)計中，我感受到了老師對學(xué)生的那種悔人不倦的精神，悉心給予我們指導(dǎo)，使我們少走很多彎路，順利完成畢業(yè)設(shè)計，我在此向您致以最崇高的敬意：感謝你賈老師，您辛苦了！最后再次感謝大學(xué)三年來學(xué)院所有的老師，在你們的教誨下，我掌握了堅實的專業(yè)基礎(chǔ)知識，并將為我以后的揚帆遠航注入了無窮的力量。附錄一：引腳圖附錄二： 行列式鍵盤附錄三： *0#enterdelsetret369258147按鍵功能分布圖注：（1）ret：復(fù)位鍵；set：設(shè)置密碼鍵；del：清除鍵；ente：確認鍵。（2）ret按鍵不在行列式鍵盤的交點上，不需要軟件進行掃描，而是直接接在電路中。附錄四：注：在實物的連接時為使布線方便美觀，有些部分與電路圖并不是完全相同，而是根據(jù)實際情況而定。附錄五：軟件程序 org 0000h ajmp start org 0030hstart: mov p1,#0ffh mov 50h,#0dh mov 51h,#06