精品資料（2021-2022年收藏）密碼鎖控制說(shuō)明書分析

1、單片機(jī)課程設(shè)計(jì)報(bào)告課題名稱：密碼鎖控制目錄第一章 引言3第二章 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書3一、任務(wù)要求3二、單片機(jī)概述4第三章 電路原理分析與設(shè)計(jì)11 一、硬件設(shè)計(jì)思想11 二、部分硬件方案論述11 1 鍵盤輸入單元11 2 顯示單元13 3 報(bào)警電路模塊17 4 晶振電路模塊17 5 復(fù)位電路模塊18 6 掉電存儲(chǔ)單元19 7 總框圖設(shè)計(jì)與程序流程圖20第四章 程序設(shè)計(jì)22第五章 調(diào)試連接與測(cè)試43第六章 小結(jié)43第七章 參考文獻(xiàn)43第一章 引言 單片機(jī)自二十世紀(jì)七十年代問(wèn)世以來(lái)，以其極高的性能價(jià)格比受到人們的重視和關(guān)注，應(yīng)用廣泛，發(fā)展快。由于其的優(yōu)點(diǎn)多而突出，所以其的應(yīng)用領(lǐng)域極廣，幾乎到了無(wú)孔不入的

2、地步。在我國(guó)廣泛的應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化控制、自動(dòng)檢測(cè)、智能儀表、智能家用電器、航空航天系統(tǒng)和國(guó)防軍事、尖端武器等各個(gè)方面?？梢圆捎密浻布Y(jié)合的辦法提高系統(tǒng)的性能的控制技術(shù)為微控技術(shù)。 LCD 液晶顯示器是 Liquid Crystal Display 的簡(jiǎn)稱，是20世紀(jì)70年代初發(fā)展起來(lái)的一種液晶顯示器。隨著技術(shù)的發(fā)展其的分辨率、屏幕發(fā)光顏色等進(jìn)入批量化合實(shí)用化。 隨著人們生活水平的提高，如何實(shí)現(xiàn)家庭防盜這一問(wèn)題也變的尤其的突出，傳統(tǒng)的機(jī)械鎖由于其構(gòu)造的簡(jiǎn)單，被撬的事件屢見(jiàn)不鮮，電子鎖由于其保密性高，使用靈活性好，安全系數(shù)高，受到了廣大用戶的親呢。 本系統(tǒng)由單片機(jī)系統(tǒng)、矩陣鍵盤、LCD顯示和報(bào)警系

3、統(tǒng)組成。系統(tǒng)能完成開鎖、報(bào)警、修改用戶密碼基本的密碼鎖的功能。本文詳細(xì)闡述了個(gè)模塊的功能以及它們之間的聯(lián)系。第二章 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一、任務(wù)要求：1、密碼鎖由4x4鍵盤和LCD顯示器組成。2、其基本功能為：（1）使用LCD顯示器來(lái)顯示密碼輸入的相關(guān)信息；（2）可以設(shè)置4位數(shù)字（0-9）密碼；（3）內(nèi)定另一組4位數(shù)字密碼為1234；（4）密碼輸入正確則繼電器啟動(dòng)2s，密碼輸入錯(cuò)誤則發(fā)出警報(bào)聲。程序執(zhí)行后工作指示燈LED亮，表示程序開始執(zhí)行，LCD顯示“PASSWORD A OR B KEY”,按下操作鍵A或B動(dòng)作如下：操作鍵A：設(shè)置新的4位數(shù)字密碼，操作鍵B：輸入4位數(shù)字密碼并做檢查。二、單片機(jī)概

4、述采用以8051為核心的單片機(jī)控制方案。利用單片機(jī)靈活的編程設(shè)計(jì)和豐富的IO端口，及其控制的準(zhǔn)確性，不但能實(shí)現(xiàn)基本的密碼鎖功能，還能添加調(diào)電存儲(chǔ)、聲光提示甚至添加遙控控制功能。其原理如圖所示。 圖22單片機(jī)控制方案 1>、芯片8051有40條引腳，共分為端口線、電源線和控制線三類·4并行I/O端口，每個(gè)端口有8條端口線，用于傳送數(shù)據(jù)、地址。·可編程串行通道 ·5個(gè)中斷源·低功耗的閑置和掉電方式·兩個(gè)16位定時(shí)器、計(jì)數(shù)器·片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘脈沖·4K內(nèi)部RoM·128內(nèi)部RaM2>、管腳說(shuō)明 1)、主電源引

5、腳VCC和VSSVCC（40腳）接+5V電壓； VSS（20腳）接地。 2)、外接晶體引腳XTAL1和XTAL2 XTAL1（19腳）接外部晶體的一個(gè)引腳。在單片機(jī)內(nèi)部，它是一個(gè)反相放大器的輸入端，這個(gè)放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，對(duì)HMOS單片機(jī)，此引腳應(yīng)接地；對(duì)CHMOS單片機(jī)，此引腳作為驅(qū)動(dòng)端。 XTAL2（18腳）接外晶體的另一端。在單片機(jī)內(nèi)部，接至上述振蕩器的反相放大器的輸出端。采用外部振蕩器時(shí)，對(duì)HMOS單片機(jī)，該引腳接外部振蕩器的信號(hào)，即把外部振蕩器的信號(hào)直接接到內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端；對(duì)XHMOS，此引腳應(yīng)懸浮。 3)、控制或與其它電源復(fù)用引腳RST/VPD、AL

6、E/PROG、PSEN和EA/VPP RST/VPD（9腳）當(dāng)振蕩器運(yùn)行時(shí)，在此腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。推薦在此引腳與VSS引腳之間連接一個(gè)約8.2k的下拉電阻，與VCC引腳之間連接一個(gè)約10F的電容，以保證可靠地復(fù)位。VCC掉電期間，此引腳可接上備用電源，以保證內(nèi)部RAM的數(shù)據(jù)不丟失。當(dāng)VCC主電源下掉到低于規(guī)定的電平，而VPD在其規(guī)定的電壓范圍（5±0.5V）內(nèi)，VPD就向內(nèi)部RAM提供備用電源。 ALE/PROG（30腳）：當(dāng)訪問(wèn)外部存貯器時(shí)，ALE（允許地址鎖存）的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。即使不訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器，ALE端仍以不變的頻率周期性地出現(xiàn)正脈沖信

7、號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此，它可用作對(duì)外輸出的時(shí)鐘，或用于定時(shí)目的。然而要注意的是，每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。ALE端可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）8個(gè)LS型的TTL輸入電路。對(duì)于EPROM單片機(jī)（如8751），在EPROM編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖（PROG）。 PSEN（29腳）：此腳的輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)。在從外部程序存儲(chǔ)器取指令（或常數(shù)）期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN有效。但在此期間，每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。PSEN同樣可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出）8個(gè)LS型的TTL輸入。 EA/VPP（引腳）：當(dāng)EA端保持高電

8、平時(shí)，訪問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，但在PC（程序計(jì)數(shù)器）值超過(guò)0FFFH（對(duì)851/8751/80C51）或1FFFH（對(duì)8052）時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器內(nèi)的程序。當(dāng)EA保持低電平時(shí)，則只訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器，不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。對(duì)于常用的8031來(lái)說(shuō)，無(wú)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，所以EA腳必須常接地，這樣才能只選擇外部程序存儲(chǔ)器。 對(duì)于EPROM型的單片機(jī)（如8751），在EPROM編程期間，此引腳也用于施加21V的編程電源（VPP）。 4)、輸入/輸出（I/O）引腳P0、P1、P2、P3（共32根）P0口（39腳至32腳）：是雙向8位三態(tài)I/O口，在外接存儲(chǔ)器時(shí)，與地址總線的低8位及數(shù)據(jù)總線復(fù)

9、用，能以吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)8個(gè)LS型的TTL負(fù)載。 P1口（1腳至8腳）：是準(zhǔn)雙向8位I/O口。由于這種接口輸出沒(méi)有高阻狀態(tài)，輸入也不能鎖存，故不是真正的雙向I/O口。P1口能驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)LS型的TTL負(fù)載。對(duì)8052、8032，P1.0引腳的第二功能為T2定時(shí)/計(jì)數(shù)器的外部輸入，P1.1引腳的第二功能為T2EX捕捉、重裝觸發(fā)，即T2的外部控制端。對(duì)EPROM編程和程序驗(yàn)證時(shí)，它接收低8位地址。 P2口（21腳至28腳）：是準(zhǔn)雙向8位I/O口。在訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，它可以作為擴(kuò)展電路高8位地址總線送出高8位地址。在對(duì)EPROM編程和程序驗(yàn)證期間，它接收高8位地址。P2可以驅(qū)動(dòng)（吸收

10、或輸出電流）4個(gè)LS型的TTL負(fù)載。 P3口（10腳至17腳）：是準(zhǔn)雙向8位I/O口，在MCS-51中，這8個(gè)引腳還用于專門功能，是復(fù)用雙功能口。P3能驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)LS型的TTL負(fù)載。 作為第一功能使用時(shí)，就作為普通I/O口用，功能和操作方法與P1口相同。值得強(qiáng)調(diào)的是，P3口的每一條引腳均可獨(dú)立定義為第一功能的輸入輸出或第二功能。 P3各口線的第二功能定義 口線 引腳 第二功能 P3.0 10 RXD（串行輸入口） P3.1 11 TXD（串行輸出口） P3.2 12 INT0（外部中斷0） P3.3 13 INT1（外部中斷1） P3.4 14 T0（定時(shí)器0外部輸入） P3.

11、5 15 T1（定時(shí)器1外部輸入） P3.6 16 WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫脈沖）P3.7 17 RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀脈沖） 2>、MCS-51單片機(jī)的片外總線結(jié)構(gòu) 綜合上面的描述可知，I/O口線都不能當(dāng)作用戶I/O口線。除8051/8751外真正可完全為用戶使用的I/O口線只有P1口，以及部分作為第一功能使用時(shí)的P3口。如圖，是MCS-51單片機(jī)按引腳功能分類的片外總線結(jié)構(gòu)圖。 由圖我們可以看到，單片機(jī)的引腳除了電源、復(fù)位、時(shí)鐘接入，用戶I/O口外，其余管腳是為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)擴(kuò)展而設(shè)置的。這些引腳構(gòu)成MCS-51單片機(jī)片外三總線結(jié)構(gòu)，即： 地址總線（AB）：地址總線寬為16位，因此，其外部存

12、儲(chǔ)器直接尋址為64K字節(jié)，16位地址總線由P0口經(jīng)地址鎖存器提供8位地址（A0至A7）；P2口直接提供8位地址（A8至A15）。 數(shù)據(jù)總線（DB）：數(shù)據(jù)總線寬度為8位，由P0提供。 控制總線（CB）：由P3口的第二功能狀態(tài)和4根獨(dú)立控制線RESET、EA、ALE、PSEN組成。 下表列出各個(gè)子系列的配制情況供讀則參考。 芯片種類 片內(nèi)存儲(chǔ)器 中斷源 定時(shí)/計(jì)數(shù)器 串行口 電源消耗（mA） 制造工藝 ROM/EPROM RAM 8051（8751，8031） 4K 128 5 2 同、異步方式，8位或10位可程序控制 125 HMOS 8052（8752，8032） 8K 256 6 3 同、異

13、步方式，8位或10位可程序控制 100 HMOS 80C51（87C51，80C31） 4K 128 5 2 同、異步方式，8位或10位可程序控制 24 CHMOS 80C52（87C52，80C32） 8K 256 7 3 同、異步方式，8位或10位可程序控制 24 CHMOS 8044（8744，8344） 4K 192 5 2 S.L.U 200 HMOS 3>、控制部件 控制部件是單片機(jī)的神經(jīng)中樞，它包括時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、指令寄存器、譯碼以及信息傳送控制部件。它以主振頻率為基準(zhǔn)發(fā)出CPU的時(shí)序，對(duì)指令進(jìn)行譯碼，然后發(fā)出各種控制信號(hào)，完成一系列定時(shí)控制的微操作，用來(lái)控制單片機(jī)各部

14、分的運(yùn)行。其中有一些控制信號(hào)線能簡(jiǎn)化應(yīng)用系統(tǒng)外圍控制邏輯，如控制地址鎖存的地址鎖存信號(hào)ALE，控制片外程序存儲(chǔ)器運(yùn)行的片內(nèi)外存儲(chǔ)器選擇信號(hào)EA，以及片外取指信號(hào)PSEN第三章 電路原理分析與設(shè)計(jì)一、硬件設(shè)計(jì)思想鍵盤采用4×4矩陣式鍵盤，P1口作為鍵盤的輸入口。顯示采用LCD顯示報(bào)警聲音由P3.6引腳控制錯(cuò)誤指示燈由P3.7引腳控制電源與接地要做好片內(nèi)外以及強(qiáng)弱電的隔離。二、部分硬件方案論述1 鍵盤輸入單元：這是用戶使用時(shí)將密碼輸入單片機(jī)內(nèi)的輸入設(shè)備，具體結(jié)構(gòu)構(gòu)成見(jiàn)圖：采用16個(gè)按鍵開關(guān)，分別代表0D14個(gè)數(shù)字輸入鍵位，一個(gè)確認(rèn)鍵和一個(gè)取消鍵。采取矩陣式鍵位設(shè)計(jì)，此舉為減少對(duì)單片機(jī)的I

15、/O口的使用，同時(shí)也是的我們鍵盤的的外形更好看，使用更人性化。鍵盤的行線和列現(xiàn)分別接80C51單片機(jī)的P1.0P1.7八個(gè)端口。對(duì)鍵盤的識(shí)別方式我們采取行掃描法。具體使用由編程由單片機(jī)完成。逐行（或列）掃描查詢法，是一種最常用的按鍵識(shí)別方法，介紹過(guò)程如下。企鵝1。16-5。86-4.375圖 鍵盤輸入單元2 顯示單元：此設(shè)備是用戶使用密碼防盜鎖的的顯示裝置，是實(shí)現(xiàn)人機(jī)交換的重要設(shè)備。用戶通過(guò)它來(lái)觀看鍵位數(shù)字的信息，了解已輸入的密碼個(gè)數(shù)，單片機(jī)通過(guò)它告知用戶操作的正確與否，對(duì)用戶的操作進(jìn)行提示和引導(dǎo)。圖 LCD顯示器的基本結(jié)構(gòu)和原理LCD顯示電路企鵝1。16-5。86-4.375LCD模組是由控

16、制器，驅(qū)動(dòng)器，顯示器三部份所組成，而目前市面上LCD的模組驅(qū)動(dòng)/控制器都是由日制的HD44780控制器晶片(或是相容產(chǎn)品)，因此外部接腳的功能也都相同,這個(gè)控制器的內(nèi)部共有80 個(gè)位元組可供儲(chǔ)存由外部送進(jìn)來(lái)的資料，因此使用此款控器的LCD模組最多一次可顯示80個(gè)字HD44780中儲(chǔ)存顯示資料的80個(gè)位元組，稱之為Display DataRAM(DDRAM),DDRA的位址從00H67H,共80個(gè)Byte。在LCD 上Show出資料DDRAM位址與可供顯示位置的對(duì)應(yīng)圖至于CPU如何將資料送給LCD顯示的方法,是將欲顯示的字元的ASCII 碼寫到LCD內(nèi)部的DDRAM,LCD就會(huì)將這個(gè)自在其對(duì)應(yīng)的

17、位置顯示出來(lái).例如,若想在LCD 的左上角處(位址00h),顯示A.就將ASCII碼-41H,送到DDRAM 的00H 位址.例:3 報(bào)警電路模塊：此設(shè)備用于輸出按鍵聲、開鎖提示聲、操作錯(cuò)誤提示聲及報(bào)警聲；由P3.6輸出脈沖驅(qū)動(dòng)喇叭發(fā)聲，電路如圖：圖 報(bào)警電路模塊4 晶振電路模塊：此模塊為單片機(jī)提供時(shí)鐘頻率圖 晶振電路5 復(fù)位電路模塊：此模塊用于實(shí)現(xiàn)密碼鎖的密碼重置，復(fù)位電路接單片機(jī)的RST引腳，但復(fù)位鍵按下時(shí)，低電平使單片機(jī)復(fù)位，從而實(shí)現(xiàn)密碼鎖密碼的重置。圖 復(fù)位電路模塊6 掉電存儲(chǔ)單元SCK:串行時(shí)鐘端；SDA：串行數(shù)據(jù)端，串行發(fā)送接收的數(shù)據(jù)從此引腳一位接一位輸出輸入WP：寫保護(hù)，當(dāng)WP為

18、高電平時(shí)存儲(chǔ)器只讀，當(dāng)WP為低電平時(shí)，存儲(chǔ)器可讀可寫。AT24C02的WP引腳為測(cè)試腳，可接地處理。A0，A1，A2：片選或塊選。7 整體程序設(shè)計(jì)和程序流程圖 總框圖設(shè)計(jì) 1>、程序分為主程序和中斷服務(wù)程序兩個(gè)主要部分，主程序完成變量和單片機(jī)特殊功能寄存器的初始化后，進(jìn)入一個(gè)循環(huán)結(jié)構(gòu)。在循環(huán)中，首先判斷有無(wú)按鍵按下，若有則判斷是數(shù)字鍵還是功能鍵，根據(jù)按鍵的情況執(zhí)行相應(yīng)的功能。然后根據(jù)密碼是否正確的判斷情況，執(zhí)行相應(yīng)的操作。循環(huán)中最后需要顯示的內(nèi)容通過(guò)動(dòng)態(tài)掃描子在液晶顯示器上顯示。中斷服務(wù)程序需要實(shí)現(xiàn)待機(jī)計(jì)時(shí)5秒。單片機(jī)采用MCS51系列的單片機(jī)8051作為主要主控制器，外圍電路器件包括液

19、晶顯示驅(qū)動(dòng)、蜂鳴器的驅(qū)動(dòng)輸出、獨(dú)立式鍵盤和發(fā)光二極管的輸出等。2>、程序主要包括以下幾個(gè)模塊1)、主程序模塊主要完成初始化、設(shè)置中斷向量、檢查有無(wú)按鍵按下、以及調(diào)用顯示等等。2）、鍵盤掃描及識(shí)別子程序鍵盤采用查詢方式，放于主程序中，當(dāng)沒(méi)有按鍵按下時(shí)，單片機(jī)循環(huán)主程序，當(dāng)按鍵按下時(shí)便轉(zhuǎn)向相應(yīng)的子程序處理，處理結(jié)束后返回。3）、掉電存儲(chǔ)服務(wù)程序當(dāng)比較密碼的時(shí)候，需要讀取AT24C02程序，將存儲(chǔ)于芯片內(nèi)的數(shù)據(jù)讀到RAM中，然后和輸入密碼相比較，當(dāng)修改密碼時(shí)需要把密碼保存于24C02中。4）、顯示子程序包括關(guān)閉狀態(tài)顯示子程序（dis-A）、開鎖狀態(tài)顯示子程序（DIS-B）、密碼輸入及修改狀態(tài)顯示子程序(DIS-C)