基于protues的電子密碼鎖設(shè)計(jì)

碼鎖設(shè)計(jì)作作系班本科生學(xué)年論文(設(shè)計(jì))論文(設(shè)計(jì))題目基于protues的電子密碼鎖設(shè)計(jì)姚曉強(qiáng)電氣信息工程電子1102指導(dǎo)教師(職稱)孫亞萍(講師)字?jǐn)?shù)6280杭州師范大學(xué)錢江學(xué)院教學(xué)部制示電路、報警指示電路和開鎖機(jī)構(gòu)，利用單片機(jī)靈活的編程設(shè)計(jì)和豐富的I/O端口，及其控制的準(zhǔn)確性通過軟件程序來控制整個系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電子密碼鎖的基本功能,其主要具有如下功能：●密碼通過鍵盤輸入，若密碼正確，則將鎖打開●密碼輸入錯誤，蜂鳴器將報警提示●用戶可以自由設(shè)定密碼本密碼鎖具有設(shè)計(jì)方法合理，簡單易行成本低，安全實(shí)用等特點(diǎn)，具有一定推廣價值。關(guān)鍵詞：AT89C51；電子密碼鎖；功能Thedesignofelectronic?lockontheProtuesYaoXiaoqiangInstructor:SunYapingAbstract:BasedontheAT89C51single-chipmicrocomputerasthecoredevice,combiningwiththekeycircuit,LEDdigitaltubedisplaycircuit,analarmcircuitandunlockingmechanism,designthewholesystemtoachievethebasicfunctionsofelectroniccipherlockbyitsflexibleprogramming,richI/Oport,andaccuracybasingonthesoftwareprogram.Withthefollowingfunctions:●Inputpasswordthroughthekeyboard,ifthepasswordiscorrect,lockwillopen●Ifthepasswordiserror,thebuzzerwillalarm●UserscanfreelysetthepasswordThelockhassomefeatureslikeareasonabledesignmethods，simpletowork，lowcostandsecurity，italsohassomepromotionvalue.Keywords:AT89C51;Electroniclock;Function第一章引言研究背景電子線路的設(shè)計(jì)需要經(jīng)過設(shè)計(jì)方案提出、方案驗(yàn)證和修改三個階段，有時甚至需要經(jīng)過多次的反復(fù)。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法一般是采用搭接實(shí)驗(yàn)電路的方法進(jìn)行，這種方法費(fèi)時、費(fèi)用高、效率低。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)水平的不斷提高，電子線路設(shè)計(jì)仿真軟件迅速發(fā)展起來，EDA[1](ElectronicDesignAutomation電子設(shè)計(jì)自動化)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而起，功能日益強(qiáng)大，運(yùn)行速度快，使得電子線路設(shè)計(jì)人員能在計(jì)算機(jī)上完成電路的功能設(shè)計(jì)、邏輯設(shè)計(jì)、性能分析等等。Protues軟A片機(jī)及外圍器件的工具。雖然目前國內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。應(yīng)用現(xiàn)狀現(xiàn)今常見的密碼鎖設(shè)計(jì)主要有兩種方案，一種是中規(guī)模集成電路控制的方門鈴電路，而電子鎖主要由輸入元件、電路(包括電源)以及鎖體三部分組成。顯然此種方案的物理實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜且重新設(shè)置密碼、輸入密碼的操作過程活的編程設(shè)計(jì)和豐富的I/O端口，及其控制的準(zhǔn)確性，不但能實(shí)現(xiàn)基本的密碼鎖功限性，就在于其控制原理的復(fù)雜以及要求設(shè)計(jì)人員具有更加良好的程序設(shè)計(jì)能力，調(diào)試較為繁瑣，否則程序一旦跑飛將造成意想不到的損失。通過對這兩種方案的優(yōu)缺點(diǎn)比較，再考慮到本人自己對單片機(jī)設(shè)計(jì)具有一定的基礎(chǔ)，所以此次選擇利用單片機(jī)來進(jìn)行密碼鎖的設(shè)計(jì)。第二章Protues軟件包介紹sProteus是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。迄今為止是世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺，其處理器模型支持8051、HC11、P增加Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方Protues軟件的功能和特點(diǎn)Protues軟件具有其它EDA工具軟件(例：multisim)的功能。這些功能(1)原理布圖(2)PCB自動或人工布線(3)SPICE電路仿真第三章電子密碼鎖電路的設(shè)計(jì)電子密碼鎖的工作原理以AT89C51單片機(jī)為主控制單元，鍵盤為主要輸入單元，結(jié)合開鎖裝置、報警器和顯示器完成整個系統(tǒng)設(shè)計(jì)。它的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖.所示:圖.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)的總體思路設(shè)計(jì)的運(yùn)行過程大致如下：假設(shè)初始狀態(tài)為閉鎖，此時整個系統(tǒng)只等待按鍵輸入，數(shù)碼管也不顯示。先按除號鍵修改密碼，每按下一個數(shù)據(jù)鍵(即每輸入一個密碼)，數(shù)碼管相應(yīng)的顯示一個“-”標(biāo)志，當(dāng)密碼全部輸入完成后，需按下確認(rèn)鍵“ON/C”。設(shè)置密碼后，先按“+”復(fù)位，然后輸入密碼，輸入完畢后按下確認(rèn)鍵“ON/C”，此時系統(tǒng)判斷密碼是否正確，正確則開鎖(仿真中以數(shù)碼管顯示全8、綠色LED燈亮為標(biāo)志)，錯誤則報警，此后數(shù)碼管熄滅繼續(xù)等待按鍵。主要元器件介紹AT89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲器(FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory)的低電壓、高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出TC種靈活性高且價廉的方案。6.三級程序存儲器鎖定11．可編程串行通道12.低功耗的閑置和掉電模式13.片內(nèi)振蕩器和時鐘電路VCC：供電電壓。GND：接地。P管腳被外部拉低，將輸出電流。儲器進(jìn)行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流(ILL)這是由于上拉口管腳備選功能RXD(串行輸入口)TXD(串行輸出口)/WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)/RD(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通)P3口同時為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機(jī)器周期的ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器(0000H-FFFFH)，不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源(VPP)。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。振蕩器特性:XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。后，這些特定段就會發(fā)亮，以形成我們眼睛看到的樣子。以“2”為例，應(yīng)當(dāng)不同之分，也有寸、1寸等不同的尺寸。小尺寸數(shù)碼管的顯示筆畫常用一個發(fā)光二極管組成，而大尺寸的數(shù)碼管由二個或多個發(fā)光二極管組成，一般情況下，單個發(fā)光二極管的管壓降為左右，電流不超過30mA。發(fā)光二極管的陽極連接到一起連接到電源正極的稱為共陽數(shù)碼管，發(fā)光二極管的陰極連接到一起連接到LED3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F。在鍵盤中按鍵數(shù)量較多時，為了減少I/O口的占用，通常將按鍵排列成矩陣形式，如圖1所示。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P1口)就可以構(gòu)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(gòu)成20鍵的鍵盤，而直接用端口線則只能多出一鍵(9鍵)。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合理的。矩陣式結(jié)構(gòu)的鍵盤顯然比直接法要復(fù)雜一些，識別也要復(fù)雜一些，上圖中，列線通過電阻接正電源，并將行線所接的單片機(jī)的I/O口作為輸出端，而列線所接的I/O口則作為輸入。這樣，當(dāng)按鍵沒有按下時，所有的輸入端都是高電平，代表無鍵按下。行線輸出是低電平，一旦有鍵按下，則輸入線就會被拉低，這樣，通過讀入輸入線的狀態(tài)就可得知是否有鍵按下了。第四章電子密碼鎖的仿真分析Protues原理圖設(shè)計(jì)單片機(jī)主控制模塊(含晶振、復(fù)位基本工作電路)圖主控制模塊鍵盤輸入模塊圖鍵盤輸入模塊鍵鍵名功能說明數(shù)字鍵輸入密碼重設(shè)密碼鍵設(shè)定新密碼復(fù)位鍵密碼全部一次刪除=鍵密碼刪除鍵一次刪除一位密碼確定鍵確認(rèn)密碼輸入完畢表按鍵功能顯示模塊顯示模塊此設(shè)計(jì)中，使用了四個共陽極數(shù)碼管，使用動態(tài)顯示技術(shù)控制數(shù)碼管。其6動能力較弱，不足以驅(qū)動數(shù)碼管點(diǎn)亮，故在此又引入上拉電阻以驅(qū)動數(shù)碼管。于上拉電阻有如下介紹：最低高電平(一般為)，這時就需要在TTL的輸出端接上拉電阻，以提高輸出2、OC門電路必須加上拉電阻，以提高輸出的高電平值。3、為加大輸出引腳的驅(qū)動能力，有的單片機(jī)管腳上也常使用上拉電阻。4、在CMOS芯片上，為了防止靜電造成損壞，不用的管腳不能懸空，一般5、芯片的管腳加上拉電阻來提高輸出電平，從而提高芯片輸入信號的噪聲容限增強(qiáng)抗干擾能力。6、提高總線的抗電磁干擾能力。管腳懸空就比較容易接受外界的電磁干。7、長線傳輸中電阻不匹配容易引起反射波干擾，加上下拉電阻是電阻匹配，有效的抑制反射波干擾。報警模塊和開鎖模塊圖報警和開鎖模塊仿真效果總圖圖輸入正確密碼時仿真效果總圖總結(jié)通過上述設(shè)計(jì)電路的仿真分析，不難發(fā)現(xiàn)使用單片機(jī)制作的電子密碼鎖具有軟硬件設(shè)計(jì)簡單，易于開發(fā)，成本較低，安全可靠，操作方便等特點(diǎn)。正是由于單片機(jī)的眾多優(yōu)良特性的吸引，最終從經(jīng)濟(jì)實(shí)用的角度出發(fā)，采用單片機(jī)AT89C51作為主控芯片，結(jié)合外圍的鍵盤輸入、顯示、報警、開鎖等電路，用C語言編寫主控芯片的控制程序，設(shè)計(jì)了一款可以多次更改密碼具有報警功能的參考文獻(xiàn)[1]于殿泓，王新年.單片機(jī)原理與程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教程[M].西安電子科技大學(xué)出版社，頁.[2]趙文博，劉文濤.單片機(jī)語言C51程序設(shè)計(jì)[M]．人民郵電出版社，頁.#include<>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintuintnum=10;workbuf[2]=0x00;...workbuf[3]=0x00;workbuf[4]=0x00;workbuf[5]=0x00;...count=-1;....P1_0=1;}{P1_1=0;....for(i=0;i<1000;i++)//密碼錯誤報警{for(j=0;j<80;j++);Beep=~Beep;}break;}}}else//若輸入的密碼位數(shù)不為6位時{P1_1=0;//鎖仍然關(guān)workbuf[0]=0X71;//數(shù)碼管第一位顯示"F"workbuf[1]