密碼鎖報告-電子設(shè)計與制作課程設(shè)計報告

第二代密碼鎖電子設(shè)計與制作課程設(shè)計報告班級：xx姓名：xx學(xué)號：xx指導(dǎo)教師：xx

目錄引言 2第一章設(shè)計目的 3第二章模塊簡介及原理 32.1舵機(jī)的概況 32.2舵機(jī)的構(gòu)造 32.3舵機(jī)的根本原理 42.4舵機(jī)的分類 42.54x4矩陣鍵盤的結(jié)構(gòu) 42.74x4矩陣鍵盤的工作原理 42.8Arduinouno的簡介 52.9Arduino的概要 52.10Arduino的電源 62.115110液晶結(jié)構(gòu) 7第三章結(jié)構(gòu)框圖 7第四章設(shè)計總結(jié) 7第五章致謝 7參考文獻(xiàn) 9附錄1系統(tǒng)實物圖 10附錄2源程序代碼 12

引言在信息技術(shù)高度開展的今天,在經(jīng)濟(jì)面向全球化的今天,如果沒有高新的技術(shù)是不能向世界展現(xiàn)的,所以很多行業(yè)的都需要有一個平安系統(tǒng)，為人們提供平安可靠,從而有效地保障生命財產(chǎn)，又加上本系統(tǒng)有報警功能，更能適應(yīng)社會的需求。隨著社會信息化進(jìn)程的加快，它對我們生命財產(chǎn)的平安提出了更高的要求。在我們?nèi)粘Ｉ钪?，我們需要使用各種的保密設(shè)備，例如密碼箱，密碼鎖…，所以電子密碼鎖的應(yīng)用就顯得尤為重要。目前人們的平安意識越來越強(qiáng)，作為保密措施的裝備也受到人們廣泛的關(guān)注。科學(xué)技術(shù)的開展，特別是單片機(jī)技術(shù)和集成電路技術(shù)的日臻成熟，為電子密碼鎖技術(shù)提供了功能齊全、操作方便、工作可靠、本錢低廉的系統(tǒng)電路。此時，我們就有必要設(shè)計出性能良好并且結(jié)構(gòu)簡單的密碼鎖。普通密碼鎖的密碼容易被屢次試探而破譯，如果能設(shè)計出一種能防止屢次破譯并且?guī)в袌缶到y(tǒng)的密碼鎖，那么，這將提高它的可靠性，使人們出行的時候更加放心。因此設(shè)計出這樣的密碼鎖具有很高的性價比，它也就具有了很重要的意義。當(dāng)今社會,無論是國內(nèi)還是國外,對密碼鎖的研究都已經(jīng)取得了很好的成績。目前，市場上比擬先進(jìn)的智能電子密碼鎖分別有：IC卡電子密碼鎖、射頻卡式電子密碼鎖、紅外遙控電子密碼鎖、指紋識別電子密碼鎖和瞳孔識別電子密碼鎖等。比方,常見的紅外遙控密碼鎖,它的功能齊全,保密性高,它的開展在國內(nèi)外都居于主流地位。在國外，美國、日本、德國的電子密碼鎖保密性較好，并結(jié)合感應(yīng)卡技術(shù)，生物識別技術(shù)，使電子密碼鎖系統(tǒng)得到了飛躍式的開展。在我國,也已經(jīng)形成并且開展了很多大型企業(yè)對密碼鎖的研究制作,這些企業(yè)都具有一定的規(guī)模,具有美好的開展前景。

第一章設(shè)計目的①、根據(jù)設(shè)計要求完成密碼鍵盤控制步進(jìn)電機(jī)的設(shè)計。②、學(xué)會更好的運用Arduino。③、加深對所學(xué)內(nèi)容的理解，培養(yǎng)實踐能力。第二章模塊簡介及原理2.1舵機(jī)的概況舵機(jī)是船舶上的一種大甲板機(jī)械。舵機(jī)的大小由外舾裝按照船級社的標(biāo)準(zhǔn)決定，選型時主要考慮扭矩大小。在航天方面，舵機(jī)應(yīng)用廣泛。航天方面，導(dǎo)彈姿態(tài)變換的俯仰、偏航、滾轉(zhuǎn)運動都是靠舵機(jī)相互配合完成的。舵機(jī)在許多工程上都有應(yīng)用，不僅限于船舶。2.2舵機(jī)的構(gòu)造舵機(jī)主要是由外殼、電路板、無核心馬達(dá)、齒輪與位置檢測器所構(gòu)成。其工作原理是由接收機(jī)發(fā)出訊號給舵機(jī)，經(jīng)由電路板上的IC判斷轉(zhuǎn)動方向，再驅(qū)動無核心馬達(dá)開始轉(zhuǎn)動，透過減速齒輪將動力傳至擺臂，同時由位置檢測器送回訊號，判斷是否已經(jīng)到達(dá)定位。位置檢測器其實就是可變電阻，當(dāng)舵機(jī)轉(zhuǎn)動時電阻值也會隨之改變，藉由檢測電阻值便可知轉(zhuǎn)動的角度。一般的伺服馬達(dá)是將細(xì)銅線纏繞在三極轉(zhuǎn)子上，當(dāng)電流流經(jīng)線圈時便會產(chǎn)生磁場，與轉(zhuǎn)子外圍的磁鐵產(chǎn)生排斥作用，進(jìn)而產(chǎn)生轉(zhuǎn)動的作用力。依據(jù)物理學(xué)原理，物體的轉(zhuǎn)動慣量與質(zhì)量成正比，因此要轉(zhuǎn)動質(zhì)量愈大的物體，所需的作用力也愈大。舵機(jī)為求轉(zhuǎn)速快、耗電小，于是將細(xì)銅線纏繞成極薄的中空圓柱體，形成一個重量極輕的五極中空轉(zhuǎn)子，并將磁鐵置於圓柱體內(nèi)，這就是無核心馬達(dá)。為了適合不同的工作環(huán)境，有防水及防塵設(shè)計的舵機(jī)；并且因應(yīng)不同的負(fù)載需求，舵機(jī)的齒輪有塑膠及金屬之區(qū)分，金屬齒輪的舵機(jī)一般皆為大扭力及高速型，具有齒輪不會因負(fù)載過大而崩牙的優(yōu)點。較高級的舵時機(jī)裝置滾珠軸承，使得轉(zhuǎn)動時能更輕快精準(zhǔn)。滾珠軸承有一顆及二顆的區(qū)別，當(dāng)然是二顆的比擬好。目前新推出的FET舵機(jī)，主要是采用FET(FieldEffectTransistor)場效電晶體。FET具有內(nèi)阻低的優(yōu)點，因此電流損耗比一般電晶體少。2.3舵機(jī)的根本原理舵機(jī)的工作原理。舵機(jī)常用的控制信號是一個周期為20毫秒左右，寬度為1毫秒到2毫秒的脈沖信號。當(dāng)舵機(jī)收到該信號后，會馬上激發(fā)出一個與之相同的，寬度為1.5毫秒的負(fù)向標(biāo)準(zhǔn)的中位脈沖。之后二個脈沖在一個加法器中進(jìn)行相加得到了所謂的差值脈沖。輸入信號脈沖如果寬于負(fù)向的標(biāo)準(zhǔn)脈沖，得到的就是正的差值脈沖。如果輸入脈沖比標(biāo)準(zhǔn)脈沖窄，相加后得到的肯定是負(fù)的脈沖。此差值脈沖放大后就是驅(qū)動舵機(jī)正反轉(zhuǎn)動的動力信號。舵機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)動，通過齒輪組減速后，同時驅(qū)動轉(zhuǎn)盤和標(biāo)準(zhǔn)脈沖寬度調(diào)節(jié)電位器轉(zhuǎn)動。直到標(biāo)準(zhǔn)脈沖與輸入脈沖寬度完全相同時，差值脈沖消失時才會停止轉(zhuǎn)動！，這就是舵機(jī)的工作原理。2.4舵機(jī)的分類這兩類舵機(jī)的差異：往復(fù)柱塞式舵機(jī)以上舵承來承重舵系，下舵承來定位，舵柄的壓入量僅幾毫米；而轉(zhuǎn)葉式舵機(jī)不需要上舵承，由舵機(jī)直接承重，但是在舵機(jī)平臺需要考慮水密性，舵柄的壓入量需幾十毫米。往復(fù)柱塞式舵機(jī)對尺寸的要求較大。往復(fù)柱塞式舵機(jī)可以向一舷偏轉(zhuǎn)不到40°，轉(zhuǎn)葉式舵機(jī)可達(dá)70°。液壓系統(tǒng)作用是高、低壓轉(zhuǎn)換，將壓力損失轉(zhuǎn)化為機(jī)械運動。包括1.高壓泵組〔提供壓力油〕2.控制、操作設(shè)備3.執(zhí)行機(jī)構(gòu)〔油馬達(dá)，油缸柱塞等〕。2.54x4矩陣鍵盤的結(jié)構(gòu)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。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，比方再多加一條線就可以構(gòu)成20鍵的鍵盤，而直接用端口線那么只能多出一鍵〔9鍵〕。由此可見，在需要的鍵數(shù)比擬多時，采用矩陣法來做鍵盤是合理的。2.74x4矩陣鍵盤的工作原理按鍵設(shè)置在行、列線交點上，行、列線分別連接到按鍵開關(guān)的兩端。行線通過上拉電阻接到+5V電源上。無按鍵按下時，行線處于高電平的狀態(tài)，而當(dāng)有按鍵按下時，行線電平與此行線相連的列線電平?jīng)Q定。圖14x4矩陣鍵盤原理圖2.8Arduinouno的簡介Arduino是一個能夠用來感應(yīng)和控制現(xiàn)實物理世界的一套工具。它由一個基于單片機(jī)并且開放源碼的硬件平臺，和一套為Arduino板編寫程序的開發(fā)環(huán)境組成。它可以用來開發(fā)交互產(chǎn)品，比方可以讀取大量的開關(guān)和傳感器信號，并且可以控制各式各樣的電燈、電機(jī)和其他物理設(shè)備。Arduino工程可以是單獨的，也可以在運行時和你電腦中運行的程序進(jìn)行通訊。

ArduinoUNO是ArduinoUSB接口系列的最新版本，作為Arduino平臺的參考標(biāo)準(zhǔn)模板。UNO的處理器核心是ATmega328，同時具有14路數(shù)字輸入/輸出口〔其中6路可作為PWM輸出〕，6路模擬輸入，一個16MHz晶體振蕩器，一個USB口，一個電源插座，一個ICSPheader和一個復(fù)位按鈕。UNO已經(jīng)發(fā)布到第三版，與前兩版相比有以下新的特點：、在AREF處增加了兩個管腳SDA和SCL，支持I2C接口；增加IOREF和一個預(yù)留管腳，將來擴(kuò)展板將能兼容5V和3.3V核心板。=2\*GB3②、改良了復(fù)位電路設(shè)計。=3\*GB3③、USB接口芯片由ATmega16U2替代了ATmega8U2。2.9Arduino的概要=1\*GB2⑴、處理器ATmega328。=2\*GB2⑵、工作電壓5V。=3\*GB2⑶、輸入電壓〔推薦〕7-12V。=4\*GB2⑷、輸入電壓〔范圍〕6-20V。=5\*GB2⑸、數(shù)字IO腳14(其中6路作為PWM輸出〕。=6\*GB2⑹、模擬輸入腳6。=7\*GB2⑺、IO腳直流電流40mA。=8\*GB2⑻、3.3V腳直流電流50mA。=9\*GB2⑼、FlashMemory32KB〔ATmega328，其中0.5KB用于bootloader〕。=10\*GB2⑽、SRAM2KB〔ATmega328〕。=11\*GB2⑾、EEPROM1KB〔ATmega328〕。=12\*GB2⑿、工作時鐘16MHz。2.10Arduino的電源ArduinoUNO可以通過3種方式供電，而且能自動選擇供電方式=1\*GB3①、外部直流電源通過電源插座供電。=2\*GB3②、電池連接電源連接器的GND和VIN引腳。=3\*GB3③、USB接口直接供電。電源引腳說明=1\*GB3①、VIN當(dāng)外部直流電源接入電源插座時，可以通過VIN向外部供電；也可以通過此引腳向UNO直接供電；VIN有電時將忽略從USB或者其他引腳接入的電源。=2\*GB3②、5V通過穩(wěn)壓器或USB的5V電壓，為UNO上的5V芯片供電。=3\*GB3③、3.3V通過穩(wěn)壓器產(chǎn)生的3.3V電壓，最大驅(qū)動電流50mA。=4\*GB3④、GND地腳。第三章結(jié)構(gòu)框圖第四章設(shè)計總結(jié)本次設(shè)計制作的目的是由密碼鍵盤控制步進(jìn)電機(jī)，在4x4矩陣鍵盤上輸入正確的密碼，步進(jìn)電機(jī)就運行，否那么就不運行。當(dāng)然之中也遇到了許多問題，如接線錯誤達(dá)不到理想效果：有連接線的損壞導(dǎo)致的，也有程序的寫入錯誤造成的。當(dāng)然，一次就能成功的實驗對我們就沒有考驗性了，只有在錯誤中吸取經(jīng)驗和教訓(xùn)才能掌握的更多，記的更牢，學(xué)到更多的東西。經(jīng)過這次實驗，使我們知道了許多的缺乏，這讓我們明白僅僅只是掌握理論而不與實踐結(jié)合那就永遠(yuǎn)學(xué)不深，掌握不牢。這次實驗的順利完成要感謝同學(xué)們的幫助和趙老師的提示，沒有他們的建議和意見我們就要多碰一點壁。總而言之，這次的實驗對我們的影響是很大的。它不僅激發(fā)了我們的創(chuàng)新力，而且讓我們找到了那么一點自信，讓我們對今后的實驗更加充滿信心。我相信我們會越做越好，越“走〞越遠(yuǎn)。第五章致謝在這次課程設(shè)計的過程中，我們得到了許多人的幫助。首先我們要感謝趙老師在課程設(shè)計上給予我們的指導(dǎo)、提供應(yīng)我們的支持和幫助，這是我們能順利完成這次設(shè)計工程的主要原因，更重要的是趙老師幫我們解決了許多技術(shù)上的難題，讓我們能把工程做得更加完善。在此期間，我們不僅學(xué)到了許多新的知識，而且也開闊了視野，提高了自己的設(shè)計能力。其次，我們要感謝幫助過我們的同學(xué)，他們也為我們解答了不少我們不太明白的編程中的疑問。同時也感謝學(xué)院為我們提供良好的設(shè)計的環(huán)境。最后再一次感謝所有在設(shè)計中曾經(jīng)幫助過我們的良師益友和同學(xué)。

參考文獻(xiàn)[1]康華光.電子技術(shù)根底模擬局部[M].武漢：華中理工大學(xué)電子學(xué)教研室編.高等教育出版社,1999[2]邱關(guān)源.電路.第四版[M].北京：高等教育出版社，1999[3]曹漢房.數(shù)字電路與邏輯設(shè)計.第四版[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2004[4]謝自美.電子線路設(shè)計.實驗.測試[M].第二版.武漢：華中科技大學(xué)出版社,2004[5]陳明熒.8051單片機(jī)課程設(shè)計實訓(xùn)教材[M].北京：清華大學(xué)出版社,2004[6]丁元杰.單片微機(jī)原理及應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005[7]胡漢才.單片機(jī)原理及其接口技術(shù)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2002[8]吉雷.Protel99電子電路設(shè)計[M]