畢業(yè)論文_基于單片機的電子密碼鎖設(shè)計.doc

畢業(yè)設(shè)計論文基于單片機的電子密碼鎖設(shè)計目 錄1. 引言11.1 課題背景和意義11.2 電子密碼鎖發(fā)展趨勢22. 總體設(shè)計方案22.1 電子密碼鎖設(shè)計的具體要求22.2 總體設(shè)計方案32.3 系統(tǒng)總體設(shè)計原理43電子密碼鎖的硬件設(shè)計53.1 主控芯片STC89C5253.2 存儲電路63.3 LCD顯示模塊73.4 單片機最小系統(tǒng)83.5 報警電路93.6 開鎖電路93.7 鍵盤輸入模塊104. 電子密碼鎖的軟件設(shè)計104.1 主程序114.2 按鍵軟件設(shè)計114.3 密碼設(shè)置軟件設(shè)計124.4 開鎖軟件設(shè)計135. 調(diào)試與實現(xiàn)145.1 軟件調(diào)試145.2 Proteus仿真155.3 Protel99 SE 電路設(shè)計165.4 硬件調(diào)試176. 結(jié)論20參考文獻221. 引言1.1 課題背景和意義隨著電子技術(shù)和計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，單片機性能不斷完善，性能價格比顯著提高，技術(shù)日趨完善。由于單片機具有體積小、重量輕、價格便宜、功耗低、控制功能強及運算速度快等特點，因而在國民經(jīng)濟建設(shè)、軍事及家用電器等各個領(lǐng)域均得到了廣泛的應(yīng)用。本設(shè)計利用單片機及附加電子元器件實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和控制算法，來完成某一實際功能，檢驗并提高同學(xué)對整體電路設(shè)計和把握能力，了解單片機系統(tǒng)設(shè)計流程，以及電路板的實際制作和調(diào)試能力。同時也加強對數(shù)字電路、單片機和微機原理等課程知識的實際應(yīng)用能力，也為同類產(chǎn)品的進一步發(fā)展奠定理論和實踐基礎(chǔ)。隨著人們生活水平的提高和安全意識的加強，對安全的要求也就越來越高。鎖自古以來就是把守護門的鐵將軍，人們對它要求甚高，既要安全可靠的防盜，又要使用方便，這也是制鎖者長期以來研制的主題。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，各類電子產(chǎn)品應(yīng)運而生，電子密碼鎖就是其中之一。據(jù)有關(guān)資料介紹，電子密碼鎖的研究從20世紀(jì)30年代就開始了，在一些特殊場所早就有所應(yīng)用。這種鎖是通過鍵盤輸入一組密碼完成開鎖過程。研究這種鎖的初衷，就是為提高鎖的安全性。由于電子鎖的密鑰量（密碼量）極大，可以與機械鎖配合使用，并且可以避免因鑰匙被仿制而留下安全隱患。電子鎖只需記住一組密碼，無需攜帶金屬鑰匙，免除了人們攜帶金屬鑰匙的煩惱，而被越來越多的人所欣賞。電子鎖的種類繁多，例如數(shù)碼鎖，指紋鎖，磁卡鎖，IC卡鎖，生物鎖等。但較實用的還是按鍵式電子密碼鎖。20世紀(jì)80年代后，隨著電子鎖專用集成電路的出現(xiàn)，電子鎖的體積縮小，可靠性提高，成本較高，是適合使用在安全性要求較高的場合，且需要有電源提供能量，使用還局限在一定范圍，難以普及，所以對它的研究一直沒有明顯進展。目前，在西方發(fā)達國家，電子密碼鎖技術(shù)相對先進，種類齊全，電子密碼鎖已被廣泛應(yīng)用于智能門禁系統(tǒng)中，通過多種更加安全，更加可靠的技術(shù)實現(xiàn)大門的管理。在我國電子鎖整體水平尚處于國際上70年代左右，電子密碼鎖的成本還很高，市場上仍以按鍵電子鎖為主，按鍵式和卡片鑰匙式電子鎖已引進國際先進水平，現(xiàn)國內(nèi)有幾個廠生產(chǎn)供應(yīng)市場。但國內(nèi)自行研制開發(fā)的電子鎖，其市場結(jié)構(gòu)尚未形成，應(yīng)用還不廣泛。國內(nèi)的不少企業(yè)也引進了世界上先進的技術(shù)，發(fā)展前景非?？捎^。希望通過不斷的努力，使電子密碼鎖在我國也能得到廣泛應(yīng)用1。 1.2 電子密碼鎖發(fā)展趨勢 電子密碼鎖應(yīng)用于金融業(yè),其根本的作用是“授權(quán)”，即被“授權(quán)”的人才可以存取錢、物。廣義上講，金融業(yè)的“授權(quán)”主要包括以下三種層次的內(nèi)容：(1) 授予保管權(quán)，如使用保管箱、保險箱和保險柜； (2) 授予出入權(quán)，如出入金庫、運鈔車和保管室；(3) 授予流通權(quán)，如自動存取款。目前，金融行業(yè)電子密碼鎖的應(yīng)用主要集中在前兩個層面上。下面將介紹幾種在金融行業(yè)中使用較多的電子密碼鎖以及它們的技術(shù)發(fā)展方向。當(dāng)然，以上所說的授權(quán)技術(shù)再高超，都必須由精良的“鎖具”擔(dān)當(dāng)承載結(jié)構(gòu)部件，實現(xiàn)開啟、閉鎖的功能，而且承擔(dān)實體防護作用，抵抗住或盡量延遲破壞行為，讓電子密碼鎖“軟、硬不吃”。一般情況下，鎖具防盜的關(guān)鍵是鎖身外殼、閉鎖的部件的強度、鎖止型式、配合間隙和布局。提高電子密碼鎖之防護能力的必然途徑是報警，在金融業(yè)的許多場所有人值守、有電視監(jiān)控，具有報警功能，可以綜合物理防范和人力防范兩種作用。報警的前提是具備探測功能，根據(jù)電子密碼鎖的使用場所和防護要求，可選擇多種多樣的探測手段。在中國的城市金融業(yè)中，實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)報警已經(jīng)成為對各金融網(wǎng)點的基本要求。根據(jù)國內(nèi)外的實踐經(jīng)驗，金融業(yè)實行安全防范風(fēng)險等級很有必要，即依據(jù)使用的防盜報警器材的性能、安裝布局和人員值守狀況等，可以評估被防護物或區(qū)域的防護能力,得出風(fēng)險等級，其中，電子密碼鎖的性能至關(guān)重要。由于數(shù)字、字符、圖形圖像、人體生物特征和時間等要素均可成為鑰匙的電子信息，組合使用這些信息能夠使電子密碼鎖獲得高度的保密性，如防范森嚴(yán)的金庫，需要使用復(fù)合信息密碼的電子密碼鎖,這樣對盜賊而言是“道高一尺、魔高一丈”。組合使用信息也能夠使電子密碼鎖獲得無窮擴展的可能，使產(chǎn)品多樣化，對用戶而言是“千挑百選、自得其所”。 2. 總體設(shè)計方案2.1 電子密碼鎖設(shè)計的具體要求電子密碼鎖設(shè)計的具體要求如下：(1) 本設(shè)計為了防止密碼被竊取要求在輸入密碼時在LCD屏幕上顯示*號。(2) 設(shè)計開鎖密碼位小于六位密碼的電子密碼鎖。(3) 能夠LCD顯示在密碼正確時顯示OPNE OK！，密碼錯誤時顯示PASSWORD ERROR，輸入密碼時顯示YOUR PASSWORD。(4) 44矩陣鍵盤其中包括0-9的數(shù)字鍵和A-F的功能鍵。(5) 本產(chǎn)品具有報警功能，當(dāng)輸入密碼三次錯誤時蜂鳴器報警。(6) 密碼可以由用戶自己修改設(shè)定（只支持6位密碼），修改密碼之前必須再次輸入密碼，在輸入新密碼時候需要二次確認(rèn)，以防止誤操作。2.2 總體設(shè)計方案方案一：采用數(shù)字電路控制。用以74LS112雙JK觸發(fā)器構(gòu)成的數(shù)字邏輯電路作為密碼鎖的核心控制，共設(shè)了9個用戶輸入鍵，其中只有4個是有效的密碼按鍵，其它的都是干擾按鍵，若按下干擾鍵，鍵盤輸入電路自動清零，原先輸入的密碼無效，需要重新輸入；如果用戶輸入密碼的時間超過10秒（一般情況下，用戶不會超過10秒，若用戶覺得不便，還可以修改）電路將報警20秒，若電路連續(xù)報警三次，電路將鎖定鍵盤2分鐘，防止他人的非法操作。采用數(shù)字電路設(shè)計的方案好處就是設(shè)計簡單但控制的準(zhǔn)確性和靈活性差。故不采用2。方案二：采用一種是用以STC89C52為核心的單片機控制方案。選用單片機STC89C52作為本設(shè)計的核心元件，利用單片機靈活的編程設(shè)計和豐富的IO端口，及其控制的準(zhǔn)確性，實現(xiàn)基本的密碼鎖功能。在單片機的外圍電路外接輸入鍵盤用于密碼的輸入和一些功能的控制，外接LCD1602顯示器用于顯示作用2。其原理如圖1所示。圖1 單片機控制密碼鎖原理圖由圖1可知方案二控制靈活準(zhǔn)確性好且保密性強還具有擴展功能，根據(jù)現(xiàn)實生活的需要，此次設(shè)計采用此方案。2.3 系統(tǒng)總體設(shè)計原理本設(shè)計主要由單片機、矩陣鍵盤、液晶顯示器和密碼存儲等部分組成。其中矩陣鍵盤用于輸入數(shù)字密碼和進行各種功能的實現(xiàn)。由用戶通過連接單片機的矩陣鍵盤輸入密碼，后經(jīng)過單片機對用戶輸入的密碼與自己保存的密碼進行對比，從而判斷密碼是否正確，然后控制引腳的高低電平傳到開鎖電路或者報警電路控制開鎖還是報警，實際使用時只要將單片機的負(fù)載發(fā)光二極管換成電子密碼鎖的電磁鐵吸合線圈即可3。系統(tǒng)整體框圖如圖2所示。 圖2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 各模塊功能如下：(1) 鍵盤輸入模塊：分為密碼輸入按鍵與幾個功能按鍵，用于完成密碼鎖輸入功能。(2) 顯示模塊：用于完成對系統(tǒng)狀態(tài)顯示及操作提示功能。(3) 復(fù)位電路：完成系統(tǒng)的復(fù)位。(4) 報警電路：用于完成輸錯密碼時候的警報功能。(5) 密碼存儲模塊：用于完成掉電存儲功能，使修改的密碼斷電后仍能保存。(6) 開鎖電路：應(yīng)用發(fā)光二極管模擬開鎖，完成開鎖及開鎖提示。3電子密碼鎖的硬件設(shè)計3.1 主控芯片STC89C523.1.1 單片機STC89C52簡介STC89C52是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗，高性能CMOS8位單片機，片內(nèi)含8k bytes的可系統(tǒng)編程的Flash只讀程序存儲器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)8051指令系統(tǒng)及引腳。它集Flash程序存儲器，既可在線編程（ISP）也可用傳統(tǒng)方法進行編程及通用8位微處理器于單片芯片中，ATMEL公司的功能強大，低價位STC89C52單片機可為您提供許多高性價比的應(yīng)用場合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域4。 主要特性:與MCS-51 兼容 4K字節(jié)可編程閃爍存儲器 壽命：1000寫擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時間：10年全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz三級程序存儲器鎖定128*8位內(nèi)部RAM32可編程IO線兩個16位定時器計數(shù)器5個中斷源 可編程串行通道低功耗的閑置和掉電模式片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 3.1.2 STC89C52功能STC89C52是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。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指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的STC89C52是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案，STC89C52芯片引腳圖如圖3所示。圖3 單片機引腳圖3.2 存儲電路AT24C04是美國Atmel公司的低功耗CMOS型EPROM，內(nèi)含2568位存儲空間，具有工作電壓寬(2.55.5 V)、擦寫次數(shù)多(大于10000次)、寫入速度快(小于10 ms)、抗干擾能力強、數(shù)據(jù)不易丟失、體積小等特點。而且他是采用了IC總線式進行數(shù)據(jù)讀寫的串行器件，占用很少的資源和IO線，并且支持在線編程，進行數(shù)據(jù)實時的存取十分方便。AT24C04中帶有的片內(nèi)地址寄存器。每寫入或讀出一個數(shù)據(jù)字節(jié)后，該地址寄存器自動加1，以實現(xiàn)對下一個存儲單元的讀寫。所有字節(jié)均以單一操作方式讀取。為降低總的寫入時間，一次操作可寫入多達8個字節(jié)的數(shù)據(jù)。IC總線是一種用于IC器件之間連接的二線制總線。他通過SDA(串行數(shù)據(jù)線)及SCL(串行時鐘線)兩根線在連到總線上的器件之間傳送信息，并根據(jù)地址識別每個器件。AT24C04正是運用了IC規(guī)程，使用主從機雙向通信，主機(通常為單片機)和從機(AT24C04)均可工作于接收器和發(fā)送器狀態(tài)。主機產(chǎn)生串行時鐘信號(通過SCL引腳)并發(fā)出控制字，控制總線的傳送方向，并產(chǎn)生開始和停止的條件。無論是主機還是從機，接收到一個字節(jié)后必須發(fā)出一個確認(rèn)信號ACK。AT24C04的控制字由8位二進制數(shù)構(gòu)成，在開始信號發(fā)出以后，主機便會發(fā)出控制字，以選擇從機并控制總線傳送的方向5。管腳功能：SCL為串行時鐘：串行時鐘輸入管腳用于產(chǎn)生器件所有數(shù)據(jù)發(fā)送或接收的時鐘這是一個輸入管腳。SDL為串行數(shù)據(jù)地址：雙向串行數(shù)據(jù)地址管腳用于器件所有數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收SDL，是一個漏極開路輸出管腳可與其它漏極開路輸出或集電極開路輸出進行線或。A0、A1、A2為器件地址輸入端：當(dāng)使用24C04時最大可級聯(lián)8個器件，如果只有一個24C04總線尋址，這三個地址輸入腳A0、A1、A2可懸空或連接到Vss。WP為寫保護：如果WP 管腳連接到Vcc 所有的內(nèi)容都被寫保護只能讀當(dāng)WP, 管腳連接到Vss 或懸空,允許器件進行正常的讀寫操作。管腳圖如圖4所示。圖4 AT24C04引腳圖3.3 LCD顯示模塊液晶顯示模塊已作為很多電子產(chǎn)品的通過器件，如在計算器、萬用表、電子表及很多家用電子產(chǎn)品中都可以看到，顯示的主要是數(shù)字、專用符號和圖形。1602型LCD顯示模塊具有體積小，功耗低，顯示內(nèi)容豐富等特點。1602型LCD可以顯示2行16個字符，有8位數(shù)據(jù)總線D0-D7和RS,RW,EN三個控制端口，工作電壓為5V，并且具有字符對比度調(diào)節(jié)和背光功能6。1602型LCD基本操作程序如表1所示。表1 LCD1602基本操作程序讀狀態(tài)輸入RS=L，RW=H，E=H輸出D0D7=狀態(tài)字寫指令輸入RS=L，RW=L，D0D7=指令碼，E=高脈沖輸出無讀數(shù)據(jù)輸入RS=H，RW=H，E=H輸出D0D7=數(shù)據(jù)寫數(shù)據(jù)輸入RS=H，RW=L，D0D7=數(shù)據(jù)，E=高脈沖輸出無1602型LCD主要技術(shù)參數(shù)：顯示容量:162個字符芯片工作電壓:4.55.5V工作電流:2.0mA(5.0V)模塊最佳工作電壓:5.0V字符尺寸:2.954.35(WH)mm1602型LCD的接口信號如表2所示。表2 LCD1602接口信號編號符號引腳說明編號符號引腳說明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)命令選擇12D5數(shù)據(jù)5RW讀寫選擇13D6數(shù)據(jù)6E使能信號14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)16BLK背光源負(fù)極3.4 單片機最小系統(tǒng)3.4.1 晶振電路STC89C52引腳XTAL1和XTAL2與晶體振蕩器及電容C1、C2按圖3所示方式連接。晶振、電容C1C2及片內(nèi)與非門（作為反饋、放大元件）構(gòu)成了電容三點式振蕩器，振蕩信號頻率與晶振頻率及電容C1、C2的容量有關(guān)，但主要由晶振頻率決定，范圍在033MHz之間，電容C1、C2取值范圍在530pF之間。根據(jù)實際情況，本設(shè)計中采用12MHZ做系統(tǒng)的外部晶振。電容取值為30pF。晶振電路圖如圖3所示。圖3 晶振電路3.4.2 復(fù)位電路單片機復(fù)位是使CPU和系統(tǒng)中的其他功能部件都處在一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。該電路在最簡單的復(fù)位電路下增加了手動復(fù)位按鍵，在接通電源瞬間，電容C3上的電壓很小，復(fù)位下拉電阻上的電壓接近電源電壓，即RST為高電平，在電容充電的過程中RST端電壓逐漸下降，當(dāng)RST端的電壓小于某一數(shù)值后，CPU脫離復(fù)位狀態(tài)，由于電容C3足夠大，可以保證RST高電平有效時間大于24個振蕩周期，CPU能夠可靠復(fù)位。增加手動復(fù)位按鍵是為了避免死機時無法可靠復(fù)位。當(dāng)復(fù)位按鍵按下后電容C3通過R1放電。當(dāng)電容C1放電結(jié)束后，CPU處于復(fù)位狀態(tài)，松手后，電容C3充電，RST端電位下降，CPU脫離復(fù)位狀態(tài)。R1的作用在于限制按鍵按下瞬間電容C3的放電電流，避免產(chǎn)生火花，以保護按鍵觸電。其電路如圖4所示。圖4 復(fù)位電路3.5 報警電路報警部分由蜂鳴器發(fā)聲裝置及外圍電路組成，加電后不發(fā)聲，當(dāng)有鍵按下時，“?！甭?，每按一下，發(fā)聲一次，密碼正確時，不發(fā)聲直接開鎖，當(dāng)密碼輸入三次錯誤時，單片機的P3.7引腳為低電平，三極管T3導(dǎo)通蜂鳴器發(fā)出噪聲報警7。圖6 報警電路3.6 開鎖電路開鎖控制電路的功能是當(dāng)輸入正確的密碼后發(fā)光二極點亮將鎖打開。開鎖步驟如下：首先利用鍵盤上的數(shù)字鍵09輸入密碼，然后按下鍵盤上的開鎖按鍵。當(dāng)用戶輸入密碼后，單片機自動識別密碼，如果密碼輸入三次不符，則報警。只有當(dāng)密碼正確，單片機才能使發(fā)光二極管亮系統(tǒng)處于開鎖狀態(tài)8。具體電路如圖7所示。圖7 開鎖電路3.7 鍵盤輸入模塊由于本設(shè)計所用到的按鍵數(shù)量較多而不適合用獨立按鍵式鍵盤。采用的是矩陣式按鍵鍵盤，它由行線和列線組成，也稱行列式鍵盤，按鍵位于行列的交叉點上，密碼鎖的密碼由鍵盤輸入完成，與獨立式按鍵鍵盤相比，要節(jié)省很多IO口。本設(shè)計中使用的這個4*4鍵盤不但能完成密碼的輸入還能作特別功能鍵用，比如清空顯示功能等。鍵盤的每個按鍵功能在程序設(shè)計中設(shè)置9。其大體能（看鍵盤按鍵上的標(biāo)記）及與單片機引腳接法如圖5所示。圖5 4*4矩陣按鍵4. 電子密碼鎖的軟件設(shè)計本系統(tǒng)軟件設(shè)計由主程序、初始化程序、LCD顯示程序、鍵盤掃描程序、鍵功能程序、密碼設(shè)置程序、EEPROM讀寫程序和延時程序等組成。4.1 主程序主程序流程圖如圖8所示，當(dāng)開始接上電源，程序進行初始化設(shè)置，然后在鍵盤上輸入密碼，此系統(tǒng)進行鍵盤掃描，密碼正確，開鎖成功，密碼錯誤3次出錯報警，選擇是否修改密碼，若要修改密碼，先輸入舊密碼，密碼正確后設(shè)置新密碼，錯誤時報警，需要兩次確認(rèn)新密碼，確認(rèn)后，密碼修改成功，否則結(jié)束最終返回。然后啟動程序，進行保護，再次在鍵盤上輸入密碼，系統(tǒng)進行掃描，如果和之前一樣，則執(zhí)行相同程序，如不是，則執(zhí)行另一種程序10。圖8 主程序流程圖4.2 按鍵軟件設(shè)計按鍵功能流程圖如圖9所示，在按鍵當(dāng)中，有與輸入、開鎖、清除、設(shè)置、確認(rèn)、清除一位的程序相對應(yīng)的按鍵，并按順序與輸入的數(shù)相比較，當(dāng)輸入正確時，進入密碼程序，錯誤時進行清除，輸入兩次新密碼正確時，可進行重新設(shè)置密碼，最后確認(rèn)程序。圖9 按鍵功能流程圖4.3 密碼設(shè)置軟件設(shè)計密碼設(shè)置流程圖如圖10所示，開始按下設(shè)置鍵，輸入舊密碼，如果錯誤累計三次，進行報警程序。如果輸入正確，可以修改密碼，確認(rèn)后再次輸入新密碼，如果兩次輸入一樣，則輸入成功。如果兩次輸入的新密碼不一樣，則修改密碼失敗，重新返回設(shè)置新密碼11。圖10 密碼設(shè)置流程圖4.4 開鎖軟件設(shè)計開鎖流程如圖11所示，當(dāng)開始接上電源，程序進行初始化設(shè)置，然后在鍵盤上輸入密碼，按下開鎖鍵，如果輸入正確，則開鎖成功。如果輸入錯誤累計達到三次，則執(zhí)行報警程序。圖11 開鎖流程圖5. 調(diào)試與實現(xiàn)5.1 軟件調(diào)試程序在KEIL C51上調(diào)試，采用模塊程序設(shè)計技術(shù),則逐個模塊調(diào)好后再進行系統(tǒng)程序總調(diào)。 對于模塊結(jié)構(gòu)程序要一個個子程序分別調(diào)試。調(diào)試時,一定要符合入口條件和出口條件,調(diào)試可用單步運行和斷點運行方式,通過檢查用者系統(tǒng)的CPU現(xiàn)場情況、RAM的內(nèi)容和IO口的狀態(tài),檢測程序執(zhí)行結(jié)果是否符合設(shè)計要求,有無循環(huán)錯誤、有無機器碼錯誤以及轉(zhuǎn)移地址的錯誤,同時,還可以發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中存在的硬件設(shè)計錯誤和軟件算法錯誤。 各程序模塊通過后,則可以把相關(guān)功能塊連在一起進行總調(diào)。這個階段若有故障,可以考慮各子程序運行時是否破壞了現(xiàn)場,緩沖單元、工作寄存器是否發(fā)生沖突,標(biāo)志位的建立和清除是否有誤,堆棧區(qū)是否有溢出,輸入設(shè)備的狀態(tài)是否正常等等,若用者系統(tǒng)是在開發(fā)機的監(jiān)控程序下運行時,還要考慮用者緩沖單元是否和監(jiān)控程序的工作單元發(fā)生沖突。 單步和斷點調(diào)試后,還應(yīng)進行連續(xù)調(diào)試,用以確定定時精度、CPU的實時響應(yīng)等問題。當(dāng)全部調(diào)試和修改完成后,將程序固化到STC89C52中。進行整機調(diào)試。各功能實現(xiàn)則調(diào)試完成12。5.2 Proteus仿真在軟件能實現(xiàn)的條件下，利用Proteus進行仿真，通過不停的調(diào)試與改正，最后終于實現(xiàn)了密碼鎖的功能，Proteus仿真結(jié)果如圖12與圖13所示。當(dāng)連好各個模塊電路的導(dǎo)線后，導(dǎo)入芯片程序，運行該密碼鎖仿真電路，通過按鍵可以進行密碼鎖的開鎖，修改密碼，錯誤密碼3次以上報警的操作，LCD顯示屏顯示相應(yīng)的操作現(xiàn)象，密碼正確可以開鎖，進而可以修改密碼，密碼錯誤三次由蜂鳴器發(fā)出報警聲，如果系統(tǒng)出現(xiàn)錯誤還可以通過復(fù)位電路進行復(fù)位13?？傊谠械睦碚摶A(chǔ)上，通過Proteus能夠成功的進行密碼鎖基本操作的仿真，實現(xiàn)了相關(guān)的功能。圖12 密碼輸入正確仿真電路圖圖13 密碼輸入錯誤仿真電路圖5.3 Protel99 SE 電路設(shè)計Protel99 SE 是 Altium 公司推出的一款著名的電子電路PCB輔助設(shè)計軟件，廣泛應(yīng)用于原理圖設(shè)計、PCB設(shè)計等。Protel99 SE的功能完善，包括Service pack 6，并且提供了各種元件庫，為用戶提供了大量的電子器件參考手冊及全套教程。Protel99 SE 基于 Windows環(huán)境，功能強大，人機界面友好，能讓使用者在具有最完整的功能環(huán)境下，提升設(shè)計上的品質(zhì)和效率14。在proteus運行仿真實現(xiàn)的條件下，利用Protel99 SE 畫出原理圖，生成PCB圖如圖14所示。圖14 電子密碼鎖PCB圖5.4 硬件調(diào)試單片機應(yīng)用系統(tǒng)的硬件調(diào)試和軟件調(diào)試是分不開的許多硬件故障只有通過軟、硬件聯(lián)調(diào)才能發(fā)現(xiàn),但一般是先排除系統(tǒng)中比較明顯的硬件故障后才和軟件一起聯(lián)調(diào)。 常見的硬件故障： (1) 邏輯錯誤 硬件的邏輯錯誤是由于設(shè)計錯誤和焊接過程中的工藝錯誤而造成的,包括錯線、開路、短路等,其中最常見的是短路故障。 (2) 元器件錯誤 元器件錯誤的原因有器件損壞或性能不符合要求,電解電容、二極管的極性接反或集成塊裝反等。 (3) 可靠性差 應(yīng)用系統(tǒng)可靠性差的原因很多,如內(nèi)部和外部的干擾、電壓紋波系數(shù)過大、器件負(fù)載過重等均會造成系統(tǒng)的可靠性差。另外,走線和布置的不合理也會造成系統(tǒng)可靠性差。 (4) 電源故障 電源故障包括：電壓值不符合設(shè)計要求、電源功率不足、負(fù)載能力差、紋波太重等。 硬件調(diào)試辦法：脫機調(diào)試是在加電前,先用萬用表等工具,按圖紙仔細核對線路是否正確,并對元器件的安裝、型號、規(guī)格等進行仔細檢查,特別焊接時有無走線之間相互短路等15。 經(jīng)過軟件和硬件調(diào)試成功后，所做實物演示如圖15、16以及圖17所示。圖15 輸入密碼時實物演示圖圖16 密碼輸入正確時實物演示圖圖17 密碼輸入錯誤時實物演示圖6. 結(jié)論以上為畢業(yè)期間所作的畢業(yè)論文-基于單片機的電子密碼鎖設(shè)計，它經(jīng)過多次修改和整理，可以滿足設(shè)計的基本要求。輸入密碼時，如三次輸入錯誤，則進行報警，在輸入時，LCD顯示為“*”，在修改密碼時，則顯示數(shù)字。次設(shè)計還具有防盜功能，如對密碼控制系統(tǒng)進行破壞，有報警功能。通過對該課題的研究，加深對所學(xué)知識的理解，提高對課外知識的學(xué)習(xí)能力， 增強知識的應(yīng)用能力，提高解決實際問題的能力，培養(yǎng)自我創(chuàng)新意識。積累實踐經(jīng)驗，為以后的發(fā)展打下基礎(chǔ)，也為以后我們自己在這方面的發(fā)展打下基礎(chǔ)，并能夠在這方面培養(yǎng)自己的興趣。在設(shè)計中我們必須首先熟悉和掌握單片機的結(jié)構(gòu)及工作原理，單片機的接口技術(shù)及相關(guān)外圍芯片的外特性，控制方法。以單片機核心的電路設(shè)計的基本方法和技術(shù)了解表關(guān)電路參數(shù)的計算方法。單片機不是完成某一個邏輯功能的芯片,而是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上。概括的講：一塊芯片就成了一臺計算機。它的體積小、質(zhì)量輕、價格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。同時，學(xué)習(xí)使用單片機了解計算機原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。目前單片機滲透到我們生活的各個領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個領(lǐng)域沒有單片機的蹤跡。導(dǎo)航裝置，飛機上各種儀表的控制，計算機的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄像機、攝像機、全自動洗衣機的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機。更不用說自動控制領(lǐng)域的機器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。因此，單片機的學(xué)習(xí)、開發(fā)與應(yīng)用將造就一批計算機應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。隨著單片機的廣泛應(yīng)用，將大大促進各領(lǐng)域的技術(shù)更新，向自動化、小型化、智能化方向邁進。而對于我們來說，我們這代人的目標(biāo)和任務(wù)是把這些高科技產(chǎn)品更升一個層次。畢業(yè)設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識,發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié),是對學(xué)生實際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程，隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新日異，單片機已經(jīng)成為當(dāng)今計算機應(yīng)用中空前活躍的領(lǐng)域， 在生活中可以說得是無處不在。因此作為二十一世紀(jì)的大學(xué)來說掌握單片機的開發(fā)技術(shù)是十分重要的。通過這次畢業(yè)設(shè)計，無論從選題到定稿，從理論到實踐都使我學(xué)到了很多東西，它不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。同時也明白了理論與實踐相結(jié)合的重要性，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。參考文獻1 韓團軍.基于單片機的電子密碼鎖設(shè)計J.國外電子測量技術(shù),2010,(07) :58-61.2 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分）第4版M.北京:高等教育出版社,2008.3 郭海英.基于單片機的電子安全密碼鎖的設(shè)計J.現(xiàn)代電子技術(shù),2005,(13):95- 97.4 李建忠.單片機原理及應(yīng)用M.西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2002.5 岳學(xué)軍,陳姍,陸健強.基于單片機與串行通信的電子密碼鎖設(shè)計J.云南大學(xué)學(xué)報,2009,(05):2- 6.6 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分）第4版M.北京:高等教育出版社,2006.7 丁冬艷.基于單片機防盜電子密碼鎖設(shè)計J.硅谷,2010,(01):126-130.8 王金國.采用單片機的電子密碼鎖控制電路J.山東煤炭科技,2000,(03):30-33.9 董繼成.一種新型安全的單片機密碼鎖J.電子技術(shù),2004,(03) :58-60. 10 陳開文.基于AT89C51的安全密碼鎖應(yīng)用設(shè)計J.科技資訊,2006,(04):27- 28.11 周 勇,付大鵬,劉剛強.新型家用密碼鎖的研究J.機械,2002,29(增刊):128-129.12 周功明.基于AT89C51單片機的防盜自動報警電子密碼鎖系統(tǒng)的設(shè)計J.綿陽師范學(xué)院學(xué)報,2007,(05):112- 115.13 王宜懷.單片機原理及其嵌入式應(yīng)用教程M.北京:北京希望電子出版社,2002. 14 周鑫,何建新,劉琥.基于單片機的電子密碼鎖控制電路設(shè)計J.成都信息工程學(xué)院學(xué)報,2009,(04):341-345.15 先鋒工作室.單片機程序設(shè)計實例M.北京:清華大學(xué)出版社,2003.Design of Electric Password Lock Based on MCUDepartment of Physics and Electronic Information Science and Electronic Information Science and Technology ProfessionalAbstract: As people living standard rise and security awareness strengthening, peoples safety requirements will single-chip processor electronic locks arises at the the safety and economical practical point of view, uses the United States Atmel Corporation STC89C52 microcontroller and Low power consumption CMOS type E PROM AT24C04 as a master chip and the data memory unit, it Combined peripheral keyboard input with LCD display and alarm and the lock circuit module. realize The function of electronic locks. It is under the premise of correct password can open the lock; Enter the wrong password can alarm; Password can change according to the needs of user. Function. This password locks design method is rational, simple, low cost, safe and practical characteristics, and it value.Keywords: Password lock;STC89C52 MCU;Alarm;LCD Display;AT24C04致 謝四年的大學(xué)生活不知不覺中就要結(jié)束了，在這段難忘的生活中，有許多美好的回憶，在畢業(yè)論文設(shè)計之中，我的老師和我的同學(xué)都不吝的指導(dǎo)我，我需要感謝的人太多太多，首先要感謝我的學(xué)校，感謝在這四年中讓我領(lǐng)悟到誠實做人，踏實做事，扎實做學(xué)問的深刻道理，讓我從一個懵懂得高中生變成一個成熟的大學(xué)生，其次我要感謝的是我的導(dǎo)師楊利容老師。雖然楊利容老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計的每個階段，都給予我悉心的指導(dǎo)和幫助，關(guān)心我們每個階段所做的工作，當(dāng)然，還要感謝寢室的兄弟們在我完成論文的過程中給予我的幫助和鼓勵，也是他們陪我度過了這四年的生活，感謝能有這段美好的記憶。現(xiàn)在即將揮別我的學(xué)校、老師、同學(xué)，還有我四年的大學(xué)生活，雖然依依不舍，但是對未來的路，我充滿了信心。最后，感謝在大學(xué)期間認(rèn)識我和我認(rèn)識的所有人，有你們的陪伴，才有我大學(xué)生活的絢麗多彩。附錄電子密碼鎖源程序：#include0;x-)for(y=110;y0;y-); void delay() 短延時，兩個機器周期,做總線的延時用;void write_com(uchar com) 向LCD寫指令rs=0;rd=0;lcden=0;P1=com;delayms(3);lcden=1;delayms(3);lcden=0;void write_date(uchar date) 向LCD寫數(shù)據(jù)rs=1;rd=0;lcden=0;P1=date;delayms(3);lcden=1;delayms(3);lcden=0;void Display_String(uchar *p,uchar com) 在LCD指定行顯示字符串子程序 uchar i; write_com(com); for(i=0;i16;i+) write_date(pi);void init_lcd() LCD 初始化lcden=0;write_com(0x38); 設(shè)置功能兩行顯示write_com(0x0c); 光標(biāo)移動顯示數(shù)字write_com(0x06); 設(shè)置光標(biāo)向右移write_com(0x01); 清屏write_com(0x80); 顯示數(shù)據(jù)儲存器地址 Display_String(table,0x80);Display_String( ,0xc0);void start() 起始位(scl保持“高”時，sda由“高”變?yōu)椤暗汀睘殚_始條件)sda=1;scl=1;delay4us();sda=0;delay4us();scl=0;void stop() 停止位(scl保持“高”sda由“低”變?yōu)椤案摺睍r為停止條件）sda=0;scl=1;delay4us();sda=1;delay4us();scl=0;void init() 24C04初始化sda=1;delay();scl=1;delay();void ack() 發(fā)送應(yīng)答信號sda=0;scl=1;delay4us();scl=0;sda=1;void noack() 發(fā)送非應(yīng)答信號sda=1;scl=1;delay4us();scl=0;sda=0;uchar recbyte() 從芯片讀取1字節(jié)uchar i,rd;rd=0x00;sda=1; 置數(shù)據(jù)線為輸入方式for(i=0;i8;i+)scl=1;rd=1; rd等于rd左移1位rd|=sda; rd等于sda與rd位或delay4us();scl=0;delay4us();scl=0;delay4us();return rd;uchar sendbyte(uchar wd) 向芯片發(fā)送1字節(jié)uchar i;bit ack0;for(i=0;i8;i+)sda=(bit)(wd&0x80); 循環(huán)移入8位_nop_();_nop_();scl=1;delay4us();scl=0;wd=1;delay4us();sda=1; 釋放總線并準(zhǔn)備讀取應(yīng)答scl=1;delay4us();ack0=!sda; 0表示無應(yīng)答scl=0;delay4us ();return ack0; 返回應(yīng)答uchar Recstring(uchar slave,uchar subaddr,uchar *buffer,uchar n) 接收多字節(jié)數(shù)據(jù)函數(shù) uchar i; start(); if(!sendbyte(slave) return 0; 器件地址 if(!sendbyte(subaddr) return 0; 器件子地址 start(); if(!sendbyte(slave+1) return 0; 器件地址，讀操作 for(i=0;in-1;i+) bufferi=recbyte(); 接收數(shù)據(jù)ack(); 發(fā)送應(yīng)答位 buffern-1=recbyte(); 接收最后一位 noack(); 發(fā)送非應(yīng)答 stop(); return 1;uchar Sendstring(uchar slave,uchar subaddr,uchar *buffer,uchar n) 發(fā)送多字節(jié)數(shù)據(jù)函數(shù)uchar i;start();if(!sendbyte(slave) return 0; 發(fā)送器件地址if(!s