《微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)》課程設(shè)計(jì)一種由微機(jī)實(shí)現(xiàn)的多功能密碼鎖設(shè)計(jì)

1、 編號(hào)：0 8 1 4 1 1 4課程設(shè)計(jì)微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)（ 2008級(jí)本科）題 目：一種由微機(jī)實(shí)現(xiàn)的多功能密碼鎖設(shè)計(jì) 系（部）院： 物理與機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 作者姓名： 指導(dǎo)教師： 職稱： 副 教 授 完成日期： 2011 年 6 月 30 日河西學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書論 文 題 目一種由微機(jī)實(shí)現(xiàn)的多功能密碼鎖作 者 姓 名所屬院、專業(yè)、年級(jí)物理與機(jī)電工程學(xué)院電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)08年級(jí)指導(dǎo)教師姓名、職稱張靜 副教授任務(wù)下達(dá)日期2011年6月20日一、設(shè)計(jì)內(nèi)容及技術(shù)要求：密碼鎖在輸入密碼正確的條件下輸出開鎖電平，控制電控鎖開啟，同時(shí)顯示00字樣。當(dāng)

2、輸入密碼錯(cuò)誤時(shí)，發(fā)出錯(cuò)誤警告聲音，同時(shí)顯示ff字樣。當(dāng)六次誤碼輸入的條件下，產(chǎn)生報(bào)警電平報(bào)警。采用90秒定時(shí)中斷，輸出控制信號(hào)，防止長時(shí)間無效操作。二、課程設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告要求1、選用8086和適當(dāng)?shù)拇鎯?chǔ)器及接口芯片完成相應(yīng)的功能。2、用led顯示器顯示電子鎖的當(dāng)前狀態(tài)。3、畫出詳細(xì)的硬件連接圖。4、給出程序設(shè)計(jì)思路、畫出軟件流程圖。5、給出所有程序清單并加上必要注釋。6、完成設(shè)計(jì)說明書（包括封面、目錄、設(shè)計(jì)任務(wù)書、硬件設(shè)計(jì)思路、硬件原理圖、軟件設(shè)計(jì)思路、程序流程框圖、程序清單、所用器件型號(hào)、總結(jié)體會(huì)、參考文獻(xiàn)等）。三、設(shè)計(jì)進(jìn)度第一周：星期一上午 討論設(shè)計(jì)題目星期一下午 查資料星期二至星期五 完成

3、對(duì)硬件電路的基本設(shè)計(jì)第二周：星期一至星期二 完成軟件流程圖及軟件設(shè)計(jì)星期三至星期四 軟硬件統(tǒng)調(diào)，寫說明書，畫圖星期五 答辯指導(dǎo)教師簽字：目錄一、設(shè)計(jì)任務(wù) 1二、設(shè)計(jì)要求 1三、整體功能描述 1四、設(shè)計(jì)思路 1五、硬件設(shè)計(jì) 2 1.鍵盤 2 2.中斷控制 2 3.計(jì)時(shí) 2 4.按鍵響應(yīng) 2 5.報(bào)警 3 6.儲(chǔ)存器及片選 3 7.硬件部分電路圖 4六、軟件設(shè)計(jì) 6七、程序清單 7八、設(shè)計(jì)總結(jié)與體會(huì)8九、參考資料8十、附錄8一種由微機(jī)實(shí)現(xiàn)的多功能密碼鎖設(shè)計(jì)說明書一、 設(shè)計(jì)目標(biāo)1密碼鎖在輸入密碼正確的條件下輸出開鎖電平，控制電控鎖開啟，同時(shí)顯示00字樣。2當(dāng)輸入密碼錯(cuò)誤時(shí)，發(fā)出錯(cuò)誤警告聲音，同時(shí)顯示

4、ff字樣。3當(dāng)六次誤碼輸入的條件下，產(chǎn)生報(bào)警電平報(bào)警。4還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)密碼的修改，修改成功后，蜂鳴器發(fā)出確認(rèn)音。二、 設(shè)計(jì)要求1選用8086和適當(dāng)?shù)拇鎯?chǔ)器及接口芯片完成相應(yīng)的功能。2用led顯示器顯示電子鎖的當(dāng)前狀態(tài)。3畫出詳細(xì)的硬件連接圖。4給出程序設(shè)計(jì)思路、畫出軟件流程圖。5給出所有程序清單并加上必要注釋。6完成設(shè)計(jì)說明書（包括封面、目錄、設(shè)計(jì)任務(wù)書、硬件設(shè)計(jì)思路、硬件原理圖、軟件設(shè)計(jì)思路、程序流程框圖、程序清單、所用器件型號(hào)、總結(jié)體會(huì)、參考文獻(xiàn)等）。三、 整體功能描述本設(shè)計(jì)為多功能密碼鎖，使用存儲(chǔ)器保存密碼防止斷電后密碼丟失。工作時(shí)按下按鍵蜂鳴器會(huì)發(fā)出聲音提示按鍵有效并在數(shù)碼管有“- -”

5、閃爍字樣，若相隔1分鐘無按鍵按下，則清零。在輸入密碼正確的條件下輸出開鎖電平，控制電控鎖開啟，同時(shí)顯示00字樣。開鎖后可按下“復(fù)位/修改密碼鍵”實(shí)現(xiàn)修改密碼功能的轉(zhuǎn)入，之后先輸入密碼再輸入同樣的密碼確認(rèn)才可成功修改，修改成功后蜂鳴器會(huì)發(fā)出三聲，數(shù)碼管“00”閃爍三次提示修改密碼成功。當(dāng)輸入密碼錯(cuò)誤時(shí)，發(fā)出錯(cuò)誤警告聲音，同時(shí)顯示ff字樣，當(dāng)輸入密碼錯(cuò)誤次數(shù)累積夠6次后，蜂鳴器會(huì)產(chǎn)生90秒的報(bào)警聲響進(jìn)行報(bào)警。 四、設(shè)計(jì)思路在本次設(shè)計(jì)中，因?yàn)槊艽a鎖的基本功能使可以判斷密碼是否正確，以及完成對(duì)密碼的修改，所以需要用到輸入設(shè)備以及cpu的接口電路以及相關(guān)存儲(chǔ)設(shè)備；因?yàn)橛袌?bào)警提示功能，所以要用到相關(guān)的輸出

6、設(shè)備以及接口電路。首先，因?yàn)橐瓿蛇壿嬤\(yùn)算功能，所以必須要有cpu，cpu就選用我們最常用也最熟悉的8086，分別用一個(gè)2764作為外部存儲(chǔ)設(shè)備，因?yàn)閞om只讀不可斷電信息不丟失，用來存儲(chǔ)相關(guān)程序，而ram可讀可寫，但斷電信息會(huì)丟失，故用來存儲(chǔ)運(yùn)行期間產(chǎn)生的相關(guān)數(shù)據(jù)?？紤]到8255的端口兼具輸入輸出功能，靈活方便，所以選用一片8255作為輸入輸出設(shè)備與8086間的接口；采用0到9數(shù)字按鍵以及相關(guān)功能選擇的輸入；輸出設(shè)備方面，采用兩位數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)題目的狀態(tài)提示要求，用一個(gè)蜂鳴器作為相關(guān)的警報(bào)，提示的聲音輸出。另外，為簡化編程，采用8259中斷控制器來觸發(fā)中斷實(shí)現(xiàn)密碼鎖工作模式的轉(zhuǎn)換，其中的密碼輸入

7、及判斷功能與密碼修改功能分別用兩個(gè)外部中斷來觸發(fā)中斷服務(wù)程序來實(shí)現(xiàn)。本設(shè)計(jì)的密碼位數(shù)為6位。五、硬件設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)使用了8086、8259a、8255、8253、2764、74ls138、74ls148、地址鎖存器、數(shù)碼管以及74系列邏輯門、蜂鳴器、開關(guān)等芯片與元器件，實(shí)現(xiàn)了鍵盤輸入、中斷控制、計(jì)時(shí)、按鍵響應(yīng)、開鎖及報(bào)警等功能模塊。以下一一詳述。1.鍵盤本設(shè)計(jì)8255a的a口與兩片級(jí)聯(lián)的74ls148組合接用于輸入鍵盤，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入鍵號(hào)的讀入。工作時(shí)，8086通過程序掃描鍵盤，當(dāng)無鍵盤按下時(shí)，74ls148工作于無輸入狀態(tài)，gs口輸出高電平，接到pa4作為識(shí)別有無按鍵按下信號(hào)，pa口輸入為10h；當(dāng)

8、有按鍵輸入時(shí)，74ls148輸入口接到低電平，輸入有效，經(jīng)編碼后鍵號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)二進(jìn)制編碼送到pa口，成為能為cpu識(shí)別的代表鍵值的有效信號(hào)。讀入的按鍵信號(hào)經(jīng)8086判斷后，根據(jù)不同的功能，輸出不同的按鍵響應(yīng)，并轉(zhuǎn)移到相對(duì)應(yīng)的功能服務(wù)程序。本設(shè)計(jì)總共用到11位按鍵，包括10位數(shù)碼輸入按鍵及一位“復(fù)位/修改密碼”按鍵，電路設(shè)計(jì)總共可用按鍵有16位，供升級(jí)功能使用。鍵盤電路如下圖1所示：2.中斷控制用一片8259a芯片作為中斷控制接口電路。其中ir0與ir1中斷開放，單片工作于非緩沖方式，電平觸發(fā)，優(yōu)先級(jí)是普通全嵌套方式?？赏ㄟ^編程開中斷，通過編程或者8253計(jì)時(shí)器關(guān)中斷。電路連接如圖2所示：3.計(jì)

9、時(shí)采用8253計(jì)時(shí)器控制中斷的關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)單次輸入密碼超時(shí)則退出輸入密碼中斷子程序、報(bào)警器響鈴時(shí)間控制等功能。電路如圖2所示。4.按鍵響應(yīng)8255pc0、pc1接到數(shù)碼管片選、pc2接到蜂鳴器、pc3接到電子鎖。電路連接如圖3所示：5.報(bào)警功能同時(shí)用8255a的b口控制數(shù)碼管的顯示，c口片pc0、pc1選數(shù)碼管，pc2用來驅(qū)動(dòng)speak發(fā)出報(bào)警。電路如圖3所示。6.儲(chǔ)存器及片選電路：存儲(chǔ)器及片選電路采用一片2764存儲(chǔ)器和一片74ls138，連接電路如圖4所示：7.硬件部分電路圖8.整機(jī)電路圖：見附錄一圖1 鍵盤連接圖圖2 中斷控制器連接圖 圖3 按鍵響應(yīng)、報(bào)警、開鎖功能電路圖4 片選及存儲(chǔ)器電

10、路六、 軟件設(shè)計(jì)1.程序流程圖七、程序清單：見附錄二八、設(shè)計(jì)總結(jié)與體會(huì)通過本次課程設(shè)計(jì)，我對(duì)所學(xué)知識(shí)有了一個(gè)完整的應(yīng)用，對(duì)課程所學(xué)知識(shí)的體現(xiàn)，尤其是對(duì)8255,8259,8253等芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu),熟悉各種基本工作模式和編程方法；加深了對(duì)8086中斷系統(tǒng)工作過程的了解；學(xué)會(huì)綜合應(yīng)用多種微機(jī)接口與單元電路，構(gòu)成滿足要求的小型微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)；學(xué)會(huì)了cpu與存儲(chǔ)器的連接方法，擴(kuò)展存儲(chǔ)空間的方法。通過這次的微機(jī)課程設(shè)計(jì)，對(duì)所學(xué)知識(shí)有了個(gè)補(bǔ)充和完善，對(duì)那些模糊不懂的地方，進(jìn)行了徹底完全的學(xué)習(xí)。在設(shè)計(jì)過程中，我發(fā)現(xiàn)我對(duì)上課中講述的知識(shí)還有很大的欠缺，對(duì)很多芯片了解的不夠透徹，這也造成了我在連接硬件圖時(shí)遇到了很

11、多困難，不得不請(qǐng)教組長和學(xué)習(xí)好的同學(xué)，徹底的搞懂問題。這說明我們光掌握課本上的知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須要通過實(shí)踐才能加深對(duì)知識(shí)的理解。九、參考資料1 馮博琴,吳寧. 微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù). 北京 清華大學(xué)出版社（第二版），2007。.2 趙國相等. 微型計(jì)算機(jī)原理與匯編語言程序設(shè)計(jì). 北京 科學(xué)出版社，2004。.3 張睿,趙艷華,劉志剛. 精通protel dxp 2004電路設(shè)計(jì). 北京 電子工業(yè)出版社，2005.。4艾德才，微型計(jì)算機(jī)原理與與接口技術(shù)，北京：高等教育出版社，2004。5周明德，微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)原理及應(yīng)用。北京：清華大學(xué)出版社，2002。6 鄭學(xué)堅(jiān)，周斌。微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)

12、用。北京：清華大學(xué)出版社，2001.十、附錄附錄一：電路基本連接圖附錄二：程序清單data segment ;以下代碼寫入ramdata1 db 6 dup(?) ;輸入的密碼保存的地址data2 db 6 dup(?) ;修改后的密碼的保存地址data3 db 3,6,3,7,3,8 ;初始密碼org 01000h ;下面的代碼寫入romdtable db 80h,02h,10h,3fh,79h,71h,60h,5bhdata endsstacks segmentsta db 20 dup(?)stacks endscode segmentassume cs:code,ds:data,ss:

13、stacksstart: ；主程序mov ax,datamov ds,ax ；初始化數(shù)據(jù)段mov ax,stacksmov ss,ax ；初始化堆棧段 mov si,offset data1mov di,offset data2mov bp,offset data3mov al,09h ;(鍵盤輸入中斷)設(shè)定密碼輸入的中斷向量(即ir0的中斷向量)mov ah,25hint 21hpush bxpush dsmov dx,seg smmmov ds,dxmov dx,offset smmint 21hmov al,09h ;(鍵盤輸入中斷)設(shè)定密碼修改的中斷向量(即ir1的中斷向量)mov a

14、h,25hint 21hpush bxpush dsmov dx,seg gmmmov ds,dxmov dx,offset gmmint 21hmov al,1bh ;初始化8259out 10h,al ;單片工作，高電平有效mov al,08hout 11h,almov al,03hout 11h,almov al,0fchout 11h,al ;開放ir0，ir1mov al,20hout 10h,almov al,68hout 10h,almov al,82h ;初始化8255 a口方式0輸出，b口方式0輸入，c口輸出out 06h,ala1:stimov al,00hout 04h,

15、al ;輸出低電平使數(shù)碼管熄滅smm: ;密碼輸入程序climov dl,00hin1:cmp dl,06h ;判斷是否連續(xù)6次輸入錯(cuò)誤密碼jnz in2 ;若不是這繼續(xù)輸入mov cx,03ffh ;使蜂鳴器長鳴報(bào)警(通過延時(shí)實(shí)現(xiàn))r1:mov dh,3fhmov al,02hout 00h,al ;輸出高電平使蜂鳴器發(fā)聲r(shí)2:dec dhcmp dh,00hjnz r2loop r1jmp in4 ;報(bào)警完畢，跳至中斷返回in2: ;輸入密碼mov al,bp+4out 04h,al ;數(shù)碼管顯示ee提示輸入密碼mov bx,0hmov cx,03h ;設(shè)置循環(huán)次數(shù)in3:mov bp,o

16、ffset dtablemov al,bpout 04h,al ;數(shù)碼管提示輸入位數(shù)call ccscan ;調(diào)用鍵盤掃描程序cmp al,0bh ;判斷是否按下返回鍵jz in4mov bx+si,al ;保存輸入密碼inc bxinc bploop in3mov bp,offset dtable ;判斷密碼是否正確cldmov cx,03mov si,offset codeinmov di,offset codeorrepz cmpsb ;判斷密碼是否正確jnz wro ;若錯(cuò)誤就報(bào)警mov al,bp+3out 04h,al ;若正確數(shù)碼管就顯示00mov al,04hout 00h,a

17、l ;且給led高電平使其點(diǎn)亮xor dl,aljmp in4wro: ;出錯(cuò)報(bào)警部分inc dlmov al,bp+5 ;數(shù)碼管顯示ff提示錯(cuò)誤out 04h,almov cx,03h ;設(shè)定蜂鳴器響的次數(shù)w1:mov al,02h ;使蜂鳴器發(fā)聲out 00h,alw2: ;延時(shí)mov bl,3fhdec blcmp bl,00hjnz w2xor al,al ;輸出低電平關(guān)蜂鳴器out 00h,alw3: ;延時(shí)mov bl,3fhdec blcmp bl,00hjnz w3loop w1jmp in1 ;中斷返回in4:stiiretgmm: ;密碼修改程序climov dl,00hi

18、np1:cmp dl,06hjnz inp2mov cx,03ffhrr1:mov dh,3fhmov al,02hout 00h,alrr2:dec dhcmp dh,00hjnz rr2loop rr1jmp c4inp2:mov al,bp+4out 04h,almov bx,0000hmov cx,03hinp3:mov bp,offset dtablemov al,bpout 04h,alcall ccscancmp al,0bhjz in4mov bx+si,alinc bxinc bploop inp3mov bp,offset dtablecldmov cx,03hmov si

19、,offset data1mov di,offset data3repz cmpsbjnz wrromov al,bp+3out 04h,alxor dl,dljmp gmmwrro:inc dlmov al,bp+5out 04h,almov cx,03hww1:mov al,02hout 00h,alww2:mov bl,3fhdec blcmp bl,00hjnz ww2xor al,alout 00h,alww3:mov bl,3fhdec blcmp bl,00hjnz ww3loop ww1jmp inp1 ;當(dāng)密碼輸入正確時(shí)，轉(zhuǎn)入密碼修改部分chan: ;修改密碼部分mov si

20、,offset data1mov di,offset data2mov al,bp+6 ;數(shù)碼管提示第一次輸入out 04h,almov cx,03ffhy1:loop y1mov bp,offset dtablemov bx,0hmov cx,03hc1:mov al,bpout 04h,alcall ccscancmp al,0bhjz c4mov bx+si,al ;存放在輸入密碼緩沖區(qū)inc bxinc bploop c1mov bp,offset dtablemov al,bp+7out 04h,al ;數(shù)碼管提示第二次輸入mov cx,03ffhy2:loop y2mov bp,offset dtablemov bx,0hmov cx,03hc2:mov al,bpout 04h,alcall ccscancmp al,0bhjz c4mov bx+di,al ;存放在修改密碼緩沖區(qū)inc bxinc bploop c2mov bp,offset dtablerepz cmpsbjnz chan ;判斷兩次輸入的密碼是否一致mov di,offset codeormov cx,03hcldrep movsb ; 若是相等那就保存密碼mov al,02