基于單片機密碼鎖課程設(shè)計

1、 專專業(yè)業(yè)實實習(xí)習(xí) 報報告告 題題目目 單片機密碼鎖單片機密碼鎖 姓姓 名名: gwgw 學(xué)學(xué) 號號:007 專專 業(yè)業(yè):電子信息工程電子信息工程 班班 級級:電信電信 0804 班班 指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師: 職職 稱稱: 計計算算機機與與電電子子工工程程學(xué)學(xué)院院 2011 年年 9 月月 目 錄 1 1 概述概述.2 1.1 設(shè)計前言設(shè)計前言.2 1.2 設(shè)計要求設(shè)計要求.2 2 設(shè)計方案設(shè)計方案.2 3 硬件電路設(shè)計硬件電路設(shè)計.3 3.1 晶振電路晶振電路.3 3.2 電源電路電源電路.4 3.3 復(fù)位電路復(fù)位電路.4 3.4 上拉電阻上拉電阻.5 3.5 顯示電路設(shè)計顯示電路設(shè)計.5 3.

2、6 單片機電路單片機電路.6 3.7 主要元器件主要元器件.6 4 pcb 板制作板制作.6 4.1 pcb 板制作流程板制作流程.6 4.2 焊接及測試焊接及測試.7 4.2.1 焊接元器件焊接元器件.7 4.2.2 測試測試.8 5 軟件設(shè)計軟件設(shè)計.9 5.1 程序流程圖程序流程圖.9 5.2 源程序源程序.11 6 收獲與總結(jié)收獲與總結(jié).16 參考文獻：參考文獻：.17 附錄一附錄一 電路原理圖電路原理圖.18 附錄二附錄二 pcb 電路原理圖電路原理圖.18 專業(yè)實習(xí)專業(yè)實習(xí)報告評審表報告評審表 學(xué) 號 080910141 姓 名郭維學(xué) 院 計算機與電子工 程學(xué)院 專業(yè)班級電信 08

3、04 班 題 目單片機密碼鎖單片機密碼鎖 評 審 意 見 評審成績 指導(dǎo)教師簽名職稱評審時間 年 月 日 單片機密碼鎖設(shè)計單片機密碼鎖設(shè)計 1 概述概述 1.1 設(shè)計前言設(shè)計前言 單片機自 20 世紀(jì) 70 年代問世以來，以其極高的性能價格比，受到人們的重視和關(guān) 注，應(yīng)用很廣、發(fā)展很快。單片機體積小、重量輕、抗干擾能力強、環(huán)境要求不高、 價格低廉、可靠性高、靈活性好、開發(fā)較為容易。由于具有上述優(yōu)點，在我國，單片 機已廣泛地應(yīng)用在工業(yè)自動化控制、自動檢測、智能儀器儀表、家用電器、電力電子、 機電一體化設(shè)備等各個方面，而 51 單片機是各單片機中最為典型和最有代表性的一種。 這次畢業(yè)設(shè)計通過對它的

4、學(xué)習(xí)、應(yīng)用，以 at89s51 芯片為核心，輔以必要的電路，設(shè) 計了一個簡易的電子時鐘，它由 4.5v 直流電源供電，通過數(shù)碼管能夠準(zhǔn)確顯示時間， 調(diào)整時間，從而到達學(xué)習(xí)、設(shè)計、開發(fā)軟、硬件的能力。 1.2 設(shè)計要求設(shè)計要求 設(shè)計一個四位密碼鎖：復(fù)位之后，自己設(shè)置一個密碼之后，當(dāng)再次輸入密碼，驗 證是否正確，正確就顯示 yes，錯誤就顯示 no，復(fù)位之后可重新顯示密碼。 2 設(shè)計方案設(shè)計方案 設(shè)計思路及流程：根據(jù)上述功能介紹，密碼鎖系統(tǒng)可以分為用戶密碼輸入、顯示 和控制報警 3 大功能，因此可以鍵盤模塊、顯示模塊、報警模塊、電子鎖控制模塊和 單片機模塊。系統(tǒng)模塊圖如圖 1 所示。 單片機 電源

5、 晶振 復(fù)位 上拉電阻 數(shù)碼管顯示 鍵盤 圖 1 3 硬件電路設(shè)計硬件電路設(shè)計 3.1 晶振電路晶振電路 晶振電路由 2 個電容，一個晶振組成，如圖 2 所示。 圖 2 單片機晶振的作用是為系統(tǒng)提供基本的時鐘信號。通常一個系統(tǒng)共用一個晶振， 便于各部分保持同步。有些通訊系統(tǒng)的基頻和射頻使用不同的晶振，而通過電子調(diào)整 頻率的方法保持同步。單片機晶振有 2 個電容的作用：這 2 個電容叫晶振的負載電容， 分別接在晶振的 2 個腳上和對地的電容，一般在幾十皮法。它會影響到晶振的振諧頻 率和輸出幅度。晶振的負載電容=(cd*cg)/(cd+cg)+cic+c。 3.2 電源電路電源電路 圖 3 3.3

6、 復(fù)位電路復(fù)位電路 復(fù)位電路由電容、電阻、復(fù)位組成，如圖 4 所示。 圖 4 復(fù)位電路的原理是單片機 rst 引腳接收到 2us 以上的電平信號，只要保證電容的 充放電時間大于 2us，即可實現(xiàn)復(fù)位，所以電路中的電容值是可以改變的。按鍵按下 系統(tǒng)復(fù)位，是電容處于一個短路電路中，釋放了所有的電能，電阻兩端的電壓增加引 起的?；竟δ苁牵合到y(tǒng)上電時提供復(fù)位信號，制止系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷復(fù)位信號。 為可靠起見，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)過一定時間才撤銷復(fù)位信號，以防電源開關(guān)或電源插 頭分-合過程中引起的抖動而影響復(fù)位。單片機復(fù)位參數(shù)的選定必須在振蕩穩(wěn)定后保證 復(fù)位高電平持續(xù)時間大于 2 個機器周期。 3.4

7、上拉電阻上拉電阻 上拉電阻由 8 個電阻接在 p0 腳，如圖 5 所示。 圖 5 p0 口是開漏的，不管它的驅(qū)動能力多大，相當(dāng)于它是沒有電源的，需要外部的電 路提供，絕大多數(shù)情況下 p0 口是必需加上拉電阻的。當(dāng) p0 口用來驅(qū)動 pnp 管子的時 候，就不需要上拉電阻，因為此時的低電平有效；當(dāng) p0 口用來驅(qū)動 npn 管子的時候， 就需要上拉電阻的，因為此時只有當(dāng) p0 為 1 時候，才能夠使后級端導(dǎo)通。 3.5 鍵盤電路設(shè)計鍵盤電路設(shè)計 按鍵模塊采用 25 行列矩陣結(jié)構(gòu)，由 2 條行線和 5 條列線構(gòu)成。按鍵電路如圖 6 所示。 圖 6 其中 2 根 i/o 接口線（p2.1p2.2）作

8、為行線，另外 5 根 i/o 接口線（p2.2p2.7） 作為列線,按鍵跨接在行線和列線上，按鍵按下時，行線和列線發(fā)生短路。 軟件編程采用線翻轉(zhuǎn)法，該方法要求行線和列線上 都有上拉電阻。由于 at89c51 單片機的 p2 口內(nèi)部集成了上拉電阻，所以系統(tǒng)未加。第一行按鍵前兩個輸入密碼，最 后一個為確認(rèn)鍵 3.6 顯示電路設(shè)計顯示電路設(shè)計 顯示電路由 4 個共陰極數(shù)碼管構(gòu)成。軟件編程時采用動態(tài)顯示方法，其結(jié)構(gòu)圖如 圖 7 所示。 圖 7 數(shù)碼管其實是由發(fā)光二極管組成，有共陰極和共陽極之分，對于共陽極來說，一 位數(shù)碼管由 8 個二極管組成，他們的陽極接在一起接+5v 電源，而各個陰極與某個端 口，

9、如 p1 的 8 個引腳相連，當(dāng)某個引腳輸出低電平的時候數(shù)碼管對應(yīng)的二極管亮。 軟件編程時，按照下面的步驟顯示字符： （1）首先從 p0 口輸出共陽極字符的段碼； （2）然后從位選輸出低電平。 3.7 單片機電路單片機電路 單片機電路主要由單片機、振蕩電路和復(fù)位電路構(gòu)成。由于 at89c51 內(nèi)部集成了 12mhz 的振蕩電路，所以系統(tǒng)外部未加。單片機電路圖如圖 8 所示。 圖 8 at89c51 單片機的 p0 口用于輸出顯示器段碼。p1 口的 p1.0p1.5 用于 6 個 led 的亮與滅。p2 口用于構(gòu)成行列矩陣鍵盤。此芯片是 atmel 公司一款低功耗，高性能 的 cmos 8 位微

10、控制器，具有 8k 在系統(tǒng)可編程 flash 存儲器，使該公司高密度非易失 性存儲器制造，與 mcs-51 兼容。at89c51 單片機的主要工作特性： 內(nèi)含 4kb 的 flash 存儲器，擦寫次數(shù) 1000 次； 內(nèi)含 28 字節(jié)的 ram； 具有 32 根可編程 i/o 線； 具有 2 個 16 位可編程定時器； 具有 6 個中斷源、5 個中斷矢量、2 級優(yōu)先權(quán)的中斷結(jié)構(gòu)； 具有 1 個全雙工的可編程串行通信接口； 具有一個數(shù)據(jù)指針 dptr; 兩種低功耗工作模式，即空閑模式和掉電模式； 具有可編程的 3 級程序鎖定定位； at89c51 的工作電源電壓為 5（10.2）v 且典型值為

11、5v,最高工作頻率為 24mhz. 3.8 主要元器件主要元器件 at89c51 芯片、晶振、復(fù)位、電阻、電容、數(shù)碼管、按鍵、二極管。 4 pcb 板制作板制作 4.1 pcb 板制作流程板制作流程 pcb 板是連接各個電子元器件，其次是固定元器件。一般的 pcb 板都是把圖紙交給 工廠，工廠機器加工，這種方法對板子比較復(fù)雜而且加工工藝要求高，需要成批次生 產(chǎn)，規(guī)模比較大。在這次做電路設(shè)計過程中，我們來到公司親自手工制作。具體步驟 如下： （1）設(shè)計：把電路原理圖設(shè)計成印制電路布線圖。這需要對繪圖軟件有非常熟練 地應(yīng)用，目前比較主流的繪圖軟件有 protel,ad 等。設(shè)計完成后需要做好電氣檢

12、測， 看設(shè)計是否合理，若不合理，就要反復(fù)修改，直到覺得設(shè)計合格了。 （2）準(zhǔn)備覆銅板：覆銅板就是在基板上覆了一層薄薄的銅，厚度各異，在制作過 程中，1.6mm 的板子就可以了。銅的厚度可以選擇稍微薄一點，這樣比較好腐蝕，制作 起來較快。量好尺寸用切板機或者其他工具把板子剪到合適的尺寸。 （3）熱轉(zhuǎn)印電路圖形：把設(shè)計好的 pcb 布線圖轉(zhuǎn)到覆銅板。a：用激光打印機將 設(shè)計好的布線圖反面打印在熱轉(zhuǎn)印紙上；b 處理好覆銅板表面后（就是把板子弄平整， 干凈，去油污之類的） ，可將覆銅板放入服飾液中浸泡兩三秒中取出后水洗擦干；當(dāng)然 用其他的去污物質(zhì)擦洗也是可以的。c：將打印好的圖紙附到板子表面，貼好固定

13、。 d：將貼好圖紙的板子放到熱轉(zhuǎn)印機上進行熱轉(zhuǎn)印。 e：板子冷卻后接掉轉(zhuǎn)印紙，然后 檢查板子上的圖形是否有短線或者轉(zhuǎn)印不是太好的地方，如果發(fā)現(xiàn)有的話，用油性筆 補充好，待完善后準(zhǔn)備腐蝕。 （4）腐蝕：首先配置腐蝕液，一般為：三氯化鐵、水（1:2） 、過硫酸鈉、水 （1:3） ，溫度在 40-50 度為宜，將配好的腐蝕液放入塑料盆中，然后將 pcb 板（有圖 形面朝上）放入盆內(nèi)開始腐蝕，腐蝕過程中可反復(fù)來回擺動，用毛筆輕輕耍板子，加 速腐蝕，待腐蝕得可差不多了即可把板子取出洗干凈，烘干。 （5）用鉆孔機鉆孔：板子上少不了有很多焊盤過孔之類的，這時需要打孔?？讖?打下不宜過大，大概比原件管腳直徑大

14、過 0.3mm 左右。打孔可用臺式打孔機或手鉆。 打孔時注意速度不要太快，以免打出毛刺。最后就是表面處理一下板子，使板子看起 美觀，這樣自己制作的一塊印制板就算完成了。 4.2 焊接及測試焊接及測試 4.2.1 焊接元器件焊接元器件 領(lǐng)取所需元器件焊接在板子上，焊接過程注意綜合考慮各個期間的引腳及接電源 的節(jié)點的情況，對接線路徑進行規(guī)劃，盡量避免線路的重疊，要求盡量美觀實用。焊 接固定座槽，注意不要短路和短路，可以準(zhǔn)備好電壓表在一邊變焊接邊測試，確保一 步步準(zhǔn)確無誤的進行，以免后面的返工。連接各條線路不要錯漏，不要重復(fù)。 焊接時，烙鐵到鼻子的距離應(yīng)該不少于 20cm ，由于焊錫絲中含有一定比例

15、的鉛， 而鉛是對人體有害的一種重金屬，因此操作時應(yīng)該戴手套或在操作后洗手，避免食入 鉛塵。電烙鐵使用以后，一定要穩(wěn)妥地插放在烙鐵架上，并注意導(dǎo)線等其他雜物不要 碰到烙鐵頭，以免燙傷導(dǎo)線，造成漏電等事故。 基本操作分為五步：準(zhǔn)備施焊，左手拿焊絲，右手握烙鐵，進入備焊狀態(tài)。要求 烙鐵頭保持干凈，無焊渣等氧化物，并在表面鍍有一層焊錫；加熱焊件，烙鐵頭靠在 兩焊件的連接處，加熱整個焊件全體，時間大約為 12 秒鐘。對于在印制板上焊接 元器件來說，要注意使烙鐵頭同時接觸兩個被焊接物；熔化焊料，焊件的焊接面被加 熱到一定溫度時，焊錫絲從烙鐵對面接觸焊件。注意：不要把焊錫絲送到烙鐵頭上； 移開焊錫，當(dāng)焊絲熔

16、化一定量后，立即向左上 45 度方向移開焊絲；移開烙鐵，焊錫 浸潤焊盤和焊件的施焊部位以后，向右上 45 度方向移開烙鐵，結(jié)束焊接。從第三步 開始到第五步結(jié)束，時間大約也是 12s。由于焊接技術(shù)的不純熟以及工具的有限，我們 焊接的電路板存在一系列問題。 4.2.2 測試測試 測試時注意接上電源，不上 cpu，電壓調(diào)為 2-2.5v，盡量低點，測電阻。數(shù)碼管 接低電壓，大約為 2.5v 由于接上拉電阻。 檢查焊接是否牢固，是否存在虛焊非線。 焊接完畢檢查無誤后，裝上下載好程序的芯片，接通電源，測試。 測試時要求必須耐心、細心，目標(biāo)是盡可能早一些找出電路板的缺陷，然后改正， 最后達到測試成功的目的

17、。每當(dāng)遇到不懂的地方就會更進一步認(rèn)識到自己的不足與知 識的欠缺，于是要虛心請教，一切都得從頭開始 5 程序設(shè)計程序設(shè)計 #include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit p20=p20; sbit p21=p21; sbit p22=p22; sbit p23=p23; sbit p24=p24; sbit p25=p25; sbit p26=p26; uchar num4=0; uchar num24=0; uchar mima4=0; uchar flag=0; uint temp; sbit bell=

18、p37; void delay(int n) uchar j=0; uint k=0; for(j=0;j0;k-); uchar code seg=0 x3f,0 x06,0 x5b,0 x4f,0 x66,0 x6d,0 x7d, 0 x07,0 x7f,0 x6f,0 x77,0 x7b,0 x39,0 x5e,0 x79,0 x73; void main() uchar i; p21=0; while(1) p1=0 xfe; p0=segnum0; delay(5); p1=0 xfd; p0=segnum1; delay(5); p1=0 xfb; p0=segnum2; dela

19、y(5); p1=0 xf7; p0=segnum3; delay(5); if(!p22) delay(10); /延時一段時間，來消去抖動 if(!p22) num3+; while(!p22);/消去抖動 if(!p23) delay(10); /延時一段時間，來消去抖動 if(!p23) num2+; while(!p23);/消去抖動 if(!p24) delay(10); /延時一段時間，來消去抖動 if(!p24) num1+; while(!p24);/消去抖動 if(!p25) delay(10); /延時一段時間，來消去抖動 if(!p25) num0+; while(!p

20、25);/消去抖動 if(!p26) delay(10); /延時一段時間，來消去抖動 if(!p26) for(i=0;i4;i+) mimai=numi; while(!p26);/消去抖動 flag=1; break; if(flag=1) while(1) p1=0 xfe; p0=segnum20; delay(5); p1=0 xfd; p0=segnum21; delay(5); p1=0 xfb; p0=segnum22; delay(5); p1=0 xf7; p0=segnum23; delay(5); if(!p22) delay(10); /延時一段時間，來消去抖動 i

21、f(!p22) num23+; while(!p22);/消去抖動 if(!p23) delay(10); /延時一段時間，來消去抖動 if(!p23) num22+; while(!p23);/消去抖動 if(!p24) delay(10); /延時一段時間，來消去抖動 if(!p24) num21+; while(!p24);/消去抖動 if(!p25) delay(10); /延時一段時間，來消去抖動 if(!p25) num20+; while(!p25);/消去抖動 if(!p26) delay(10); /延時一段時間，來消去抖動 if(!p26) for(i=0;i4;i+) if(num2i!=mimai) bell=1; delay(100); break; if(i=4) while(1) p1=0 xfe; p0=seg5; delay(