基于單片機控制密碼鎖的畢業(yè)設計

1、*學院2010 2011學年第 一 學期畢業(yè)設計課題名稱： 基于單片機控制電子密碼鎖設計 設計時間： 2010.09.252011.1.10 系 部： 電子信息工程系 班 級： *電氣技術 姓 名： * 指導教師： * 講師 總目錄第一部分 任務書 第二部分 開題報告 第三部分 畢業(yè)設計正文第 一 部 分任務 書揚州工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計任務書系 部電子信息工程系指導老師*職稱講師學生姓名*班級*電氣技術學號*設計題目基于單片機控制電子密碼鎖設計設計內(nèi)容目標和要求一、畢業(yè)設計內(nèi)容和目標：1、基于單片機控制電子密碼鎖的設計采用at89c51單片機芯片，密碼輸入方式采用按鍵輸入，錯誤提示及報警系

2、統(tǒng)采用蜂鳴器來實現(xiàn)?？赏ㄟ^程序修改密碼。單片機通過按鍵的輸入動作來判定密碼鎖開啟與否；若密碼正確則開啟，密碼錯誤則不開啟，三次輸入錯誤則控制蜂鳴器動作報警。2、本設計用mcs-51單片機作為核心控制器電子密碼鎖的設計，并且設計出了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖、程序指令、仿真系統(tǒng)。同時根據(jù)電子密碼鎖的控制要求和特點,確定單片機的輸入輸出分配,并進行現(xiàn)場調(diào)試。二、畢業(yè)設計論文要求：1、提出選題的初步設想和研究目的；2、收集、整理與畢業(yè)設計有關領域的信息資料；3、完成本畢業(yè)設計電路原理圖設計；4、完成本畢業(yè)設計程序流程圖和梯形圖控制程序設計；5、完成軟件和硬件系統(tǒng)的調(diào)試，功能指標達到技術要求；6、根據(jù)本畢業(yè)設計的設計

3、、編程、工作過程，形成符合學校規(guī)定的畢業(yè)設計書面文檔。教研室審核系部審核第 二 部 分開題報告揚州工業(yè)職業(yè)技術學院 電子信息工程 系11屆畢業(yè)設計（論文）開題報告書（表1）學生姓名*專業(yè)電氣自動化班級*電氣學號*題 目基于單片機控制電子密碼鎖的設計指導教師*職稱講師學 位學士題目類別 工程設計 基礎研究 應用研究 其它【課題的內(nèi)容與要求】本次設計的單片機控制電子密碼鎖實現(xiàn)方法采用采用一種是用以at89c51為核心的單片機控制方案。利用單片機靈活的編程設計和豐富的io端口，及其控制的準確性，能實現(xiàn)0-5六位數(shù)字的簡單密碼鎖功能。密碼輸入方式采用按鍵，錯誤提示及報警系統(tǒng)采用蜂鳴器來實現(xiàn)?？赏ㄟ^程序

4、進行密碼的修改。單片機通過按鍵的輸入動作來判定密碼鎖開啟與否；若密碼正確則開啟，密碼錯誤則不開啟，三次輸入錯誤則控制蜂鳴器動作報警。通過以89c51為核心的單片機控制方案。利用單片機靈活的編程設計和豐富的i/o端口，及其控制的準確性，實現(xiàn)基本的密碼鎖功能。要求：當輸入密碼正確時，密碼鎖開啟；輸入密碼錯誤時，密碼鎖不開啟；當輸入密碼三次錯誤后，開啟報警系統(tǒng)，蜂鳴器開始報警。確定系統(tǒng)框圖。根據(jù)系統(tǒng)框圖設計電路，確定元器件種類、數(shù)量及硬件配置。繪制系統(tǒng)原理電路。調(diào)試電路，糾錯，追加完善功能?！厩把浴吭谌粘５纳詈凸ぷ髦? 住宅與部門的安全防范、單位的文件檔案、財務報表以及一些個人資料的保存多以加鎖的

5、辦法來解決。若使用傳統(tǒng)的機械式鑰匙開鎖，人們常需攜帶多把鑰匙, 使用極不方便, 且鑰匙丟失后安全性即大打折扣。隨著科學技術的不斷發(fā)展，人們對日常生活中的安全保險器件的要求越來越高。為滿足人們對鎖的使用要求，增加其安全性。用密碼代替鑰匙的密碼鎖應運而生。密碼鎖具有安全性高、成本低、功耗低、易操作等優(yōu)點。本文所涉及的是市場占有率最高的是mcs51系列，因為世界上很多知名的ic生產(chǎn)廠家都生產(chǎn)51兼容的芯片。到目前為止，mcs51單片機已有數(shù)百個品種，還在不斷推出功能更強的新產(chǎn)品。本設計是基于單片機的密碼鎖設計方案，根據(jù)要求，給出了該單片機密碼鎖的硬件電路和軟件程序，同時給出了單片機型號的選擇、硬件設

6、計、軟件流程圖、單片機存儲單元的分配、匯編語言源程序及詳細注釋等內(nèi)容。【方案的比較與評價】電子密碼鎖具有操作快、安全性高、成本低、功耗低、易操作等，密碼可隨時更換等優(yōu)點免去了出門隨身帶鑰匙的麻煩，同時電子密碼鎖還具有密碼隨時可改功能大大的提高了安全可靠性。在安全技術防范領域，具有防盜報警功能的電子密碼鎖逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機械式密碼鎖，克服了機械式密碼鎖密碼量少、安全性能差的缺點，使密碼鎖無論在技術上還是在性能上都大大提高一步。而本次設計的單片機密碼鎖，出現(xiàn)了帶微處理器的智能密碼鎖，它除具有電子密碼鎖的功能外，還引入了智能化管理、專家分析系統(tǒng)等功能，從而使密碼鎖具有很高的安全性、可靠性，應用日益廣泛

7、。智能防盜單片機電子密碼鎖的廣泛推廣應用將更有利于房地產(chǎn)市場的全方位拓展，相對于傳統(tǒng)的門禁鎖具，電子密碼鎖系列技術產(chǎn)品的應用優(yōu)勢是極其明顯的，具有很高的實際運用價值?！绢A期的效果及指標】能有效地利用單片機控制數(shù)字電路完成數(shù)字鍵盤的輸入輸出信號的處理，實現(xiàn)開鎖功能（當按下開鎖鍵，系統(tǒng)將輸入與密碼進行檢查核對，如果正確鎖打開，否則不打開。） 報警、鎖定鍵盤功能（若密碼輸入錯誤次數(shù)超過 3 次，蜂鳴器報警并且鎖定鍵盤。）密碼清除功能（當按下清除鍵時，清除前面輸入的所有值。）等功能。通過對工程實例的模擬，熟練地掌握51單片機的編程和程序調(diào)試方法； 進一步熟悉單片機中輸入輸出量的工作方式；通過這次模擬，

8、讓我更好的了解單片機的各個方面的優(yōu)缺點且基本達到預期指標?！具M度安排】2010 年 9 月 - 2010 年10月 選題、調(diào)研、收集資料2010 年10月5日 - 2010 年 10 月 25 日 論證、開題2010 年10月 25 日 - 2010年 11 月 15日 設計（寫作初稿）2010 年 11月15日 - 2010 年 12 月 20日 修改、定稿、打印【參考文獻】1 王迎旭編.單片機原理及及應用.機械工業(yè)出版社 2001 第三章2 張洪潤主編.單片機應用技術教程.北京：清華大學出版社，1997 p3-93 黃志君，高峰，王建.輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)j.廣西工學院學報.2006(4):9

9、12.4肖洪兵主編.跟我學用單片機. 北京：北京航空航天大學出版社,2002.8 5何立民主編.單片機高級教程 第1版北京：北京航空航天大學出版社，2001 6趙曉安主編.mcs-51單片機原理及應用 天津：天津大學出版社，2001.3 7李廣第主編單片機基礎 第1版北京：北京航空航天大學出版社，1999 8徐惠民、安德寧主編 單片微型計算機原理接口與應用 第1版北京：北京郵電大學出版社，1996 9何立民主編從cygnal 80c51f看8位單片機發(fā)展之路.單片機與嵌入式系統(tǒng)應用，2002年 第5期：p58 【指導教師意見】（有針對性地說明選題意義及工作安排是否恰當?shù)龋┩馓峤婚_題論證 修改

10、后提交 不同意提交（請說明理由）指導教師簽章： 年 月 日 【系部意見】同意指導教師意見 不同意指導教師意見（請說明理由） 其它（請說明）系（部）主任簽章： 年 月 日第 三 部 分畢業(yè)設計正文基于單片機控制電子密碼鎖的設計*電氣技術【摘要】 隨著科技的日益發(fā)展，電子密碼控制系統(tǒng)已越來越符合人們的要求。本文介紹了基于單片機的智能密碼控制系統(tǒng),對系統(tǒng)硬件設計和軟件實現(xiàn)進行了詳細的描述。該系統(tǒng)采用at89c51單片機,通過at89c51單片機控制系統(tǒng),實現(xiàn)密碼控制的功能。本文從經(jīng)濟實用的角度出發(fā)，采用美國atmel公司的單片機at89c51作為主控芯片與數(shù)據(jù)存儲器單元，結(jié)合外圍的鍵盤輸入、lcd液

11、晶顯示、報警、開鎖等，用c語言編寫主控芯片的控制程序，設計了一款可以通過程序多次更改密碼，具有報警功能的電子密碼控制系統(tǒng)。這種電路設計具有防試探按鍵輸入、智能控制上鎖、開鎖、報警、修改密碼等多種功能。密碼長度可變、保密性強、靈活性高。經(jīng)實驗證明，該密碼控制系統(tǒng)具有設計方法合理，簡單易行，成本低，安全使用等特點，符合車輛、辦公室用鎖要求，具有推廣價值?！娟P鍵詞】密碼控制；單片機；報警the design of miciocomputer control electronic lock* electricity techniqueabstract：with the increasing devel

12、opment of technology, electronic code control system has been growing in line with peoples requirements. this paper introduces the intelligent password based on single chip control system, the system hardware design and software implementation are described in detail. the system is at89c51 microcont

13、roller, at89c51 microcontroller through the control system, the password control function. from the economical point of view, by the united states atmels at89c51 microcontroller as the master chip and the data memory unit, combined with the external keyboard, lcd liquid crystal display, alarm, unloc

14、k, using c language main chip of the control procedures, designed a program many times can change the password, the password with the alarm function of the electronic control system. the test circuit design with anti-key input, intelligent control lock, unlock, alarm, change the password and other f

15、eatures. variable password length, confidentiality, and high flexibility.the experiment proved that the password control system design is reasonable, simple, low cost, safe use and other characteristics, in line with vehicles, office lock request is worth promoting. keywords：password control; scm; a

16、larm目 錄第一章 引言11.1 選題背景11.2 電子密碼控制簡介11.3 電子控制密碼的發(fā)展趨勢11.4 本次設計所要實現(xiàn)的目標2第二章 方案的比較與選擇32.1 方案一：采用數(shù)字電路控制方案32.2 方案二：采用以單片機為核心的控制方案3第三章 主要元器件介紹及說明43.1 主控芯片at89c5143.2 at89c51性能簡介43.2.1 at89c51引腳功能說明53.2.2 at89c51芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)7第四章 系統(tǒng)硬件設計104.1 工作原理104.2 電路結(jié)構(gòu)圖104.3 電源輸入電路114.4 鍵盤輸入電路114.5 led顯示電路124.6 復位電路134.7 晶振電路14

17、4.8 報警電路144.9 開鎖電路15第五章 系統(tǒng)軟件設計165.1 模塊介紹165.1.1 主程序模塊165.1.2 鍵盤掃描及識別子程序165.1.3 顯示子程序165.2 主程序流程圖165.3 按鍵功能流程圖175.4 密碼比較和報警流程圖185.5 開鎖流程圖195.6 單片機資源的分配205.7 系統(tǒng)軟硬件調(diào)試21結(jié)束語22致 謝23附錄一 c語言程序24附錄二 isis 7 professional仿真圖35參考文獻38 第一章 引 言1.1 選題背景在安全技術防范領域，具有防盜報警功能的電子密碼控制系統(tǒng)逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機械式密碼控制系統(tǒng)，克服了機械式密碼控制的密碼量少、安全性能

18、差的缺點，使電子密碼控制系統(tǒng)無論在技術上還是在性能上都大大提高了一步。隨著大規(guī)模集成電路技術的發(fā)展，特別是單片機的問世，出現(xiàn)了帶微處理器的智能密碼控制系統(tǒng)，它除具有傳統(tǒng)電子密碼控制系統(tǒng)的功能外，還引入了智能化管理、專家分析系統(tǒng)等功能，從而使密碼控制系統(tǒng)具有很高的安全性、可靠性，應用日益廣泛。1.2 電子密碼控制簡介電子密碼控制是一種通過密碼輸入來控制電路或是芯片工作，從而控制機械開關的閉合，完成開鎖、閉鎖任務的電子產(chǎn)品。電子密碼控制不論性能還是安全性都已大大超過了機械類。其特點如下：1) 保密性好，編碼量多，遠遠大于機械控制。隨機開鎖成功率幾乎為零。2) 密碼可變，用戶可以隨時更改密碼，防止密

19、碼被盜，同時也可以避免因人員的更替而使控制的保密性下降。（為了更好的保密，本次設計的密碼鎖的改密功能需要專業(yè)人員通過程序進行修改。）3) 誤碼輸入保護，當輸入密碼多次錯誤時，報警系統(tǒng)自動啟動。4) 無活動零件，不會磨損，壽命長。5) 使用靈活性好，不像機械鎖必須佩帶鑰匙才能開鎖。6) 電子密碼控制系統(tǒng)具有操作簡單易行，一學即會的特點。1.3 電子控制密碼的發(fā)展趨勢由于電子器件所限，以前開發(fā)的電子密碼控制系統(tǒng)，其種類不多，保密性差，最基本的就是只依靠最簡單的模擬電子開關來實現(xiàn)的，制作簡單但很不安全，后來便是基于eda來實現(xiàn)的，其電路結(jié)構(gòu)復雜，電子元件繁多，也有使用早先的20引腳的2051系列單片

20、機來實現(xiàn)的，但密碼簡單，易破解。隨著電子元件的進一步發(fā)展，電子密碼控制系統(tǒng)也出現(xiàn)了很多的種類，功能日益強大，使用更加方便，安全保密性更強，由以前的單密碼輸入發(fā)展到現(xiàn)在的，密碼加感應元件，實現(xiàn)了更為真正的電子加密，用戶只有密碼或電子鑰匙中的一樣，是打不開鎖的，隨著電子元件的發(fā)展及人們對保密性需求的提高出現(xiàn)了越來越多的電子密碼控制系統(tǒng) 。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電子信息，組合使用這些信息能夠使電子防盜密碼控制獲得更高的保密性，如防范森嚴的金庫，需要使用復合信息密碼的電子防盜密碼控制系統(tǒng)。組合使用信息也能夠使電子防盜密碼控制系統(tǒng)獲得無窮擴展的可能?？梢钥闯鼋M合使用電

21、子信息是電子密碼控制系統(tǒng)今后發(fā)展的趨勢 。1.4 本次設計所要實現(xiàn)的目標本設計采用單片機為主控芯片，結(jié)合外圍電路，組成電子密碼控制系統(tǒng)，采用0-5六位數(shù)字實現(xiàn)簡單密碼鎖功能。用戶想要打開鎖，必先通過提供的按鍵輸入正確的密碼才可以，密碼輸入錯誤有提示，為了提高安全性，當密碼輸入錯誤三次將報警并鎖定鍵盤。密碼可以由專業(yè)設計人員修改設定。實現(xiàn)基本的密碼鎖功能。第二章 方案的比較與選擇2.1 方案一 采用數(shù)字電路控制方案用以74ls112雙jk觸發(fā)器構(gòu)成的數(shù)字邏輯電路作為密碼控制系統(tǒng)的核心控制，共設了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，

22、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)字電路設計方案時設計雖然簡單，但控制的準確性和靈活性差。故不采用。2.2 方案二 采用以單片機為核心的控制方案由于單片機種類繁多，各種型號都有其一定的應用環(huán)境，因此在選用時要多加比較，合理選擇，以期獲得最佳的性價比。一般來說在選取單片機時從下面幾個方面考慮：性能、存儲器、運行速度、i/o口、定時/計數(shù)器、串行接口、模擬電路功能、工作電壓、功耗、封裝形式、抗干擾性、保密性，除了以上的

23、一些還有一些最基本的,比如：中斷源的數(shù)量和優(yōu)先級、工作溫度范圍、有沒有低電壓檢測功能、單片機內(nèi)有無時鐘振蕩器、有無上電復位功能等。在開發(fā)過程中單片機還受到：開發(fā)工具、編程器、開發(fā)成本、開發(fā)人員的適應性、技術支持和服務等等因素 ?；谝陨弦蛩乇驹O計選用單片機at89c51作為本設計的核心元件，利用單片機靈活的編程設計和豐富的i/o端口，及其控制的準確性，實現(xiàn)基本的密碼控制功能。在單片機的外圍電路外接輸入按鍵用于密碼的輸入和一些功能的控制，外接數(shù)碼管顯示器用于顯示作用。當用戶需要開鎖時，先按鍵盤的數(shù)字鍵05輸入密碼。密碼輸完后按下確認鍵，如果密碼輸入正確則開鎖，不正確顯示密碼錯誤重新輸入密碼，當三

24、次密碼錯誤則發(fā)出報警。用戶需要修改密碼時，需要專業(yè)人員修改設定，提高了安全性?？梢钥闯龇桨付目刂旗`活，準確性好，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計采用此方案。第三章 主要元器件介紹及說明3.1 主控芯片at89c51at89c51是一個低功耗，高性能cmos 8位單片機，片內(nèi)含4k bytes的可反復擦寫1000次的flash只讀程序存儲器，器件采用atmel公司的高密度、非易失性存儲技術制造，兼容標準mcs-51指令系統(tǒng)及at80c51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和isp flash存儲單元，功能強大的微型計算機的at89c51可為許多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高

25、性價比的解決方案。3.2 at89c51性能簡介at89c51具有如下特點：40個引腳，4k bytes flash片內(nèi)程序存儲器，128 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ram），32個外部雙向輸入/輸出（i/o）口，5個中斷優(yōu)先級2層中斷嵌套中斷，2個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，片內(nèi)時鐘振蕩器。圖3-1 at89c51芯片引腳圖此外，at89c51設計和配置了振蕩頻率可為0hz并可通過軟件設置省電模式?？臻e模式下，cpu暫停工作，而ram定時計數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存ram的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復位。同時該芯片還具

26、有pdip、tqfp和plcc等三種封裝形式，以適應不同產(chǎn)品的需求。 其主要功能特性： 兼容mcs-51指令系統(tǒng) 128x8 bit內(nèi)部ram 4k可反復擦寫(1000次）flash rom 2個外部中斷源 32個雙向i/o口 低功耗空閑和省電模式4.5-5.5v工作電壓 中斷喚醒省電模式2個16位可編程定時/計數(shù)器 3級加密時鐘頻率0-33mhz 軟件設置空閑和省電功能 全雙工uart串行中斷口線 雙數(shù)據(jù)寄存器指針 可以看出at89c51提供以下標準功能：4k字節(jié)flash閃速存儲器，128字節(jié)內(nèi)部ram，32個i/o口線，兩個數(shù)據(jù)指針，兩個16位定時器/計數(shù)器，一個5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個

27、全雙工串行通信口，以及片內(nèi)振蕩器和時鐘。同時, at89c51可降至0hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式時停止cpu的工作，但允許ram，定時/計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式是在ram中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到一個硬件復位。3.2.1 at89c51引腳功能說明vcc：電源電壓gnd：接地p0口：p0口是一組8位漏極開路型雙向i/o口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復用口，作為輸出口用時，每位能驅(qū)動8個ttl邏輯門電路，對端口寫“1”可作為高阻抗輸入端口。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復用，

28、在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。在flash編程時，p0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻。p1口：p1是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p1的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個ttl邏輯門電路。對端口寫“1”,通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號校驗期間，p1接收低8位地址。p2口：p2是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p2的輸出緩沖級可驅(qū)動4個ttl邏輯門電路。對端口寫“1”,通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個

29、引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流i。在訪問位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行：movx ri 指令）時，p2口線上的內(nèi)（也即特殊功能寄存器，在整個訪問期間不改變。flash 編程或校驗時，p2也接收高位地址和其它控制信號。p3口：p3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口。p3口輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個ttl邏輯門電路。對p3口寫入“1”時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。作輸入端口時，被外部拉低的p3口將用上拉電阻輸出電流i。p3口除了作為一般的i/o口線外，更重要的用途是它的第二功能，p3口的第二功能如下表3-2。表3-2 為 p3口的第二功能端口功能第二功能端口引

30、腳第二功能rxd（p3.0）串行輸入口t0（p3.4）定時/計數(shù)器0外部輸入txd（p3.1）串行輸出口t1（p3.5）定時/計數(shù)器1外部輸入int0（p3.2）外中斷0wr（p3.6）外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通int1（p3.3）外中斷1rd（p3.7）外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通rst：復位輸入。當振蕩工作時，rst引腳出現(xiàn)兩個機器周期上高電平將使單片機復位。ale/prog：當訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ale（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。即使不再訪問外部存儲器，ale仍以時鐘振蕩頻率的1/6輸出的正脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目地，要注意的是：當訪問外部數(shù)據(jù)存儲

31、器時將跳過一個ale脈沖。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（sfr）區(qū)中的8eh單元的d0位置位，可禁止ale操作。該位置禁位后，只有一條movx 和movc指令ale才會被激活。此外，該引腳伎被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應設置ale無效。psen：程序儲存允許（psen）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當at89s51由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩次psen有效，即輸出兩個脈沖。當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，高有兩次有效的psen信號。ea/vpp：外部訪問允許。欲使cpu訪問外部程序存儲器（地址0000hffffh），ea端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位

32、lb1被編程，復位時內(nèi)部會鎖存ea端狀態(tài)。如ea端為高電平（接vcc端），cpu則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。flash存儲器編程時,該引腳加上12v的編程電壓vpp。xtal1：振蕩器反相放大器及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。xtal2：振蕩器反相放大器的輸出端。3.2.2 at89c51芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)特殊功能寄存器：特殊功能寄存器的片內(nèi)空間分布如下圖3-3所示。這些地址并沒有全部占用，沒有占用的地址不可使用，讀這些地址將得到一個隨意的數(shù)值。而寫這些地址單元將不能得到預期的結(jié)果。中斷寄存器：各中斷允許控制位于ie寄存器，5個中斷源的中斷優(yōu)先級控制位于ip寄存器。表3-3為 auxr輔助寄存器。arx

33、r 地址=8eh 復位狀態(tài)=xxx00xx0b addressable wdidledisrto disalebit 7 6 5 4 32 10一、保留為將來擴展用途位disale ale禁止/使用 disale 操作模式 0 ale 輸出1/6震蕩時鐘頻率脈沖 1 ale 僅在執(zhí)行movx或movc指令期間輸出脈沖disrto 禁止/使能復位輸出 disrto 0 復位引腳在wet溢出時變高1 復位引腳僅為輸入wdidle 禁止/使能idle模式的wdtwdidle 0 idle模式wdt繼續(xù)計數(shù)1 idle模式wdt停止計數(shù)雙時鐘指針寄存器：為方便地訪問內(nèi)部和外部數(shù)據(jù)存儲器，提供了兩個16

34、位數(shù)據(jù)指針寄存儲器：pd0位于sfr區(qū)塊中的地址82h、83h和dp1位于地址84h、85h，當sfr中的位dps=0時選擇dp0,而dps=1時選擇dp1。在使用前初始化dps。表3-4 雙時鐘指針寄存器auxr1 地址=a2h不可尋址位 復位狀態(tài)=xxxxxxx0b dpsbit 7 6 5 4 3 2 1 0二、保留為今后擴展用途dps 數(shù)據(jù)指針選擇位 dps 0 選擇dptr寄存器dp0l.dp0h 1 選擇dptr寄存器dp1l.dp1h電源空閑標志：電源空閑標志（pof）在特殊功能寄存儲器sfr中pcon的第4位（pcon.4）,電源打開時pof置“1”,它可由軟件設置睡眠狀態(tài)并不

35、為復位所影響。存儲器結(jié)構(gòu)：mcs-51單片機內(nèi)核采用程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器空間分開的結(jié)構(gòu)，均具有64kb外部程序和數(shù)據(jù)的尋址空間。程序存儲器：如果ea引腳接地（gnd），全部程序均執(zhí)行外部存儲器。在at89s51,假如接至vcc（電源），程序首先執(zhí)行從地址0000h0fffh（4kb）內(nèi)部程序存儲器，再執(zhí)行地址為1000hffffh（60kb）的外部程序存儲器。數(shù)據(jù)存儲器：在at89c51的具有128字節(jié)的內(nèi)部ram，這128字節(jié)可利用直接或間接尋址方式訪問，堆棧操作可利用間接尋址方式進行，128字節(jié)均可設置為堆棧區(qū)空間。第四章 系統(tǒng)硬件設計4.1 工作原理本設計主要由單片機、獨立式按鍵、數(shù)碼

36、管顯示器和密碼存儲等部分組成。其中按鍵用于輸入數(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獨立式按鍵來輸入密碼，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。本系統(tǒng)共有兩部分構(gòu)成，即硬件部分與軟件部分。其中硬件部分由電源輸入部分、鍵盤輸入部分、復位部分、晶振部分、顯示部分、報警部分組成，軟件部分對應的由主程序、初始化程序、數(shù)碼管顯示程序、鍵盤掃描程序、啟動程序、關閉程序、鍵功能程序、密碼設置程序和延時程序等組成。其原理框圖如圖4-1所示。按鍵輸入復位電路晶振電路電源輸入顯示電路報警電路開鎖電路

37、at89c51圖4-1 電子密碼鎖原理框圖4.2 電路結(jié)構(gòu)圖在確定了選用什么型號的單片機后，就要確定在外圍電路，其外圍電路包括電源輸入部分、鍵盤輸入部分、復位部分、晶振部分、顯示部分、報警部分組成，根據(jù)實際情況鍵盤輸入部分選擇獨立式鍵盤，顯示部分選擇數(shù)碼管顯示?？倛D如圖4-2所示： 圖4-2 電路結(jié)構(gòu)圖4.3 電源輸入電路密碼鎖主要控制部分電源需要用5v直流電源供電，而5v電源輸入時往往伴有雜波，所以加一個2.2uf的電容濾波。這樣輸出的電壓一般能滿足要求。4.4 鍵盤輸入電路本次設計采用的是獨立式按鍵鍵盤，密碼鎖的密碼由鍵盤輸入完成，本設計中使用的這個獨立鍵盤不但能完成密碼的輸入還能作特別功

38、能鍵使用，比如清空顯示功能等。鍵盤的每個按鍵功能在程序設計中設置 。其大體功能（看鍵盤按鍵上的標記）及與單片機引腳接法如圖4-3所示：圖4-3 按鍵輸入原理圖 首先辨別鍵盤中有無鍵按下，有單片機i/o口向鍵盤送全掃描字，然后讀入行線狀態(tài)來判斷。方法是：向行線輸出全掃描字00h，把全部列線置為低電平，然后將列線的電平狀態(tài)讀入累加器a中。如果有按鍵按下，總會有一根行線電平被拉至低電平從而使行線不全為1。判斷鍵盤中哪一個鍵被按下使通過將列線逐列置低電平后，檢查行輸入狀態(tài)來實現(xiàn)的。方法是：依次給列線送低電平，然后查所有行線狀態(tài)，如果全為1，則所按下的鍵不在此列；如果不全為1，則所按下的鍵必在此列，而且

39、是在與零電平行線相交的交點上的那個鍵。具體的功能設計如表4.3：表4.3 按鍵功能按 鍵鍵 名功 能 說 明05鍵數(shù) 字 鍵輸 入 密 碼輸入鍵確 定 鍵比 較 密 碼清除 鍵清 除 鍵使 顯 示 器 清 零4.5 led顯示電路本系統(tǒng)設計的顯示電路是為了給使用者以提示而設置的。本系統(tǒng)的顯示采用串行顯示的方式，只使用單片機的一個串行口，利用74eg-mpx6-cc發(fā)光顯示數(shù)碼就可以完成單片機的顯示功能，顯示電路的電路原理圖如圖4-4所示。用p0.0p0.7接74eg-mpx6-cc的a，b，c，g八個端口，p2.0-p2.5接74eg-mpx6-cc的1-5六個端口。通過軟件實現(xiàn)數(shù)字和位控制。

40、圖4-4 顯示電路原理圖4.6 復位電路單片機復位是使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，例如復位后pc0000h，使單片機從第個單元取指令。無論是在單片機剛開始接上電源時，還是斷電后或者發(fā)生故障后都要復位。在復位期間（即rst為高電平期間），p0口為高組態(tài)，p1p3口輸出高電平；外部程序存儲器讀選通信號psen無效。地址鎖存信號ale也為高電平。根據(jù)實際情況選擇如圖4-5所示的復位電路。該電路在最簡單的復位電路下增加了手動復位按鍵，在接通電源瞬間，電容c1上的電壓很小，復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

41、漸下降，當rst端的電壓小于某一數(shù)值后，cpu脫離復位狀態(tài)，由于電容c1足夠大，可以保證rst高電平有效時間大于24個振蕩周期，cpu能夠可靠復位。增加手動復位按鍵是為了避免死機時無法可靠復位。當復位按鍵按下后電容c1通過r5放電。當電容c1放電結(jié)束后，rst端的電位由r5與r6分壓比決定。由于r53次？鎖定開始初始化有鍵按下？調(diào)用顯示啟動定時ny5.3 按鍵功能流程圖如圖5-2為按鍵功能流程圖，在按鍵當中，有與清除、確認的程序相對應的按鍵，并按順序與輸入的數(shù)相比較，當輸入正確時，進入密碼程序，錯誤時進行清除。鍵功能程序鍵值輸入？鍵值清除？鍵值確認？密碼輸入程序清除程序確認程序返回yynnn圖

42、5-2 按鍵功能流程圖5.4 密碼比較和報警流程圖如圖5-3為密碼比較和報警流程圖，在輸入密碼時，每輸入以為系統(tǒng)都會自動與所設密碼進行比較，如果正確則繼續(xù)進行下一位。用戶可以通過“清除”按鍵來清除輸入錯誤的密碼。如果密碼輸入正確程序則自動開啟密碼鎖，如果輸入密碼錯誤則提示密碼錯誤，并返回進行第二次密碼輸入。密碼輸入錯誤三次后則啟動報警系統(tǒng)。圖5-3 密碼比較和報警流程圖y開始比較第一位比較下一位6位比較完正確開鎖清零3次則報警清除顯示記錄錯誤次數(shù)yynnn5.5 開鎖流程圖如圖5-4為開鎖流程圖，開始時輸入密碼，如果輸入正確，則開鎖成功。如果輸入錯誤則不開鎖并有提示，如果錯誤次數(shù)累計達到三次，

43、則執(zhí)行報警程序并鎖定鍵盤15s，15s后錯誤次數(shù)和信號清零。圖5-4 開鎖流程圖初始化輸入密碼確認程序所輸入密碼正確？y開鎖成功開鎖程序輸入次數(shù)加1次數(shù)3?報警程序返回nyn5.6 單片機資源的分配密碼的輸入與判斷需要定義4個變量。原始密碼存儲在數(shù)組init_val6中。鍵盤輸入的密碼存儲在數(shù)據(jù)show_val6中，變量 key_index的值表示當前按鍵是六位密碼中的哪一位，每輸入一個密碼數(shù)字該變量增一。密碼輸入錯誤的次數(shù)暫存在變量error_num中。計時功能需要5個變量。模式變量cnt_state存儲計時屬于什么狀態(tài)，0表示待機計時，1表示密碼正確的計時，2表示密碼錯誤3次的計時。三個變

44、量（cnt_val_15s,cnt_val_5s, cnt_val_4s）分別實現(xiàn)待機、密碼正確和密碼錯誤3次后的計時工作。定時器t1每250ms產(chǎn)生一次中斷，變量t1_cnt記錄定時器溢出中斷的次數(shù)，當記錄到4000時表示計時1秒。5.7 系統(tǒng)軟硬件調(diào)試軟件調(diào)試方案：keil軟件中，在“文件新建文件”中，新建c語言源程序文件，編寫相應的程序。在“文件新建項目”的菜單中，新建項目并將c語言源程序文件包括在項目文件中。在“項目編譯”菜單中將c源文件編譯，檢查語法錯誤及邏輯錯誤。在編譯成功后，產(chǎn)生以 “*.hex”和“*.bin” 后綴的目標文件。硬件調(diào)試方案：在設計平臺中，將單片機的p1.0-p

45、1.7分別與8個獨立式鍵盤通過插線連接起來，將p3.0-p3.3分別與4個發(fā)光二極管連接起來，p3.4與蜂鳴器的輸入連接起來。在keil中將程序文件編譯成目標文件后，將產(chǎn)生的“hex文件”保留，在isis 7 professional仿真軟件上畫出電路接線圖，完成后將“keil”中產(chǎn)生的“hex”文件插入到51單片機芯片中保存并進行仿真。然后檢查所編寫的程序是否達到題目的要求，是否全面完整地完成試題的內(nèi)容。結(jié)束語縱觀我們現(xiàn)在生活的各個領域，從導彈的導航裝置，到飛機上各種儀表的控制，從計算機的網(wǎng)絡通訊與數(shù)據(jù)傳輸，到工業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù)處理，以及我們生活中廣泛使用的各種智能ic卡、電子寵

46、物等，這些都離不開單片機。以前沒有單片機時，這些東西也能做，但是只能使用復雜的模擬電路，然而這樣做出來的產(chǎn)品不僅體積大，而且成本高，并且由于長期使用，元器件不斷老化，控制的精度自然也會達不到標準。在單片機產(chǎn)生后，我們就將控制這些東西變?yōu)橹悄芑?，我們只需要在單片機外圍接一點簡單的接口電路，核心部分只是由人為的寫入程序來完成。這樣產(chǎn)品的體積變小了，成本也降低了，長期使用也不會擔心精度達不到了。所以，它的魔力不僅是在現(xiàn)在，在將來將會有更多的 人來接受它、使用它。據(jù)統(tǒng)計，我國的單片機年容量已達3億片，且每年以大約20%的速度增長，但相對于世界市場我國的占有率還不到1%。特別是沿海地區(qū)的玩具廠等生產(chǎn)產(chǎn)

47、品多數(shù)用到單片機，并不斷地輻射向內(nèi)地。所以，學習單片機在我國是有著廣闊前景的。而在本次的畢業(yè)論文是基于單片機的電子密碼鎖控制系統(tǒng)，主要核心就是80c51單片機。通過這次設計，我綜合運用大學幾年所學知識去分析和解決問題，我深刻的了解和掌握了單片機的控制原理和設計方法。不僅加深和回顧了單片機等專業(yè)知識而且積累到單片機控制技術在實際中的經(jīng)驗。由于自身缺少在實踐設計的經(jīng)驗，所以在這次的設計中我自身也發(fā)現(xiàn)了很多不足的方面，從論文的本身的方面的結(jié)構(gòu)到具體設計中硬件設計知識和經(jīng)驗的不足使得設計和論文存在的很多的問題，但是我的導師李建榮老師的細心指導下，經(jīng)過前后多次的修改和完善，最終完成了畢業(yè)設計的任務。單片機控制技術領域是一個有著非常潛力和前景的專業(yè)技術，我相信通過這次畢業(yè)論文的設計，不僅加深和掌握了這一專業(yè)技術，而且