畢業(yè)設(shè)計(jì)基于PROTEUS的電子密碼鎖設(shè)計(jì)

1、畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文題目：基于proteus的電子密碼鎖系 別： 電氣與電子工程系專 業(yè)： 電子信息工程姓 名： 王黎明學(xué) 號： 123408134指導(dǎo)教師： 陳英河南城建學(xué)院2012年 05月 23日摘 要在日常的生活和工作中, 住宅與部門的安全防范、單位的文件檔案、財(cái)務(wù)報(bào)表以及一些個(gè)人資料的保存多以加鎖的辦法來解決。若使用傳統(tǒng)的機(jī)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。在安全技術(shù)防范領(lǐng)域，具有防盜報(bào)警功能的電子密碼鎖逐漸代替了傳統(tǒng)的機(jī)械式密碼鎖，電子密碼鎖具有安全性高、成本低、功耗低、易操作等優(yōu)點(diǎn)。本文從經(jīng)濟(jì)實(shí)用的角度出發(fā)，采用美國atmel公

2、司的單片機(jī)at89s51作為主控芯片與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器單元，結(jié)合外圍的矩陣鍵盤輸入、lcd液晶顯示、報(bào)警、開鎖等，用c語言編寫的主控芯片控制程序與eeprom at24c02讀寫程序相結(jié)合，并用keil軟件進(jìn)行編譯，設(shè)計(jì)了一款可以多次更改密碼，具有報(bào)警功能的電子密碼控制系統(tǒng)。這種密碼鎖的電路設(shè)計(jì)具有防試探按鍵輸入、智能控制上鎖、開鎖、報(bào)警、修改密碼等多種功能。密碼長度可變、保密性強(qiáng)、靈活性高、應(yīng)用日益廣泛。關(guān)鍵詞：密碼鎖，單片機(jī)，報(bào)警，lcd顯示abstractin the daily life and the work, the way to the houses and departments

3、safe guard, units document file, the financial reporting as well as some individual material preservation almost need many locks. if we use tradition mechanical key to open, the people often must carry many keys, but it is not extremely convenient. if the key lost, the security will decline greatly.

4、 in the safety work guard domain, the lock with security warning function electronic combination have replaced the traditional mechanical combination lock gradually, the electronic combination lock have the highly security, the lowly cost , the lowly power wastage, easy to operate and so on merits.

5、this article is based on the economical and practical point of view, uses the united states atmel corporation at89s51 microcontroller as a master chip and the data memory unit, it combines with the external matrix keyboard input, lcd digital display, alarm, unlock and so on circuits, dominates by th

6、e c programming language chip eeprom of the control procedures and carries on the translation with keil software， the password can be changed many times, the electronic the password control also has the alarming function. this password lock circuit design has anti-test button input, intelligent cont

7、rol lock, unlock, alarm and change the password multiple functions. password length can be changed, great security and high flexible than others, it is widely usedkey words：password lock，mcu，alarmk，lcd display目錄摘 要iabstractii1 緒論11.1 電子密碼鎖簡介11.2 電子密碼鎖的發(fā)展趨勢11.3 本設(shè)計(jì)所要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)21.4 設(shè)計(jì)方案簡介22 主要元器件32.1 主控芯片a

8、t89s5132.2 存儲(chǔ)芯片at24c0262.3 lcd16022顯示器72.4 晶體振蕩器83 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)103.1 設(shè)計(jì)原理103.2 電路總體構(gòu)成103.3 電源輸入電路113.4 鍵盤輸入電路123.5 密碼存儲(chǔ)電路123.6 復(fù)位電路133.7 晶振電路143.8 顯示電路143.9 報(bào)警電路153.10 開鎖電路154 軟件程序設(shè)計(jì)174.1 主程序流程圖174.2 按鍵軟件設(shè)計(jì)184.3 密碼設(shè)置軟件設(shè)計(jì)194.4 開鎖軟件設(shè)計(jì)205 調(diào)試與實(shí)現(xiàn)215.1 硬件調(diào)試215.2 軟件調(diào)試215.3 proteus仿真22結(jié)論24致謝25參考文獻(xiàn)26附錄a：總程序27附錄b：總

9、電路圖401 緒論1.1 電子密碼鎖簡介電子密碼鎖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(jī)械開關(guān)的閉合，完成開鎖、閉鎖任務(wù)的電子產(chǎn)品。它的種類很多，有簡易的電路產(chǎn)品，也有基于芯片的性價(jià)比較高的產(chǎn)品?，F(xiàn)在應(yīng)用較廣的電子密碼鎖是以芯片為核心，通過編程來實(shí)現(xiàn)的。其性能和安全性已大大超過了機(jī)械鎖。其特點(diǎn)如下： 保密性好，編碼量多，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于彈子鎖。隨機(jī)開鎖成功率幾乎為零。 密碼可變，用戶可以隨時(shí)更改密碼，防止密碼被盜，同時(shí)也可以避免因人元的更替而使鎖的密級下降。 誤碼輸入保護(hù)，當(dāng)輸入密碼多次錯(cuò)誤時(shí)，報(bào)警系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)。 無活動(dòng)零件，不會(huì)磨損，壽命長。 使用靈活性好，不像機(jī)械鎖必須佩帶鑰匙才能開

10、鎖。 電子密碼鎖操作簡單易行，一學(xué)即會(huì)。1.2 電子密碼鎖的發(fā)展趨勢日常生活和工作中，住宅與部門的安全防范、單位的文件檔案、財(cái)務(wù)報(bào)表以及一些個(gè)人資料的保存多以加鎖的辦法來解決。目前門鎖主要用彈子鎖，其鑰匙容易丟失；保險(xiǎn)箱主要用機(jī)械密碼鎖，其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，制造精度要求高，成本高，且易出現(xiàn)故障，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。針對這些鎖具給人們帶來的不便若使用機(jī)械式鑰匙開鎖，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(yīng)運(yùn)而生。由于電子器件所限，以前開發(fā)的電子密碼鎖，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(guān)來實(shí)現(xiàn)的，制作簡單但

11、很不安全，在后為多是基于eda來實(shí)現(xiàn)的，其電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，電子元件繁多，也有使用早先的20引角的2051系列單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)的，但密碼簡單，易破解。隨著電子元件的進(jìn)一步發(fā)展，電子密碼鎖也出現(xiàn)了很多的種類，功能日益強(qiáng)大，使用更加方便，安全保密性更強(qiáng)，由以前的單密碼輸入發(fā)展到現(xiàn)在的，密碼加感應(yīng)元件，實(shí)現(xiàn)了真真的電子加密，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鎖。出于安全、方便等方面的需要許多電子密碼鎖已相繼問世。但這類產(chǎn)品的特點(diǎn)是針對特定有效卡、指紋或聲音有效，且不能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，只能適用于保密要求高且供個(gè)人使用的箱、柜、房間等。

12、由于數(shù)字、字符、圖形圖像、人體生物特征和時(shí)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防盜鎖獲得高度的保密性，如防范森嚴(yán)的金庫，需要使用復(fù)合信息密碼的電子防盜鎖，組合使用信息也能夠使電子防盜鎖獲得無窮擴(kuò)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”?？梢钥闯鼋M合使用電子信息是電子密碼鎖以后發(fā)展的趨勢。1.3 本設(shè)計(jì)所要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)為主控芯片，結(jié)合外圍電路，組成電子密碼鎖，用戶想要打開鎖，必先通過提供的鍵盤輸入正確的密碼才能將鎖打開，密碼輸入錯(cuò)誤有提示，為了提高安全性，當(dāng)密碼輸入錯(cuò)誤三次將報(bào)警。密碼可以有用戶自己修改設(shè)定，鎖打開后才能修改密碼。修改密碼之前

13、必須再次輸入就的密碼，在輸入新密碼的時(shí)候要二次確認(rèn)，以防止誤操作。1.4 設(shè)計(jì)方案簡介采用以單片機(jī)為核心的控制方案，由于單片機(jī)種類繁多，各種型號都有其一定的應(yīng)用環(huán)境，因此在選用時(shí)要多加比較，合理選擇，以期獲得最佳的性價(jià)比。一般來說在選取單片機(jī)時(shí)從下面幾個(gè)方面考慮：性能、存儲(chǔ)器、運(yùn)行速度、i/o口、定時(shí)/計(jì)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，除了以上的一些的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(jī)內(nèi)有無時(shí)鐘振蕩器、有無上電復(fù)位功能等。在開發(fā)過程中單片機(jī)還受到：開發(fā)工具、編程器、開發(fā)成本、開發(fā)人員的適應(yīng)性、技術(shù)支持

14、和服務(wù)等等因素?；谝陨弦蛩乇驹O(shè)計(jì)選用單片機(jī)at89s51作為本設(shè)計(jì)的核心元件，利用單片機(jī)靈活的編程設(shè)計(jì)和豐富的i/o端口，及其控制的準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)基本的密碼鎖功能。在單片機(jī)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at24c02芯片用于密碼的存儲(chǔ)，外接lcd1602顯示器用于顯示作用。當(dāng)用戶需要開鎖時(shí)，先按鍵盤開鎖鍵之后按鍵盤的數(shù)字鍵09輸入密碼。密碼輸完后按下確認(rèn)鍵，如果密碼輸入正確則開鎖，不正確顯示密碼錯(cuò)誤重新輸入密碼，當(dāng)三次密碼錯(cuò)誤則發(fā)出報(bào)警；當(dāng)用戶需要修改密碼時(shí)，先按下鍵盤設(shè)置鍵后輸入原來的密碼，只有當(dāng)輸入的原密碼正確后才能設(shè)置新密碼。新密碼輸入無誤后按確認(rèn)鍵使新密碼將

15、得到存儲(chǔ)，密碼修改成功。2 主要元器件2.1 主控芯片at89s51單片機(jī)at89s51功能介紹：at89s51是一種帶4k字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)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(jī)。該器件采用atmel高密度非易失存儲(chǔ)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(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，atmel的at89s51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(jià)廉的方案，at89s51芯片引腳圖如圖2.1

16、所示: 圖2.1 at89s51芯片引腳主要特性：1）s-51兼容 2）字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 3）壽命：1000寫/擦循環(huán)4）數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年5）全靜態(tài)工作：0hz-24hz6）三級程序存儲(chǔ)器鎖定7）128*8位內(nèi)部ram8)32可編程i/o線9）兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器10）5個(gè)中斷源 11）可編程串行通道12）低功耗的閑置和掉電模式13）片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 管腳說明：下面按其引腳功能分為四部分?jǐn)⑹鲞@40條引腳的功能。 1）電源引腳vss和vss ： vss（40腳）接+5v電壓；vss（20腳）接地。 2）晶體引腳xtal1和xtal2 xtal1（19腳）接外部晶體的一個(gè)引腳。在單

17、片機(jī)內(nèi)部，它是一個(gè)反相放大器的輸入端，這個(gè)放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，對hmos單片機(jī)，此引腳應(yīng)接地；對shmos單片機(jī)，此引腳作為驅(qū)動(dòng)端。 xtal2（18腳）接外晶體的另一端。在單片機(jī)內(nèi)部，接至上述振蕩器的反相放大器的輸出端。采用外部振蕩器時(shí)，對hmos單片機(jī)，該引腳接外部振蕩器的信號，即把外部振蕩器的信號直接接到內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端；對xhmos，此引腳應(yīng)懸浮。 3）控制或與其它電源復(fù)用引腳rst/vpd、ale/prog、psen和ea/vpp rst/vpd（9腳）當(dāng)振蕩器運(yùn)行時(shí)，在此腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。推薦在此引腳與vss引腳之間連接一個(gè)約

18、8.2k的下拉電阻，與vss引腳之間連接一個(gè)約10f的電容，以保證可靠地復(fù)位。 vss掉電期間，此引腳可接上備用電源，以保證內(nèi)部ram的數(shù)據(jù)不丟失。當(dāng)vss主電源下掉到低于規(guī)定的電平，而vpd在其規(guī)定的電壓范圍（50.5v）內(nèi)，vpd就向內(nèi)部ram提供備用電源。 ale/prog（30腳）：當(dāng)訪問外部存貯器時(shí)，ale（允許地址鎖存）的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。即使不訪問外部存儲(chǔ)器，ale端仍以不變的頻率周期性地出現(xiàn)正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此，它可用作對外輸出的時(shí)鐘，或用于定時(shí)目的。然而要注意的是，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ale脈沖。ale端可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電

19、流）8個(gè)ls型的ttl輸入電路。 對于eprom單片機(jī)（如8751），在eprom編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖（prog）。 psen（29腳）：此腳的輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號。在從外部程序存儲(chǔ)器取指令（或常數(shù)）期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次psen有效。但在此期間，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的psen信號將不出現(xiàn)。psen同樣可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出）8個(gè)ls型的ttl輸入。 ea/vpp（引腳）：當(dāng)ea端保持高電平時(shí)，訪問內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，但在ps（程序計(jì)數(shù)器）值超過0fffh（對851/8751/80s51）或1fffh（對8052）時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器內(nèi)的程序。當(dāng)e

20、a保持低電平時(shí)，則只訪問外部程序存儲(chǔ)器，不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。對于常用的8031來說，無內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，所以ea腳須常接地，這樣才能只選擇外部程序存儲(chǔ)器。 對于eprom型的單片機(jī)（如8751），在eprom編程期間，此引腳也用于施加21v的編程電源（vpp）。4）控制或與其它電源復(fù)用引腳 rst/vpd，ale/prog，psen 和ea/vpp。rst/vpd 當(dāng)振蕩器運(yùn)行時(shí)。在此引腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器同期的高電平（由低到高跳變），將使單片機(jī)復(fù)位。在 vss掉電期間，此引腳可接上備用電源，由 vpd向內(nèi)部 ram提供備用電源，以保持內(nèi)部ram中的數(shù)據(jù)。ale/prog 正常操作時(shí)為ale功

21、能（允許地址錢存），提供把地址的低字節(jié)鎖存到外部鎖存器。ale引腳以不變的頻率（振蕩周期的1/6）周期性地發(fā)出正脈沖信號。因此，它可用作對外輸出的時(shí)鐘，或用于定時(shí)目的。但要注意，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè) ale脈沖。 ale端可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）八個(gè) lsttl電路。對于 eprom型單片機(jī)，在 eprom編程期間，此引腳接收編程脈沖（prog功能）。psen 外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號輸出端。在從外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）期間；psen 在每個(gè)機(jī)器周期內(nèi)兩次有效。 psen 同樣可以驅(qū)動(dòng)八個(gè)lsttl輸入。eavpp ea為內(nèi)部程序存儲(chǔ)器和外部程序存儲(chǔ)器選擇端。當(dāng)ea為高

22、電平時(shí)，訪問內(nèi)部程序存儲(chǔ)器（ps值小于4k）。當(dāng)ea為低電平時(shí)，則訪問外部程序存儲(chǔ)器。對于eprom型單片機(jī)，在eprom編程期間，此引腳上加21veprom編程電源（vpp）。5）輸入/輸出（i/o）引腳p0、p1、p2、p3（共32根） p0口（39腳至32腳）：是雙向8位三態(tài)i/o口，在外接存儲(chǔ)器時(shí)，與地址總線的低8位及數(shù)據(jù)總線復(fù)用，能以吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)8個(gè)ls型的ttl負(fù)載。 p1口（1腳至8腳）：是準(zhǔn)雙向8位i/o口。由于這種接口輸出沒有高阻狀態(tài)，輸入也不能鎖存，故不是真正的雙向i/o口。p1口能驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)ls型的ttl負(fù)載。對8052、8032，p1.0引腳的第二

23、功能為t2定時(shí)/計(jì)數(shù)器的外部輸入，p1.1引腳的第二功能為t2ex捕捉、重裝觸發(fā)，即t2外部控制端。對eprom編程和程序驗(yàn)證時(shí)，它接收低8位地址。 p2口（21腳至28腳）：是準(zhǔn)雙向8位i/o口。在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，它可以作為擴(kuò)展電路高8位地址總線送出高8位地址。在對eprom編程和程序驗(yàn)證期間，它接收高8位地址。p2可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)ls型的ttl負(fù)載。 p3口（10腳至17腳）：是準(zhǔn)雙向8位i/o口，在mss-51中，這8個(gè)引腳還用于專門功能，是復(fù)用雙功能口。p3能驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)ls型的ttl負(fù)載。 作為第一功能使用時(shí)，就作為普通i/o口用，功能和操作方法與p1口

24、相同。作為第二功能使用時(shí)，各引腳的定義如表所示。 值得強(qiáng)調(diào)的是，p3口的每一條引腳均可獨(dú)立定義為第一功能的輸入輸出或第二功能。表2.1 p3口管腳備選功能p3.0rxd（串行輸入口）p3.1txd（串行輸出口）p3.2/int0（外部中斷0）p3.3/int1（外部中斷1）p3.4t0（記時(shí)器0外部輸入）p3.5t1（記時(shí)器1外部輸入）p3.6/wr（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）p3.7/rd（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）2.2 存儲(chǔ)芯片at24c02如圖2.2為at24c02的芯片引腳圖。圖2.2 at24c02的芯片引腳圖芯片特點(diǎn)：低壓和標(biāo)準(zhǔn)電壓運(yùn)行模式 2.7 (vcc = 2.7v to 5.5v

25、) 1.8 (vcc = 1.8v to 5.5v)at24c02提供電可擦除的串行1024位存儲(chǔ)或可編程只讀存儲(chǔ)器(eeprom)128字(8位/字)。芯片在低壓的工業(yè)與商業(yè)應(yīng)用中進(jìn)行了最優(yōu)化。設(shè)備操作：clock 和data變化：sda管腳通常外部要拉高。sda管腳上的數(shù)據(jù)只能在scl低期間改變。數(shù)據(jù)在scl高期間改變定義為一個(gè)開始或停止信號。開始狀態(tài)：在任何操作之前必須有一個(gè)開始信號-在scl為高時(shí)sda上產(chǎn)生一個(gè)下降沿。停止?fàn)顟B(tài)： scl為高時(shí)sda產(chǎn)生一個(gè)上升沿是停止信號，停止信號后將停止所有通信。在一個(gè)讀的序列之后，停止信號將讓eeprom進(jìn)入備用電源模式。2.3 lcd1602顯

26、示器液晶顯示模塊已作為很多電子產(chǎn)品的通過器件，如在計(jì)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(diǎn)。1602型lcd可以顯示2行16個(gè)字符，有8位數(shù)據(jù)總線d0-d7和rs,r/w,en三個(gè)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。接口信號說明：1602型lcd的接口信號說明如表2.2所示：表2.2 lcd1602接口信號說明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)5r/w

27、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1602型lcd主要技術(shù)參數(shù)：顯示容量:162個(gè)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基本操作程序如下表所示：表2.3 lcd1602基本操作程序讀狀態(tài)輸入rs=l，r/w=h，e=h輸出d0d7=狀態(tài)字寫指令輸入rs=l，r/w=l，d0d7=指令碼，e=高脈沖輸出無讀數(shù)據(jù)輸入rs=h，r/w=h，e=h輸出d0d7=數(shù)據(jù)寫數(shù)據(jù)輸入rs=h，r/w=l，d0d7=數(shù)據(jù)，e=高脈沖輸出

28、無2.4 晶體振蕩器晶體振蕩器，簡稱晶振，其作用在于產(chǎn)生原始的時(shí)鐘頻率，這個(gè)頻率經(jīng)過頻率發(fā)生器的放大或縮小后就成了電腦中各種不同的總線頻率。以聲卡為例，要實(shí)現(xiàn)對模擬信號44.1khz或48khz的采樣，頻率發(fā)生器就必須提供一個(gè)44.1khz或48khz的時(shí)鐘頻率。如果需要對這兩種音頻同時(shí)支持的話，聲卡就需要有兩顆晶振。但是現(xiàn)在的娛樂級聲卡為了降低成本，通常都采用scr將輸出的采樣頻率固定在48khz，但是src會(huì)對音質(zhì)帶來損害，而且現(xiàn)在的娛樂級聲卡都沒有很好地解決這個(gè)問題。 石英晶體振蕩器是一種高精度和高穩(wěn)定度的振蕩器，石英晶體振蕩器也稱石英晶體諧振器，它用來穩(wěn)定頻率和選擇頻率，是一種可以取代

29、lc諧振回路的晶體諧振元件。石英晶體振蕩器廣泛地應(yīng)用在電視機(jī)、影碟機(jī)、錄像機(jī)、無線通訊設(shè)備、電子鐘表、單片機(jī)、數(shù)字儀器儀表等電子設(shè)備中。為數(shù)據(jù)處理設(shè)備產(chǎn)生時(shí)鐘信號和為特定系統(tǒng)提供基準(zhǔn)信號。在單片機(jī)中為其提供時(shí)鐘頻率。石英晶體振蕩器是利用石英晶體（二氧化硅的結(jié)晶體）的壓電效應(yīng)制成的一種諧振器件，它的基本構(gòu)成大致是：從一塊石英晶體上按一定方位角切下薄片（簡稱為晶片，它可以是正方形、矩形或圓形等），在它的兩個(gè)對應(yīng)面上涂敷銀層作為電極，在每個(gè)電極上各焊一根引線接到管腳上，再加上封裝外殼就構(gòu)成了石英晶體諧振器，簡稱為石英晶體或晶體、晶振。其產(chǎn)品一般用金屬外殼封裝，也有用玻璃殼、陶瓷或塑料封裝的。只要在晶

30、體振子板極上施加交變電壓，就會(huì)使晶片產(chǎn)生機(jī)械變形振動(dòng)，此現(xiàn)象即所謂逆壓電效應(yīng)。當(dāng)外加電壓頻率等于晶體諧振器的固有頻率時(shí)，就會(huì)發(fā)生壓電諧振，從而導(dǎo)致機(jī)械變形的振幅突然增大。3 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 設(shè)計(jì)原理本設(shè)計(jì)主要由單片機(jī)、矩陣鍵盤、液晶顯示器和密碼存儲(chǔ)等部分組成。其中矩陣鍵盤用于輸入數(shù)字密碼和進(jìn)行各種功能的實(shí)現(xiàn)。由用戶通過連接單片機(jī)的矩陣鍵盤輸入密碼，后經(jīng)過單片機(jī)對用戶輸入的密碼與自己保存的密碼進(jìn)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(bào)警電路控制開鎖還是報(bào)警，實(shí)際使用時(shí)只要將單片機(jī)的負(fù)載由繼電器換成電子密碼鎖的電磁鐵吸合線圈即可，當(dāng)然也可以用繼電器的常開觸點(diǎn)去控制

31、電磁鐵吸合線圈。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、密碼存儲(chǔ)部分、復(fù)位部分、晶振部分、顯示部分、報(bào)警部分、開鎖部分組成，軟件部分對應(yīng)的由主程序、初始化程序、lcd顯示程序、鍵盤掃描程序、啟動(dòng)程序、關(guān)閉程序、建功能程序、密碼設(shè)置程序、eeprom讀寫程序和延時(shí)程序等組成。at89s51鍵盤輸入復(fù)位電路存儲(chǔ)電路晶振電路電源輸入顯示電路報(bào)警電路開鎖電路 圖3.1 電子密碼鎖原理框圖3.2 電路總體構(gòu)成在確定了選用什么型號的單片機(jī)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、密碼存儲(chǔ)部分、復(fù)位部分、晶振部分、顯示部分、報(bào)警部分、開鎖

32、部分組成，根據(jù)實(shí)際情況鍵盤輸入部分選擇4*4矩陣鍵盤，顯示部分選擇字符型液晶顯示lcd1602，密碼存儲(chǔ)部分選用at24c02芯片來完成。其原理圖如圖3.2所示： 圖3.2 電路總體結(jié)構(gòu)圖3.3 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，其電路如圖3.3所示，而5v電源輸入時(shí)往往伴有雜波，所以加一個(gè)2.2uf的電容濾波。這樣輸出的電壓一般能滿足要求。圖3.3 電源輸入電路原理圖3.4 鍵盤輸入電路由于本設(shè)計(jì)所用到的按鍵數(shù)量較多而不適合用獨(dú)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(diǎn)上，密碼鎖的密碼由鍵盤輸入完成，與獨(dú)立式按鍵鍵盤

33、相比，要節(jié)省很多i/o口。本設(shè)計(jì)中使用的這個(gè)4*4鍵盤不但能完成密碼的輸入還能作特別功能鍵使用，比如清空顯示功能等。鍵盤的每個(gè)按鍵功能在程序設(shè)計(jì)中設(shè)置 。其大體功能（看鍵盤按鍵上的標(biāo)記）及與單片機(jī)引腳接法如圖3.4所示：圖3.4 鍵盤輸入原理圖3.5 密碼存儲(chǔ)電路at24c02是atmel公司的2kb字節(jié)的電可擦除存儲(chǔ)芯片，采用兩線串行的總線和單片機(jī)通訊，電壓最低可以到2.5v，額定電流為1ma，靜態(tài)電流10ua(5.5v)，芯片內(nèi)的資料可以在斷電的情況下保存40年以上，而且采用8腳的dip封裝，使用方便。其電路如圖3.5所示:圖3.5 密碼存儲(chǔ)電路圖圖中1、2、3腳是三條地址線，用于確定芯片

34、的硬件地址，在at89s51上它們都能接地，第5腳和第8腳分別為正、負(fù)電源。at24c02中帶有片內(nèi)地址寄存器，每寫入或讀出一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)后，該地址寄存器自動(dòng)加1，以實(shí)現(xiàn)對下一個(gè)儲(chǔ)存單元的讀寫，所有字節(jié)均以單一操作方式讀取。3.6 復(fù)位電路單片機(jī)復(fù)位是使cpu和系統(tǒng)中的其他功能部件都處在一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作，例如復(fù)位后pc0000h，使單片機(jī)從第個(gè)單元取指令。無論是在單片機(jī)剛開始接上電源時(shí)，還是斷電后或者發(fā)生故障后都要復(fù)位。在復(fù)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(chǔ)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(shí)際情況

35、選擇如圖3.6所示的復(fù)位電路。該電路在最簡單的復(fù)位電路下增加了手動(dòng)復(fù)位按鍵，在接通電源瞬間，電容c1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c1足夠大，可以保證rst高電平有效時(shí)間大于24個(gè)振蕩周期，cpu能夠可靠復(fù)位。增加手動(dòng)復(fù)位按鍵是為了避免死機(jī)時(shí)無法可靠復(fù)位。當(dāng)復(fù)位按鍵按下后電容c1通過r5放電。當(dāng)電容c1放電結(jié)束后，rst端的電位由r11與r15分壓比決定。由于r113？報(bào)警程序修改程序ynny圖4.1主程序流程圖4.2 按鍵軟件設(shè)計(jì)如圖4.2按鍵功能流程圖，在

36、按鍵當(dāng)中，有與輸入、開鎖、清除、設(shè)置、確認(rèn)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(shí)，進(jìn)入密碼程序，錯(cuò)誤時(shí)進(jìn)行清除，輸入兩次新密碼正確時(shí)，可進(jìn)行重新設(shè)置密碼，最后確認(rèn)程序。 開始鍵值輸入？鍵值開鎖？鍵值清除？鍵值設(shè)置？鍵值=確認(rèn)？密碼輸入程序設(shè)置程序清除程序開鎖程序確認(rèn)程序yyyyynnnn返回n 圖4.2 按鍵功能流程圖4.3 密碼設(shè)置軟件設(shè)計(jì)如圖4.3為密碼設(shè)置流程圖，開始按下設(shè)置鍵，輸入舊密碼，如果錯(cuò)誤累計(jì)三次，進(jìn)行報(bào)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。輸入

37、舊密碼n按下設(shè)置鍵開始所輸入舊密碼正確？輸入次數(shù)加1報(bào)警程序n返回次數(shù)3?輸新密碼y再次輸新密碼碼碼y設(shè)置成功ny兩次新密碼輸入相同？ 圖4.3 密碼設(shè)置流程圖4.4 開鎖軟件設(shè)計(jì)如圖4.4開鎖流程圖，開始時(shí)按開鎖鍵，輸入密碼，如果輸入正確，則開鎖成功。如果輸入錯(cuò)誤累計(jì)達(dá)到三次，則執(zhí)行報(bào)警程序。初始化按開鎖鍵輸入密碼按確認(rèn)鍵所輸入密碼正確？y開鎖開始輸入次數(shù)加1次數(shù)3?報(bào)警程序返回nyn圖4.4 開鎖流程圖5 調(diào)試與實(shí)現(xiàn)5.1 硬件調(diào)試單片機(jī)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：

38、 邏輯錯(cuò)誤 硬件的邏輯錯(cuò)誤是由于設(shè)計(jì)錯(cuò)誤和焊接過程中的工藝錯(cuò)誤而造成的,包括錯(cuò)線、開路、短路等,其中最常見的是短路故障。 元器件錯(cuò)誤 元器件錯(cuò)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。 電源故障 電源故障包括：電壓值不符合設(shè)計(jì)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(jī)調(diào)試是在加電前,先用萬用表等工具,按圖紙仔細(xì)核對線路是否正確,并對元器件的安裝、型號、規(guī)格等進(jìn)行仔細(xì)檢查,特別焊接時(shí)有無走線之間相互短路等。 5.2 軟件調(diào)試程序在keil c51上調(diào)試，采用模塊程序設(shè)計(jì)技術(shù),則逐個(gè)模塊調(diào)好后再進(jìn)行系統(tǒng)程序總調(diào)。 對于模塊結(jié)構(gòu)程序要一個(gè)個(gè)

39、子程序分別調(diào)試。調(diào)試時(shí),一定要符合入口條件和出口條件,調(diào)試可用單步運(yùn)行和斷點(diǎn)運(yùn)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(jì)要求,有無循環(huán)錯(cuò)誤、有無機(jī)器碼錯(cuò)誤以及轉(zhuǎn)移地址的錯(cuò)誤,同時(shí),還可以發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中存在的硬件設(shè)計(jì)錯(cuò)誤和軟件算法錯(cuò)誤。 各程序模塊通過后,則可以把相關(guān)功能塊連在一起進(jìn)行總調(diào)。這個(gè)階段若有故障,可以考慮各子程序運(yùn)行時(shí)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(jī)的監(jiān)控程序下運(yùn)行時(shí),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。

40、 單步和斷點(diǎn)調(diào)試后,還應(yīng)進(jìn)行連續(xù)調(diào)試,用以確定定時(shí)精度、cpu的實(shí)時(shí)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at89s51中。進(jìn)行整機(jī)調(diào)試。各功能實(shí)現(xiàn)則調(diào)試完成。5.3 proteus仿真在硬件和軟件都能實(shí)現(xiàn)的條件下，利用proteus進(jìn)行仿真，通過不停的調(diào)試與改正，最后終于實(shí)現(xiàn)了密碼鎖的功能，仿真結(jié)果如圖4.1，4.2，4.3所示。當(dāng)連好各個(gè)模塊電路的導(dǎo)線后，導(dǎo)入芯片程序，運(yùn)行該密碼鎖仿真電路，通過按鍵可以進(jìn)行密碼鎖的開鎖，修改密碼，錯(cuò)誤密碼3次以上報(bào)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(jìn)而可以修改密碼，密碼錯(cuò)誤三次以上由喇叭發(fā)出報(bào)警聲，如果系統(tǒng)出現(xiàn)錯(cuò)誤還可

41、以通過復(fù)位電路進(jìn)行復(fù)位?？傊谠械睦碚摶A(chǔ)上，通過proteus能夠成功的進(jìn)行密碼鎖基本操作的仿真，實(shí)現(xiàn)了相關(guān)的功能。圖4.1 仿真結(jié)果（開鎖成功）圖4.2 仿真結(jié)果（密碼錯(cuò)誤）圖4.3 仿真結(jié)果（修改密碼）結(jié)論以上為畢業(yè)期間所作的畢業(yè)論文-基于proteus的電子密碼鎖設(shè)計(jì)，它經(jīng)過多次修改和整理，可以滿足設(shè)計(jì)的基本要求。輸入密碼時(shí)，如三次輸入錯(cuò)誤，則進(jìn)行報(bào)警，在輸入時(shí)，lcd顯示為“*”，同時(shí)還能修改密碼。另外該設(shè)計(jì)還具有防盜功能，如對密碼控制系統(tǒng)進(jìn)行破壞，有報(bào)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(qiáng)知識的應(yīng)用能力，提高解決實(shí)際問題的能力，培養(yǎng)自我

42、創(chuàng)新意識。積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，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(jì)中我們必須首先熟悉和掌握單片機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理，單片機(jī)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(jī)核心的電路設(shè)計(jì)的基本方法和技術(shù)了解開關(guān)電路參數(shù)的計(jì)算方法。單片機(jī)不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片,而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。概括的講：一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。它的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。同時(shí)，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)了解計(jì)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。 目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒有單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)航裝置，飛

43、機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過程的實(shí)時(shí)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(jī)、攝像機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機(jī)。更不用說自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開發(fā)與應(yīng)用將造就一批計(jì)算機(jī)應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。隨著單片機(jī)的廣泛應(yīng)用，將大大促進(jìn)各領(lǐng)域的技術(shù)更新，向自動(dòng)化、小型化、智能化方向邁進(jìn)。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(gè)層次。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，無論從選題到定稿，從理論到實(shí)踐都使我學(xué)到了很多東西，它不僅可以鞏固了以前所

44、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(shí)也明白了理論與實(shí)踐相結(jié)合的重要性，只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。 致謝四年的大學(xué)生活不知不覺就要結(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(jì)之中，我的老師和我的同學(xué)都細(xì)心的指導(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(shí)做人，踏實(shí)做事，扎實(shí)做學(xué)問的深刻道理，讓我從一個(gè)懵懂得高中生變成一個(gè)成熟的大學(xué)生，其次我要感謝的是我的導(dǎo)師陳英。雖然陳老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每

45、個(gè)階段，她都給予我悉心的指導(dǎo)和幫助，關(guān)心我們每個(gè)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(lì)，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。參考文獻(xiàn)1康華光，陳大欽.電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分m.北京：高等教育出版社，2005.2彭容修.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).武漢：武漢理工大學(xué)出版社，20073譚浩強(qiáng).c程序設(shè)計(jì)m.北京：清華大學(xué)出版社，20054姜志海，黃玉清,劉連鑫 .單片

46、機(jī)原理及應(yīng)用.北京：電子工業(yè)出版社， 20095李明喜.新型電子密碼鎖的設(shè)計(jì)j.機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新,2005;6董繼成.一種新型安全的單片機(jī)密碼鎖j.電子技術(shù),2004;7祖龍起,劉仁杰,孫乃凌.一種新穎的電子密碼鎖j.電子世界,2001;8李明喜.新型電子密碼鎖的設(shè)計(jì)j.機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新,2004;9徐愛鈞, 彭秀華. 單片機(jī)高級語言c51應(yīng)用程序設(shè)計(jì)m.北京航空航天大學(xué)出版社，200610曾一江. 單片微機(jī)原理與接口技術(shù)m. 北京：科技出版社,2009，1211康華光. 電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分）m. 北京：高等教育出版社, 2004，12nishino s f,paoli g c,spa

47、in j c. aerobic degradation of dinitroto-luenes and pathway for bacterial degradation of 2,6-dinitrotoluene volume 66,2006.13kennes c,w m wu,l bhatnagar et al. anaerobic dechlorination and mineralization of pcp and 2,4,6-trichlorophenol by the methanogenic pcp-degrading granules volume 44,2004.14phi

48、lips. product specification. coms single-chip 8-bit microcontroller.附錄a：總程序#include #include #include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int #define lcdio p0 #define delay4us() _nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); uchar buffer6=0; sbit sda=p34; sbit scl=p33; sbit beep=p17; bit aa; /用戶蹲淵義定時(shí)溢出標(biāo)志位 uchar dsy