帶33鍵盤3位數(shù)電子號(hào)碼鎖

1、河北工程大學(xué)科信學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書（2012/2013學(xué)年第2學(xué)期）課程名稱 ： 單片機(jī)課程設(shè)計(jì) 題 目 ：帶3*3鍵盤3位數(shù)電子號(hào)碼鎖 專業(yè)班級(jí) ：科信自動(dòng)化3班 學(xué)生姓名 ：馬景明 學(xué) 號(hào)： 100412332 指導(dǎo)教師 ：韓昱 苗敬利 楊怡君 王巍 王靜爽 設(shè)計(jì)周數(shù) ： 2周 設(shè)計(jì)成績(jī) ： 2013年6月27號(hào)目錄1、課程設(shè)計(jì)目的2、課程設(shè)計(jì)任務(wù) 2.1設(shè)計(jì)題目2.2原始數(shù)據(jù)及主要任務(wù)2.3技術(shù)要求3、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容3.1方案設(shè)計(jì) 3.1.1 STC90C52AD的功能參數(shù)介紹 3.1.2 綜合電路設(shè)計(jì)3.2單元電路設(shè)計(jì) 3.2.1鍵盤單元 3.2.2數(shù)碼管顯示3.2.3時(shí)鐘產(chǎn)生單元3.2

2、.4蜂鳴器電路單元3.3 系統(tǒng)原理圖3.4系統(tǒng)調(diào)試3.5程序流程圖3.6系統(tǒng)實(shí)施3.7 實(shí)習(xí)心得附錄1、課程設(shè)計(jì)目的1.1用單片機(jī)課程及已學(xué)電子電路知識(shí)設(shè)計(jì)，包括電路圖的設(shè)計(jì)和制板等。 1.2通過課程設(shè)計(jì)加深對(duì)單片機(jī)課程的相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)和理解。1.3初步學(xué)會(huì)一些設(shè)計(jì)思想和實(shí)踐技能。提高學(xué)生綜合素質(zhì)。1.4讓學(xué)生從設(shè)計(jì)過程中領(lǐng)悟到相互合作的重要性。2、課程設(shè)計(jì)任務(wù) 2.1設(shè)計(jì)題目：帶3*3鍵盤3位數(shù)電子號(hào)碼鎖22原始數(shù)據(jù)及任務(wù)：設(shè)計(jì)并制作出一個(gè)以單片機(jī)為核心的電子鎖系統(tǒng)：1、確定總體設(shè)計(jì)方案；2、設(shè)計(jì)鍵盤輸入電路；3、設(shè)計(jì)顯示電路；4、合理分配地址，編寫系統(tǒng)程序；5、利用Protel設(shè)計(jì)硬件電路

3、原理圖和PCB圖；6、軟硬件聯(lián)機(jī)調(diào)試。2.3技術(shù)要求 電源打開后，顯示器顯示“000”，“111”為內(nèi)定密碼；輸入號(hào)碼，再按“確定”開門鍵。若號(hào)碼正確，則門會(huì)打開（用蜂鳴器指示），否則顯示器會(huì)清除為“000”；并且密碼可修改。3、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容3.1方案設(shè)計(jì)3.1.1 STC90C52AD的功能參數(shù)介紹STC90C52AD是由宏晶公司生產(chǎn)的高性能八位單片機(jī)。如圖一所示。該芯片采用FLASH存儲(chǔ)技術(shù)，內(nèi)部具有8KB字節(jié)快閃存存儲(chǔ)器，采用DIP封裝，是目前在中小系統(tǒng)中應(yīng)用最為普及的單片機(jī)。 STC90C52AD可構(gòu)成真正的單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)，縮小系統(tǒng)體積，增加系統(tǒng)的圖一可靠性，降低系統(tǒng)的成本。只要程

4、序長(zhǎng)度小于8K，四個(gè)I/O口全部提供給用戶。可用5V電壓編程，而且擦寫時(shí)間僅需10毫秒，僅為8751/87C51的擦除時(shí)間的百分之一，與8751/87C51的12V電壓擦寫相比，相對(duì)不易損壞器件，沒有兩種電源的要求，改寫時(shí)不拔下芯片，適合許多嵌入式控制領(lǐng)域。工作電壓范圍（2.7V6V），全靜態(tài)工作，工作頻率寬在0Hz24MHz之間，比8751/87C51等51系列的6MHz12MHz更具有靈活性，系統(tǒng)能快能慢。STC90C52AD芯片提供三級(jí)程序存儲(chǔ)器加密，提供了方便靈活而可靠的硬加密手段，能完全保證程序或系統(tǒng)不被仿制。P0口是三態(tài)雙向口，通稱數(shù)據(jù)總線口，因?yàn)橹挥性摽谀苤苯佑糜趯?duì)外部存儲(chǔ)器的讀

5、/寫操作。 STC90C52AD單片機(jī)為40引腳芯片如圖一所示，在本設(shè)計(jì)中，主要用到P0口、P2口、P1.0口及P3.0、P3.1、P3.2口。P0口：P0口可作為通用I/O口，但須外接上拉電阻，所以在設(shè)計(jì)顯示數(shù)碼管我們避免了使用P0口這樣大大簡(jiǎn)化了動(dòng)態(tài)顯示電路。P1口：P1口：8位、雙向I/0口，內(nèi)部含有上拉電阻。P1口可作普通I/O口。輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)四個(gè)TTL負(fù)載；用作輸入時(shí)，先將引腳置1，由片內(nèi)上拉電阻將其抬到高電平。P1口的引腳可由外部負(fù)載拉到低電平，通過上拉電阻提供電流。在FLASH并行編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口可輸入低字節(jié)地址。在串行編程和效驗(yàn)時(shí)，P1.5/MO-SI,P1.6/MIS

6、O和P1.7/SCK分別是串行數(shù)據(jù)輸入、輸出和移位脈沖引腳。P2口:P2口：具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P2口用做輸出口時(shí)，可驅(qū)動(dòng)4各TTL負(fù)載；用做輸入口時(shí)，先將引腳置1，由內(nèi)部上拉電阻將其提高到高電平。若負(fù)載為低電平，則通過內(nèi)部上拉電阻向外部輸出電流。在FLASH并行編程和校驗(yàn)時(shí)，P2口可輸入高字節(jié)地址和某些控制信號(hào)。P3口：因本次課程設(shè)計(jì)中用不到P3口。因此不詳細(xì)介紹。單片機(jī)使用宏晶公司支持串口下載程序（ISP）的單片機(jī)，為STC90C52AD課程設(shè)計(jì)配發(fā)的小電路板（ISP-MCU Basic circuit）電路原理圖見下圖。該板作為課程設(shè)計(jì)的核心電路板使用，板上有單片機(jī)及附屬

7、電路，RS-232通信驅(qū)動(dòng)電路，高低電平測(cè)試電路等。課程設(shè)計(jì)電路中需要的其他電路在此基礎(chǔ)上擴(kuò)展，通過插孔連接。課程設(shè)計(jì)配發(fā)的小電路板（ISP-MCU Basic circuit）電路原理圖見下圖。擴(kuò)展電路在萬用板上制作用四位數(shù)碼管顯示小時(shí)與分鐘，中間那個(gè)點(diǎn)用來區(qū)分小時(shí)與分鐘；每秒用一個(gè)LED閃爍一下；用了4個(gè)按鍵，一個(gè)是選擇鍵，一個(gè)是加鍵，一個(gè)是減鍵， 一個(gè)是確認(rèn)鍵。時(shí)間要精確，整點(diǎn)報(bào)時(shí)，聲音間隔1秒，并且可以調(diào)整時(shí)間調(diào)整位閃爍提示。 擴(kuò)展電路用到得器件：共十六個(gè)按鍵：十個(gè)數(shù)字鍵，一個(gè)是加鍵，一個(gè)是減鍵，一個(gè)是除鍵，一個(gè)乘鍵，一個(gè)等鍵，一個(gè)清零鍵；六個(gè)DPY7-SEG DP共陽極動(dòng)態(tài)LED；六

8、個(gè)PNP三極管；十四個(gè)330歐姆和兩個(gè)470歐的電阻；導(dǎo)線。每各引腳可吸收8各TTL的灌電流。作為輸入時(shí)，首先應(yīng)將引腳置1。P0也可用做訪問外部程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)的低8位地址/數(shù)據(jù)總線的復(fù)用線。在該模式下，P0口含有內(nèi)部上拉電阻。在FLASH編程時(shí)，P0口接收代碼字節(jié)數(shù)據(jù)；在編程效驗(yàn)時(shí)，P0口輸出代碼字節(jié)數(shù)據(jù)(需要外接上拉電阻)。器件標(biāo)識(shí)符：標(biāo)識(shí)符器件名稱規(guī)格型號(hào)數(shù)量標(biāo)識(shí)符器件名稱規(guī)格型號(hào)數(shù)量U1單片機(jī)STC90C52AD1C11 C12瓷片電容22p 或30p2U2RS232驅(qū)動(dòng)MAX2321C13-C17獨(dú)石電容0.22uF(224)5J1-J4, CRYLsts Hsts接線插孔座

9、排母86針C1 C2電解電容1.0uF / 50V2C3 C4 C0電解電容10uF / 50V3CRY晶體諧振器6MHz1C5-C8電解電容47uF(22uF)4High,Low,PS發(fā)光二極管33JPS接線端子電源用1R1金屬膜電阻2001RST按鈕?。?.2×0.3）1R0金屬膜電阻6.8K1JDBDB9插座DB9針形座1R2 R3 R4金屬膜電阻3.3K3U1DIP插座DIP401R9金屬膜電阻1M1U2DIP插座DIP1613.1.2綜合電路設(shè)計(jì)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、

10、報(bào)警部分、開鎖部分組成，軟件部分對(duì)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。其原理框圖如下圖AT90C52鍵盤輸入復(fù)位電路密碼存儲(chǔ)電路晶振電路電源輸入顯示電路報(bào)警電路3.2單元電路設(shè)計(jì)3.2.1鍵盤單元 鍵盤設(shè)計(jì)如下圖所示 其中12個(gè)鍵的功能分配如下S1:1 S4:2 S7:3S2:4 S5:5 S8:6S3:7 S6:8 S9:9S10:0 S11：確認(rèn) S13：重置采用掃描控制端口P1的值來確定有沒有鍵按下，按下的是那個(gè)鍵。3.2.2數(shù)碼管顯示我們采用共陽數(shù)碼管顯示，共3個(gè)，段選端接在P0口，

11、接法如下：P0口需要通過上拉電阻接到+5V電源，這點(diǎn)需注意，上拉電阻接法如下:R=10K數(shù)碼管位選端由P2口得前三個(gè)端口控制，分別通過PNP接到數(shù)碼管的公共端，其接法如下圖：數(shù)碼管顯示是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，設(shè)計(jì)中0-9與P0口對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表：P0口值0xc00xf90xa40xb00x99顯示值01234P0值0x920x820xf80x800x90顯示值567893.2.3時(shí)鐘產(chǎn)生單元52單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)通常用兩種電路形式得到：內(nèi)部振蕩方式和外部振蕩方式。 在引腳XTAL1和XTAL2外接晶體振蕩器(簡(jiǎn)稱晶振)或陶瓷諧振器，就構(gòu)成了內(nèi)部振蕩方式。由于單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益

12、反相放大器，當(dāng)外接晶振后，就構(gòu)成了自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時(shí)鐘脈沖。內(nèi)部振蕩方式的外部電路如下圖所示。 圖中，電容器Col，C02起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用，其電容值一般在5-30pF。晶振頻率的典型值為12MH2，采用6MHz的情況也比較多。內(nèi)部振蕩方式所得的時(shí)鐘情號(hào)比較穩(wěn)定，實(shí)用電路中使用較多。外部振蕩方式是把外部已有 的時(shí)鐘信號(hào)引入單片機(jī)內(nèi)。這種方式適宜用來使單片機(jī)的時(shí)鐘與外部信號(hào)保持同步。（本次課設(shè)采用6MHz） 3.2.4 蜂鳴器電路單元如圖下所示 3.3 系統(tǒng)原理圖3.4系統(tǒng)調(diào)試硬件調(diào)試時(shí)可先檢查印制板及焊接的質(zhì)量情況，在檢查無誤后可通電檢查L(zhǎng)ED顯示器的點(diǎn)亮狀況。若亮度不理想，可

13、以調(diào)整P1口的電阻大小，一般情況下取200電阻即可獲得滿意的亮度效果。 實(shí)驗(yàn)室制作時(shí)，可結(jié)合示波器測(cè)試晶振及P1,P2端口的波形情況進(jìn)行綜合硬件測(cè)試分析。硬件調(diào)試：硬件調(diào)試是利用DVCC實(shí)驗(yàn)與開發(fā)系統(tǒng)、基本測(cè)試儀器（萬用表、示波器等），檢查用戶系統(tǒng)硬件中存在的故障。硬件調(diào)試可分為靜態(tài)調(diào)試與動(dòng)態(tài)調(diào)試兩步進(jìn)行。靜態(tài)調(diào)試：是在用戶系統(tǒng)未工作時(shí)的一種硬件檢測(cè)。第一步：目測(cè)。檢查外部的各種元件或者是電路是否有斷點(diǎn)。第二步：用萬用表測(cè)試。先用萬用表復(fù)核目測(cè)中有疑問的連接點(diǎn)，再檢測(cè)各種電源線與地線之間是否有短路現(xiàn)象。第三步：加電檢測(cè)。給板加電，檢測(cè)所有插座或是器件的電源端是否符合要求的值 第四步：聯(lián)機(jī)檢查。

14、因?yàn)橹挥杏脝纹瑱C(jī)開發(fā)系統(tǒng)才能完成對(duì)用戶系統(tǒng)的調(diào)試。 動(dòng)態(tài)調(diào)試：是在用戶系統(tǒng)工作的情況下發(fā)現(xiàn)和排除用戶系統(tǒng)硬件中存在的器件內(nèi)部故障、器件連接邏輯錯(cuò)誤等的一種硬件檢查。動(dòng)態(tài)調(diào)試的一般方法是由近及遠(yuǎn)、由分到合。由分到合是指首先按邏輯功能將用戶系統(tǒng)硬件電路分為若干塊，當(dāng)調(diào)試電路時(shí)，與該元件無關(guān)的 器件全部從用戶系統(tǒng)中去掉，這樣可以將故障范圍限定在某個(gè)局部的電路上。當(dāng)各塊電路無故障后，將各電路逐塊加入系統(tǒng)中，在對(duì)各塊電路功能及各電路間可能存在的相互聯(lián)系進(jìn)行調(diào)試。由分到合的調(diào)試既告完成。由近及遠(yuǎn)是將信號(hào)流經(jīng)的各器件按照距離單片機(jī)的邏輯距離進(jìn)行由近及遠(yuǎn)的分層，然后分層調(diào)試。調(diào)試時(shí)，仍采用去掉無關(guān)元件的方法，

15、逐層調(diào)試下去，就會(huì)定位故障元件了。軟件調(diào)試：利用仿真器加以調(diào)試，對(duì)系統(tǒng)單個(gè)單元進(jìn)行調(diào)試，當(dāng)單元電路成功后，在對(duì)整個(gè)程序調(diào)試，最后在用CPU芯片調(diào)試。3.5程序流程圖重置密碼消抖子程序讀P1值Ok=0調(diào)用顯示子程序結(jié)束開始送入行掃描初值Ok=0Set=0掃描P1口00000XF0Ok=1設(shè)置初值 N N Y N Y Y3.6系統(tǒng)實(shí)施根據(jù)原理圖列寫原件清單，領(lǐng)取所需的元件，烙鐵，萬用表，去試驗(yàn)臺(tái)焊電路板。焊完板子，通過軟硬結(jié)合的方式對(duì)電路板進(jìn)行硬件調(diào)試，硬件沒錯(cuò)誤之后，開始進(jìn)行軟件編程，直到整個(gè)功能實(shí)現(xiàn)，并進(jìn)行優(yōu)化。3.7 實(shí)習(xí)心得本次課設(shè)我主要進(jìn)行了電路板與器件的焊接，同時(shí)全程參與了程序編寫、改

16、進(jìn)與體統(tǒng)調(diào)試，對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)簡(jiǎn)單調(diào)試與功能是先有了進(jìn)一步認(rèn)識(shí)。由于學(xué)校配發(fā)的開發(fā)板有特殊的自然走線特點(diǎn)，給我們的自由拓展提供了方便也造成了難度。我充分利用了其地線與火線多重排列，以及相鄰焊盤自然連接的位置特點(diǎn)，結(jié)合我們需要使用的器件，先對(duì)整體布局加以把握，并簡(jiǎn)單焊接，并為后期改動(dòng)、增刪器件留有余地。后期由于板子調(diào)試，加入了數(shù)枚電阻，雖然留有余地，但是由于器件較多任然稍顯局促，并且鍛煉了檢查電路板連接失誤的能力。值得一提的是上拉電阻的使用，他不僅使單片機(jī)P0成功輸出高電平，并且保證了共陰極數(shù)碼管的放大控制，二者配合，成功實(shí)現(xiàn)了原理設(shè)計(jì)。 通過這次課程設(shè)計(jì)掌握51單片機(jī)的原理，初步掌握單片機(jī)調(diào)整及測(cè)

17、試方法，提高動(dòng)手能力和排除故障的能力。同時(shí)通過本課題設(shè)計(jì)與裝配、調(diào)試，提高自己的動(dòng)手能力，鞏固已學(xué)的理論知識(shí)，建立單片機(jī)理論和實(shí)踐的結(jié)合，了解各單元電路之間的關(guān)系及相互影響，從而能準(zhǔn)確設(shè)計(jì)、計(jì)算定時(shí)計(jì)數(shù)的各個(gè)單元電路。初步掌握廚房報(bào)警器的調(diào)整及測(cè)試方法。提高動(dòng)手能力和排除故障的能力在完成單片機(jī)課程設(shè)計(jì)后我們發(fā)現(xiàn)我們還有許多不足所學(xué)到的知識(shí)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠以至于還有一些功能不能被動(dòng)完成。但通過學(xué)習(xí)這一次實(shí)踐增強(qiáng)了我們的動(dòng)手能力提高和鞏固了單片機(jī)方面的知識(shí)特殊是軟件方面。從中增強(qiáng)了我們的團(tuán)隊(duì)合作精神并讓我們熟悉到把理論應(yīng)用到實(shí)踐中去是多么重要。附錄 C語言實(shí)驗(yàn)程序#include<reg52.h&

18、gt;#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit fmq=P23;/定義報(bào)警器端口p2.3為fmqsbit wei1=P20;/定義數(shù)碼管1端口p2.0為wei1sbit wei2=P21; /定義數(shù)碼管2端口p2.1為wei2sbit wei3=P22; /定義數(shù)碼管3端口p2.2為wei3uchar Code3=0,0,0;uchar InPut3=1,1,1;char code table=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90;uint KeyBoard,t

19、ime;uchar *p=InPut;void delay(unsigned int cnt) while(-cnt);main()uchar temp,Ok,Error;uchar count=0;uchar Set=0;/修改密碼關(guān)鍵字TMOD=0X11;/TCON=0X10;/TH0=(65536-5000)/256;/50msTL0=(65536-5000)%256;TH1=(65536-50000)/256;TL1=(65536-50000)%256;ET0=1;/定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0中斷允許位ET1=1;EA=1;/開總中斷while(1)if(KeyBoard=11)Set=1;/修

20、改密碼關(guān)鍵字Ok=0;/確認(rèn)關(guān)鍵字if(Set=1&&Ok=1&&KeyBoard<10)/重新設(shè)置密碼的條件Ok=0;switch(count)case 0:Code0=KeyBoard;count+;break;case 1:Code1=KeyBoard;count+;break;case 2:Code2=KeyBoard;count+;break; if(Set=0&&Ok=1&&KeyBoard<10)Ok=0;if(count>2)count=0;switch(count)case 0:InPut0=K

21、eyBoard;count+;break;case 1:InPut1=KeyBoard;count+;break;case 2:InPut2=KeyBoard;count+;break;if(KeyBoard=10)KeyBoard=100;Ok=0;count=0;if(Set=1)Set=0;elseif(Code0=InPut0)&&(Code1=InPut1)&&(Code2=InPut2) fmq=1;Error=0;time=0;else/密碼輸入錯(cuò)誤Error+;InPut0=1;InPut1=1;InPut2=1; if(Error>=2)

22、TR1=1;if(time<200)fmq=0; else fmq=1; if(time>200)time=0,Error=0;if(Ok=0)P1=0xfe;/P1口設(shè)置為oxfe 1111 1110（第一行置為低電0）temp=P1;/P1賦給tenptemp=temp&0xf0;/0xf0賦給temp（所有行線置為低電0，所有列線置為高電1）if(temp!=0xf0)/檢測(cè)是否有按鍵按下delay(5000);/去除干擾if(temp!=0xf0)/再次檢測(cè)是否有按鍵按下 1111 0000switch(temp)case 0x70:KeyBoard=1;break

23、;/0111 0000case 0xb0:KeyBoard=2;break;/1011 0000case 0xd0:KeyBoard=3;break;/1101 0000 Ok=1;while(P1&0xf0)=temp);P1=0xfd;/1111 1101（第二行置為低電0）temp=P1;temp=temp&0xf0;/1111 0000if(temp!=0xf0)delay(5000);if(temp!=0xf0)Ok=1;switch(temp)case 0x70:KeyBoard=4;break;case 0xb0:KeyBoard=5;break;case 0xd0:KeyBoard=6;break;while(P1&0xf0)=temp);P1=0xfb;/1111 1011 （第三行置為低電0）temp=P1;temp=temp&0xf0;if(temp!=0xf0)delay(5000);if(temp!=0xf0)Ok=1;switch(temp)case 0x70:KeyBoard=7;break;case 0xb0:KeyBoard=8;b