畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于單片機(jī)的智能密碼鎖的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)_

1、 題 目 基于單片機(jī)的智能密碼鎖的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)_基于單片機(jī)的智能電子鎖的設(shè)計(jì)摘 要在日常的生活和工作中，住宅與部門的安全防范、單位的文件檔案及一些個(gè)人資料的保存多以加鎖的方法解決。若使用傳統(tǒng)的機(jī)械鎖極不方便。隨著科技的發(fā)展，智能電子鎖應(yīng)運(yùn)而生。本系統(tǒng)由單片機(jī)系統(tǒng)AT89C51、外接矩陣鍵盤、6位LCD液晶顯示數(shù)碼管和聲光報(bào)警器系統(tǒng)組成。系統(tǒng)能完成開鎖、超時(shí)報(bào)警、超次鎖定基本的密碼鎖的功能。除了上述基本功能外，還具有聲光提示功能，依據(jù)實(shí)際的情況還可以添加遙控功能。本系統(tǒng)由于其安全性高、成本低、保密性高、使用靈活性好等優(yōu)點(diǎn)，受到了廣大用戶的青睞?？蓮V泛應(yīng)用于賓館、辦公大樓和家庭等場(chǎng)所。關(guān)鍵詞 智能電

2、子鎖/單片機(jī)/矩陣鍵盤 DESIGNOF THE INTELLIGENT ELECTRONIC LOCKBASED ON SINGLECHIP DEVICEABSTRACTIn daily life and work, the security of house and department, the document files of units and the saving of some personal data are mostly solved by lock. If you use the traditional mechanical locks, it is very inco

3、nvenient. With the development of technology, intelligent electronic lock is coming. The system consists of SCM system AT89C51, matrix keyboard, 6 digital LCD liquid crystal and sound and light alarm system. System can complete basic lock functions. Such as the lock, timeout alarm, super times lock.

4、 In addition to these basic functions, it also has sound and light tips and other functions. According to the actual situation, it can also add a remote control. The system is used by the majority of people because of its high safety, low cost, high security, flexibility and good use. It can be used

5、 in hotels, office buildings, home and so on.KEY WORDS intelligent electronic lock, single chip device, matrix keyboard目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK file:/G:表格養(yǎng)老保險(xiǎn)%20終稿.doc l _Toc229147478#_Toc229147478 中文摘要 PAGEREF _Toc229147478 h I HYPERLINK file:/G:表格養(yǎng)老保險(xiǎn)%20終稿.doc l _Toc229147479#_Toc229147479 英文

6、摘要 PAGEREF _Toc229147479 h II HYPERLINK file:/G:表格養(yǎng)老保險(xiǎn)%20終稿.doc l _Toc229147480#_Toc229147480 1 緒論1 HYPERLINK file:/G:表格養(yǎng)老保險(xiǎn)%20終稿.doc l _Toc229147491#_Toc229147491 引言1 HYPERLINK file:/G:表格養(yǎng)老保險(xiǎn)%20終稿.doc l _Toc229147491#_Toc229147491 電子鎖的背景1 HYPERLINK file:/G:表格養(yǎng)老保險(xiǎn)%20終稿.doc l _Toc229147491#_Toc229147

7、491 1.3 電子鎖的意義1 HYPERLINK file:/G:表格養(yǎng)老保險(xiǎn)%20終稿.doc l _Toc229147480#_Toc229147480 2 方案選擇與功能原理2 HYPERLINK file:/G:表格養(yǎng)老保險(xiǎn)%20終稿.doc l _Toc229147491#_Toc229147491 方案選擇2 HYPERLINK file:/G:表格養(yǎng)老保險(xiǎn)%20終稿.doc l _Toc229147491#_Toc229147491 電子鎖的系統(tǒng)功能2 HYPERLINK file:/G:表格養(yǎng)老保險(xiǎn)%20終稿.doc l _Toc229147491#_Toc229147491

8、 電子鎖的工作原理2 HYPERLINK file:/G:表格養(yǎng)老保險(xiǎn)%20終稿.doc l _Toc229147480#_Toc229147480 3 硬件電路設(shè)計(jì)3 HYPERLINK file:/G:表格養(yǎng)老保險(xiǎn)%20終稿.doc l _Toc229147491#_Toc229147491 芯片的選取與介紹3 HYPERLINK file:/G:表格養(yǎng)老保險(xiǎn)%20終稿.doc l _Toc229147491#_Toc229147491 3.2 晶振時(shí)鐘電路5 HYPERLINK file:/G:表格養(yǎng)老保險(xiǎn)%20終稿.doc l _Toc229147491#_Toc229147491 3

9、.3 復(fù)位電路6 HYPERLINK file:/G:表格養(yǎng)老保險(xiǎn)%20終稿.doc l _Toc229147491#_Toc229147491 3.4 鍵盤電路6 HYPERLINK file:/G:表格養(yǎng)老保險(xiǎn)%20終稿.doc l _Toc229147491#_Toc229147491 3.5 顯示電路7 HYPERLINK file:/G:表格養(yǎng)老保險(xiǎn)%20終稿.doc l _Toc229147491#_Toc229147491 3.6 聲光報(bào)警電路8 HYPERLINK file:/G:表格養(yǎng)老保險(xiǎn)%20終稿.doc l _Toc229147491#_Toc229147491 3.7

10、 電路圖繪制8 HYPERLINK file:/G:表格養(yǎng)老保險(xiǎn)%20終稿.doc l _Toc229147489#_Toc229147489 3.7.1 電路原理圖8 HYPERLINK file:/G:表格養(yǎng)老保險(xiǎn)%20終稿.doc l _Toc229147489#_Toc229147489 3.7.2 proteus簡(jiǎn)介8 HYPERLINK file:/G:表格養(yǎng)老保險(xiǎn)%20終稿.doc l _Toc229147480#_Toc229147480 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)11 HYPERLINK file:/G:表格養(yǎng)老保險(xiǎn)%20終稿.doc l _Toc229147491#_Toc22914

11、7491 4.1 主程序模塊11 HYPERLINK file:/G:表格養(yǎng)老保險(xiǎn)%20終稿.doc l _Toc229147491#_Toc229147491 4.2 鍵盤掃描及識(shí)別子程序設(shè)計(jì)12密碼比較子程序設(shè)計(jì)12 HYPERLINK file:/G:表格養(yǎng)老保險(xiǎn)%20終稿.doc l _Toc229147491#_Toc229147491 4.4 延時(shí)子程序設(shè)計(jì)12 HYPERLINK file:/G:表格養(yǎng)老保險(xiǎn)%20終稿.doc l _Toc229147480#_Toc229147480 5 軟件測(cè)試結(jié)果12 HYPERLINK file:/G:表格養(yǎng)老保險(xiǎn)%20終稿.doc l

12、_Toc229147491#_Toc229147491 5.1 程序調(diào)試用到的軟件及介紹12 HYPERLINK file:/G:表格養(yǎng)老保險(xiǎn)%20終稿.doc l _Toc229147491#_Toc229147491 5.2 程序調(diào)試12 HYPERLINK file:/G:表格養(yǎng)老保險(xiǎn)%20終稿.doc l _Toc229147492#_Toc229147492 5.3 用proteus仿真12 HYPERLINK file:/G:表格養(yǎng)老保險(xiǎn)%20終稿.doc l _Toc229147504#_Toc229147504 結(jié)束語 PAGEREF _Toc229147504 h 15 HY

13、PERLINK file:/G:表格養(yǎng)老保險(xiǎn)%20終稿.doc l _Toc229147505#_Toc229147505 致謝. PAGEREF _Toc229147505 h 16 HYPERLINK file:/G:表格養(yǎng)老保險(xiǎn)%20終稿.doc l _Toc229147506#_Toc229147506 參考文獻(xiàn). PAGEREF _Toc229147506 h 17 HYPERLINK file:/G:表格養(yǎng)老保險(xiǎn)%20終稿.doc l _Toc229147504#_Toc229147504 附錄 PAGEREF _Toc229147504 h 181 緒論1.1 引言隨著人們生活水

14、平的提高，如何實(shí)現(xiàn)家庭防盜這一問題也變得尤為重要。若使用傳統(tǒng)的機(jī)械鎖，人們需攜帶多把鑰匙，使用極不方便，且鑰匙丟失后安全性大打折扣。為滿足人們對(duì)鎖的使用要求，增強(qiáng)其安全性，電子鎖應(yīng)運(yùn)而生。電子密碼鎖由于其安全性高、成本低、保密性高、使用靈活性好等優(yōu)點(diǎn)，受到了廣大用戶的青睞。設(shè)計(jì)通過鍵盤輸入密碼，密碼為六位。電路可實(shí)現(xiàn)密碼正確或錯(cuò)誤的提示，密碼錯(cuò)誤三次則鎖定鍵盤并報(bào)警一分鐘。用戶通過鍵盤輸入密碼后，單片機(jī)判斷密碼是否正確，如果密碼正確，則發(fā)出開鎖信號(hào)，系統(tǒng)由發(fā)光二極管點(diǎn)亮來模擬開鎖，否則提示密碼錯(cuò)誤，此時(shí)需重新輸入密碼，用戶在輸入密碼錯(cuò)誤次數(shù)超過三次時(shí)單片機(jī)就鎖定鍵盤，并發(fā)出報(bào)警音一分鐘。在這一

15、分鐘內(nèi)，用戶不能再次輸入密碼，一分鐘后鍵盤自動(dòng)解鎖。本設(shè)計(jì)由AT89C51單片機(jī)、矩陣鍵盤、LCD液晶顯示電路、聲光報(bào)警電路、晶振時(shí)鐘電路、復(fù)位電路等幾部分組成。1.2 電子鎖的背景隨著社會(huì)科技的進(jìn)步，鎖已經(jīng)發(fā)展到密碼鎖、磁性鎖、電子鎖、激光鎖、聲控鎖等等。在傳統(tǒng)的鑰匙的基礎(chǔ)上進(jìn)行改善，加上密碼，聲音等來控制鎖的開啟，從而大大提高了鎖的安全性，使不法之徒無從下手，人們也對(duì)自身的財(cái)產(chǎn)安全有了更多的保障。當(dāng)今安全信息系統(tǒng)應(yīng)用越來越廣泛，特別在機(jī)密保護(hù)、維護(hù)隱私和財(cái)產(chǎn)安全方面起到重大作用，而電子鎖是其中的組成部分，因此具有重大的研究意義。1.3 電子鎖的意義電子鎖可以在日常生活和現(xiàn)代辦公、住宅與辦公

16、室的安全防范、單位的文件檔案、財(cái)務(wù)報(bào)表以及一些個(gè)人資料的保存等多種場(chǎng)合使用。大大提高了主人物資的安全性，基本上可以代替老式機(jī)械鎖。目前使用的密碼鎖種類繁多，各具特色。本設(shè)計(jì)從經(jīng)濟(jì)實(shí)用角度出發(fā)，采用AT89C51單片機(jī)設(shè)計(jì)一款具有報(bào)警功能的智能電子鎖。該密碼鎖設(shè)計(jì)方法合理、簡(jiǎn)單易行、成本低，符合住宅與辦公室等的用鎖要求，具有一定的推廣價(jià)值。2 方案選擇與功能原理2.1 方案選擇設(shè)計(jì)時(shí)構(gòu)思了兩種方案：一種以AT89C51為核心的單片機(jī)控制方案，另一種是以74LS112雙JK觸發(fā)器構(gòu)成的數(shù)字邏輯電路控制方案?？紤]到數(shù)字電路方案原理國語簡(jiǎn)單，而且不能滿足現(xiàn)在的安全需求，所以本設(shè)計(jì)采用第一種方案。利用單

17、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，不但能實(shí)現(xiàn)基本的密碼鎖功能，還能根據(jù)需要添加掉電存儲(chǔ)、紅外遙控等功能。2.2 電子鎖的系統(tǒng)功能本設(shè)計(jì)采用以AT89C51單片機(jī)為主控芯片，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，不但能實(shí)現(xiàn)基本的密碼鎖功能，還能根據(jù)用戶需要增添掉電存儲(chǔ)、紅外遙控等功能。本設(shè)計(jì)具有以下功能：系統(tǒng)設(shè)定六位密碼，密碼由鍵盤輸入，若密碼正確，則二極管D1亮，模擬開鎖。系統(tǒng)具有聲光報(bào)警功能，密碼錯(cuò)誤時(shí)蜂鳴器發(fā)出報(bào)警進(jìn)行提示，此時(shí)需重新輸入密碼，密碼錯(cuò)誤次數(shù)超過三次，則鍵盤鎖定，二極管D2亮，并發(fā)出報(bào)警。本系統(tǒng)具有超時(shí)報(bào)警、超次鎖定的功能。（3） 系

18、統(tǒng)由八位數(shù)碼管顯示密碼。2.3 電子鎖的工作原理 本系統(tǒng)采用AT89C51單片機(jī)作為控制器，用LCD液晶顯示器作為顯示模塊，用矩陣鍵盤作為輸入模塊。系統(tǒng)工作時(shí)，根據(jù)顯示器上的提示輸入6位密碼，按下ENTER鍵后，單片機(jī)將輸入密碼與原始設(shè)定的密碼進(jìn)行比較，若密碼正確，則相應(yīng)二極管亮，模擬開鎖，系統(tǒng)不報(bào)警。若密碼錯(cuò)誤，則發(fā)出蜂鳴聲報(bào)警，要求重新輸入密碼。輸入的密碼次數(shù)不能超過三次，若三次都不正確，則由蜂鳴器發(fā)出報(bào)警，鎖定鍵盤。3 硬件電路設(shè)計(jì)電子鎖設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題是實(shí)現(xiàn)密碼的輸入、顯示以及開鎖等功能。設(shè)計(jì)使用ATMEL公司的AT89C51實(shí)現(xiàn)智能電子鎖的功能。硬件電路主要由矩陣鍵盤電路、LCD液晶顯

19、示電路、晶振時(shí)鐘電路、復(fù)位電路及聲報(bào)警電路等部分組成。 單片機(jī)亦稱單片機(jī)微電腦或單片微型計(jì)算機(jī)。它是把中央處理器、隨機(jī)存儲(chǔ)器、只讀存儲(chǔ)器、輸入/輸出端口等主要計(jì)算機(jī)功能部件都集成在一塊集成電路芯片上的微型計(jì)算機(jī)。本設(shè)計(jì)使用的就是單片機(jī)AT89C51。單片機(jī)AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，并和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS51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，AT89C51是一種高效微處理器。在AT89C51芯片內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，其輸入端為芯片

20、引腳XTAL1，其輸出端為XTAL2。而在芯片內(nèi)部，XTAL1和XTAL2之間跨接了晶體振蕩器和微調(diào)電容，從而構(gòu)成了一個(gè)穩(wěn)定的自激震蕩器。這就是單片機(jī)的時(shí)鐘電路。管腳說明：VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P0口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口,當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。 P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳

21、寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FL

22、ASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流，這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示： 口管腳 備選功能 P3.0 RXD（串行輸入口） P3.1 TXD（串行輸出口） P3.2 /INT0（外部中斷0） P3.3 /INT1（外部中斷1） P3.4 T0（記時(shí)器0外部輸入） P3.5 T1（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 /

23、RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被

24、略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。 PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。 EA/VPP：當(dāng)EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 振蕩器特性: XTAL

25、1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。AT89C51圖形如下： 圖3-1-1單片機(jī)的XTAL1和XTAL2之間分別接一個(gè)電容，中間再并一個(gè)12MHZ的晶振，形成單片機(jī)的晶振電路。圖形如下：圖3-2-13.3 復(fù)位電路復(fù)位電路由電阻、電容和開關(guān)組成。接到單片機(jī)的RST引腳。電路圖如下：圖3-3-13.4 鍵盤電路本設(shè)計(jì)采用行列式矩陣鍵盤，這樣能減少鍵盤與單片機(jī)接口時(shí)所占

26、的I/O線的數(shù)目，在按鍵比較多的時(shí)候，通常采用這樣的方法。每一條水平線（行線）與垂直線（列線）的交叉處不相通，而是通過一個(gè)按鍵來連通，利用這種行列式矩陣結(jié)構(gòu)只需要N條行線和M條列線即可組成具有NM個(gè)按鍵的鍵盤。在這種行列式矩陣鍵盤的單片機(jī)系統(tǒng)中，鍵盤處理程序首先執(zhí)行等待按鍵并確認(rèn)有無按鍵按下的程序段。當(dāng)確認(rèn)有按鍵按下后，下一步就要識(shí)別哪一個(gè)按鍵按下。對(duì)鍵的識(shí)別通常有兩種方法：一種是常用的逐行掃描查詢法；另一種是速度較快的線反轉(zhuǎn)法。下面說明線反轉(zhuǎn)法的工作原理。首先，辨別鍵盤中有無鍵按下，由單片機(jī)I/O口向鍵盤送全掃描字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

27、下，總會(huì)有一根行線電平被拉直至低電平從而使行線不全為1。判斷鍵盤中哪一個(gè)鍵被按下是通過將列線逐列置低電平后，檢查行狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)的。方法是：依次給列線送低電平，然后檢查所有行線狀態(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，而且是在與零電平行線相交的交點(diǎn)上的那個(gè)鍵。鍵盤上共有0-9十個(gè)數(shù)字鍵，還有一個(gè)ENTER鍵。當(dāng)輸入完成后按下ENTER鍵確認(rèn)輸入。鍵盤電路接單片機(jī)的P1口。電路圖如下：圖3-4-13.5 顯示電路 數(shù)碼管顯示器具有功耗低、體積小、質(zhì)量輕的特點(diǎn)。該字符型LCD具有字符發(fā)生器ROM，可顯示192種字符（160個(gè)57點(diǎn)陣字符和32個(gè)511點(diǎn)陣字符），具有6

28、4個(gè)字節(jié)的自定義字符RAM，可自定義8個(gè)58點(diǎn)陣字符或4個(gè)511點(diǎn)陣字符，且具有80個(gè)字節(jié)的RAM?？梢苑殖蓛尚?，每一行顯示16個(gè)ASC字符，主要由數(shù)字和英文字母組成。LCD在此系統(tǒng)中作為單片機(jī)的輸出設(shè)備，主要用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)參數(shù)的顯示。3.6 聲報(bào)警電路 聲報(bào)警電路由蜂鳴器組成，接AT89C51的和。當(dāng)密碼輸入錯(cuò)誤或是錯(cuò)誤次數(shù)超過三次時(shí)，蜂鳴器報(bào)警。3.7 電路圖繪制3.7.1 電路原理圖本設(shè)計(jì)采用proteus軟件進(jìn)行原理圖的繪制與仿真。電路圖見附錄一。3.7.2 proteus簡(jiǎn)介 Proteus軟件是英國Labcenter electronics公司出版的EDA工具軟件。它不僅具有其它E

29、DA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。在國內(nèi)受到單片機(jī)愛好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。Proteus是世界上著名的EDA工具，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，其處理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯

30、器。 具有4大功能模塊 （1）智能原理圖設(shè)計(jì)（ISIS） 豐富的器件庫：超過27000種元器件，可方便地創(chuàng)建新元件。 智能的器件搜索：通過模糊搜索可以快速定位所需要的器件。 智能化的連線功能：自動(dòng)連線功能使連接導(dǎo)線簡(jiǎn)單快捷，大大縮短了繪圖時(shí)間。 支持總線結(jié)構(gòu)：使用總線器件和總線布線使電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明清晰?？奢敵龈哔|(zhì)量圖紙：通過個(gè)性化設(shè)置，可以生成印刷質(zhì)量的BMP圖紙，可以方便地供WORD、POWERPOINT等多種文檔使用。 （2）完善的電路仿真功能（Prospice） Prospice混合仿真：基于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SPICE3F5，實(shí)現(xiàn)數(shù)字/模擬電路的混合仿真。 超過27000個(gè)仿真器件：可以通過內(nèi)部原

31、型或使用廠家的SPICE文件自行設(shè)計(jì)仿真器件。多樣的激勵(lì)源：包括直流、正弦、脈沖、分段線性脈沖、音頻（使用wav文件）、指數(shù)信號(hào)、單頻FM、數(shù)字時(shí)鐘和碼流，還支持文件形式的信號(hào)輸入。 豐富的虛擬儀器：13種虛擬儀器，面板操作逼真，如示波器、邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器、直流電壓/電流表、交流電壓/電流表、數(shù)字圖案發(fā)生器、頻率計(jì)/計(jì)數(shù)器、邏輯探頭、虛擬終端、SPI調(diào)試器、I2C調(diào)試器等。 生動(dòng)的仿真顯示：用色點(diǎn)顯示引腳的數(shù)字電平，導(dǎo)線以不同顏色表示其對(duì)地電壓大小，結(jié)合動(dòng)態(tài)器件（如電機(jī)、顯示器件、按鈕）的使用可以使仿真更加直觀、生動(dòng)。 高級(jí)圖形仿真功能（ASF）：基于圖標(biāo)的分析可以精確分析電路的多項(xiàng)指標(biāo)

32、，包括工作點(diǎn)、瞬態(tài)特性、頻率特性、傳輸特性、噪聲、失真、傅立葉頻譜分析等，還可以進(jìn)行一致性分析。 （3）獨(dú)特的單片機(jī)協(xié)同仿真功能（VSM） 支持主流的CPU類型：如ARM7、8051/52、AVR、PIC10/12、PIC16、PIC18、PIC24、dsPIC33、HC11、8086、MSP430等。 支持通用外設(shè)模型：如字符LCD模塊、圖形LCD模塊、LED點(diǎn)陣、LED七段顯示模塊、鍵盤/按鍵、RS232虛擬終端、電子溫度計(jì)等等，其COMPIM（COM口物理接口模型）還可以使仿真電路通過PC機(jī)串口和外部電路實(shí)現(xiàn)雙向異步串行通信。 實(shí)時(shí)仿真：支持UART/USART/EUSARTs仿真、中斷

33、仿真、SPI/I2C仿真、MSSP仿真、PSP仿真、RTC仿真、ADC仿真、CCP/ECCP仿真。 編譯及調(diào)試：支持單片機(jī)匯編語言的編輯/編譯/源碼級(jí)仿真，內(nèi)帶8051、AVR、PIC的匯編編譯器，也可以與第三方集成編譯環(huán)境（如IAR、Keil和Hitech）結(jié)合，進(jìn)行高級(jí)語言的源碼級(jí)仿真和調(diào)試。（4）實(shí)用的PCB設(shè)計(jì)平臺(tái) 原理圖到PCB的快速通道： 原理圖設(shè)計(jì)完成后，一鍵便可進(jìn)入ARES的PCB設(shè)計(jì)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。 先進(jìn)的自動(dòng)布局/布線功能：支持器件的自動(dòng)/人工布局，支持無網(wǎng)格自動(dòng)布線或人工布線，支持引腳交換/門交換功能，使PCB設(shè)計(jì)更為合理。 完整的PCB設(shè)計(jì)功能：最多可

34、設(shè)計(jì)16個(gè)銅箔層，2個(gè)絲印層，4個(gè)機(jī)械層，靈活的布線策略供用戶設(shè)置，自動(dòng)設(shè)計(jì)規(guī)則檢查，3D 可視化預(yù)覽。 多種輸出格式的支持：可以輸出多種格式文件，包括Gerber文件的導(dǎo)入或?qū)С?，便于與其它PCB設(shè)計(jì)工具的互轉(zhuǎn)（如protel）和PCB板的實(shí)際和加工。Proteus提供了豐富的資源 （1）Proteus可提供的仿真元器件資源：仿真數(shù)字和模擬、交流和直流等數(shù)千種元器件，有30多個(gè)元件庫。 （2）Proteus可提供的仿真儀表資源 ：示波器、邏輯分析儀、虛擬終端、SPI調(diào)試器、I2C調(diào)試器、信號(hào)發(fā)生器、模式發(fā)生器、交直流電壓表、交直流電流表。理論上同一種儀器可以在一個(gè)電路中隨意的調(diào)用。 （3）除

35、了現(xiàn)實(shí)存在的儀器外，Proteus還提供了一個(gè)圖形顯示功能，可以將線路上變化的信號(hào)，以圖形的方式實(shí)時(shí)地顯示出來，其作用與示波器相似，但功能更多。這些虛擬儀器儀表具有理想的參數(shù)指標(biāo)，例如極高的輸入阻抗、極低的輸出阻抗。 （4）Proteus可提供的調(diào)試手段 Proteus提供了比較豐富的測(cè)試信號(hào)用于電路的測(cè)試。這些測(cè)試信號(hào)包括模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。 電路功能仿真在proteus繪制好原理圖后，調(diào)入已編譯好的目標(biāo)代碼文件：*.HEX，可以在proteus的原理圖中看到模擬的實(shí)物運(yùn)行狀態(tài)和過程。 proteus不僅可將許多單片機(jī)實(shí)例功能形象化，也可將許多單片機(jī)實(shí)例運(yùn)行過程形象化。前者可在相當(dāng)程度上得到

36、實(shí)物演示實(shí)驗(yàn)的效果，后者則是實(shí)物演示實(shí)驗(yàn)難以達(dá)到的效果。 它的元器件、連接線路等卻和傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)硬件高度對(duì)應(yīng)。這在相當(dāng)程度上替代了傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的功能，例：元器件選擇、電路連接、電路檢測(cè)、電路修改、軟件調(diào)試、運(yùn)行結(jié)果等。 課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生走向就業(yè)的重要實(shí)踐環(huán)節(jié)。由于proteus提供了實(shí)驗(yàn)室無法相比的大量的元器件庫，提供了修改電路設(shè)計(jì)的靈活性、提供了實(shí)驗(yàn)室在數(shù)量、質(zhì)量上難以相比的虛擬儀器、儀表，因而也提供了培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐精神、創(chuàng)造精神的平臺(tái)。4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與流程圖該智能電子鎖系統(tǒng)采用C語言進(jìn)行程編程，系統(tǒng)程序主要包括主程序、鍵盤掃描子程序、密碼比較子程序、聲報(bào)警程序和延時(shí)子程

37、序等。源程序見附錄二。 主程序模塊主程序主要完成初始化、初始密碼設(shè)定、檢查有無鍵按下、密碼比較以及調(diào)用顯示等等。主程序流程圖如下：開始 初始化調(diào)用顯示 有鍵按下？N啟動(dòng)定時(shí)Y識(shí)別按鍵全部按完？NY自動(dòng)清除超時(shí)？ YN3次？比較密碼N鎖定密碼正確？NYY開門圖4-1-14.2 鍵盤掃描及識(shí)別子程序設(shè)計(jì)對(duì)鍵盤的掃描采用調(diào)用方式，放在主程序中，當(dāng)沒有鍵按下的時(shí)候，單片機(jī)循環(huán)主程序，一旦有鍵按下，便轉(zhuǎn)向相應(yīng)的子程序處理，處理完再返回主程序。4.3 密碼比較子程序設(shè)計(jì)程序?qū)⑤斎氲拿艽a與設(shè)定的原始密碼進(jìn)行比較，如果一致，則顯示open提示開鎖，如果不一致，則由數(shù)碼管顯示器顯示Err并發(fā)出報(bào)警，用戶需重新輸

38、入密碼。 錯(cuò)誤次數(shù)多于三次則鍵盤鎖定。4.4 延時(shí)子程序設(shè)計(jì)由于系統(tǒng)在開鎖、報(bào)警及鎖定狀態(tài)需要不同的時(shí)間間隔，所以系統(tǒng)內(nèi)設(shè)定了不同的延時(shí)子程序。延時(shí)完成后再返回主程序。5 測(cè)試結(jié)果5.1 程序調(diào)試用到的軟件及介紹程序使用Keil軟件進(jìn)行編譯。Keil是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，Keil軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)測(cè)試工具，可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個(gè)開發(fā)流程。5.2 軟件調(diào)試本設(shè)計(jì)的程序是用C語言編寫的，用Keil編譯軟件進(jìn)行編譯。將源文件：基于單片機(jī)的智能電子鎖的設(shè)計(jì)進(jìn)行編譯，如果編譯有錯(cuò)誤，根據(jù)提示進(jìn)行修改，直至

39、編譯完全通過，編譯通過，沒有錯(cuò)誤，產(chǎn)生如下文件：基于單片機(jī)的電子密碼鎖的設(shè)計(jì).uv2、基于單片機(jī)的智能電子鎖的設(shè)計(jì).lnp、基于單片機(jī)的智能電子鎖的設(shè)計(jì).hex。其中，基于單片機(jī)的智能電子鎖的設(shè)計(jì).hex就是要產(chǎn)生的文件。5.3 用proteus仿真將文件基于單片機(jī)的智能電子鎖的設(shè)計(jì).hex加載到AT89C51中進(jìn)行功能調(diào)試。在proteus ISIS中，選中AT89C51并單擊鼠標(biāo)左鍵對(duì)AT89C51進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置時(shí)鐘頻率為12MHZ，并按正確路徑加載基于單片機(jī)的智能電子鎖的設(shè)計(jì).hex文件。對(duì)單片機(jī)設(shè)置完畢后，就可以進(jìn)行仿真了。仿真過程中，若有軟件問題，可在Keil中直接修改，通過prot

40、eus和keil的結(jié)合可以得到滿意的結(jié)果。首先進(jìn)入調(diào)試頁面，根據(jù)液晶提示:Input cipher 輸入6位密碼，界面如下圖：圖5-3-1若密碼正確則顯示 open 提示開鎖，對(duì)應(yīng)開鎖燈D1亮。界面如下：圖5-3-2若密碼錯(cuò)誤，蜂鳴器發(fā)出報(bào)警提示，并在數(shù)碼管顯示器上顯示Error，此時(shí)需重新輸入密碼。界面如下：圖5-3-3錯(cuò)誤次數(shù)超過三次，鍵盤鎖定，D2燈亮。界面如下：圖5-3-4結(jié) 束 語 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代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械鎖，克服了機(jī)械式鎖安全性能差的缺點(diǎn)，使密碼鎖無論在技術(shù)還是性能上都大大的提高了一步。系統(tǒng)充分利用了51單片機(jī)系統(tǒng)，主要通過軟件程序來控制硬件電

41、路實(shí)現(xiàn)一些基本的電子密碼鎖的功能，具有軟硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，易于開發(fā)，成本較低，安全可靠，操作方便等特點(diǎn)，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性和安全性，可應(yīng)用于住宅、辦公室的保險(xiǎn)箱及檔案柜等需要防盜的場(chǎng)所，有較強(qiáng)的實(shí)用性。在金融、保險(xiǎn)、軍事重地及其它安全防范領(lǐng)域具有廣泛的前景。畢業(yè)設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，發(fā)現(xiàn)、提出、分析和解決實(shí)際問題，鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié)，是對(duì)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力的具體訓(xùn)練和考察過程。隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新月異，單片機(jī)已經(jīng)成為當(dāng)今計(jì)算機(jī)應(yīng)用中空前活躍的領(lǐng)域，在生活中可以說是無處不在。因此作為一名大學(xué)生來說掌握單片機(jī)的開發(fā)技術(shù)是十分重要的。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

42、很多東西，它不僅可以鞏固以前所學(xué)的知識(shí)，而且學(xué)到了許多書本上沒有的知識(shí)。同時(shí)也明白了理論與實(shí)踐相結(jié)合的重要性。致 謝彈指一揮間，我已經(jīng)在鄭州大學(xué)西亞斯國際學(xué)院度過了一生中最為寶貴且難忘的四年時(shí)間。在這四年里，有老師的幫助，同學(xué)的關(guān)心，父母姐妹的鼓勵(lì)，是他們的理解和支持讓我最終能完成我的本科學(xué)位，讓我更有信心邁向未來。通過四年大學(xué)生活的學(xué)習(xí)，我變得更加獨(dú)立與自信。在論文的構(gòu)思和寫作過程中，王霞老師給予了悉心的指導(dǎo)，尤其在我遇到困難時(shí)，王老師更是在精神上給了我極大的鼓勵(lì)和支持。王老師嚴(yán)謹(jǐn)耐心的指導(dǎo)讓我終身難忘，在此向老師表示誠摯的敬意和由衷的感謝。老師嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度、高度的敬業(yè)精神、兢兢業(yè)業(yè)的

43、工作作風(fēng)，將是伴隨我人生旅程的一筆無價(jià)的財(cái)富。 四年來，我得到了鄭州大學(xué)西亞斯國際學(xué)院眾多領(lǐng)導(dǎo)和任課老師的多方指導(dǎo)和幫助，在此深表謝意。同時(shí)非常感謝2007級(jí)通信工程1班的所有同學(xué)，感謝大家在學(xué)習(xí)和生活上對(duì)我的幫助，并且對(duì)我這篇論文的完成給予了無私的支持與幫助。 最后由衷地感謝所有在我人生道路上給予我無私幫助和支持的老師、同學(xué)、親屬及朋友，祝你們心想事成!參考文獻(xiàn)1 葉啟明.單片機(jī)制作的新型安全密碼鎖J.家庭電子，2000，（6）：24-27.2 郭海英.基于單片機(jī)的電子安全密碼鎖的設(shè)計(jì)J.現(xiàn)代電子技術(shù)，2005，（3）：57-58.3 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，20

44、04，（8）：77-79.4 周荷琴，吳秀清.微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù).合肥：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社， 339-342.5 瞿貴榮.實(shí)用電子密碼鎖 J.家庭電子，2000，（3）：77-82.6 董繼成.一種新型安全的單片機(jī)密碼鎖J.電子技術(shù)，2005，（3）：55-60.7 肖洪兵.跟我學(xué)用單片機(jī) M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2002，66-77.8 代啟化.基于proteus的電路設(shè)計(jì)與仿真J.自動(dòng)化技術(shù)，2006,（19）：82-84.9 Richard Park. Electronic Password-lock DesignDB/OL.,2006.10 ED LOGUE.MCU

45、 bullish on growthJ.The Daily Telegraph,2007：63-72.附 錄附錄一源代碼程序（主要）/* 名稱：矩陣鍵盤模擬密碼鎖 編寫：羅勇闖 日期：2012-4-16 內(nèi)容：模擬密碼鎖，密碼固化到ROM 不能通過按鍵輸入更改，需在程序中更改*/#include /包含頭文件，一般情況不需要改動(dòng)，頭文 件包含特殊功能寄存器的定義 #define DataPort P0 /定義數(shù)據(jù)端口 程序中遇到DataPort 則用P0 替換#define KeyPort P1sbit LATCH1=P22;/定義鎖存使能端口 段鎖存sbit LATCH2=P23;/ 位鎖存

46、Unsignedcharcode dofly_DuanMa=0 x3f,0 x06,0 x5b,0 x4f,0 x66,0 x6d,0 x7d,0 x07,0 x7f,0 x6f, 0 x77,0 x7c,0 x39,0 x5e,0 x79,0 x71;/ 顯示段碼值0FUnsignedcharcode dofly_WeiMa=0 xfe,0 xfd,0 xfb,0 xf7,0 xef,0 xdf,0 xbf,0 x7f;/分別對(duì)應(yīng)相應(yīng)的數(shù)碼管點(diǎn)亮,即位碼unsigned char TempData8; /存儲(chǔ)顯示值的全局變量unsigned char code password8=1,2,3

47、,4,5,6,7,8;/可以更改此密碼做多組測(cè)試void DelayUs2x(unsigned char t);/us級(jí)延時(shí)函數(shù)聲明 void DelayMs(unsigned char t); /ms級(jí)延時(shí)void Display(unsigned char FirstBit,unsigned char Num);/數(shù)碼管顯示函數(shù)unsigned char KeyScan(void);/鍵盤掃描unsigned char KeyPro(void);void Init_Timer0(void);/定時(shí)器初始化/* 主函數(shù)*/void main (void)unsigned char num,i

48、,j; unsigned char temp8;bit Flag;Init_Timer0();while (1) /主循環(huán) num=KeyPro(); if(num!=0 xff) if(i=0) for(j=0;j8;j+)/清屏 TempDataj=0; if(i8) tempi=dofly_DuanManum;/把按鍵值輸入到臨時(shí)數(shù)組中 for(j=0;j=i;j+) /通過一定順序把臨時(shí)數(shù)組中 /的值賦值到顯示緩沖區(qū)，從右往左輸入 TempData7-i+j=tempj; i+; /輸入數(shù)值累加if(i=9)/正常等于8即可，由于我們需要空一個(gè)用于清屏，/清屏?xí)r的按鍵不做輸入值 i=0

49、; Flag=1;/先把比較位置1 for(j=0;j8;j+)/循環(huán)比較8個(gè)數(shù)值， /如果有一個(gè)不等 則最終Flag值為0 Flag=Flag&(tempj=dofly_DuanMapasswordj); /比較輸入值和已有密碼 for(j=0;j8;j+)/清屏 TempDataj=0; if(Flag)/如果比較全部相同，標(biāo)志位置1 TempData0=0 x3f; / o TempData1=0 x73; / p TempData2=0 x79; / E TempData3=0 x54; / n /說明密碼正確，輸入對(duì)應(yīng)操作 顯示open else TempData0=0 x79; /

50、 E TempData1=0 x50; / r TempData2=0 x50; / r /否則顯示Err /* uS延時(shí)函數(shù)，含有輸入?yún)?shù) unsigned char t，無返回值 unsigned char 是定義無符號(hào)字符變量，其值的范圍是 0255 這里使用晶振12M，精確延時(shí)請(qǐng)使用匯編,大致延時(shí) 長(zhǎng)度如下 T=tx2+5 uS */void DelayUs2x(unsigned char t) while(-t);/* mS延時(shí)函數(shù)，含有輸入?yún)?shù) unsigned char t，無返回值 unsigned char 是定義無符號(hào)字符變量，其值的范圍是 0255 這里使用晶振12M，精確延時(shí)請(qǐng)使用匯編*/void DelayMs(unsigned char t) while(t-) /大致延時(shí)