基于PIC單片機的電子密碼鎖設(shè)計-外文文獻翻譯

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)基于PIC單片機的電子密碼鎖設(shè)計 外文文獻翻譯基于PIC 16F628A的安全電子鎖微控制器 基于PIC 16F628A的安全電子鎖微控制器 Kerbala Iraq大學(xué)計算機系講師 Muhanad Hayder Mohammed 摘要：論文：提出的系統(tǒng)實現(xiàn)了電子嵌入式鎖比傳統(tǒng)鎖擁有的一個很好的優(yōu)勢，它只使用一個手動鍵。如果傳統(tǒng)的情況下，鑰匙丟失或被盜之后任何人都可以打開鎖使用鑰匙。另一方面，丟失一個比較長而且復(fù)雜的密碼或把它偷來的難度比傳統(tǒng)的鑰匙要難的多。此外，兩者的

2、結(jié)合，手動鍵和電腦密碼使系統(tǒng)更安全。更長的密碼將減少密碼丟失和鎖被破壞的可能性。這個系統(tǒng)鍵盤和HD44780 20 x2和PIC16f628a單片機。固件控制系統(tǒng)與鍵盤交互非常容易和順利。液晶為用戶提供消息和通知有關(guān)當前系統(tǒng)的狀態(tài)。用戶可以執(zhí)行一些操作，如打開和關(guān)閉鎖，在單片機EEPROM中改變當前的密碼，當輸入密碼錯誤時清除單個數(shù)字。論文提出系統(tǒng)的固件開發(fā)使用匯編語言和MPLAB開發(fā)環(huán)境。只在實際硬件級別測試，實現(xiàn)與系統(tǒng)的正常運行，這是完全錯誤的 關(guān)鍵詞：電子鎖、嵌入式系統(tǒng)、PIC單片機。 介紹 今天，在我們生活的周圍充滿嵌入式系統(tǒng)設(shè)備，如汽車、洗衣機微波爐、醫(yī)療設(shè)備等。 嵌入式系統(tǒng)是一個計

3、算機系統(tǒng)，為特定的控制功能而設(shè)計，通常受實時計算約束。嵌入式系統(tǒng)作為一個完整的設(shè)備通常包括硬件和機械零件。相比之下，一臺通用計算機，例如個人電腦(PC)，設(shè)計靈活能滿足各種終端用戶的需要。今天，嵌入式系統(tǒng)被用來控制許多常用的設(shè)備1。 嵌入式系統(tǒng)的一個突出的例子是微控制器，它是一個小型和微型計算機，指定執(zhí)行一些特定的任務(wù)。單片機程序(固件)，決定什么功能單片機提供給所需求的用戶。一個程序，可以在單片機上運行，而不需要一個被稱為固件的操作系統(tǒng)。這意味著，一個固件直接訪問硬件的特權(quán)。試圖詳細解釋電子鎖固件。單片機的基本思想是在一個簡單的電路中收集所有的輸入和輸出，外圍設(shè)備，代表了只需要單片機而不是大

4、型和復(fù)雜的計算機微處理器和大量的外設(shè)1。 單片機固件直接處理外圍設(shè)備和輸入/輸出端口以實現(xiàn)其完整功能。 1 基于PIC 16F628A的安全電子鎖微控制器 微處理器和微控制器 微處理器與微控制器在許多方面不同。第一和最重要的方面是它的架構(gòu)。為了一個微處理器功能的正常運行，其他組件，如內(nèi)存、外設(shè)和輸入輸出端口必須連接到它。簡而言之，我們可以說，一個微處理器是計算機的核心，它的工作原理與其他外圍設(shè)備/部件的計算機系統(tǒng)。另一方面，一個微控制器被設(shè)計成作為一個單元可以獨立執(zhí)行。不需要其他外部組件的應(yīng)用程序，因為所有必要的外圍設(shè)備和端口已經(jīng)內(nèi)置。最終，它節(jié)省了所需的時間和空間構(gòu)造設(shè)備2。 系統(tǒng)實現(xiàn) 該系

5、統(tǒng)是使用匯編語言實現(xiàn)。使用這種語言的目的是為了實現(xiàn)更好地功能，對PIC體系結(jié)構(gòu)的理解。使用匯編語言的另一個積極的方面是，它給了非常廣泛和靈活的方式與微控制器進行交互，盡管它的實現(xiàn)比BASIC或C語言困難，其也用作語言編程微控制器。系統(tǒng)實現(xiàn)的主要有兩部分： A. 鍵盤實現(xiàn) 系統(tǒng)使用的PORTB鍵盤通過4針為列，其余4針行保留實現(xiàn)。因此，系統(tǒng)使用這些8針構(gòu)成16鍵矩陣，PIC16F628A中提供一個有效的使用有限的端口。下面是表格(1)PORTB針作業(yè)鍵盤。 表1：PORTB針作業(yè)鍵盤 RB0(行0) RB1(行1) RB2(行2) RB3(行3) RB4(列0) 1 4 7 * RB5(列1)

6、2 5 8 0 RB6(列2) 3 6 9 # RB7(列3) A=空格 B=鎖定 C=修改 D=輸入 實現(xiàn)鍵盤功能時有一個必須采取的重要的預(yù)防措施，因為鍵盤處理依賴于一個機械過程(按下和釋放鍵)。這一現(xiàn)象生成一個火花，影響銷的電氣性能，同時按下和釋放鍵，導(dǎo)致銷狀態(tài)不穩(wěn)定，不能正確識別是否為0或1。所以，為了克服這個問題，必須提供足夠的時間延遲銷的狀態(tài)是穩(wěn)定的，才可以正確讀取，這一時間可能是20ms或更多。 1. 鍵盤的掃描 2 基于PIC 16F628A的安全電子鎖微控制器 鍵盤的設(shè)計是受電現(xiàn)象，即，如果我們短路兩針，一個零，另一個高電壓，那么銷電壓將下降到零。這個事實可以用于設(shè)計鍵盤。 如

7、前所述，PORTB被預(yù)留給鍵盤和最重要的4位用于列索引，它們設(shè)置為輸入端口(輸入端口，我們必須設(shè)置TRISB寄存器高3)來檢查 他們是否有電壓降至0時按下鍵后附有選中的行。 另一方面，最重要的4位PORTB將輸出，和用于行索引。因為他們是輸出端口，可以設(shè)置為高(1)或低(0)的固件。通過設(shè)置為每個鍵掃描每一行到零，系統(tǒng)可以檢查每一列，以查看是否有任何其中一個設(shè)置為0。如果是這樣的話，這就意味著，一個關(guān)鍵的排壓。這個過程是對所有行重復(fù)檢查所有的鑰匙。負責(zé)掃描的功能鍵是row_scan和col_scan。 行掃描 這個函數(shù)設(shè)置為零，每一行調(diào)用col_scan函數(shù)來檢查任何列針電壓降為零。然后增量的

8、關(guān)鍵變量作業(yè)是索引每一行。 列掃描 這個函數(shù)掃描每一列銷，檢查如果任何其中一個設(shè)置為零，那么調(diào)用find_key函數(shù)，發(fā)現(xiàn)鍵值把指數(shù)構(gòu)造使用變量鍵和硬編碼的值從工作寄存器w調(diào)出col_scan函數(shù)。圖(1)顯示鍵盤連接到結(jié)構(gòu)PIC 16 f628a單片機和液晶。 圖1 單片機與鍵盤連接 B. LCD的實現(xiàn) 3 基于PIC 16F628A的安全電子鎖微控制器 另一個系統(tǒng)實現(xiàn)的主要部分是液晶實現(xiàn)。LCD配置有4位接口模式，因為PIC16F628A端口限制。發(fā)送命令0 x20，然后0 x28將配置液晶在4位兩行接口工作模式4，這意味著20 x2液晶使用的系統(tǒng)最大可以顯示40個字符。 send_wor

9、d函數(shù)功能的實現(xiàn)是在4位液晶接口模式發(fā)送一個詞。執(zhí)行以下步驟send_word函數(shù)發(fā)送一個詞的4位接口模式4： 1 設(shè)置E線低。 2 為發(fā)送數(shù)據(jù)，設(shè)置RS行高，或為發(fā)送一個命令設(shè)置為低。 3 設(shè)置E線高。 4 設(shè)置最重要的四個比特為DB4到DB7。 5 設(shè)置E線低。 6 設(shè)置E線高。 7 設(shè)置四個最低有效位為DB4到DB7。 8 設(shè)置E線低，E線應(yīng)該是比較低的，直到時鐘在另一個字節(jié)。 操作系統(tǒng) 當系統(tǒng)啟動時，它直接進入到主循環(huán)。在其整個操作時間中，只有兩個部分之間的互換。第一部分不斷掃描輸入鍵，其他部分PORTB處于睡眠狀態(tài)，因為PORTB配置將使系統(tǒng)在節(jié)電模式。這節(jié)省了電池和提高了系統(tǒng)的操作

10、性能，于單片機不需要執(zhí)行連續(xù)不斷的的指令，即使沒有人與系統(tǒng)交互。 系統(tǒng)從睡眠醒來的狀態(tài)，按任何鍵，改變PORTB的狀態(tài)。PIC 16 f628a用了PORTB產(chǎn)權(quán)所有PROTB針3。 當系統(tǒng)處于鎖定狀態(tài)，用戶試圖打開鎖，用戶必須輸入十個數(shù)字，必須符合存儲在eepm十位數(shù)。下圖提示用戶輸入密碼： 4 基于PIC 16F628A的安全電子鎖微控制器 圖2 消息提示用戶輸入密碼 然后用戶輸入限制在10位數(shù)的密碼，可以結(jié)合特殊字符?*?和?#?使密碼更復(fù)雜。 下面是圖顯示用戶輸入的密碼系統(tǒng)(液晶數(shù)字顯示為?*?但是在這里向讀者清晰顯示)。 圖3 用戶輸入密碼打開鎖 輸入密碼后，用戶需要按Enter按鈕

11、。然后verify_password會調(diào)用這個函數(shù)以驗證如果輸入密碼是類似于一個存儲在eepm。如果兩個密碼是相同的，那么鎖將打開和消息在LCD上顯示“驗證成功”。 下面的步驟verify_password函數(shù)，將比較兩個數(shù)組，如果他們有相同的值。直接訪問內(nèi)存用于比較2。 1 初始化計算值10。 2 使FSR指向第一個數(shù)組的起始地址。 3 存儲位置，F(xiàn)SR的值指向的變量名data1(第一個數(shù)組)。 4 增量FSR并在save1變量中保存它的值。 5 測試如果函數(shù)在循環(huán)的第一步。 6 如果是FSR上指向第二個數(shù)組的起始地址，轉(zhuǎn)到步驟8。 7 如果沒有，將變量save2的值賦予FSR。 8 存儲位

12、置，F(xiàn)SR的值指向的變量名data2(第二個數(shù)組)。 9 增量FSR并在save2中保存它的值。 10 把save1的值放在FSR。 11 如果data1等于data2然后： 遞減計數(shù)。 計數(shù)等于零轉(zhuǎn)到步驟13。 5 基于PIC 16F628A的安全電子鎖微控制器 否則將轉(zhuǎn)到步驟3。 12 其他去的循環(huán)和分配是錯誤的。 13 返回并分配標記。 下一個功能是ReadEEPROM，用于從數(shù)組eepm文件讀取存儲的密碼，進一步重置用戶輸入的密碼。 以下是ReadEEPROM執(zhí)行的步驟： 1 初始化計算值10。 2 eepm的開始地址分配給特定的指針。 3 使FSR指向數(shù)組的起始地址，它將包含eepm

13、的值。 4 增量FSR。 5 從eepm閱讀值的一個位置，把它寫在數(shù)組中。 6 增量的指針指向eepm。 7 遞減計數(shù)。如果等于零，這意味著eepm密碼已經(jīng)完全閱讀然后返回。否則，轉(zhuǎn)到步驟4。 另一個重要功能是WriteEEPROM函數(shù)，當用戶想要改變密碼，它將新密碼寫入eepm。寫eepm是至關(guān)重要的操作，不應(yīng)出現(xiàn)意外3，因為結(jié)果將是永久性的，除非我們重寫eepm的同一位置。出于這個原因，兩個值A(chǔ)Ah和55 h必須寫入EECON2注冊，一個接一個地確保程序給eepm寫入。 以下是WriteEEPROM函數(shù)執(zhí)行的步驟 1 初始化計算值10。 2 eepm的開始地址分配給特定的指針。 3 使FR

14、S指向數(shù)組的起始地址，必須存儲在eepm中 4 增量FRS。 5 讀值數(shù)組來取得臨時變量的一個位置。 6 向EECON2寫0。 7 向EECON2寫0 x55 。 8 寫eepm的臨時變量。 9 增量的指針指向eepm。 6 基于PIC 16F628A的安全電子鎖微控制器 10 減量計算如果等于零，這意味著所有密碼完成寫eepm和返回的位置，否則轉(zhuǎn)到步驟4 系統(tǒng)有蜂鳴器代表一個警報，當用戶輸入一個密碼錯誤三次，蜂鳴器會發(fā)出聲響。當出現(xiàn)安全漏洞，這個針可以配置依賴切換高功率報警。 論文提出系統(tǒng)非常簡單，很少涉及到的組件，因為所有的固件中實現(xiàn)的功能是安裝在PIC單片機。 圖4中，我們展示了完整的系

15、統(tǒng)硬件組件。 圖4中，完成系統(tǒng)的硬件組件 從圖中可以很明顯看出，只有少數(shù)電子元件參與該系統(tǒng)的工作。這確實是一個偉大的事情，使用嵌入式系統(tǒng)，使硬件架構(gòu)非常簡單，但是復(fù)雜性在于最終要根據(jù)軟件和硬件的相互配合。 結(jié)論 編程4位液晶界面模式非常有效，發(fā)送一個字節(jié)的延遲兩個步驟并不明顯， 另一個問題是使用PORTB往上拉，這證明是有利于系統(tǒng)的，因為它將在無限循環(huán)系統(tǒng)在睡眠模式下在等待按鍵。所以當沒有與系統(tǒng)的交互時，它節(jié)省了電池功率和提高系統(tǒng)的功能。因此沒有浪費CPU周期。 7 基于PIC 16F628A的安全電子鎖微控制器 系統(tǒng)使用真實的硬件組件的實現(xiàn)后，有一個我所遇到的技術(shù)困難，想強調(diào)是鍵盤的實現(xiàn)。通過盡可能多的研究，列設(shè)置為讀取輸入，檢查他們的狀態(tài)就知道哪個鍵被按下，行輸出，可以通過固件設(shè)置為1或0(5、6)。這種方法并沒有在這里實現(xiàn)，因為如果4針同時設(shè)置為輸入，這部分將會受到影響，當其中之一是改變掃描讀取，按鍵導(dǎo)致不準確的關(guān)鍵。找到的解決方案是每個端口列設(shè)置為輸入，然后每次輸出我們檢查列狀態(tài)。在這種情況下，只有一個針將設(shè)置為輸入一次和其他輸出而不會受到改變。這給了我們一個精確和光滑的鍵盤操作。 系統(tǒng)是完整的、合理的，并且進行了一些改進和操作測試，可以被認為是一個成功的產(chǎn)品，可以運