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1、数字电子技术课程设计报告题目名称： 电子密码锁设计 姓 名： 黄鹏程 学 号： 150712165 班 级： 15电本6班 指导教师： 张媛 山西工程技术学院信息工程与自动化系数电课程设计任务书学生姓名黄鹏程专业电气工程及其自动化指导教师姓名张媛类别学号150712165班级6班职称讲师本校一、设计题目：电子密码锁设计二、设计任务：1）要求该密码锁具有密码预置和修改功能。2）要求该密码锁具有语音提示功能。3）实现3次输入错误时，系统进入定时锁定并报警等功能4）要求用FPGA(现场可编程门阵列)芯片和语音芯片ISD2560实现。5）可以维护和升级。6）安装自己设计的电路或仿真电路。7）写出实验报
2、告。三、设计报告： 1、格式要求： 页面：A4，上下左右页边距2.0厘米。 题目：小二黑体加粗；大标题：三号黑体加粗；小标题：小四黑体加粗；正文：五号宋体。 页码：底部居中。 2、报告内容：1. 封面 2. 内容提要3. 正文1) 设计要求2) 题目分析3） 设计思路与原理4） 电路图的仿真5） 心得体会6） 参考文献四、进度安排：第十四、十五周142017.12.4 12. 6日下达课程设计任务书： 明确课程设计的具体要求和应完成的设计任务，学生对课程设计所需各个步骤有个总体把握。搜集、整理和研究资料：针对题目本身涉及内容，通过书籍、文献、网络等手段查阅相关资料。在学习借鉴类似课题研究成果同
3、时，提出自己的设计思路和方法。2017.12.7日设计课程报告152017.12.812.11日完善课程报告2017.12.1212.14日补充修正2017.12.15日课程设计报告的撰写。并进行设计的答辩，给出课程设计成绩五、参考资料：1 康华光.电子技术基础-数字部分M.华中理工大学教研室.波形发生器设计+数电课功撂郎涤昂诀译哄舟鸯茁都2 高吉祥.电子技术基础-实验与课程设计M. 电子工业出版社. 形发生器设计+数电课免颠体旅番苹晃功撂郎涤昂诀译哄舟鸯茁都酮阅3 付子仪.电子技术课程指导书M. 河南理工大学. 波形目 录一、内容提要1 1.1 电子密码锁述1 1.2 本设计主要任务1 1.
4、3 系统主要功能2二、系统硬件设计32.1 系统的硬件构成及功能 32.2 AT89C2051单片机及其引脚说明3三、系统软件设计53.1 系统主程序设计（流程图）53.2 软件设计思想53.3 储单元的分配53.4 系统源程序63.5 系统应用说明93.6 小结9结束语10电子密码锁 第1节 内容提要1.1 电子密码锁概述 随着社会物质财富的日益增长和人们生活水平的提高，安全成为现代居民最关心的问题之一。而锁自古以来就是把守门的铁将军，人们对它要求甚高，即要求可靠地防盗，又要使用方便，这也是制锁者长期以来研制的主题。传统的门锁既要备有大量的钥匙，又要担心钥匙丢失后的麻烦。另外，如：宾馆、办公
5、大楼、仓库、保险柜等，由于装修施工等人住时也要把原有的锁胆更换，况且钥匙随身携带也诸多便。随着单片机的问世，出现了带微处理器的密码锁，它除具有电子密码锁的功能外，还引入了智能化、科技化等功能。从而使密码锁具有很高的安全性、可靠性。目前西方发达国家已经大量应用智能门禁系统，可以通过多种的更加安全更加方便可靠的方法来实现大门的管理。但电子密码锁在我国的应用还不广泛，成本还很高，希望通过不断地努力使电子密码锁能够在我国及居民日常生活中得到广泛应用，这也是一个国家生活水平的体现。很多行业的许多地方都要用到密码锁，随着人们生活水平的提高，如何实现家庭或公司的防盗这一问题也变的尤其突出，传统的机械锁由于其
6、构造简单，被撬的事件屡见不鲜，再者，普通密码锁的密码容易被多次试探而破译，所以，考虑到单片机的优越性，一种基于单片机的电子密码锁应运而生。电子密码锁由于其保密性高，使用灵活性好，安全系数高，受到了广大用户的亲睐。设计本课题时构思的方案：采用以AT89C2051为核心的单片机控制方案；能防止多次试探而不被破译，从而有效地克服了现实生活中存在的许多缺点。1.3 系统主要功能 本系统主要由单片机系统、键盘、报警系统组成。系统能完成开锁、超时报警、超次锁定、管理员解密、修改用户密码基本的密码锁的功能。除上述基本的密码锁功能外，还具有调电存储、声光提示等功能，依据实际的情况还可以添加遥控功能。本系统成本
7、低廉，功能实用。第1节 电子密码锁硬件设计2.1 系统的硬件构成及功能根据总体要求分析，该密码锁电路所需要的I/O口线少于15个，所以可选择质优价廉的AT89C2051，而且不需要外接程序存储器和数据存储器及其它扩展部件。电子密码锁由电路和机械两部分组成，此次设计的电子密码锁可以完成密码的修改、设定及非法入侵报警、驱动外围电路等功能。从硬件上看，它由六部分组成，分别是：LED显示器，显示亮度均匀，显示管各段不随显示数据的变化而变化，且价格低廉，它用于显示键盘输入的相应信息；无须再加外部EPROM存储器，且外围扩展器件较少的AT89C52单片机是整个电路的核心部分；振荡电路为CPU产生赖以工作的
8、时序；显示灯是通过CPU输出的一个高电平，通过三极管放大，驱动继电器吸合，使外加电压与发光二极管导通，从而使发光二极管发光，电机工作。现在来进行修改密码操作。修改密码实质就是输入的新密码去取代原来的旧密码。密码的存储用来存储一位地址加1，密码位数减1，当八个地址均存入一位密码，即密码位数减为零时，密码输入完毕，此时按下确认键，新密码产生，跳出子程序。为防止非管理员任意的进行密码修改，必须输入正确密码后，按修改密码键，才能重新设置密码。密码输入值的比较主要有两部分，密码位数与内容任何一个条件不满足，都将会产生出错信息。当连续三次输入密码出错时，就会出现报警信息，LED显示出错信息，蜂鸣器鸣叫，提
9、醒人注意。在电路中，P1口连接8个密码按键AN1AN8，开锁脉冲由P3.5输出，报警和提示音由P3.7输出。BL是用于报警与声音提示的喇叭，发光管D1用于报警和提示，L是电磁锁的电磁线圈。图1 电子密码锁硬件电路图2.2.1AT89C2051单片机及其引脚说明AT89C2051单片机是51系列单片机的一个成员，是8051单片机的简化版与Intel MCS-51系列单片机的指令和输出管脚相兼容。由于将多功能八位CPU和闪速存储器结合在单个芯片中，因此，AT89C2051构成的单片机系统是具有结构最简单、造价最低廉、效率最高的微控制系统，省去了外部的RAM、ROM和接口器件，减少了硬件开销，节省了
10、成本，提高了系统的性价比。内部自带2K字节可编程FLASH存储器的低电压、高性能COMS八位微处理器， AT89C2051是一个有20个引脚的芯片，引脚配置如图2所示。与8051相比，AT89C2051减少了两个对外端口（即P0、P2口），使它最大可能地减少了对外引脚下，因而芯片尺寸有所减小。图2 AT89C2051引脚配置AT89C2051芯片的20个引脚功能为：VCC 电源电压。GND 接地。RST 复位输入。当RST变为高电平并保持2个机器周期时，所有I/O引脚复至“1”。XTAL1 反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2 来自反向振荡放大器的输出。P1口 8位双向I/
11、O口。引脚P1.2P1.7提供内部上拉，当作为输入并被外部下拉为低电平时，它们将输出电流，这是因内部上拉的缘故。P1.0和P1.1需要外部上拉，可用作片内精确模拟比较器的正向输入（AIN0）和反向输入（AIN1），P1口输出缓冲器能接收20mA电流，并能直接驱动LED显示器；P1口引脚写入“1” 后，可用作输入。在闪速编程与编程校验期间，P1口也可接收编码数据。P3口 引脚P3.0P3.5与P3.7为7个带内部上拉的双向I/0引脚。P3.6在内部已与片内比较器输出相连，不能作为通用I/O引脚访问。P3口的输出缓冲器能接收20mA的灌电流；P3口写入“1”后，内部上拉，可用输入。P3口也可用作特
12、殊功能口，功P3口同时也可为闪速存储器编程和编程校验接收控制信号。P3口特殊功能表P3口引脚特殊功能P3.0RXD(串行输入口)P3.1TXD(串行输出口)P3.2INT0(外部中断0)P3.3INT1(外部中断1)P3.4T0(定时器0外部输入)P3.5T1(定时器1外部输入)第3节 系统的软件设计图3给出了该单片机密码锁电路的软件流程图。图中AA1AA8以及START、SET、SAVE是程序中的标号，是为了理解程序而专门标在流程图的对应位置的，分析程序时可以仔细对照参考。31 系统主程序设计流程图（见附页）32 软件设计思想 软件任务分析环节是为软件设计做一个总体规划。从软件的功能来看可分
13、为两大类：一类是执行软件，它能完成各种实质性的功能（如计算、显示、输出控制和通信等）；另一类是监控软件，它是专门用来协调各执行模块和操作者的关系，在系统软件中充当组织调度角色的软件。这两类软件的设计方法各有特色；执行软件的设计偏重算法效率，与硬件关系密切，千变万化；监控软件着眼全局，主要处理人机关系，特点是逻辑严密、千头万绪。本设计要完成的软件任务主要有：一是键盘输入的识别；二是8位LED的显示；三是密码的比较、修改、存储；四是报警和开锁控制电平的输出。 根据以上任务，结合硬件结构，可以将键盘输入的识别用来作为系统的监控程序（主程序），用显示程序来延时，不断查询键盘。如果有键按下，就得到相应的键值。结合当前系统所处的状态，调用不同的操作模块，实现相应的功能。而执行模块主要有数字输入模块、确定键模块、修改键模块、显示模块及报警模块。对于ROM存储单元的分配,由于程序比较短,而且占用的存储空间比较少,因此,在无特殊要求时，可以从0030H单元（其它地址也可以）开始存放主程序。 软件任务分析环节是为软件设计
