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1、青岛飞洋职业技术学院青岛飞洋职业技术学院毕毕 业业 论论 文文设计课题：设计课题： 密码锁控制器的设计密码锁控制器的设计 班班 级级 0808 级电控师一班级电控师一班专专 业业 机电一体化机电一体化学生姓名学生姓名 王斌王斌指导教师指导教师 侯国祯侯国祯日日 期期 _2011_2011 年年 3 3 月月_12_12 日日_I摘 要设计以单片机为核心部件的密码所控制器，扩展 74LS273 作为 LED 显示器字段口，位选由 P1.0-P1.5 控制，LED 七段数码管作为密码显示用，按下密码设置键开始设置密码，密码通过 09 十个数字键设定和修改，用开锁确认键打开密码锁，在密码输入错误时按
2、复位键重新输入密码。设计又分为硬件设计和软件设计两部分，硬件设计主分为 CPU 的选用，各种扩展模块的选用，各种电子元件的选用。软件设计包含了主程序、键盘扫描子程序、数字处理程序、开锁程序、密码设置程序等程序的设计与编写。本次设计中所设计的密码锁具有系统简单，实用性强，成本低，使用维护方便，软件功能强，运行稳定可靠等优点。关键词：单片机，密码锁，密码，报警，开锁目 录摘 要 .II 目 录 .3 2 总体方案设计 .6 2.1 总体框图设计 .6 2.2 显示控制方案.6 2.3 键盘控制方案 .7 2.4 软件总体设计方案.8 2.5 电路原理图.9 3 所选硬件系统介绍 .10 3.1 A
3、T89C51 单片机的简介 .10 3.2 AT89C51 单片机的引脚 .11 3.3 AT89C51 单片机复位方式 .13 3.4 M24C01 的功能 .13 3.5 74LS244 的功能 .14 3.6 74LS273 的功能 .14 3.7 键盘接口工作原理.15 3.8 七段 LED 显示工作原理 .16 4 软件设计 .18 4.1 主程序模块 .18 4.2 键盘扫描子程序模块 .19 4.3 数字处理程序模块 .20 4.4 开锁程序.21 4.5 密码设置程序.22 5 系统调试 .23 5.1 在伟福中的调试.23 5.2 在 KEIL中的调试.24 6 结 论 .2
4、7 致 谢 .28 参考文献 .2901 前 言计算机系统已明显地朝巨型化、单片化、网络化三个方向发展。巨型化发展的目的在于不断提高计算机的运算速度和处理能力，以解决复杂系统计算和高速数据处理，比如系统仿真和模拟、实时运算和处理。单片化是把计算机系统尽可能集成在一块半导体芯片上，其目的在于计算机微型化和提高系统的可靠性，这种单片计算简称单片机。单片机的内部硬件结构和指令系统主要是针对自动控制应用而设计的所以单片机又称微控制器 MCU（Micro Controller Unit） 。用它可以很容易地将计算机嵌入到各种仪器和现场控制设备中，因此单片机又叫做嵌入式微控制器（Embedded MCU）
5、 。单片机自 20 世纪 70 年代问世以来，以其鲜明的特点得到迅猛发展，已广泛应用于家用电器、智能玩具、智能仪器仪表、工业控制、航空航天等领域，经过 30 多年的发展，性能不断提高，品种不断丰富，已经形成自动控制的一支中坚力量。据统计，我国的单片机年容量已达 13 亿片，且每年以大约 16的速度增长，但相对于国际市场我国的占有率还不到 1。这说明单片机应用在我国有着广阔的前景。对于从事自动控制的技术人员来讲，掌握单片机原理及其应用已经成为必不可少的学习任务。单片机经过 30 多年的发展，已经形成一个规格齐全、品种繁多的大家族，用户有非常大的选择余地。下面为读者简单介绍目前市面上常见的主流单片
6、机。单片机的应用十分广泛，在工业控制领域、家电产品、智能化仪器仪表、计算机外部设备，特别是机电一体化产品中，都有重要的用途。其主要的用途可以分为以下方面。显示：通过单片机控制发光二极管或是液晶，显示特定的图形和字符。机电控制：用单片机控制机电产品做定时或定向的动作。检测：通过单片机和传感器的联合使用，用来检测产品或者工况的意外发生。通信：通过 RS-232 串行通信或者是 USB 通信，传输数据和信号。科学计算：用来实现简单的算法。那么单片机是不是解决上述应用的唯一选择呢？淡然不是！目前，在自动控制中，一般有三种选择，分别是嵌入式微机、DSP 和单片机。1单片机最明显的优点是价格便宜，从几元人
7、民币到几十元人民币。这是因为这类芯片的生产量很大，技术也很成熟。其次，单片机的体积也远小于其他两种方案。单片机本身一般用 40 引脚封装，当然功能多一些的单片机也有引脚比较多的，如 68 引脚，功能少的只有 10 多个或20 多个引脚，有的甚至只有 8 只引脚。当然，单片机无论在速度还是容量方面都小于其他两种方案，但是在实际工作中并不是任何需要计算机的场合都要求计算机有很高的性能。例如，控制电冰箱的控制器就不需要使用嵌入式系统，用一片 51 就可以轻松实现。所以应用的关键是看能否够用，是否有很好的性能价格比。51 系列的单片机已经面世十多年，依然没有被淘汰，还在不断发展中，这就说明是他有广阔的
8、应用前景。我们的密码所控制器就是以单片机为核心设计的，本设计采用的是 ATMEL 公司的 AT89C51 芯片，此芯片根据了充分的静止 CMOS 控制器与三级节目记忆锁，共有32 条 I/O 线, 2 定时计数器， 6 个中断来源，4 K 闪存, 128 个字节在芯片RAM。随着社会的发展，密码所控制器也在不断的发展，最早的有 4 位密码的密码锁控制器，发展到 6 位，甚至可以设计出具有语音功能（声控） 、红外线感应功能等先进的密码锁控制器。在这里，我们设计的是一个可以设置 6 位密码的密码所控制器。22 总体方案设计2.12.1 总体框图总体框图设计设计密码锁控制器的总体设计框图如图 2.1
9、 所示。AT89C51 最 小 应 用 系 统按键电路晶振电路复位电路LED 动 态 显 示图 2.1 总体设计框图2.22.2 显示控制方案显示控制方案再构成多位 LED 显示时，点亮数码管的方式有静态显示和动态显示两种。静态显示方式：LED 的静态显示是指当数码管显示某一字符时，相应段的发光二极管处于恒定地导通或截止状态，直到显示另一字符为止。静态显示方式各位可独立显示。由于各位分别由一个 8 位 I/O 接口控制段选码，故在同一时间里，每一位显示的字符可以各不相同。这种显示方式接口，较小的电流即可获得较高的亮度，且占用 CPU 时间少，编程简单，便于监测和控制。3动态显示方式：LED 动
10、态显示就是利用单片机依次输出每一位数码管的段选码和对应于该位数码管的位选控制信号，一位一位轮流点亮各七段数码管。对每位数码管来说，每隔一段时间点亮一次，如此循环。利用人眼的“视觉暂留”效应，只要每位显示间隔足够短就可以给人一同时显示的感觉。在动态显示方式中，同一时刻，只有一位 LED 数码管在显示，其他各位是关闭的。在段选码和位选码每送出一次后，应保持 1ms 左右，这个时间应根据实际情况而定。不能太小，因为发光二极管从导通到发光有一定的延时，导通时间太小，发光太弱人眼无法看清。但也不能太大，因为毕竟要受限制于临界闪烁频率，而且此时间越长，占用 CPU 时间也越多。在这里我们选用动态显示方案，
11、74LS273 作为 LED 显示器字段口，位选由AT89C51 中 P1.0P1.5 控制。2.2 动态显示电路图2.32.3 键盘控制方案键盘控制方案键盘分为独立式键盘和行列式键盘，独立式键盘接口电路配置灵活，硬件结构简单，工作可靠但每个按键必须占用一跟 I/O 接口线，I/O 接口线浪费较大，在单片机应用系统中，有时只需要几个简单的按键向系统输入信息，可将按键直接在一根 I/O 接口线上，故只在按键数量不多时采用。而行列式键盘每条行线与列线在交4叉处不直接相通，而是通过一个按键加以连接，当按键较多时可采用行列式键盘以节省 I/O 接口。本设计选用独立式键盘。2.3 独立式键盘电路图2.4
12、2.4 软件总体设计方案软件总体设计方案 对于软件我们的设计思路是：1. 要有键盘扫描子程序，按下的功能键和数字键的扫描后，送数字键处理程序、开锁程序、密码设定程序进行下一步动作。并对功能键和复位键设置有效的标志以便于应用。2要有数字处理程序，以下是数字处理程序，将 6 位密码放入 40H45H 单元，并调用显示子程序。3. 要有开锁程序，开锁程序首先判断密码是否为 6 位，如不是，重新扫描按键。如是 6 位，将密码进行逐位比较，密码正确则开锁，密码错误报警并复位，重新设置密码。4. 要有密码设置程序，将 6 位密码写入 M24C01 中后锁死密码锁并调用显示子程序显示密码。5要有显示子程序，当键入一个数值或符号时显示程序要把这个键入的数字或字符显示出来。52.52.5 电路原理图电路原理图2.3 电路原理总图63 所选硬件系统介绍3.13.1 AT89C51AT
