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1、武汉理工大学Protel应用课程设计 课程设计任务书学生姓名： 柯一凡 专业班级： 通信1102 指导教师： 许建霞 工作单位： 信息工程学院 题 目: 数字式密码电子锁电路设计 初始条件：Protel软件、PC机和相关的参考书籍如：1. Protel99 入门与提高.赵品编著.人民邮电出版社.2000.112. Protel99 高级应用.赵品编著.人民邮电出版社.2000.113. Protel 99 SE电路设计与仿真应用要求完成的主要任务: 1、绘制具有一定规模、一定复杂程度的电路原理图*.sch（自选）。可以涉及模拟、数字、高频、单片机、或者一个具有完备功能的电子电路系统。（注意：电
2、路选择不可过分简单，元件种类（包括电源和信号源）少于5种；或者元件个数少于10个将导致不及格。）2、 绘制相应电路原理图的双面印刷版图*.pcb3、对电路原理图进行仿真，给出仿真结果（如波形*.sdf、数据）并说明是否达到设计意图。（注意：仿真提倡对所绘制的原理图*.sch进行全面仿真，如果不能做到全面仿真成功，则要说明原因，但要完成局部电路的仿真。）时间安排： 序号设 计 内 容所 用 时 间1选择合适的电路1天2用Protel绘制相应的电路双面印刷版图，并仿真3天3总结编写课程设计报告1天合 计1周指导教师签名： 2014年 6 月 10 日系主任（或责任教师）签名： 2014年 6 月
3、10 日 目录 目录 I摘要IAbstractII1 设计任务与要求11.1 设计任务11.2 设计要求12 原理分析22.1单片机控制原理22.2模块硬件电路分析22.2.1单片机最小系统22.2.2键盘矩阵32.2.3 LCM1602液晶显示42.2.4声光显示43 电路原理图绘制63.1 DXP绘制电路原理图63.2 DXP绘制PCB图93.2.1 加载网络表93.2.2 PCB板的排版103.2.3 PCB板的布线103.3.4 PCB板的覆铜114 电路仿真及分析135 心得体会156 参考文献16附录17数字式密码电子锁程序源代码（仿真）18 摘要 本系统以STC89C52单片机最
4、小系统为核心，结合矩阵键盘、1602LCD和报警系统组成。系统能完成锁闭状态显示、密码输入错误超次（大于三次）异常,系统锁定声光告警、初始化设置用户密码等基本的密码锁的功能。除上述基本的密码锁功能外，依据实际的情况还可以添加通过超级密码重置密码、键盘背光与通过背光显示密码、系统产生随机密码等扩展空间。Protel DXP 6将项目管理方式、原理图和PCB图的双向同步技术、多通道技术、自动布线技术以及强大的电路仿真的技术完美的融合在一起。Protel DXP提供了丰富的元件库，包括原理图符号。PCB封装、SI模型及仿真模型，可以方便地进行同步修改。这次课程设计主要要求掌握原理电路图设计、PCB设
5、计和仿真。关键词：Protel DXP，PCB设计，电子密码锁，STC89C52，液晶显示 3 AbstractThe system STC89C52 microcomputer as the core, combined with matrix keyboards, 1602LCD and alarm system components. System can complete the lock status display, the password input error and Ultra (more than three times) abnormal sound and light
6、 alarm system lock, initialized to set user passwords, and other basic lock function. In addition to the basic lock function, based on the actual situation can also be added through super password reset your password, keyboard backlight and password through the backlit display, the system generates
7、random passwords for expansion.Protel DXP 6 combine Project management, the PCB and schematic map of the two-way synchronization technology, multi-channel technology, automatic routing technology and a strong circuit simulation technology together perfectly. Protel DXP provides a rich library, inclu
8、ding the principle of symbols. PCB package, SI model and simulation model can easily synchronize edits. The main demands of the curriculum design master principle circuit design, PCB design and simulation.Keywords: Protel DXP，PCB design tools，electronic code lock，STC89C52， liquid crystal display21 设
9、计任务与要求1.1 设计任务 设计一个以单片机AT89C52为主控芯片，结合外围电路，组成电子密码锁。用户想要打开锁，必先通过提供的键盘输入正确的密码才能将锁打开，密码输入错误有提示，为提高安全性，当密码输入错误三次将报警。密码可以由用户自己修改设定，锁打开后才能修改密码。修改密码之前必须再次输入密码，在输入新密码时候需要二次确认，以防止误操作。完成密码锁的功能。1.2 设计要求（1） 使用protel制作数字式密码电子锁的电路原理图（2） 使用protel制作数字式密码电子锁的PCB图（3） 使用Protuse对数字式密码电子锁电路进行仿真2 原理分析2.1单片机控制原理 本次设计选用单片机
10、STC89C52作为本设计的核心元件，利用单片机灵活的编程设计和丰富的I/O端口，及其控制的准确性，实现基本的密码锁信号判断、状态保存、电平控制的功能。设计从总体可以分为硬件和软件两个部分。在硬件部分中，由单片机最小系统、矩阵键盘、1602液晶显示、声光显示这几个部分，其相关控制如图2-1；在软件部分中，由矩阵键盘键值读取、1602液晶显示函数、延时模块、密码读取模块、密码设置模块、密码比较模块、声光状态模块等几部分组成。单片机最小系统声光显示模块1602液晶显示模块矩阵键盘 图2-1 硬件模块关系2.2模块硬件电路分析2.2.1单片机最小系统此为一个单片机最小系统，其有P0P3 四组I/O口
11、，可以进行相关的电平状态读取与控制操作。开关SW_RST为复位开关，当其接通，单片机RST9复位端至于高电位，满足一定时长后，单片机会进行复位操作，重新开始工作。Y1、C1.2、C1.3组成了单片机的振荡电路，为单片机系统提供稳定可靠地时钟信号，协助单片机完成相关操作。Header9为一组排阻，座位上拉电阻。由于STC89C52使用串口方式下载程序，因此需要使用MAX232完成程序下载的处理工作。 图2-2 单片机最小系统原理图 图2-3 串口电路 2.2.2键盘矩阵设计准备使用44键盘，对应的电路如图2-4所示。09输入相应的数字。在输入密码是LR分别实现输入位置的左右移动，B为退格键，C为
12、清除键，清楚当前所有的输入字符，S为功能扩展键，暂时未定义，E为确认键。由于本设计所用到的按键数量较多而不适合用独立按键式键盘。采用的是矩阵式按键键盘，它由行线和列线组成，也称行列式键盘，按键位于行列的交叉点上，密码锁的密码由键盘输入完成，与独立式按键键盘相比，要节省很多I/O口。 图2-4 44键盘矩阵2.2.3 LCM1602液晶显示图2-5为1602液晶的引脚分布。1,2为液晶显示供电，3接滑动变阻器改变3的相对电位，调节显示对比度。4,5,6为液晶的控制端，调节工作状态。714为液晶的数据输入端，15、16为液晶背光的电源接口。17,18可以悬空不接。 图2-5 LCM1602液晶显示
13、2.2.4声光显示光显示有红绿两种颜色的发光二极管组成，负极接单片机引脚，正极结一个限流电阻后接地。当单片机输出高电平，其不亮，当单片机输出低电平，二极管点亮。声信号告警有长鸣蜂鸣器与一个三极管、电阻组成，三极管在单片机的控制下驱动蜂鸣器正常工作。长鸣蜂鸣器，在给予有效电平时可以不间断的以一定的频率发出蜂鸣。 图2-6 蜂鸣器工作电路3 电路原理图绘制3.1 DXP绘制电路原理图进入Protel DXP 2004后，依次点击工具栏上的File/New/PCB Project，新建一个后缀名为prjPCB的工程文件。图3-1 新建prjPCB工程文件接下来在刚建立的prjPCB的工程文件下点击File/New/Schematic新建一个后缀名为SchDoc的原理图，建立原理图与工程的关联。图3-2 新建原理图在绘制原理图时，Protel DXP 2004在工具栏上提供了常用元件的快捷方式，例如电阻、电解电容、瓷片电容以及常用的与、或、非等组合逻辑门，使用起来很方便。如果要使用其他元件则可以使用Place/Pa
