编码键盘式电子密码锁毕业论文设计(编辑修改稿)

编码键盘式电子密码锁毕业论文设计(编辑修改稿)内容摘要：

且锁定键盘。 电子密码锁的设计主要由三部分组成： 4 4 矩阵键盘接口电路、密码锁的控制电路、输出八段显示电路。 另外系统还有 LED 提示灯，报警蜂鸣器等。 密码锁设计的关键问题是实现密码的输入、清楚、 更改、开锁等功能： ① 密码输入功能：按下一个数字键，一个“－”就显示在最右边的数码管上，同时将先前输入的所有“－”向左移动一位。 ② 密码清除功能：当按下清除键时，清除前面输入的所有值，并清除所有显示。 ③ 密码更改功能：将输入的值作为新的密码。 ④ 开锁功能：当按下开锁键，系统将输入与密码进行检查核对，如果正确锁打开，否则不打开。 系统框图如下图： 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 6 页 图 系统总框图 单片机应用与发展 在工业自动化系统中，单片机承担了 实现 智能化的任务。 由于单片机在体积 、 功能 、 价格和操作性能等方面有着很好的优势， 因而 得到 了 广泛的应用。 单片机 是 将微处理器、存储器、定时 /计数器、 I/O 接口电路等集成在一个芯片上的大规模集成电路，本身即是一个小型化的微机系统。 自从 1976 年 Intel公司推出第一批单片机以来， 80年代单片机技术进入快速发展时期，近年来，随着大规模集成电路的发展，单片机继续朝快速、高性能方向发展，从 4位、8 位单片机发展到 16 位、 32 位单片机。 单片机主要用于控制，它的应用领域遍及各行各业，大到航天飞机，小至日常生活中的冰箱、彩电，单片机都可以大显其能 [6][7]。 单片机在国 内的三大领域中应用得十分广泛 [8]： （ 1） 家用电器业，例如全自动洗衣机、智能玩具； （ 2） 通讯业，包括电话、手机和 BP 机等等； （ 3） 仪器仪表和计算机外设制造，例如软硬盘、收银机、电表。 除了上述传统领域外，汽车、电子工业在国外也是单片机应用十分广泛的一个领域。 它成本低、集成度高、功耗低、控制功能多 ， 能灵活的组装成各种南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 7 页 智能控制装置， 采取智能控制对受控方状态的信息反馈，从而使操作者能够及时了解受控方信息，使产品达到交互式与智能化，被广泛应用在智能产品和工业自动化上，同时 由它构成的智能仪表解决了长期以来测量仪 器中的误差的修正、线性处理等问题。 同时，单片机具有较强的管理功能。 采用单片机对整个测量电路进行管理和控制，使得整个系统智能化、功耗低、使用电子元件较少、内部配线少、成本低，制造、安装、调试及维修方便。 89S51 芯片 一、 简介 单片机是一种控制芯片，一个微型的计算机，而加上晶振，存储器，地址锁存器，逻辑门，七段译码器（显示器），按钮（类似键盘），扩展芯片，接口等那是单片机系统。 MCS51 是指由美国 INTEL 公司（对了，就是大名鼎鼎的INTEL）生产的一系列单片机的总称，这一系列单片机包括了 好些品种，如8031， 8051， 8751， 8032， 8052， 8752 等，其中 8051 是最早最典型的产品，该系列其它单片机都是在 8051 的基础上进行功能的增、减、改变而来的，所以人们习惯于用 8051 来称呼 MCS51 系列单片机， INTEL 公司将 MCS51 的核心技术授权给了很多其它公司，所以有很多公司在做以 8051 为核心的单片机， 当然，功能或多或少有些改变，以满足不同的需求，其中 89S51 就是这几年在我国非常流行的单片机，其存储器容量最大且是 FLASH 可擦写的 ，可以不断擦除和烧写，是一款高性能的芯片。 二、 89S51 引脚功能介绍 单片机的 40 个引脚大致可分为 4 类：电源、时钟、控制和 I/O 引脚。 （ 1）电源 : ① VCC 芯片电源，接 +5V； ② VSS 接地端； （ 2）时钟 :XTAL XTAL2 晶体振荡电路反相输入端和输出端。 （ 3）控制线 :控制线共有 4 根， ALE/PROG:地址锁存允许 /片内 EPROM 编程脉冲 ① ALE 功能：用来锁存 P0 口送出的低 8 位地址 ② PROG功能： 片内有 EPROM 的芯片，在 EPROM 编程期间，此引脚输入编程脉冲。 PSEN:外 ROM 读选通信号。 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 8 页 RST/VPD:复位 /备用电源。 ① RST（ Reset）功能：复位信号输入端。 ② VPD 功能：在 Vcc 掉电情况下，接备用电源。 EA/Vpp:内外 ROM 选择 /片内 EPROM 编程电源。 ① EA 功能：内外 ROM 选择端。 ② Vpp功能：片内有 EPROM 的芯片，在 EPROM 编程期间，施加编程电源 Vpp。 （ 4） I/O线： 89S51 共有 4个 8 位并行 I/O 端口： P0、 P P P3 口，共 32个引脚。 P3 口还具有第 二功能，用于特殊信号输入输出和控制信号（属控制总线）。 三、主要特性 与 MCS51 产品指令系统完全兼容 4k 字节可重擦写 Flash 闪速存储器 ~ 的工作范围 全静态操作： 0Hz33MHz 三级加密程序存储器 128 8 字节内部 RAM 32 个可编程 I/O 口线 2 个 16 位定时 /计数器 6 个中断源 可编程串行 UART 通道 低功耗空闲和掉电模式 • 中断恢复掉电模式 • 看门狗定时器 • 双数据指针 • 断电检举 • 快速编程时间 • 灵活的 ISP编程（字节和页模式） 四、芯片擦除 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 9 页 整个 PEROM 阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持 ALE管脚处于低电平 10ms 来完成。 在芯片擦操作中，代码阵列全被写 “1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。 此外， AT89C51 设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。 在闲置模式下， CPU停止工作。 但 RAM，定时器，计数器， 串口和中断系统仍在工作。 在掉电模式下，保存 RAM的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。 AT89S51 芯片 控制电路设计 单片机常用的一些电源、晶震的连接已经比较成熟，这里不一一介绍，关键是单片机对 74LS245 芯片、控键、显示的控制如何接口。 和 是连接发光二极管，分别接个电阻然后接 5V 电源，用于人机接口的视觉提示灯，分别提示录、放音过程。 按键，用于密码错误时后的复位。 接蜂鸣器。 X1,X2 接外部晶体震荡器，给单片机提供时钟周期。 RESET 接左边复位电路，是单片机的复位键，用来对单片机寄存器清零。 外围电路 复位电路 一 、 基本复位电路 复位电路的基本功能是：系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳定后，撤销复位信号。 为可靠起见，电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号，以防电源开关或电源插头分 合过程中引起的抖动而影响复位。 单片机复位电路原理： 电阻给电容充电，电容的电压缓慢上升直到 vcc，没到 vcc 时芯片复位脚近似低电平，于是芯片复位，接近 vcc时芯片复位脚近高电平，于是芯片停止复位，复位完成。 图 1 所示的 RC 复位电路可以实现上述基本功能，但解决不了电源毛刺（ A 点）和电源缓慢下降（电池电压不足）等问题 而且调整 RC 常数改变延时会令驱动能力变差。 左边的电路为高电平复位有效 ,右边为低电平 Sm为手动复位开关 ， Ch 可避免高频谐波对电路的干扰 图 2 所示的复位电路增加了二极管，在电源电压瞬间下降时使电容迅速放南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 10 页 电，一定宽度的电源毛刺也可令系统可靠复位。 使用比较电路，不但可以解决电源毛刺造成系统不稳定，而且电源缓慢下降也能可靠复位。 Q1 的放大作用也能改善电路的负载特性，但跳变门槛电压 Vt 受 VCC 影响是该电路的突出缺 点，使用稳压二极管可使 Vt 基本不受 VCC 影响。 入微电路如下： 图 RC 复位电路 74LS245 芯片 [3] 一、简介 74LS245 是我们常用的芯片，用来驱动 led或者其他的设备，它是 8 路同相三态双向总线收发器，可双向传输数据。 74LS245 还具有双向三态功能，既可以输出，也可以输入数据。 二、引脚描述 当 8051 单片机的 P0 口总线负载达到或超过 P0 最大负载能力时，必须接入 74LS245 等总线驱动器。 当片选端 /CE 低电平有效时， DIR=“ 0”，信号由 B 向 A 传输；（接收 ） DIR=“ 1”，信号由 A 向 B 传输；（发送）当 /CE为高电平时， A、 B 均为高阻态。 由于 P2 口始终输出地址的高 8 位，接口时 74LS245 的三态控制端 /1G 和/2G 接地， P2 口与驱动器输入线对应相连。 P0 口与 74LS245 输入端相连 ,/E端接地，保证数据现畅通。 8051的 /RD 和 /PSEN 相与后接 DIR，使得 /RD或 /PSEN有效时， 74LS245 输入（ ← Di），其它时间处于输出（ → Di）。 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 11 页 图 74LS245 数码管 一、 码管的驱动方式 数码管要正 常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们要的数字，因此根据数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两类。 (1) 静态显示驱动：静态驱动也称直流驱动。 静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个单片机的 I/O 端口进行驱动，或者使用如 BCD 码二 十进制译码器译码进行驱动。 静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用I/O 端口多，如驱动 5 个数码管静态显示则需要 5 8＝ 40 根 I/O 端口来驱 动，要知道一个 89S51 单片机可用的 I/O 端口才 32 个呢：），实际应用时必须增加译码驱动器进行驱 动，增加了硬件电路的复杂性。 (2) 动态显示驱动：数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的 8 个显示笔划 a,b,c,d,e,f,g,dp的同南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 12 页 名端连在一起，另外为每个数码管的公共极 COM增加位选通控制电路，位选通由各自独立的 I/O 线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接 收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通 COM端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。 通过分时轮 流控制各个数码管的的 COM 端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。 在轮流显示 过程中，每位数码管的点亮时间为 1～ 2ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的 I/O 端口，而且功耗更低。 二、 数码管参数 8 字高度： 8 字上沿与下沿的距离。 比外型高度小。 通常用英寸来表示。 范围一般为 英寸。 长 *宽 *高：长 —— 数码管正放时，水平方向的长度 ；宽 —— 数码管正放时，垂直方向上的长度；高 —— 数码管的厚度。 时钟点：四位数码管中，第二位 8与第三位 8字中间的二个点。 一般用于显示时钟中的秒。 三、 数 码管使用的电流与电压 电流：静态时，推荐使用 1015mA；动态时， 16/1 动态扫描时，平均电流为 45mA，峰值电流 5060mA。 电压：查引脚排布图，看一下每段的芯片数量是多少。 当红色时，使用 乘以每段的芯片串联的个数；当绿色时，使用 乘以每段的芯片串联的个数。 四、 怎 样测量数码管引脚，分共阴和共阳 找公共共阴和公共共阳：首先，我们找个电 源（ 3 到 5 伏）和 1 个 1K（几百欧的也行）的电阻， VCC 串接个电阻后和 GND 接在任意 2 个脚上，组合有很多，但总有一个 LED会发光的，找到一个就够了，然后 GND不动， VCC（串电阻）逐个碰剩下的脚，如果有多个 LED（一般是 8 个），那它就是共阴的了。 相反用 VCC 不动， GND 逐个碰剩下的脚，如果有多个 LED（一般是 8 个），那它就是共阳的。 也可以直接用数字万用表，红表笔是电源的正极，黑表笔是电源的负极。 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 13 页 发光二极管 发光二极管简称 LED，采用砷化镓、镓铝砷、和磷化镓等材料制成，其内部结构为一个 PN 结， 具有单向导电性。 当在发光二极管 PN 结上加正向电压时， PN结势垒降低，载流子的扩散运动大于漂移运动，致使 P区的。