基于单片机的电子存包柜的设计论文(编辑修改稿)

基于单片机的电子存包柜的设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

89C52 单片机进行控制， 程序烧写进单片机后，与外围电路配合即可达到要求，若要增加功能，可改写程序， 不必 更改硬件 电路。 本 系统成本低廉 功能可靠 ，有 很高的实用价值 和 广阔的市场前景。 1． 2． 2 系统设计方案 （ 1）控制系统 北京化工大学北方学院毕业设计（论文） 3 本系统采用的 是用以 STC89C52 为核心的单片机控制方案。 利用单片机 丰富的 IO端口 、 灵活的编程设计 和 控制的准确性，不但能实现基本的密码锁功能，还能添加调电存储、声光提示甚至添加遥控控制 等 功能。 本系统添加 的 功能 是利用 GSM 传输模块把柜号和系统产生的 随机密码 以短信形式发送到使用者手机上。 （ 2）驱动显示电路 1602 自 带控制器，单片机驱动 1602 实际上就是驱动自带的控制器。 控制好 RS、RW、 EN 还有数据口 ,可以 单片机 就 可以 直接 驱动了。 RS接 ，读写端 R/W 接 ，使能端 E 接 ,数据线挂接总数据线。 命令写入地址为 E3FFH，数据写入地址为E7FFH，读状态地址为 EBFFH，不需要生成新的字符，只要使用其内部字符库的字符即可，使用时送入需要显示数据的 ASCII 码值即可。 2 系统硬件电路设计 2． 1 系统硬件电路 本系统的 硬件电路以 STC89C52 为核心， 显示屏为 LCD1602 显示屏， 3*4 矩阵键盘作为输入 ， LED灯 模拟存包箱柜， GSM 传输模块把柜号和系统产生的 随机密码 以短信形式发送到使用者手机上。 硬件电路的系统方框图，如图 21 所示： 图 21 系统方框图 STC89C52 3*4 矩阵键盘 GSM 传 输 模块 LED 灯 电源 用户手机 红外感 应器 LCD 显示屏 北京化工大学北方学院毕业设计（论文） 4 2． 2 STC89C52 单片机简介 2． 2． 1 单片机概述 单片机 诞生于 1971 年，经历了 SCM、 MCU、 SOC三大阶段，早期的 SCM 单片机都是 8位或 4 位的。 其中最成功的是 INTEL 的 8031，此后在 8031 上发展出了 MCS51 系列 MCU 系统。 基于这一系统的 单片机 系统直到现在还在广泛使用。 随着工业控制领域要求的提高，开始出现了 16位 单片机 ，但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。 90 年代后随着 消费电子产品 大发展， 单片机 技术得到了巨大提高。 随着 INTEL i960系列特别是后来的 ARM 系列的广泛应用， 32位 单片 机 迅速取代 16 位单片机的高端地位，并且进入主流市场。 而传统的 8位 单片机 的性能也得到了飞速提高，处理能力比起 80 年代提高了数百倍。 高端的 32 位 Soc 单片机 主频 已经超过 300MHz，性能直追90 年代中期的专用 处理器 ，而普通的型号出厂价格跌落至 1 美元，最高端的型号也只有 10 美元。 当代 单片机 系统已经不再只在 裸机 环境下开发和使用，大量专用的 嵌入式操作系统 被广泛应用在全系列的单片机上。 而在作为 掌上电脑 和手机核心处理的高端 单片机甚至可以直接使用专用的 Windows 和 Linux 操作系统。 单片机 具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的 传感器 ，可实现 诸如电压、电流、 功率 、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。 采用 单片机 控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路 更加强大。 一、 应用中的单片机品种繁多主要的单片机如下 : 8051 单片机 :最早有 Intel 公司推出 8051/31 类单片机 ,也是世界上使用量最大的几种单片机之一由于 Intel公司将重点放在 186,386,奔腾等与 PC类兼容的高档芯片开发上 ,8051类单片机主要有 Philips,三星 ,华帮等公司 手这些公司在保持与 8051单片机兼容基础改善了 8051 的许多特点。 提高了速度 ,降低了时钟频率 ,放宽了电源电压的动态范围 ,降低了产品价格。 Atmel 单片机 :ATMEL 公司是世界上著名的高性能低功耗非易失性存储器和数字集成电路的一流半导体制造公司 ATMEL 公司。 最令人注目的是它的 EEPROM 电可擦除技术闪速存储器技术和质量高可靠性的生产技术 ,在 CMOS 器件生产领域中 ATMEL 的先进设计水平优秀的生产工艺及封装技术一直处于世界的领先地位。 这些技术用于单片机生产使单片机也具有优秀的品质在结构性能和功能等方面都有明显的优势。 ATMEL 公司的单片机是目前世界上一种独具特色而性能卓越的单片机。 它在计算机外北京化工大学北方学院毕业设计（论文） 5 部设备通讯设备自动化工业控制宇航设备仪器仪表和各种消费类产 品中都有着广泛的应用前景。 其生产的 AT90 系列是增强型 RISC 内载 FLASH 单片机 ,通常称为 AVR 系列。 AT91M 系列是基于 ARM7TDMI 嵌入式处理器的 ATMEL 16/32 微处理器系列中的一个新成员 ,该处理器用高密度的 16 位指令集实现了高效的 32 位 RISC 结构且功耗很低。 另外 ATMAL 的增强型 51 系列单片机目前在市场上仍然十分流行 ,其中 AT89S51十分活跃。 Microchip 单片机 :Microchip 单片机是市场份额增长最快的单片机 .他的主要产品是 16C 系列 8 位单片机 ,CPU 采用 RISC 结构 ,仅 33 条指令 ,运行速度快 ,且以低价位著称 ,一般单片机价格都在 1 美元以下。 Microchip 单片机没有掩膜产品 ,全部都是 OTP 器件 (现已推出 FLASH 型单片机 )。 Microchip 强调节约成本的最优化设计 ,是使用量大 ,档次低 ,价格敏感的产品。 TI 公司的 MSP430 系列单片机 :MSP430 系列单片机是由 TI 公司开发的 16 位单片机。 其突出特点是超低功耗，非常适合于各种功率要求低的场合。 有多个系列和型号，分别由一些基本功能模块按不同的应用目标组合而成。 典型 应用是流量计、智能仪表、医疗设备和保安系统等方面。 由于其较高的性能价格比，应用已日趋广泛。 二、单片机基本组成： 它由 CPU 、存储器（包括 RAM 和 ROM ）、 I/O 接口、定时 / 计数器、中断控制功能等均集成在一块芯片上，片内各功能通过内部总线相互连接起来。 输入 / 输出引脚 P0 、 P1 、 P2 、 P3 的功能 ： ~P0。 7 ： P0 口是一个 8 位漏极开路型双向 I/O 端口。 在访问片外存储器时，它分时作低 8 位地址和 8 位双向数据总线用。 在 EPROM 编程时，由 P0 输入指令字节，而在验证程序时，则输出指令字节。 验证程序时，要求外接上拉电阻。 P0 能以吸收电流的方式驱动 8个 LSTTL 负载。 P1. 0 ~P1. 7 （ 1~8 脚）： P1 是一上带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口。 在 EPROM 编程和验证程序时，由它输入低 8 位地址。 P1 能驱动 4 个 LSTTL 负载。 在 8032/8052 中， P1. 0 还相当于专用功能端 T2 ，即定时器的计数触发输入端； P1. 1 还相当于专用功能端 T2EX ，即定时器 T2 的外部控制端。 ~ （ 21~28 脚）： P2 也是一上带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口。 在访问外部存储器时，由它输出高 8 位地址。 在对 EPROM 编程和程序验证时，由它输入高 8 位地址。 P2 可以驱动 4 个 LSTTL 负载。 P3. 0 ~P3. 7 （ 10~17 脚）： P3 也是一上带内部上拉电阻的双向 I/O 口。 在 MCS51 中，这 8 个引脚还用于专门的第二功能。 北京化工大学北方学院毕业设计（论文） 6 P3 能驱动 4 个 LSTTL 负载。 P3. 0 RXD （串行口输入） P3. 1 TXD （串行口输出） P3. 2 INT0 （外部中断 0 输入） P3. 3 INT1 （外部中断 1 输入） P3. 4 T0 （定时器 0 的外部输入 P3. 5 T1 （定时器 1 的外部输入） P3. 6 WR （片外数据存储器写选通） P3. 7 RD （片外数据存储器读选通） 三 、 指令： MOVC ： ROM 传送 MOV ： 片内 RAM 传送 MOVX ： 片外 RAM 传送 INC ：加 1 DEC ：减 1 MUL ：乘法 DIV ：除法 ADD ：不带进位加 ADDC ：带进位加 SUBB ：带进位减 DAA ：调整 XCH ： 交换（和 A 交换） SWAP ： A 内半字节交换 四 、 MCS51 的寻址方式： 1 、立即寻址 如： MOV A ， 40H 2 、直接寻址 如： MOV A ， 3AH 3 、寄存器寻址 如： MOV A ， Rn 4 、寄存器间接寻址 如： MOV A ， @Rn 5 、基址加变址寻 址 如： MOVC A ， @A+DPTR 6 、相对寻址 如： SJMP 08H 7 、位寻址 MOV 20H ， C 北京化工大学北方学院毕业设计（论文） 7 五、 计数初值的计算 定时或计数方式下计数初值如何确定，定时器选择 不同的工作方式，不同的操作模式其计数值均不相同。 因为 MCS51 的两个定时器均为加 1 计数器，当初到最大值（ 00H 或 0000H ）时产生溢出，将 TF 位置 1 ，可发出溢出中断，因此计数器初值 X 的计算式为： X=M 计数值式中的 M 由操作模式确定，不同的操作模式计数器的长不相同，故 M 值也不相同。 而式中的计数值与定时器的工作方式有关。 计数工作方式时，计数脉冲由外部引入，是对外部冲进行计数，因此计数值根据要求确定。 其计数初值： X=M 计数值 MCS51 有 5 个中断源，可分为 2 个中断优先级，即高优先级和低优先级，中断自然优先级： 外部中断 0 ；定时器 0 中断； 外部中断 1 ；定时器 1 中断 ； 串行口中断 ；定时器 2 中断 （ 1 ）同级或高优先级的中断正在进行中； （ 2 ）现在的机器周期还不是执行指令的最后一上机器周期，即正在执行的指令还没完成前不响应任何中断； （ 3 ）正在执行的是中断返回指令 RET1 或是访问专用寄存器 IE 或 IP 的指令，换而言之，在 RETI 或者读写 IE 或 IP 之后，不会马上响应中断请求，至少要在执行其它一要指令之扣才会响应。 中断响应条件 CPU 响应中断的条件有： （ 1 ）有中断源发出中断请求； （ 2 ）中断总允许位 EA=1 ，即 CPU 开中断； （ 3 ）申请中断的中断源的中断允许位为 1 ，即没有被屏蔽。 六、 串行口工作方式及帧格式 MCS51 单片机串行口可以通过软件设置四种工作方式： 方式 0 ：这种工作方式比 较特殊，与常见的微型计算机的串行口不同，它又叫同步移位寄存器输出方式。 在这种方式下，数据从 RXD 端串行输出或输入，同步信号从 TXD 端输出，波特率固定不变，为振荡率的 1/12。 该方式是以 8 位数据为一帧，没有起始位和停止位，先发送或接收最低位。 方式 2 ：采用这种方式可接收或发送 11 位数据，以 11 位为一帧，比方式 1 增北京化工大学北方学院毕业设计（论文） 8 加了一个数据位，其余相同。 第 9 个数据即 D8 位具有特别的用途，可以通过软件搂控制它，再加特殊功能寄存器 SCON 中的 SM2 位的配合，可使 MCS51 单片 机串行口适用于多机通信。 方式 2 的波特率固定，只有两种选择，为振荡率的 1/64 或 1/32 ，可由 PCON 的最高位选择。 方式 3 ：方式 3 与方式 2 完全类似，唯一的区别是方式 3 的小组特率是可变的。 而帧格式与方式 2 样为 11 位一帧。 所以方式 3 也适合于多机通信。 2． 2． 2 STC89C52 主要性能 STC89C52提供以下标准功能： 4k 字节 FLASH 闪速存储器， 128 字节内部 RAM， 32 个 I/O 口线， 2 个 16 位定时/计数器，一个 5 向量两级中断结构 ，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。 同时， AT89C51 降至 0Hz 的静态逻辑操作，并支持两种可选的节电工作模式。 空闲方式体制 CPU 的工作，但允许 RAM，定时 /计数器，串行通信口及中断系统继续工作。 掉电方式保存 RAM。