1、單片機課程設計報告課題名稱：密碼鎖控制目錄第一章 引言3第二章 課程設計任務書3一、任務要求3二、單片機概述4第三章 電路原理分析與設計11 一、硬件設計思想11 二、部分硬件方案論述11 1 鍵盤輸入單元11 2 顯示單元13 3 報警電路模塊17 4 晶振電路模塊17 5 復位電路模塊18 6 掉電存儲單元19 7 總框圖設計與程序流程圖20第四章 程序設計22第五章 調試連接與測試43第六章 小結43第七章 參考文獻43第一章 引言 單片機自二十世紀七十年代問世以來，以其極高的性能價格比受到人們的重視和關注，應用廣泛，發展快。由于其的優點多而突出，所以其的應用領域極廣，幾乎到了無孔不入的

2、地步。在我國廣泛的應用于工業自動化控制、自動檢測、智能儀表、智能家用電器、航空航天系統和國防軍事、尖端武器等各個方面。可以采用軟硬件結合的辦法提高系統的性能的控制技術為微控技術。 LCD 液晶顯示器是 Liquid Crystal Display 的簡稱，是20世紀70年代初發展起來的一種液晶顯示器。隨著技術的發展其的分辨率、屏幕發光顏色等進入批量化合實用化。 隨著人們生活水平的提高，如何實現家庭防盜這一問題也變的尤其的突出，傳統的機械鎖由于其構造的簡單，被撬的事件屢見不鮮，電子鎖由于其保密性高，使用靈活性好，安全系數高，受到了廣大用戶的親呢。 本系統由單片機系統、矩陣鍵盤、LCD顯示和報警系

3、統組成。系統能完成開鎖、報警、修改用戶密碼基本的密碼鎖的功能。本文詳細闡述了個模塊的功能以及它們之間的聯系。第二章 課程設計任務書一、任務要求：1、密碼鎖由4x4鍵盤和LCD顯示器組成。2、其基本功能為：（1）使用LCD顯示器來顯示密碼輸入的相關信息；（2）可以設置4位數字（0-9）密碼；（3）內定另一組4位數字密碼為1234；（4）密碼輸入正確則繼電器啟動2s，密碼輸入錯誤則發出警報聲。程序執行后工作指示燈LED亮，表示程序開始執行，LCD顯示“PASSWORD A OR B KEY”,按下操作鍵A或B動作如下：操作鍵A：設置新的4位數字密碼，操作鍵B：輸入4位數字密碼并做檢查。二、單片機概

4、述采用以8051為核心的單片機控制方案。利用單片機靈活的編程設計和豐富的IO端口，及其控制的準確性，不但能實現基本的密碼鎖功能，還能添加調電存儲、聲光提示甚至添加遙控控制功能。其原理如圖所示。 圖22單片機控制方案 1>、芯片8051有40條引腳，共分為端口線、電源線和控制線三類·4并行I/O端口，每個端口有8條端口線，用于傳送數據、地址。·可編程串行通道 ·5個中斷源·低功耗的閑置和掉電方式·兩個16位定時器、計數器·片內振蕩器和時鐘脈沖·4K內部RoM·128內部RaM2>、管腳說明 1)、主電源引

5、腳VCC和VSSVCC（40腳）接+5V電壓； VSS（20腳）接地。 2)、外接晶體引腳XTAL1和XTAL2 XTAL1（19腳）接外部晶體的一個引腳。在單片機內部，它是一個反相放大器的輸入端，這個放大器構成了片內振蕩器。當采用外部振蕩器時，對HMOS單片機，此引腳應接地；對CHMOS單片機，此引腳作為驅動端。 XTAL2（18腳）接外晶體的另一端。在單片機內部，接至上述振蕩器的反相放大器的輸出端。采用外部振蕩器時，對HMOS單片機，該引腳接外部振蕩器的信號，即把外部振蕩器的信號直接接到內部時鐘發生器的輸入端；對XHMOS，此引腳應懸浮。 3)、控制或與其它電源復用引腳RST/VPD、AL

6、E/PROG、PSEN和EA/VPP RST/VPD（9腳）當振蕩器運行時，在此腳上出現兩個機器周期的高電平將使單片機復位。推薦在此引腳與VSS引腳之間連接一個約8.2k的下拉電阻，與VCC引腳之間連接一個約10F的電容，以保證可靠地復位。VCC掉電期間，此引腳可接上備用電源，以保證內部RAM的數據不丟失。當VCC主電源下掉到低于規定的電平，而VPD在其規定的電壓范圍（5±0.5V）內，VPD就向內部RAM提供備用電源。 ALE/PROG（30腳）：當訪問外部存貯器時，ALE（允許地址鎖存）的輸出用于鎖存地址的低位字節。即使不訪問外部存儲器，ALE端仍以不變的頻率周期性地出現正脈沖信

7、號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此，它可用作對外輸出的時鐘，或用于定時目的。然而要注意的是，每當訪問外部數據存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。ALE端可以驅動（吸收或輸出電流）8個LS型的TTL輸入電路。對于EPROM單片機（如8751），在EPROM編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖（PROG）。 PSEN（29腳）：此腳的輸出是外部程序存儲器的讀選通信號。在從外部程序存儲器取指令（或常數）期間，每個機器周期兩次PSEN有效。但在此期間，每當訪問外部數據存儲器時，這兩次有效的PSEN信號將不出現。PSEN同樣可以驅動（吸收或輸出）8個LS型的TTL輸入。 EA/VPP（引腳）：當EA端保持高電

8、平時，訪問內部程序存儲器，但在PC（程序計數器）值超過0FFFH（對851/8751/80C51）或1FFFH（對8052）時，將自動轉向執行外部程序存儲器內的程序。當EA保持低電平時，則只訪問外部程序存儲器，不管是否有內部程序存儲器。對于常用的8031來說，無內部程序存儲器，所以EA腳必須常接地，這樣才能只選擇外部程序存儲器。 對于EPROM型的單片機（如8751），在EPROM編程期間，此引腳也用于施加21V的編程電源（VPP）。 4)、輸入/輸出（I/O）引腳P0、P1、P2、P3（共32根）P0口（39腳至32腳）：是雙向8位三態I/O口，在外接存儲器時，與地址總線的低8位及數據總線復

9、用，能以吸收電流的方式驅動8個LS型的TTL負載。 P1口（1腳至8腳）：是準雙向8位I/O口。由于這種接口輸出沒有高阻狀態，輸入也不能鎖存，故不是真正的雙向I/O口。P1口能驅動（吸收或輸出電流）4個LS型的TTL負載。對8052、8032，P1.0引腳的第二功能為T2定時/計數器的外部輸入，P1.1引腳的第二功能為T2EX捕捉、重裝觸發，即T2的外部控制端。對EPROM編程和程序驗證時，它接收低8位地址。 P2口（21腳至28腳）：是準雙向8位I/O口。在訪問外部存儲器時，它可以作為擴展電路高8位地址總線送出高8位地址。在對EPROM編程和程序驗證期間，它接收高8位地址。P2可以驅動（吸收

10、或輸出電流）4個LS型的TTL負載。 P3口（10腳至17腳）：是準雙向8位I/O口，在MCS-51中，這8個引腳還用于專門功能，是復用雙功能口。P3能驅動（吸收或輸出電流）4個LS型的TTL負載。 作為第一功能使用時，就作為普通I/O口用，功能和操作方法與P1口相同。值得強調的是，P3口的每一條引腳均可獨立定義為第一功能的輸入輸出或第二功能。 P3各口線的第二功能定義 口線 引腳 第二功能 P3.0 10 RXD（串行輸入口） P3.1 11 TXD（串行輸出口） P3.2 12 INT0（外部中斷0） P3.3 13 INT1（外部中斷1） P3.4 14 T0（定時器0外部輸入） P3.

11、5 15 T1（定時器1外部輸入） P3.6 16 WR（外部數據存儲器寫脈沖）P3.7 17 RD（外部數據存儲器讀脈沖） 2>、MCS-51單片機的片外總線結構 綜合上面的描述可知，I/O口線都不能當作用戶I/O口線。除8051/8751外真正可完全為用戶使用的I/O口線只有P1口，以及部分作為第一功能使用時的P3口。如圖，是MCS-51單片機按引腳功能分類的片外總線結構圖。 由圖我們可以看到，單片機的引腳除了電源、復位、時鐘接入，用戶I/O口外，其余管腳是為實現系統擴展而設置的。這些引腳構成MCS-51單片機片外三總線結構，即： 地址總線（AB）：地址總線寬為16位，因此，其外部存

12、儲器直接尋址為64K字節，16位地址總線由P0口經地址鎖存器提供8位地址（A0至A7）；P2口直接提供8位地址（A8至A15）。 數據總線（DB）：數據總線寬度為8位，由P0提供。 控制總線（CB）：由P3口的第二功能狀態和4根獨立控制線RESET、EA、ALE、PSEN組成。 下表列出各個子系列的配制情況供讀則參考。 芯片種類 片內存儲器 中斷源 定時/計數器 串行口 電源消耗（mA） 制造工藝 ROM/EPROM RAM 8051（8751，8031） 4K 128 5 2 同、異步方式，8位或10位可程序控制 125 HMOS 8052（8752，8032） 8K 256 6 3 同、異

13、步方式，8位或10位可程序控制 100 HMOS 80C51（87C51，80C31） 4K 128 5 2 同、異步方式，8位或10位可程序控制 24 CHMOS 80C52（87C52，80C32） 8K 256 7 3 同、異步方式，8位或10位可程序控制 24 CHMOS 8044（8744，8344） 4K 192 5 2 S.L.U 200 HMOS 3>、控制部件 控制部件是單片機的神經中樞，它包括時鐘電路、復位電路、指令寄存器、譯碼以及信息傳送控制部件。它以主振頻率為基準發出CPU的時序，對指令進行譯碼，然后發出各種控制信號，完成一系列定時控制的微操作，用來控制單片機各部

14、分的運行。其中有一些控制信號線能簡化應用系統外圍控制邏輯，如控制地址鎖存的地址鎖存信號ALE，控制片外程序存儲器運行的片內外存儲器選擇信號EA，以及片外取指信號PSEN第三章 電路原理分析與設計一、硬件設計思想鍵盤采用4×4矩陣式鍵盤，P1口作為鍵盤的輸入口。顯示采用LCD顯示報警聲音由P3.6引腳控制錯誤指示燈由P3.7引腳控制電源與接地要做好片內外以及強弱電的隔離。二、部分硬件方案論述1 鍵盤輸入單元：這是用戶使用時將密碼輸入單片機內的輸入設備，具體結構構成見圖：采用16個按鍵開關，分別代表0D14個數字輸入鍵位，一個確認鍵和一個取消鍵。采取矩陣式鍵位設計，此舉為減少對單片機的I

15、/O口的使用，同時也是的我們鍵盤的的外形更好看，使用更人性化。鍵盤的行線和列現分別接80C51單片機的P1.0P1.7八個端口。對鍵盤的識別方式我們采取行掃描法。具體使用由編程由單片機完成。逐行（或列）掃描查詢法，是一種最常用的按鍵識別方法，介紹過程如下。企鵝1。16-5。86-4.375圖 鍵盤輸入單元2 顯示單元：此設備是用戶使用密碼防盜鎖的的顯示裝置，是實現人機交換的重要設備。用戶通過它來觀看鍵位數字的信息，了解已輸入的密碼個數，單片機通過它告知用戶操作的正確與否，對用戶的操作進行提示和引導。圖 LCD顯示器的基本結構和原理LCD顯示電路企鵝1。16-5。86-4.375LCD模組是由控

16、制器，驅動器，顯示器三部份所組成，而目前市面上LCD的模組驅動/控制器都是由日制的HD44780控制器晶片(或是相容產品)，因此外部接腳的功能也都相同,這個控制器的內部共有80 個位元組可供儲存由外部送進來的資料，因此使用此款控器的LCD模組最多一次可顯示80個字HD44780中儲存顯示資料的80個位元組，稱之為Display DataRAM(DDRAM),DDRA的位址從00H67H,共80個Byte。在LCD 上Show出資料DDRAM位址與可供顯示位置的對應圖至于CPU如何將資料送給LCD顯示的方法,是將欲顯示的字元的ASCII 碼寫到LCD內部的DDRAM,LCD就會將這個自在其對應的

17、位置顯示出來.例如,若想在LCD 的左上角處(位址00h),顯示A.就將ASCII碼-41H,送到DDRAM 的00H 位址.例:3 報警電路模塊：此設備用于輸出按鍵聲、開鎖提示聲、操作錯誤提示聲及報警聲；由P3.6輸出脈沖驅動喇叭發聲，電路如圖：圖 報警電路模塊4 晶振電路模塊：此模塊為單片機提供時鐘頻率圖 晶振電路5 復位電路模塊：此模塊用于實現密碼鎖的密碼重置，復位電路接單片機的RST引腳，但復位鍵按下時，低電平使單片機復位，從而實現密碼鎖密碼的重置。圖 復位電路模塊6 掉電存儲單元SCK:串行時鐘端；SDA：串行數據端，串行發送接收的數據從此引腳一位接一位輸出輸入WP：寫保護，當WP為

18、高電平時存儲器只讀，當WP為低電平時，存儲器可讀可寫。AT24C02的WP引腳為測試腳，可接地處理。A0，A1，A2：片選或塊選。7 整體程序設計和程序流程圖 總框圖設計 1>、程序分為主程序和中斷服務程序兩個主要部分，主程序完成變量和單片機特殊功能寄存器的初始化后，進入一個循環結構。在循環中，首先判斷有無按鍵按下，若有則判斷是數字鍵還是功能鍵，根據按鍵的情況執行相應的功能。然后根據密碼是否正確的判斷情況，執行相應的操作。循環中最后需要顯示的內容通過動態掃描子在液晶顯示器上顯示。中斷服務程序需要實現待機計時5秒。單片機采用MCS51系列的單片機8051作為主要主控制器，外圍電路器件包括液

19、晶顯示驅動、蜂鳴器的驅動輸出、獨立式鍵盤和發光二極管的輸出等。2>、程序主要包括以下幾個模塊1)、主程序模塊主要完成初始化、設置中斷向量、檢查有無按鍵按下、以及調用顯示等等。2）、鍵盤掃描及識別子程序鍵盤采用查詢方式，放于主程序中，當沒有按鍵按下時，單片機循環主程序，當按鍵按下時便轉向相應的子程序處理，處理結束后返回。3）、掉電存儲服務程序當比較密碼的時候，需要讀取AT24C02程序，將存儲于芯片內的數據讀到RAM中，然后和輸入密碼相比較，當修改密碼時需要把密碼保存于24C02中。4）、顯示子程序包括關閉狀態顯示子程序（dis-A）、開鎖狀態顯示子程序（DIS-B）、密碼輸入及修改狀態顯示子程序(DIS-C)