带33键盘3位数电子号码锁文档格式.docx
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3.1.1STC90C52AD的功能参数介绍
3.1.2综合电路设计
3.2单元电路设计
3.2.1键盘单元
3.2.2数码管显示
3.2.3时钟产生单元
3.2.4蜂鸣器电路单元
3.3系统原理图
3.4系统调试
3.5程序流程图
3.6系统实施
3.7实习心得
附录
1.1用单片机课程及已学电子电路知识设计，包括电路图的设计和制板等。
1.2通过课程设计加深对单片机课程的相关知识的学习和理解。
1.3初步学会一些设计思想和实践技能。
提高学生综合素质。
1.4让学生从设计过程中领悟到相互合作的重要性。
2.1设计题目：
带3*3键盘3位数电子号码锁
2．2原始数据及任务：
设计并制作出一个以单片机为核心的电子锁系统：
1、确定总体设计方案；
2、设计键盘输入电路；
3、设计显示电路；
4、合理分配地址，编写系统程序；
5、利用Protel设计硬件电路原理图和PCB图；
6、软硬件联机调试。
电源打开后，显示器显示“000”，“111”为内定密码；
输入号码，再按“确定”开门键。
若号码正确，则门会打开（用蜂鸣器指示），否则显示器会清除为“000”；
并且密码可修改。
3.1.1STC90C52AD的功能参数介绍
STC90C52AD是由宏晶公司生产的高性能八位单片机。
如图一所示。
该芯片采用FLASH存储技术，内部具有8KB字节快闪存存储器，采用DIP封装，是目前在中小系统中应用最为普及的单片机。
STC90C52AD可构成真正的单片机最小应用系统，缩小系统体积，增加系统的可靠性，降低系统的成本。
只要程序长度小于8K，四个I/O口全部提供给用户。
可用5V电压编程，而且擦写时间仅需10毫秒，仅为8751/87C51的擦除时间的百分之一，与8751/87C51的12V电压擦写相比，不易损坏器件，没有两种电源的要求，改写时不拔下芯片，图一
适合许多嵌入式控制领域。
工作电压范围（2.7V~6V），全静态工作，工作频率宽在0Hz～24MHz之间，比8751/87C51等51系列的6MHz～12MHz更具有灵活性，系统能快能慢。
STC90C52AD芯片提供三级程序存储器加密，提供了方便灵活而可靠的硬加密手段，能完全保证程序或系统不被仿制。
P0口是三态双向口，通称数据总线口，因为只有该口能直接用于对外部存储器的读/写操作。
STC90C52AD单片机为40引脚芯片如图一所示，在本设计中，主要用到P0口、P2口、P1.0口及P3.0、P3.1、P3.2口。
P0口可作为通用I/O口，但须外接上拉电阻，所以在设计显示数码管我们避免了使用P0口这样大大简化了动态显示电路。
P1口：
8位、双向I/0口，内部含有上拉电阻。
P1口可作普通I/O口。
输出缓冲器可驱动四个TTL负载；
用作输入时，先将引脚置1，由片内上拉电阻将其抬到高电平。
P1口的引脚可由外部负载拉到低电平，通过上拉电阻提供电流。
在FLASH并行编程和校验时，P1口可输入低字节地址。
在串行编程和效验时，P1.5/MO-SI,P1.6/MISO和P1.7/SCK分别是串行数据输入、输出和移位脉冲引脚。
P2口：
具有内部上拉电阻的8位双向I/O口。
P2口用做输出口时，可驱动4各TTL负载；
用做输入口时，先将引脚置1，由内部上拉电阻将其提高到高电平。
若负载为低电平，则通过内部上拉电阻向外部输出电流。
在FLASH并行编程和校验时，P2口可输入高字节地址和某些控制信号。
P3口：
具有内部上拉电阻的8位双向口。
P3口用做输出口时，输出缓冲器可吸收4各TTL的灌电流；
用做输入口时，首先将引脚置1，由内部上拉电阻抬位高电平。
若外部的负载是低电平，则通过内部上拉电阻向输出电流。
在本设计中，P3口作为时间设置的4按键输入，因为有上拉电阻，所以可以通过按键直接接地，简化了电路。
在与FLASH并行编程和校验时，P3口可输入某些控制信号。
P3口除了通用I/O口功能外，还有替代功能如表1所示。
表1P3口的第二功能
端口引脚
各个功能
P3.0
RXD（串行口输入端）
P3.1
TXD（串行口输出端）
P3.2
INT0（外部中断0请求输入端，低电平有效）
P3.3
INT1（外部中断1请求输入端，低电平有效）
P3.4
T0（定时/计数器0计数脉冲输入端）
P3.5
T1（定时/计数器1计数脉冲输入端）
P3.6
WR（外部数据存储器写选通信号输出端，低电平有效）
P3.7
RD（外部数据存储器读选通信号输出端，低电平有效）
单片机使用宏晶公司支持串口下载程序（ISP）的单片机，为STC90C52AD课程设计配发的小电路板（ISP-MCUBasiccircuit）电路原理图见下图。
该板作为课程设计的核心电路板使用，板上有单片机及附属电路，RS-232通信驱动电路，高低电平测试电路等。
课程设计电路中需要的其他电路在此基础上扩展，通过插孔连接。
课程设计配发的小电路板（ISP-MCUBasiccircuit）电路原理图见下图。
扩展电路在万用板上制作用四位数码管显示小时与分钟，中间那个点用来区分小时与分钟；
每秒用一个LED闪烁一下；
用了4个按键，一个是选择键，一个是加键，一个是减键，
一个是确认键。
时间要精确，整点报时，声音间隔1秒，并且可以调整时间调整位闪烁提示。
扩展电路用到得器件：
共十六个按键：
十个数字键，一个是加键，一个是减键，一个是除键，一个乘键，一个等键，一个清零键；
六个DPY7-SEGDP共阳极动态LED；
六个PNP三极管；
十四个330欧姆和两个470欧的电阻；
导线。
每各引脚可吸收8各TTL的灌电流。
作为输入时，首先应将引脚置1。
P0也可用做访问外部程序存储器和数据存储器时的低8位地址/数据总线的复用线。
在该模式下，P0口含有内部上拉电阻。
在FLASH编程时，P0口接收代码字节数据；
在编程效验时，P0口输出代码字节数据（需要外接上拉电阻）。
标识符
器件名称
规格型号
数量
U1
单片机
STC90C52AD
1
C11C12
瓷片电容
22p或30p
2
U2
RS232驱动
MAX232
C13-C17
独石电容
0.22uF（224）
5
J1-J4,CRY
LstsHsts
接线插孔座
排母
86针
C1C2
电解电容
1.0uF/50V
C3C4C0
10uF/50V
3
CRY
晶体谐振器
6MHz
C5-C8
47uF（22uF）
4
High,Low,PS
发光二极管
φ3
JPS
接线端子
电源用
R1
金属膜电阻
200Ω
RST
按钮
小（0.2×
0.3）
R0
6.8K
JDB
DB9插座
DB9针形座
R2R3R4
3.3K
DIP插座
DIP40
R9
1M
DIP16
3.1.2综合电路设计
本系统共有两部分构成，即硬件部分与软件部分。
其中硬件部分由电源输入部分、键盘输入部分、密码存储部分、复位部分、晶振部分、显示部分、报警部分、开锁部分组成，软件部分对应的由主程序、初始化程序、LCD显示程序、键盘扫描程序、启动程序、关闭程序、建功能程序、密码设置程序、EEPROM读写程序和延时程序等组成。
其原理框图如下图
3.2.1键盘单元
键盘设计如下图所示
其中12个键的功能分配如下
S1:
1S4:
2S7:
S2:
4S5:
5S8:
6
S3:
7S6:
8S9:
9
S10:
0S11：
确认S13：
重置
采用扫描控制端口P1的值来确定有没有键按下，按下的是那个键。
3.2.2数码管显示
我们采用共阳数码管显示，共3个，段选端接在P0口，接法如下：
P0口需要通过上拉电阻接到+5V电源，这点需注意，上拉电阻接法如下:
数码管位选端由P2口得前三个端口控制，分别通过PNP接到数码管的公共端，其接法如下图：
数码管显示是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，设计中0-9与P0口对应关系如下表：
P0口值
0X22
0Xce
0x6e
0x3a
0x7c
显示值
P0值
0xfc
0x26
0xfe
0x7e
0xf6
7
8
52单片机的时钟信号通常用两种电路形式得到：
内部振荡方式和外部振荡方式。
在引脚XTAL1和XTAL2外接晶体振荡器（简称晶振）或陶瓷谐振器，就构成了内部振荡方式。
由于单片机内部有一个高增益反相放大器，当外接晶振后，就构成了自激振荡器并产生振荡时钟脉冲。
内部振荡方式的外部电路如下图所示。
图中，电容器Col，C02起稳定振荡频率、快速起振的作用，其电容值一般在5-30pF。
晶振频率的典型值为12MH2，采用6MHz的情况也比较多。
内部振荡方式所得的时钟情号比较稳定，实用电路中使用较多。
外部振荡方式是把外部已有的时钟信号引入单片机内。
这种方式适宜用来使单片机的时钟与外部信号保持同步。
3.2.4蜂鸣器电路单元
如图下所示
硬件调试时可先检查印制板及焊接的质量情况，在检查无误后可通电检查LED显示器的点亮状况。
若亮度不理想，可以调整P1口的电阻大小，一般情况下取200Ω电阻即可获得满意的亮度效果。
实验室制作时，可结合示波器测试晶振及P1,P2端口的波形情况进行综合硬件测试分析。
硬件调试：
硬件调试是利用DVCC实验与开发系统、基本测试仪器（万用表、示波器等），检查用户系统硬件中存在的故障。
硬件调试可分为静态调试与动态调试两步进行。
静态调试：
是在用户系统未工作时的一种硬件检测。
第一步：
目测。
检查外部的各种元件或者是电路是否有断点。
第二步：
用万用表测试。
先用万用表复核目测中有疑问的连接点，再检测各种电源线与地线之间是否有短路现象。
第三步：
加电检测。
给板加电，检测所有插座或是器件的电源端是否符合要求的值
第四步：
联机检查。
因为只有用单片机开发系统才能完成对用户系统的调试。
动态调试：
是在用户系统工作的情况下发现和排除用户系统硬件中存在的器件内部故障、器件连接逻辑错误等的一种硬件检查。
动态调试的一般方法是由近及远、由分到合。
由分到合是指首先按逻辑功能将用户系统硬件电路分为若干块，当调试电路时，与该元件无关的器件全部从用户系统中去掉，这样可以将故障范围限定在某个局部的电路上。
当各块电路无故障后，将各电路逐块加入系统中，在对各块电路功能及各电路间可能存在的相互联系进行调试。
由分到合的调试既告完成。
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