基于单片机的密码锁设计与制作Word下载.docx
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等等等等。
。
第2章芯片介绍
MCS-51单片机等等等等。
2.1AT89C51简介
AT89C51单片机是美国ATMEL公司生产的低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4Kbytes的可系统编程的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度，非易失性存储技术生产，兼容标准8051指令系统及引脚。
它集Flash程序存储器，既可在线编程（ISP）也可用传统方法进行编程及通用8位微处理器于单片芯片中，ATMEL公司的功能强大，低价AT89C51单片机可为您提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。
2.1.1主要特性：
2.1.2管脚说明：
AT89C51芯片有40条引脚，双列直插式封装引脚图所示：
2.1.3内部结构：
2.1.4中断处理
第3章系统扩展
由于要求对报警进行控制，因此该系统中，我将使用LM386N-1音频放大芯片。
LM386N-1是一种音频集成功放，具有自身功耗低、电压增益可调整、电源电压范围大、外接组件少和总谐波失真小等优点，广泛应用于录音机和收音机之中。
3.1LM386N-1
3.1.1LM386N-1介绍
LM386是美国国家半导体公司生产的音频功率放大器,主要应用于低电压消费类产品。
为使外围组件最少,电压增益内置为20。
但在1脚和8脚之间增加一只外接电阻和电容,便可将电压增益调为任意值,直至200。
输入端以地位参考,同时输出端被自动偏置到电源电压的一半,在6V电源电压下,它的静态功耗仅为24mW,使得LM386特别适用于电池供电的场合。
LM386的封装形式有塑封8引线双列直插式和贴片式。
3.1.2LM386N-1引脚
LM386的外形和引脚的排列如下图所示。
引脚2为反相输入端，为同相输入端；
3引脚5为输出端；
引脚6和4分别为电源和地；
引脚1和8为电压增益设定端；
使用时在引脚7和地之间接旁路电容，通常取10μF。
3.1.3内部电路
LM386内部电路原理图如图所示。
与通用型集成运放相类似，它是一个三级放大电路。
第一级为差分放大电路，T1和T3、T2和T4分别构成复合管，作为差分放大电路的放大管；
T5和T6组成镜像电流源作为T1和T2的有源负载；
T3和T4信号从管的基极输入，从T2管的集电极输出，为双端输入单端输出差分电路。
使用镜像电流源作为差分放大电路有源负载，可使单端输出电路的增益近似等于双端输出电容的增益。
第二级为共射放大电路，T7为放大管，恒流源作有源负载，以增大放大倍数。
第三级中的T8和T9管复合成PNP型管，与NPN型管T10构成准互补输出级。
二极管D1和D2为输出级提供合适的偏置电压，可以消除交越失真。
引脚2为反相输入端，引脚3为同相输入端。
电路由单电源供电，故为OTL电路。
输出端（引脚5）应外接输出电容后再接负载。
电阻R7从输出端连接到T2的发射极，形成反馈通路，并与R5和R6构成反馈网络，从而引入了深度电压串联负反馈，使整个电路具有稳定的电压增益。
3.1.4芯片特性
1．静态功耗低,约为4mA,可用于电池供电。
2．工作电压范围宽,4-12Vor5-18V。
3．外围组件少。
4．电压增益可调,20-200。
5．低失真度。
电源电压4-12V或5-18V（LM386N-4）；
静态消耗电流为4mA；
电压增益为20-200dB；
在1、8脚开路时，带宽为300KHz；
输入阻抗为50K；
音频功率0.5W。
尽管LM386的应用非常简单，但稍不注意，特别是器件上电、断电瞬间，甚至工作稳定后，一些操作（如插拔音频插头、旋音量调节钮）都会带来的瞬态冲击，在输出喇叭上会产生非常讨厌的噪声。
1、通过接在1脚、8脚间的电容（1脚接电容+极）来改变增益，断开时增益为20dB。
因此用不到大的增益，电容就不要接了，不光省了成本，还会带来好处--噪音减少。
2、PCB设计时，所有外围元件尽可能靠近LM386；
地线尽可能粗一些；
输入音频信号通路尽可能平行走线，输出亦如此。
这是死理，不用多说了吧。
3、选好调节音量的电位器。
质量太差的不要，否则受害的是耳朵；
阻值不要太大，10K最合适，太大也会影响音质，转那么多圈圈，不烦那！
4、尽可能采用双音频输入/输出。
好处是：
“＋”、“－”输出端可以很好地抵消共模信号，故能有效抑制共模噪声。
5、第7脚（BYPASS）的旁路电容不可少！
实际应用时，BYPASS端必须外接一个电解电容到地，起滤除噪声的作用。
工作稳定后，该管脚电压值约等于电源电压的一半。
增大这个电容的容值，减缓直流基准电压的上升、下降速度，有效抑制噪声。
在器件上电、掉电时的噪声就是由该偏置电压的瞬间跳变所致。
6、减少输出耦合电容。
此电容的作用有二：
隔直+耦合。
隔断直流电压，直流电压过大有可能会损坏喇叭线圈；
耦合音频的交流信号。
它与扬声器负载构成了一阶高通滤波器。
减小该电容值，可使噪声能量冲击的幅度变小、宽度变窄；
太低还会使截止频率（fc＝1/（2π*RL*Cout））提高。
分别测试，发现10uF/4.7uF最为合适，这是我的经验值。
7、电源的处理，也很关键。
由于电压不同、负载不同以及并联的去耦电容不同，每组电源的上升、下降时间必有差异。
可行的方法：
将上电、掉电时间短的电源放到+12V处，选择上升相对较慢的电源作为LM386的Vs，但不要低于4V！
第4章硬件设计
4.1原理图制作
4.1.1基本结构
电子密码锁主要有密码输入、密码比较、结果输出组成。
硬件结构简图下图3.1所示。
4.1.2LED数码管显示电路
密码显示使用四路静态数码显示管进行显示。
1位共阴极数码管用单片机P2.0-P2.7八个I/O口控制。
LED数码管与单片机连接电路如下图所示。
4.1.3键盘电路设计
键盘是标准的输入设备，实现键盘有两种方案：
一是采用现有的一些芯片实现键盘扫描，如8279，CH451，LMC9768等，还有就是用软件实现键盘扫描。
使用现成的芯片可以节省CPU的开销，但增加了成本，而用软件实现具有较强的灵活性，也只需要很少的CPU开销，可以节省开发成本。
本文便使用软件实现键盘的扫描。
常见的键盘可分为独立按键式键盘和行列扫描式键盘。
独立按键式键盘应用在需要少量按键的情况，按键和单片机的I/O口线直接连接。
而行列扫描式键盘用在按键需求较多的情形下。
考虑到血压计面向大多数人群，需操作简单，所以采用独立按键式键盘。
独立式键盘电路如下图所示。
4.1.4报警电路设计
声音报警电路通过驱动蜂鸣器发声实现，当其接通5V的电压会发出蜂鸣叫声。
第5章软件设计
5.1软件开发流程
5.1.1启动KeiluVision3新建一个项目文件并从器件库中选择一个器件
KeiluVision3是一个标准的windows应用程序，直接点击图标就可以启动他。
要新建一个项目可以从KeiluVision3的project菜单中选择Newproject。
会打开一个标准的windows对话框，并对此输入项目文件名。
然后选择符合设计要求的芯片型号。
图5-1新建工程
5.1.2新建一个源文件并把它加入到项目中，同时增加并配置选择的器件的启动代码
由菜单选项File-New来新建一个源文件，在空的编辑窗口中输入源代码并把该文件另存为new.ASM的文件后KeiluVision3将显示汇编语言语法字符，创建了源文件后就可以把将其加入到项目中。
之后将程序敲入，并编译调试程序直到无错通过编译。
图5-2选择器件的启动代码
5.1.5编译项目并生成可以编程PROM的HEX文件
HEX文件格式是Intel公司提出的按地址排列的数据信息，数据宽度为字节，所有数据使用16进制数字表示，常用来保存单片机或其他处理器的目标程序代码。
它保存物理程序存储区中的目标代码映像。
一般的编程器都支持这种格式。
打开它的所在目录，找到。
Uv2的文件即可以打开先前的项目了。
选OptionsforTarget’Target1’，弹出项目选项设置窗口，同样先选中项目文件夹图标，这时在Project菜单中也有一样的菜单可选。
打开项目选项窗口，转到Output选项页创建HEX文件，编译后就在信息窗口中就显示HEX文件了。
图5-3生成HEX文件
5.2系统程序流程图
系统程序流程图如图5.12所示。
图5.12系统程序流程图
5.3按键功能
其中一个按键为功能键，另一个按键为数字键。
在输入过程中，首先输入密码的长度，接着根据密码的长度输入密码的位数，直到所有长度的密码都已经输入完毕；
或者输入确认功能键之后，才能完成密码的输入过程。
进入密码的判断比较处理状态并给出相应的处理过程。
初始化时，是允许按键输入密码，当有按键按下并开始进入按键识别状态时，按键禁止功能被激活，但启动的状态在3次密码输入不正确的情况下发生的。
voidmain（void）
{
unsignedchari,j;
P2=dispcode[digitcount];
TMOD=0x01;
TH0=（65536-500）/256;
TL0=（65536-500）%256;
TR0=1;
ET0=1;
EA=1;
while
（1）
{
if（cmpflag==0）
{
if（P3_6==0）//functionkey
{
for（i=10;
i>
0;
i--）
for（j=248;
j>
j--）;
if（P3_6==0）
{
if（hibitflag==0）
{
funcount++;
if（funcount==pslen+2）
{
funcount=0;
cmpflag=1;
}
P1=dispcode[funcount];
}
else
second3=0;
while（P3_6==0）;
}
}
if（P3_7==0）//digitkey
if（P3_7==0）
digitcount++;
if（digitcount==10）
digitcount=0;
P2=dispcode[digitcount];
if（funcount==1）
pslen=digitcount;
templen=pslen;
elseif（funcount>
1）
psbuf[funcount-2]=digitcount;
while（P3_7==0）;
}
else
cmpflag=0;
for（i=0;
i<
pslen;
i++）
if（ps[i]!
=psbuf[i]）
{
hibitflag=1;
i=pslen;
errorflag=1;
rightflag=0;
cmpflag=0;
second3=0;
gotoa;
}
cc=0;
errorflag=0;
rightflag=1;
hibitflag=0;
cmpflag=0;
}
}
5.4密码输入错误报警功能
当密码输入正确之后，锁就打开，如果输入的三次的密码不正确，就锁定按键3秒钟，同时发现报警声，直到没有按键按下3种后，才打开按键锁定功能；
否则在3秒钟内仍有按键按下，就重新锁定按键3秒时间并报警。
voidt0（void）interrupt1using0
if（（errorflag==1）&
&
（rightflag==0））
bb++;
if（bb==800）
bb=0;
alarmflag=~alarmflag;
if（alarmflag==1）
P0_0=~P0_0;
aa++;
if（aa==800）
aa=0;
P0_1=~P0_1;
second3++;
if（second3==6400）
second3=0;
rightflag=0;
P0_1=1;
alarmflag=0;
if（（errorflag==0）&
（rightflag==1））
P0_1=0;
cc++;
if（cc<
1000）
okflag=1;
elseif（cc<
2000）
okflag=0;
oka=0;
okb=0;
P0_0=1;
if（okflag==1）
oka++;
if（oka==2）
oka=0;
P0_0=~P0_0;
okb++;
if（okb==3）
okb=0;
}
第6章系统调试
6.1硬件调试
我首先用protel画好原理图，正确无误后去购买电子元器件。
我使用的是面包板，所以就是手工的对电子元件进行布局，这是一个十分讲究的事，第一次我没有考虑到这个细节，结果各引脚靠的太近使我无法继续下去，只能又重新做了一块板，在吸取了教训之后，我进行了合理的布局，在焊接的时候轻松了许多。
由于对元件的不熟悉以及焊接时候的粗心，弄坏了好几个元件，不得不去了好几次电子广场。
6.2软件调试
在软件调试过程中，出现了一系列错误，首先对一些打错，漏打之类的问题进行检查和排除。
遇到了一些不能解决的问题，我通过网络和书籍努力寻找问题的所在，继而寻求老师的帮助，终于顺利的通过了编译。
第7章设计特点与不足
7.1设计思路
首先需要对各个芯片引脚地址进行初始化。
在初始化完成后，重置系统。
通过输入密码进行验证，将信号传输给AT89C51芯片，进行密码比较，密码正确则通过，3次不正确通过LM386N-1芯片发出报警声。
7.2设计不足
由于设计时的偷懒，想借用其他有串口的电路板对我的芯片进行烧录程和修改，没有考虑到芯片的脆弱性，在插拔芯片的过程中弄坏了好几块芯片，浪费了不少时间。
另外，由于使用面包板，所以导线之间的干扰是避免不了的。
第8章结论
在完成这次毕业实际的过程中，我遇到了不少困难，因为是第一次做一个完整的51单片机，在经验和知识运用上都缺乏有效的结合。
在这样的情况下，我不得不去借了很多关于51单片机方面的书，还到网上找了很多的有关资料，结合自己上课所学的课程，在不断的失败错误中摸索着，终于完成了自己的毕业设计，也为我在原有的基础上得到了巩固。
我做到尽我所能，找了很多有关的资料书籍，对51单片机的功能特点进行了详细的了解。
先用proteldpx2004绘制电路原理图，并焊接了电路板，再通过keil3编译所需要的程序，运用flip下载烧录程序到芯片上，并不断调试寻找错误，让我的毕业设计尽可能完善。
二个月的时间，让我体会到了编程者的辛酸，从各类书籍到各类资料，让我收获了很多有用的东西，收益匪浅。
在解决不了之处，我寻求了导师的帮助，导师也很积极耐心的指导我，帮我纠正了一系列的错误，也让我搞懂了一些概念模糊的地方。
谢辞
在这次毕业设计中，我要衷心感谢黄丽佳老师，每周她都能对我进行有效的辅导，当遇到难题的时候，她甚至会一整天和我一起想办法解决问题，令我避免了很多设计中的错误，使我十分感动，也使我更一步巩固了我学的知识。
参考文献
[1]曾一江.单片微机原理与接口技术.出版社：
科学出版社.2006年2月
[2]周兴华.手把手教你学单片机.出版社：
北京航空航天大学出版社.2005年4月
[3]王玉良,戴志涛,杨紫珊.微机原理与接口技术.出版社：
北京邮电大学出版社.2001年6月
[4]张迎新.单片微型计算机原理应用及接口技术（第2版）.出版社
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