1、<p><b>　　《專業(yè)實習》報告</b></p><p>　　題　目 單片機密碼鎖 </p><p>　　計算機與電子工程學院</p><p><b>　　2011年9月</b></p><p><b>　　目 錄</b>&

2、lt;/p><p><b>　　1 概述2</b></p><p>　　1.1 設計前言2</p><p>　　1.2 設計要求2</p><p><b>　　2 設計方案2</b></p><p>　　3 硬件電路設計3</p><p>　

3、　3.1 晶振電路3</p><p>　　3.2 電源電路4</p><p>　　3.3 復位電路4</p><p>　　3.4 上拉電阻5</p><p>　　3.5 顯示電路設計5</p><p>　　3.6 單片機電路6</p><p>　　3.7 主要元器件6

4、</p><p>　　4 PCB板制作6</p><p>　　4.1 PCB板制作流程6</p><p>　　4.2 焊接及測試7</p><p>　　4.2.1 焊接元器件7</p><p>　　4.2.2 測試8</p><p><b>　　5 軟件設計9&l

5、t;/b></p><p>　　5.1 程序流程圖9</p><p>　　5.2 源程序11</p><p>　　6 收獲與總結16</p><p><b>　　參考文獻：17</b></p><p>　　附錄一 電路原理圖18</p><p>　　附錄

6、二 PCB電路原理圖18</p><p>　　《專業(yè)實習》報告評審表</p><p><b>　　單片機密碼鎖設計</b></p><p><b>　　1 概述</b></p><p><b>　　1.1 設計前言</b></p><p>　　單片機

7、自20世紀70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，應用很廣、發(fā)展很快。單片機體積小、重量輕、抗干擾能力強、環(huán)境要求不高、價格低廉、可靠性高、靈活性好、開發(fā)較為容易。由于具有上述優(yōu)點，在我國，單片機已廣泛地應用在工業(yè)自動化控制、自動檢測、智能儀器儀表、家用電器、電力電子、機電一體化設備等各個方面，而51單片機是各單片機中最為典型和最有代表性的一種。這次畢業(yè)設計通過對它的學習、應用，以AT89S51芯片為核心，輔以必要

8、的電路，設計了一個簡易的電子時鐘，它由4.5V直流電源供電，通過數碼管能夠準確顯示時間，調整時間，從而到達學習、設計、開發(fā)軟、硬件的能力。</p><p>　　1.2 設計要求 </p><p>　　設計一個四位密碼鎖：復位之后，自己設置一個密碼之后，當再次輸入密碼，驗證是否正確，正確就顯示YES，錯誤就顯示NO，復位之后可重新顯示密碼。</p><p><

9、b>　　2 設計方案 </b></p><p>　　設計思路及流程：根據上述功能介紹，密碼鎖系統(tǒng)可以分為用戶密碼輸入、顯示和控制報警3大功能，因此可以鍵盤模塊、顯示模塊、報警模塊、電子鎖控制模塊和單片機模塊。系統(tǒng)模塊圖如圖1所示。</p><p><b>　　圖1</b></p><p><b>　　3 硬件電路設

10、計</b></p><p><b>　　3.1 晶振電路</b></p><p>　　晶振電路由2個電容，一個晶振組成，如圖2所示。</p><p><b>　　圖2</b></p><p>　　單片機晶振的作用是為系統(tǒng)提供基本的時鐘信號。通常一個系統(tǒng)共用一個晶振，便于各部分保持同步。

11、有些通訊系統(tǒng)的基頻和射頻使用不同的晶振，而通過電子調整頻率的方法保持同步。單片機晶振有2個電容的作用：這2個電容叫晶振的負載電容，分別接在晶振的2個腳上和對地的電容，一般在幾十皮法。它會影響到晶振的振諧頻率和輸出幅度。晶振的負載電容=[(Cd*Cg)/(Cd+Cg)]+Cic+C。</p><p><b>　　3.2 電源電路</b></p><p><b&g

12、t;　　圖3</b></p><p><b>　　3.3 復位電路</b></p><p>　　復位電路由電容、電阻、復位組成，如圖4所示。</p><p><b>　　圖4</b></p><p>　　復位電路的原理是單片機RST引腳接收到2US以上的電平信號，只要保證電容的充放電時

13、間大于2US，即可實現復位，所以電路中的電容值是可以改變的。按鍵按下系統(tǒng)復位，是電容處于一個短路電路中，釋放了所有的電能，電阻兩端的電壓增加引起的。基本功能是：系統(tǒng)上電時提供復位信號，制止系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷復位信號。為可靠起見，電源穩(wěn)定后還要經過一定時間才撤銷復位信號，以防電源開關或電源插頭分-合過程中引起的抖動而影響復位。單片機復位參數的選定必須在振蕩穩(wěn)定后保證復位高電平持續(xù)時間大于2個機器周期。</p><p&

14、gt;<b>　　3.4 上拉電阻</b></p><p>　　上拉電阻由8個電阻接在P0腳，如圖5所示。</p><p><b>　　圖5</b></p><p>　　P0口是開漏的，不管它的驅動能力多大，相當于它是沒有電源的，需要外部的電路提供，絕大多數情況下P0口是必需加上拉電阻的。當p0口用來驅動PNP管子的時候

15、，就不需要上拉電阻，因為此時的低電平有效；當P0口用來驅動NPN管子的時候，就需要上拉電阻的，因為此時只有當P0為1時候，才能夠使后級端導通。</p><p>　　3.5 鍵盤電路設計</p><p>　　按鍵模塊采用2×5行列矩陣結構，由2條行線和5條列線構成。按鍵電路如圖6所示。</p><p><b>　　圖6</b><

16、/p><p>　　其中2根I/O接口線（P2.1~P2.2）作為行線，另外5根I/O接口線（P2.2~P2.7）作為列線,按鍵跨接在行線和列線上，按鍵按下時，行線和列線發(fā)生短路。</p><p>　　軟件編程采用線翻轉法，該方法要求行線和列線上 都有上拉電阻。由于AT89C51單片機的P2口內部集成了上拉電阻，所以系統(tǒng)未加。第一行按鍵前兩個輸入密碼，最后一個為確認鍵</p>&l

17、t;p>　　3.6 顯示電路設計</p><p>　　顯示電路由4個共陰極數碼管構成。軟件編程時采用動態(tài)顯示方法，其結構圖如圖7所示。</p><p><b>　　圖7</b></p><p>　　數碼管其實是由發(fā)光二極管組成，有共陰極和共陽極之分，對于共陽極來說，一位數碼管由8個二極管組成，他們的陽極接在一起接+5v電源，而各個陰極與

18、某個端口，如p1的8個引腳相連，當某個引腳輸出低電平的時候數碼管對應的二極管亮。</p><p>　　軟件編程時，按照下面的步驟顯示字符： </p><p>　?。?）首先從P0口輸出共陽極字符的段碼； </p><p>　?。?）然后從位選輸出低電平。 </p><p>　　3.7 單片機電路</p><p>　　

19、單片機電路主要由單片機、振蕩電路和復位電路構成。由于AT89C51內部集成了12MHz的振蕩電路，所以系統(tǒng)外部未加。單片機電路圖如圖8所示。 </p><p><b>　　圖8</b></p><p>　　AT89C51單片機的P0口用于輸出顯示器段碼。P1口的P1.0～P1.5用于6個LED的亮與滅。P2口用于構成行列矩陣鍵盤。此芯片是ATMEL公司一款低功耗，高性

20、能的CMOS 8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲器，使該公司高密度非易失性存儲器制造，與MCS-51兼容。AT89C51單片機的主要工作特性：</p><p>　　·內含4KB的FLASH存儲器，擦寫次數1000次；</p><p>　　·內含28字節(jié)的RAM；</p><p>　　·具有32根可編程I/O線；</p

21、><p>　　·具有2個16位可編程定時器；</p><p>　　·具有6個中斷源、5個中斷矢量、2級優(yōu)先權的中斷結構；</p><p>　　·具有1個全雙工的可編程串行通信接口；</p><p>　　·具有一個數據指針DPTR;</p><p>　　·兩種低功耗工作模式，

22、即空閑模式和掉電模式；</p><p>　　·具有可編程的3級程序鎖定定位；</p><p>　　AT89C51的工作電源電壓為5（1±0.2）V且典型值為5V,最高工作頻率為24MHz.</p><p>　　3.8 主要元器件</p><p>　　AT89C51芯片、晶振、復位、電阻、電容、數碼管、按鍵、二極管。 &l

23、t;/p><p><b>　　4 PCB板制作</b></p><p>　　4.1 PCB板制作流程</p><p>　　PCB板是連接各個電子元器件，其次是固定元器件。一般的PCB板都是把圖紙交給工廠，工廠機器加工，這種方法對板子比較復雜而且加工工藝要求高，需要成批次生產，規(guī)模比較大。在這次做電路設計過程中，我們來到公司親自手工制作。具體步驟

24、如下：</p><p>　?。?）設計：把電路原理圖設計成印制電路布線圖。這需要對繪圖軟件有非常熟練地應用，目前比較主流的繪圖軟件有Protel,AD等。設計完成后需要做好電氣檢測，看設計是否合理，若不合理，就要反復修改，直到覺得設計合格了。 </p><p>　?。?）準備覆銅板：覆銅板就是在基板上覆了一層薄薄的銅，厚度各異，在制作過程中，1.6mm的板子就可以了。銅的厚度可以選擇稍微薄

25、一點，這樣比較好腐蝕，制作起來較快。量好尺寸用切板機或者其他工具把板子剪到合適的尺寸。 </p><p>　　（3）熱轉印電路圖形：把設計好的PCB布線圖轉到覆銅板。A：用激光打印機將設計好的布線圖反面打印在熱轉印紙上；B 處理好覆銅板表面后（就是把板子弄平整，干凈，去油污之類的），可將覆銅板放入服飾液中浸泡兩三秒中取出后水洗擦干；當然用其他的去污物質擦洗也是可以的。C：將打印好的圖紙附到板子表面，貼好固定。D：

26、將貼好圖紙的板子放到熱轉印機上進行熱轉印。 E：板子冷卻后接掉轉印紙，然后檢查板子上的圖形是否有短線或者轉印不是太好的地方，如果發(fā)現有的話，用油性筆補充好，待完善后準備腐蝕。</p><p>　?。?）腐蝕：首先配置腐蝕液，一般為：三氯化鐵、水（1:2）、過硫酸鈉、水（1:3），溫度在40-50度為宜，將配好的腐蝕液放入塑料盆中，然后將PCB板（有圖形面朝上）放入盆內開始腐蝕，腐蝕過程中可反復來回擺動，用毛筆輕輕

27、耍板子，加速腐蝕，待腐蝕得可差不多了即可把板子取出洗干凈，烘干。</p><p>　?。?）用鉆孔機鉆孔：板子上少不了有很多焊盤過孔之類的，這時需要打孔?？讖酱蛳虏灰诉^大，大概比原件管腳直徑大過0.3mm左右。打孔可用臺式打孔機或手鉆。打孔時注意速度不要太快，以免打出毛刺。最后就是表面處理一下板子，使板子看起美觀，這樣自己制作的一塊印制板就算完成了。 </p><p>　　4.2 焊接及

28、測試 </p><p>　　4.2.1 焊接元器件</p><p>　　領取所需元器件焊接在板子上，焊接過程注意綜合考慮各個期間的引腳及接電源的節(jié)點的情況，對接線路徑進行規(guī)劃，盡量避免線路的重疊，要求盡量美觀實用。焊接固定座槽，注意不要短路和短路，可以準備好電壓表在一邊變焊接邊測試，確保一步步準確無誤的進行，以免后面的返工。連接各條線路不要錯漏，不要重復。</p><

29、p>　　焊接時，烙鐵到鼻子的距離應該不少于 20cm ，由于焊錫絲中含有一定比例的鉛，而鉛是對人體有害的一種重金屬，因此操作時應該戴手套或在操作后洗手，避免食入鉛塵。電烙鐵使用以后，一定要穩(wěn)妥地插放在烙鐵架上，并注意導線等其他雜物不要碰到烙鐵頭，以免燙傷導線，造成漏電等事故。</p><p>　　基本操作分為五步：準備施焊，左手拿焊絲，右手握烙鐵，進入備焊狀態(tài)。要求烙鐵頭保持干凈，無焊渣等氧化物，并在表面鍍

30、有一層焊錫；加熱焊件，烙鐵頭靠在兩焊件的連接處，加熱整個焊件全體，時間大約為 1～2 秒鐘。對于在印制板上焊接元器件來說，要注意使烙鐵頭同時接觸兩個被焊接物；熔化焊料，焊件的焊接面被加熱到一定溫度時，焊錫絲從烙鐵對面接觸焊件。注意：不要把焊錫絲送到烙鐵頭上；移開焊錫，當焊絲熔化一定量后，立即向左上 45 度方向移開焊絲；移開烙鐵，焊錫浸潤焊盤和焊件的施焊部位以后，向右上 45 度方向移開烙鐵，結束焊接。從第三步開始到第五步結束，時間大約

31、也是12s。由于焊接技術的不純熟以及工具的有限，我們焊接的電路板存在一系列問題。</p><p><b>　　4.2.2 測試</b></p><p>　　測試時注意接上電源，不上CPU，電壓調為2-2.5V，盡量低點，測電阻。數碼管接低電壓，大約為2.5V 由于接上拉電阻。 檢查焊接是否牢固，是否存在虛焊非線。 焊接完畢檢查無誤后，裝上下載好程序的芯片，接通電源

32、，測試。</p><p>　　測試時要求必須耐心、細心，目標是盡可能早一些找出電路板的缺陷，然后改正，最后達到測試成功的目的。每當遇到不懂的地方就會更進一步認識到自己的不足與知識的欠缺，于是要虛心請教，一切都得從頭開始</p><p><b>　　5 程序設計</b></p><p>　　#include <reg52.h><

33、/p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　#define uint unsigned int</p><p>　　sbit p20=P2^0;</p><p>　　sbit p21=P2^1;</p><p>　　sbit p22=P2^2;</p><

34、;p>　　sbit p23=P2^3;</p><p>　　sbit p24=P2^4;</p><p>　　sbit p25=P2^5;</p><p>　　sbit p26=P2^6;</p><p>　　uchar num[4]={0};</p><p>　　uchar num2[4]={0};</p

35、><p>　　uchar mima[4]={0};</p><p>　　uchar flag=0;</p><p>　　uint temp;</p><p>　　sbit bell=P3^7;</p><p>　　void delay(int n)</p><p><b>　　{</

36、b></p><p>　　uchar j=0;</p><p><b>　　uint k=0;</b></p><p>　　for(j=0;j<100;j++)</p><p>　　for(k=n;k>0;k--);</p><p><b>　　}</b>&

37、lt;/p><p>　　uchar code seg[]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,</p><p>　　0x07,0x7F,0x6F,0x77,0x7b,0x39,0x5e,0x79,0x73};</p><p>　　void main()</p><p><b>　　{</b>

38、;</p><p><b>　　uchar i;</b></p><p><b>　　p21=0;</b></p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p><b&g

39、t;　　P1=0xfe;</b></p><p>　　P0=seg[num[0]];</p><p><b>　　delay(5);</b></p><p><b>　　P1=0xfd;</b></p><p>　　P0=seg[num[1]];</p><p>

40、<b>　　delay(5);</b></p><p><b>　　P1=0xfb;</b></p><p>　　P0=seg[num[2]];</p><p><b>　　delay(5);</b></p><p><b>　　P1=0xf7;</b>&

41、lt;/p><p>　　P0=seg[num[3]];</p><p><b>　　delay(5);</b></p><p><b>　　if(!p22)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　delay(10); //延時

42、一段時間，來消去抖動</p><p><b>　　if(!p22)</b></p><p><b>　　num[3]++;</b></p><p>　　while(!p22);//消去抖動</p><p><b>　　}</b></p><p><

43、;b>　　if(!p23)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　delay(10); //延時一段時間，來消去抖動</p><p><b>　　if(!p23)</b></p><p><b>　　num[2]++;</b>&

44、lt;/p><p>　　while(!p23);//消去抖動</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　if(!p24)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　delay(10); //延時一段時間

45、，來消去抖動</p><p><b>　　if(!p24)</b></p><p><b>　　num[1]++;</b></p><p>　　while(!p24);//消去抖動</p><p><b>　　}</b></p><p><b&g

46、t;　　if(!p25)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　delay(10); //延時一段時間，來消去抖動</p><p><b>　　if(!p25)</b></p><p><b>　　num[0]++;</b></

47、p><p>　　while(!p25);//消去抖動</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　if(!p26)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　delay(10); //延時一段時間，來消去

48、抖動</p><p><b>　　if(!p26)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　for(i=0;i<4;i++)</p><p>　　mima[i]=num[i];</p><p><b>　　}</b>&l

49、t;/p><p>　　while(!p26);//消去抖動</p><p><b>　　flag=1;</b></p><p><b>　　break;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b&

50、gt;</p><p>　　if(flag==1)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　P1=0xfe;</b&

51、gt;</p><p>　　P0=seg[num2[0]];</p><p><b>　　delay(5);</b></p><p><b>　　P1=0xfd;</b></p><p>　　P0=seg[num2[1]];</p><p><b>　　delay(

52、5);</b></p><p><b>　　P1=0xfb;</b></p><p>　　P0=seg[num2[2]];</p><p><b>　　delay(5);</b></p><p><b>　　P1=0xf7;</b></p><p

53、>　　P0=seg[num2[3]];</p><p><b>　　delay(5);</b></p><p><b>　　if(!p22)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　delay(10); //延時一段時間，來消去抖動</

54、p><p><b>　　if(!p22)</b></p><p>　　num2[3]++;</p><p>　　while(!p22);//消去抖動</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　if(!p23)</b></p&

55、gt;<p><b>　　{</b></p><p>　　delay(10); //延時一段時間，來消去抖動</p><p><b>　　if(!p23)</b></p><p>　　num2[2]++;</p><p>　　while(!p23);//消去抖動</p>

56、<p><b>　　}</b></p><p><b>　　if(!p24)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　delay(10); //延時一段時間，來消去抖動</p><p><b>　　if(!p24)</

57、b></p><p>　　num2[1]++;</p><p>　　while(!p24);//消去抖動</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　if(!p25)</b></p><p><b>　　{</b><

58、/p><p>　　delay(10); //延時一段時間，來消去抖動</p><p><b>　　if(!p25)</b></p><p>　　num2[0]++;</p><p>　　while(!p25);//消去抖動</p><p><b>　　}</b></p&

59、gt;<p><b>　　if(!p26)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　delay(10); //延時一段時間，來消去抖動</p><p><b>　　if(!p26)</b></p><p><b>　　{&l

60、t;/b></p><p>　　for(i=0;i<4;i++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(num2[i]!=mima[i])</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　bell=1;&l

61、t;/b></p><p>　　delay(100);</p><p><b>　　break;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　if(i==4)<

62、/b></p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　P1=0xfe;</b></p><p>　　P0=se

63、g[5];</p><p><b>　　delay(5);</b></p><p><b>　　P1=0xfd;</b></p><p>　　P0=seg[15];</p><p><b>　　delay(5);</b></p><p><b>

64、;　　P1=0xfb;</b></p><p>　　P0=seg[4];</p><p><b>　　delay(5);</b></p><p><b>　　P1=0xf7;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>&

65、lt;b>　　}</b></p><p>　　while(!p26);//消去抖動</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b&g

66、t;　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　6 收獲與總結</b></p><p>　　通過本密碼鎖的設計，使我對單片機有了更深的了解。特別是鍵盤掃描方法，以前只是理論上知識，而本次設計讓我有機會去實踐了這一知識。本設計只是一個簡單的密碼鎖，還有很多功能可以添加上去，

67、如密碼不必必須是5位，少于5位也可以；密碼的明碼顯示等單片機是一門實用很強的技術，要完全掌握它很難，也需要花很多時間。而單片機課程設計不僅是對單片機掌握程度的一個測試，也對單片機的了解有很大作用。我對單片機及附屬電路及PCB板子的制作流程有一定了解。提高了自己的動手能力，也深刻明白了自己的不足。我意識到實踐的重要性，同時也學到了很多書本上學不到的知識。</p><p>　　這次課程設計的完成，是一個從無到有的過程

68、，經歷了興奮、自信、失落、奮發(fā)、所悟、完成幾個過程。剛開始做時，以為很難，但后面一步一步下來，查閱資料，老師教導，慢慢懂得一些。一分耕耘，一分收獲，有付出才有回報，就在這樣的痛苦與快樂的交換中，我學到了知識。</p><p><b>　　參考文獻：</b></p><p>　　【1】《51單片機C語言應用開發(fā)技術大全》龍脈工作室劉坤、宋戈、趙紅波、張憲棟編著，人民郵電

69、出版社</p><p>　　【2】《51單片機應用設計與仿真——基于Keil與Proteus》丁明亮、唐前輝 主編，北京航空航天大學出版社</p><p>　　【3】《單片機原理與應用及C51程序設計》唐穎主編，北京大學出版社</p><p><b>　　附錄一 電路原理圖</b></p><p>　　附錄二 PCB電路