[优秀毕业设计精品]电子密码锁 源代码+原理图+制版图

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1、电子密码锁 题 目 电子密码锁 姓 名 系 别 专 业 机电技术专业 年 级 指导教师_ 2011 年 5 月 7 日毕业论文（设计）成绩评定表学 生姓 名学生所在系专业班级毕业论文（设计）课题名称指导教师评语（应包括选题是否恰当、是否理论联系实际、论点是否正确、论证是否充分、语言是否通顺、结构是否合理、行文是否规范）：成 绩：指导教师签名： 年 月 日系学术委员会意见（同意给优、良、及格、不及格等次）签名： 年 月 日1 目 录摘 要5第一章 绪论7第二章 硬件电路设计82.1 单片机概述82.1.1 MCS-51单片机内部机构82.2 AT89C51单片机介绍102.2.1 AT89C51

2、用户系统102.2.2 AT89C51芯片简介102.2.3 引脚说明112.3 行列式键盘132.3.1 电平132.3.2 按键及特性142.3.3 行列式键盘结构142.4 振荡电路152.4.1 晶振152.4.2 电容172.5 复位电路172.6 分压电阻182.7 晶体三极管182.8 LED发光二级管原理及常识192.9 蜂鸣器19第三章 软件程序设计203.1 软件设计说明203.2 软件程序流程图21第四章 功能及使用方法22第五章 焊接及调试245.1 焊接245.2 调试245.2.1硬件调试245.2.2软件调试255.2.3软硬联调25结束语26致谢27附录一：28

3、附录二：29附录三：29附录四：30附录五：31参考文献37 摘 要在日常的生活和工作中, 住宅与部门的安全防范、单位的文件档案、财务报表以及一些个人资料的保存多以加锁的办法来解决。传统的机械式钥匙开锁，常需携带多把钥匙, 使用极不方便, 且钥匙丢失后安全性即大打折扣。随着科学技术的不断发展，具有防盗报警功能的电子密码锁逐渐代替传统的机械式密码锁，克服了机械式密码锁密码量少、安全性能差的缺点，使密码锁无论在技术上还是在性能上都大大提高一步；特别是单片机的问世，出现了带微处理器的智能密码锁，它除具有电子密码锁的功能外，还引入了智能化管理、专家分析系统等功能，从而使密码锁具有很高的安全性、可靠性，

4、应用日益广泛。鉴于目前的技术水平与市场的接收程度，本文选用ATMEL公司的AT89C51单片机作为控制芯片，并在完成人工布线的基础上，利用仿真软件编写单片机的汇编语言程序，联合软、硬件调试电路板，完成了电子密码锁系统的设计。关键词：44矩阵键盘；单片机AT89C51；LED发光二极管；蜂鸣器；ABSTRACTIn the daily life and work, security of residential and departments, the document files of units, financial statements, as well as some personal

5、information is solving even more by locking. The traditional mechanical key to open more often need to carry keys, and is very inconvenient, and once the key is lost, its security will greatly reduce. With the continuous development of science and technology, electronic code lock of anti-theft alarm

6、 function will gradually replace the traditional mechanical locks, it overcome the mechanical locks Shortcomings of password less and poor safety performance, so that technical and performance of locks have greatly improved; in particular, the advent of single-chip, a microprocessor intelligent lock

7、s, which not only own the functions of electronic locks, but also introduce intelligent management and expert analysis system, which cause the password lock with high security, reliability, application of the increasingly widespread. Given the current level of technology and the market to receive th

8、e degree, we choose ATMEL Corporation AT89C51 single-chip microcomputer as the control chip, on the basis of manual routing , the use of simulation software development, microcontroller assembly language program, a joint software and hardware debug circuit boards, electronic locks to complete the de

9、sign of the system. Keywords: 4 4 matrix keyboard; single-chip microcomputer AT89C51; LED light-emitting diodes; buzzer;第一章 绪论随着社会物质财富的日益增长，安全防盗已成为社会问题。而锁自古以来就是把守门户的铁将军，人们对它要求甚高，既要安全可靠地防盗，又要使用方便，这也是制锁者长期以来研制的主题。目前国内，大部分人使用的还是传统的机械锁。然而，眼下假冒伪劣的机械锁泛滥成灾，互开率非常之高。所谓互开率，是各种锁具的一个技术质量标准，也就是1把钥匙能开几把锁的比率。经国家工商

10、局、国家内贸局、中国消协等部门对锁具市场的调查，发现个别产品的互开率居然超标26倍。为何弹子锁的“互开率”会如此之高？据有关专家人士剖析，弹子锁质量好坏主要取决于弹子数量的多少以及弹子的大小，而弹子的多少和大小受一定条件的限制。此外，即使是一把质量过关的机械锁，通过急开锁，甚至可以在不损坏锁的前提下将锁打开。机械锁的这些弊端为一种新型的锁-电子密码锁，提供了发展的空间。电子密码锁是在电子锁的基础上通过与单片机等元器件进行组合，来达到预期的效果。电子锁是采取电子电路控制，以电磁铁或者卫星电机和锁体作为执行装置的机电一体化锁具，相比传统的机械锁具，电子锁不使用金属钥匙，其保密性、精度都有很大提高，

11、而且使用灵活方便，安全系数高，因此受到广大用户的亲昵。电子锁的发明思路，源自古代发明的自动机械，例如古希腊数学家赫伦的液压自动门，中国古代诸葛亮的木牛流马，它们以重力或蒸汽压力驱动，最广泛的用途乃是用在古代墓道的地下机关。电子工业的诞生，使得以微小电量驱动机械成为可能，于是有了电子锁一日千里的跃进。电子锁的飞速发展，因此带动了各类密码锁的发展。此次设计就是使用单片机来完成的一个简易的电子密码锁！第二章 硬件电路设计2.1 单片机概述一台能够工作的计算机要有这样几个部分构成：CPU（进行运算、控制）、RAM（数据存储）、ROM（程序存储）、输入/输出设备（例如：串行口、并行输出口等）。在个人计算

12、机上这些部分被分成若干块芯片，安装一个称之为主板的印刷线路板上。而在单片机中，这些部分，全部被做到一块集成电路芯片中了，所以就称为单片（单芯片）机，而且有一些单片机中除了上述部分外，还集成了其它部分如A/D，D/A等。 一个单片机应用系统的硬件电路设计包含有两部分内容：一是系统扩展，即单片机内部的功能单元，如ROMRAMI/O口定时/计数器中断系统等能量不能满足应用系统的要求时，必须在片外进行扩展，选择适当的芯片，设计相应的电路。二是系统配置，既按照系统功能要求配置外围设备，如键盘显示器打印机A/DD/A转换器等，要设计合适的接口电路。单片机的体积也不大，一般用40脚封装，当然功能多一些的单片

13、机也有引脚比较多的，如68引脚，功能少的只有10多个或20多个引脚，有的甚至只有8只引脚。2.1.1 MCS-51单片机内部机构8051 单片机包含中央处理器、程序存储器（ROM）、数据存储器（RAM）、定时、计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线，地址总线和控制总线等三大总线。下面我们分别说明:1 中央处理器 中央处理器（CPU）是整个单片机的核心部件，是8位数据宽度的处理器，能处理8位二进制数据或代码，CPU负责控制/指挥和调度整个单元系统协调的工作， 完成运算和控制输入输出功能等操作。2 数据存储器（RAM）8051 内部有128 个8位用户数据存储单元和128个专用寄

14、存器单元，它们是统一编制的，专用寄存器只能用于存放控制指令数据，用户只能访问，而不能用于存放用户数据。所以，用户能使用的RAM只能有128个，可存放读写的数据，运算的中间结果、缓冲和标志位等。3 程序存储器（ROM）8051 共有4096个8位掩模ROM。用于存放用户程序，原始数据或表格。4 定时/计数器（ROM） 8051有两个16 位的可编程定时/计数器，以实现定时或计数产生中断用于控制程序转向。5 并行输入输出（I/O）口8051共有4组8位I/O口（P0、P1、P2和P3），用于对外部数据的传输（其中P3口还有第二功能）。6 全双工串行口8051 内置一个全双工串行通信口，用于与其他设

15、备间的串行数据传送，该串行口即可以用作异步通信收发器，也可以当同步移位器使用。7 中断系统8051具备较完善的中断功能，有两个外中断、两个定时/计数器中断和一个串行中断，可满足不同的控制要求，并具有2级的优先级别选择。8 时钟电路8051内置最高频率达12MHz的时钟电路，用于产生整个单片机运行的脉冲时序，但8051单片机需外置震荡电容。MCS51是指由美国INTEL公司生产的一系列单片机的总称，这一系列单片机包括了好些品种，如8031，8051，8751，8032，8052，8752等，其中8051是最早最典型的产品，该系列其它单片机都是在8051的基础上进行功能的增、减、改变而来的，所以人

16、们习惯于用8051来称呼MCS51系列单片机，而8031是前些年在我国最流行的单片机，所以很多场合会看到8031的名称。INTEL公司将MCS51的核心技术授权给了很多其它公司，所以有很多公司在做以8051为核心的单片机，当然，功能或多或少有些改变，以满足不同的需求，其中AT89C51就是这几年在我国非常流行的单片机，它是由美国ATMEL公司开发生产的。本设计就是用AT89C51（以下文中出现均用89C51表示）来实现的。2.2 AT89C51单片机介绍2.2.1 AT89C51用户系统CPU为ATMEL公司生产的89C51/89C52/89C55等。出厂所配晶振频率为11.0592MHz,每

17、个机器周期为1.085us，用户更换晶振以提高速度。存贮器为64K,前4K/8K/20K在CPU内部,其它程序在EPR0M27512中。 数据存贮器为32K(62256),地址为8000FFFFH。 I/O扩展8155,片内RAM地址：200O-20FFH，8155命令口地址为：2100H，A口地址：21O1H， B口地址：2102H，C口地址：2103H ，T低八位：2104H，T高八位：2105H 。A/D采用精高度,速度快(25us)的AD574,并在其转换前对信号作了采样保持处理。AD574启动地址为：4000H ，高八位地址为4002H ，低四位地址为：4003H 。89C51是片内

18、有ROM/EPROM的单片机，因此，这种芯片构成的系统简单可靠。本设计利用单片机芯片构成应用系统时，主要是将单片机接上振荡电路和复位电路，然后与键盘及其它元器件相结合。其应用特点：1 、 有可供用户使用的大量I/O口线。2 、 内部存储器容量有限。3 、 应用系统开发具有特殊性。2.2.2 AT89C51芯片简介AT89C51是一种低功耗、高性能的片内含有4KB快闪可编程/擦除只读存储器的8位CMOS微控制器，使用高密度、非易失存储技术制造，并且与80C51引脚和指令系统完全兼容。主要性能：与MCS-51 微控制器产品系列兼容。 片内有4KB可在线重复编程的快闪擦写存储器存储数据保存时间为10

19、年。宽工作电压范围：Vcc可为2.7V到6V全静态工作；可从0Hz至16MHz 程序存储器具有3级加密保护 128*8位内部RAM 32条可编程I/O线、两个16位定时器/计数器、中断结构具有5个中断源和2个优先级、可编程全双工串行通道、空闲状态维持低功耗和掉电状态保存存储内容。89C51单片机是把那些作为控制应用所必需的基本内容都集成在一个尺寸有限的集成电路芯片上。如果按功能划分，它由如下功能部件组成，即微处理器、数据存储器、程序存储器、并行I/O口、串行口、定时器/计数器、中断系统及特殊功能寄存器。它们都是通过片内单一总线连接而成，其基本结构依旧是CPU加上外围芯片的传统结构模式。但对各种

20、功能部件的控制是采用特殊功能寄存器的集中控制方式。微处理器、数据存储器、程序存储器、并行I/O口、串行口、定时器/计数器、中断系统各部分功能及说明类似于8051单片机内部结构说明。特殊功能寄存器共有21个，用于对片内的各功能的部件进行管理、控制、监视。实际上是一些控制寄存器和状态寄存器，是一个具有特殊功能的RAM区。由上可见，89C51单片机的硬件结构具有功能部件种类全，功能强等特点。特别值得一提的是该单片机CPU中的位处理器，它实际上是一个完整的1位微计算机，这个1位微计算机有自己的CPU、位寄存器、I/O口和指令集。1位机在开关决策、逻辑电路仿真、过程控制方面非常有效；而8位机在数据采集，

21、运算处理方面有明显的长处。MCS-51单片机中8位机和1位机的硬件资源复合在一起，二者相辅相承，它是单片机技术上的一个突破，这也是MCS-51单片机设计的精美之处。2.2.3 引脚说明MCS-51是标准的40引脚双列直插式集成电路芯片，引脚分布请参照-单片机引脚（见附录一）。P0.0P0.7 P0口8位双向口线（在引脚的3932号端子）。P1.0P1.7 P1口8位双向口线（在引脚的18号端子）。P2.0P2.7 P2口8位双向口线（在引脚的2128号端子）。P3.0P3.7 P3口8位双向口线（在引脚的1017号端子）。1) P0口有三个功能：1、外部扩展存储器时，用作数据总线（如图1中的D

22、0D7为数据总线接口）2、外部扩展存储器时，用作地址总线（如图1中的A0A7为地址总线接口）3、不扩展时，可做一般的I/O口使用，但内部无上拉电阻，作为输入或输出时应在外部接上拉电阻。2) P1口功能：P1口只做I/O口使用，其内部有上拉电阻。3) P2口有两个功能：1、扩展外部存储器时，当作地址总线使用2、做一般I/O口使用，其内部有上拉电阻4) P3口有两个功能：除了作为I/O口使用外（其内部有上拉电阻），还有一些特殊功能，由特殊寄存器来设置。当作为输入时，上拉电阻将其电位拉高，若输入为低电平则可提供电流源；所以如果P0口作为输入时，处在高阻抗状态，只有外接一个上拉电阻才能有效。2 ALE

23、/PROG 地址锁存控制信号：在系统扩展时，ALE用于控制把P0口的输出低8位地址送锁存器锁存起来，以实现低位地址和数据的隔离。 PROG为编程脉冲的输入端，在89C51单片机内部有一个4KB的程序存储器（ROM），ROM的作用就是用来存放用户需要执行的程序的，那么我们是怎样把编写好的程序存入进这个ROM中的呢？实际上是通过编程脉冲输入才能写进去的，这个脉冲的输入端口就是PROG。3 PSEN 外部程序存储器读选通信号：在读外部ROM时PSEN低电平有效，以实现外部ROM单元的读操作:a. 内部ROM读取时，PSEN不动作；b. 外部ROM读取时，在每个机器周期会动作两次；c. 外部RAM读取

24、时，两个PSEN脉冲被跳过不会输出；d. 外接ROM时，与ROM的EA脚相接。4 EA/VPP 访问程序存储器控制信号：a. 接高电平时：CPU读取内部程序存储器（ROM）b. 接低电平时：CPU读取外部程序存储器（ROM）。8031单片机内部是没有ROM的，那么在应用8031单片机时，这个脚是一直接低电平的。5 RST 复位信号：当输入的信号连续2个机器周期以上高电平时即为有效，用以完成单片机的复位初始化操作，当复位后程序计数器PC=0000H，即复位后将从程序存储器的0000H单元读取第一条指令码。6 XTAL1和XTAL2 ：外接晶振引脚。当使用芯片内部时钟时，此二引脚用于外接石英晶体和

25、微调电容；当使用外部时钟时，用于接外部时钟脉冲信号。7 VCC： 电源端接+5V电压输入。8 GND： 接地端。2.3 行列式键盘在单片机应用系统中为了控制系统的工作状态，以及向系统中输入数据，应用系统应设有按键或键盘。如复位用的复位键、功能转换用的功能键、数据输入用的数据键盘等。2.3.1 电平逻辑电路中，电位的高低常用高电平、低电平来描述。由于温度变化、电源波动、电磁干扰及元件特性变化等原因的影响，实际的高低电平都不是一个固定值。因此，通常考虑一个电平的变化范围，如果在此范围内，就判断为“1”或“0”状态。对于各种集成电路，规定了一个高电平的下限值和低电平的上限值，称为标准高电平和标准低电

26、平。标准高电平为2.4V，标准低电平为0.4V，电压大于2.4V为高电平，用“1”表示，电压小于0.4V为低电平，用“0”表示。2.3.2 按键及特性按键是一种常开型按钮开关。常态时，按键的两个触电处于断开状态，键按下时它们才闭合。按键按照结构原理可分为两类，一类是触点式开关按键，如机械式开关、导电橡胶式开关等；另一类是无触点式开关按键，如电气式按键，磁感应按键等。前者造价低，后者寿命长。目前，微机系统中最常见的是触点式开关按键。 在理想状态下，按键引脚电平的变化如图2.1（a）所示。但实际上，由于机械触电的弹性作用，一个按键开关从开始接上至接触稳定要经过数ms的抖动时间，抖动时间的长短与按键

27、的机械特性有关，一般为510ms，在这段时间里会连续产生多个脉冲；在断开时也不会一下子断开，按键抖动电压波形如图2.1（b）所示。图2.1 按键抖动电压波形2.3.3 行列式键盘结构键盘是由一组按键开关所组成，键盘可以分为独立式按键键盘和行列式（矩阵式）按键键盘两类。按键按照接口原理可分为编码键盘与非编码键盘两类，这两类键盘的主要区别是识别键符及给出相应键码的方法。编码键盘主要是用硬件来实现对键的识别，非编码键盘主要是由软件来实现键盘的定义与识别。全编码键盘能够由硬件逻辑自动提供与键对应的编码，此外，一般还具有去抖动和多键、窜键保护电路。这种键盘使用方便，但需要较多的硬件，价格较贵，一般的单片

28、机应用系统较少采用。非编码键盘只简单地提供行和列的矩阵，其它工作均由软件完成。由于其经济实用，较多地应用于单片机系统中。在本套设计中需要数据的输入，按键数较多，此时，可采用行列式式键盘结构。行列式键盘的结构形式有许多种，可根据各自的需求进行设置。例如：用22的行、列结构可构成4个键的键盘，44的行、列结构可构成16个键的键盘。在本次设计中就是利用的44行列式键盘（见附录二）。此次设计使用的按键功能分布图见附录三。按键设置在行、列线的交点上，行、列线分别连接到按键开关的两端。当键盘无按键闭合时，行、列线之间是断开的，所有行线输入为高电平状态；当键盘上某个按键闭合时，对应的行线和列线短路，行线输入

29、即为列线输出。若把列线初始化为“0”，则通过判断行线输入值是否为全“1”即可知有无按键按下。注意：为保护键盘，同行的按键不能同时按下2个或2个以上！2.4 振荡电路在单片机系统设计中，振荡电路的设计是十分重要的一个环节。89C51单片机内部有一个高增益反相放大器，用于构成振荡器。在单片机的时钟电路引脚XTALl和XTAL2（即19脚和18脚）两端跨接石英晶体及两个电容就可以构成稳定的自激荡器。这样内部与外部相结合就构成了振荡电路，用来产生一定频率和幅值的交流信号，以达到能量交换，经常用来输出功率。2.4.1 晶振晶振是石英振荡器的简称，英文名为Crystal。晶振一般叫做晶体谐振器，是一种机电

30、器件，是用电损耗很小的石英晶体经精密切割磨削并镀上电极焊上引线做成。这种晶体有一个很重要的特性，如果给它通电，它就会产生机械振荡，反之，如果给它机械力，它又会产生电，这种特性叫机电效应。他们有一个很重要的特点，其振荡频率与他们的形状，材料，切割方向等密切相关。由于石英晶体化学性能非常稳定，热膨胀系数非常小，其振荡频率也非常稳定，由于控制几何尺寸可以做到很精密，因此，其谐振频率也很准确。微控制器的时钟源可以分为两类：基于机械谐振器件的时钟源，如晶振、陶瓷谐振槽路；RC（电阻、电容）振荡器。一种是皮尔斯振荡器配置，适用于晶振和陶瓷谐振槽路。另一种为简单的分立RC振荡器。基于晶振和陶瓷谐振槽路的振荡

31、器通常能提供非常高的初始精度和较低的温度系数。RC振荡器能够快速启动，成本也比较低，但通常在整个温度和工作电源电压范围内精度较差，会在标称输出频率的5%至50%范围内变化。 其性能受环境条件和电路元件选择的影响。需认真对待振荡器电路的元件选择和线路板布局。在使用时，陶瓷谐振槽路和相应的负载电容必须根据特定的逻辑系列进行优化。具有高Q值的晶振对放大器的选择并不敏感，但在过驱动时很容易产生频率漂移（甚至可能损坏）。影响振荡器工作的环境因素有：电磁干扰（EMI）、机械震动与冲击、湿度和温度。这些因素会增大输出频率的变化增加不稳定性，并且在有些情况下，还会造成振荡器停振。上述大部分问题都可以通过使用振

32、荡器模块避免。这些模块自带振荡器、提供低阻方波输出，并且能够在一定条件下保证运行。最常用的两种类型是晶振模块和集成RC振荡器（硅振荡器）。晶振模块提供与分立晶振相同的精度。硅振荡器的精度要比分立RC振荡器高，多数情况下能够提供与陶瓷谐振槽路相当的精度。根据石英晶体的机电效应，可以把它等效为一个电磁振荡回路，即谐振回路。他们的机电效应是机-电-机-电.的不断转换，由电感和电容组成的谐振回路是电场-磁场的不断转换。在电路中的应用实际上是把它当作一个高Q值的电磁谐振回路。由于石英晶体的损耗非常小，即Q 值非常高，做振荡器用时，可以产生非常稳定的振荡，作滤波器用，可以获得非常稳定和陡峭的带通或带阻曲线

33、。它是时钟电路中最重要的部件。2.4.2 电容1 标称电容量(CR)电容器产品标出的电容量值。云母和陶瓷介质电容器的电容量较低(大约在5000以下)；纸、塑料和一些陶瓷介质形式的电容量居中(大约在5F10F)；通常电解电容器的容量较大。这是一个粗略的分类法。2 额定电压(UR)在下限类别温度和额定温度之间的任一温度下，可以连续施加在电容器上的最大直流电压或最大交流电压的有效值或脉冲电压的峰值。电容器应用在高压场合时，必须注意电晕的影响。电晕是由于在介质/电极层之间存在空隙而产生的，它除了可以产生损坏设备的寄生信号外，还会导致电容器介质击穿。在交流或脉动条件下，电晕特别容易发生。对于所有的电容器

34、，在使用中应保证直流电压与交流峰值电压之和不能超过直流电压额定值。2.5 复位电路89C51的复位是由外部的复位电路来实现的。复位引脚RST通过一个施密特触发器用来抑制噪声，在每个机器周期的S5P2,施密特触发器的输出电平由复位电路采样一次，然后才能得到内部复位操作所需要的信号。复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式。最简单的上电自动复位电路中上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的。只要Vcc的上升时间不超过1ms,就可以实现自动上电复位。时钟频率用12MHz时C取10uF,R取1。除了上电复位外，有时还需要按键手动复位。本设计用的就是按键手动复位。按键手动复位有电平方式和脉

35、冲方式两种。其中，电平复位是通过RST端经电阻与电源Vcc接通而实现的。2.6 分压电阻一般常用电器上都标有额定电压值，若电源比用电器的额定电压高，则不可把用电器直接接在电源上，否则会把电器烧坏，造成不必要的损失。在这种情况下，可给用电器串接一个合适阻值的电阻，让它分担一部分电压，用电器便能在额定电压下正常工作。我们称这样的电阻为分压电阻。2.7 晶体三极管晶体三极管，是最常用的基本元器件之一，晶体三极管的作用主要是电流放大，他是电子电路的核心元件，现在的大规模集成电路的基本组成部分也就是晶体三极管。三极管基本结构是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结，两个PN结把正块半导体分成三部分，

36、中间部分是基区，两侧部分是发射区和集电区，排列方式有PNP和NPN两种， 从三个区引出相应的电极，分别为基极b发射极e和集电极c。发射区和基区之间的PN结叫发射结，集电区和基区之间的PN结叫集电极。基区很薄，而发射区较厚，杂质浓度大，PNP型三极管发射区“发射”的是空穴，其移动方向与电流方向一致，故发射极箭头向里；NPN型三极管发射区“发射”的是自由电子，其移动方向与电流方向相反，故发射极箭头向外。发射极箭头向外。发射极箭头指向也是PN结在正向电压下的导通方向。硅晶体三极管和锗晶体三极管都有PNP型和NPN型两种类型。三极管是一种控制元件，三极管的作用非常的大，可以说没有三极管的发明就没有现代

37、信息社会的如此多样化，电子管是它的前身，但是电子管体积大耗电量巨大，现在已经被淘汰。三极管主要用来控制电流的大小，以共发射极接法为例（信号从基极输入，从集电极输出，发射极接地），当基极电压UB有一个微小的变化时，基极电流IB也会随之有一小的变化，受基极电流IB的控制，集电极电流IC会有一个很大的变化，基极电流IB越大，集电极电流IC也越大，反之，基极电流越小，集电极电流也越小，即基极电流控制集电极电流的变化。但是集电极电流的变化比基极电流的变化大得多，这就是三极管的电流放大作用。2.8 LED发光二级管原理及常识在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的

38、形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。 LED的发光颜色和发光效率与制作LED的材料和工艺有关，目前广泛使用的有红、绿、蓝三种。由于LED工作电压低（仅1.5-3V），能主动发光且有一定亮度，亮度又能用电压（或电流）调节，本身又耐冲击、抗振动、寿命长（10万小时），所以在大型的显示设备中，目前尚无其他的显示方式与LED显示方式匹敌。把红色和绿色的LED放在一起作为一个像素制作的显示屏叫双色屏或彩色屏；把红、绿、蓝三种LED管放在一起作为一个像素的显示屏叫三色屏或全彩屏。制作室内LE

39、D屏的像素尺寸一般是2-10毫米，常常采用把几种能产生不同基色的LED管芯封装成一体；室外LED屏的像素尺寸多为10-25毫米，每个像素由若干个各种单色LED组成。双色像素一般由3红、2绿组成，三色像素用2红、1绿、1蓝组成。2.9 蜂鸣器1.蜂鸣器的作用 蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设计、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。2.蜂鸣器的分类 蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。3.蜂鸣器的电路图形符号 蜂鸣器在电路中用字母“H”或“HA”（旧标准用“FM”、“LB”、“JD”等）表示。2.1

40、0 完整电路图（见附录四）第三章 软件程序设计在进行微机控制系统设计时，除了系统硬件设计外，大量的工作就是如何根据每个生产对象的实际需要设计应用程序。因此，软件设计在微机控制系统设计中占重要地位。对于本系统，软件更为重要。在单片机控制系统中，大体上可分为数据处理、过程控制两个基本类型。数据处理包括：数据的采集、数字滤波、标度变换等。过程控制程序主要是使单片机按一定的方法进行计算，然后再输出，以便控制生产。3.1 软件设计说明1软件设计思路电子密码锁工作的主要过程是通过键盘输入密码，同时蜂鸣器对密码输入进行提示，按下确认键后判断密码的正确性，作出开锁或报警处理。当输入密码连续错误3次时，锁定键盘

41、10s。此程序主要是主程序和子程序。主程序负责键盘键值读取，子程序负责密码的判断和开锁或报警处理。根据程序功能，程序主要分为以下几部分：a. 键盘键值读取程序键盘键值读取程序包括键盘扫描、消除抖动等内容。按键的识别主要有两种方法：行反转法和行扫描法。因为键盘为机械开关，容易引起抖动。为了消除抖动干扰，在程序中需要加入消除抖动的部分。此程序设计采用行扫描法。b. 密码判断程序密码判断程序放在主程序中，有按键时读取，当确定键按下时作出判断。在程序中设置6字节的空间存放设定的密码和6字节存放键盘输入的数据。根据读取的键盘数据和预先设定的密码逐位比较就可以判断输入密码的正确性。c. 开锁和报警程序通过

42、单片机引脚相应位的输出数据然后延时一段时间就可以控制发光二极管的亮灭和蜂鸣器的鸣叫。3.2 软件程序流程图图3、1软件程序流程图 （软件程序流程见附录五）第四章 功能及使用方法本次设计使用ATMEL公司的AT89C51实现一基于单片机的电子密码锁的设计，其主要具有如下功能：（1）设置6位密码，密码通过键盘输入，若密码正确，则将锁打开，为节省原料成本，此设计采用绿色LED发光二极管亮一秒钟作为提示，同时蜂鸣器发出鸣叫声用以提示。（2）密码可以由用户自己修改设定（只支持6位及六位以下密码，起始密码为六位），锁打开后才能修改密码。修改密码之前必须再次输入密码，以防止误操作。（3）报警、锁定键盘功能。

43、密码输入错误则锁不打开，此处采用红色LED发光二极管亮一秒作为提示，同时蜂鸣器发出报警声。若密码输入错误次数超过3次，蜂鸣器报警并且锁定键盘10秒。电子密码锁的设计主要由三部分组成：44矩阵键盘接口电路，LED提示灯，报警蜂鸣器。密码锁设计的关键问题是实现密码的输入、清除、更改、开锁等功能：（1）密码输入功能：每按下一个数字键或功能键，则蜂鸣器鸣叫一声作为提示。（2）密码清除功能：当按下清除键时，清除前面输入的所有值，并清除计数器所记录的数值。（3）密码更改功能：将输入的值作为新的开锁密码。（4）开锁功能：当按下开锁键即确认键，系统将输入的密码值与原始密码进行检查核对，如果正确则锁打开，否则不

44、打开，此处都用LED发光二极管点亮和蜂鸣器鸣叫作为提示。在按下“Set”按键更改密码时，必须先输入原密码，原密码输入完后按下确认键才可以自定义密码值。自定义密码值（最多六位）输入完以后，按下确认键则密码更改为自定义密码值。此密码锁在使用过程中一定要注意：当密码修改之后，此密码锁就不可以断电或复位，一旦断电或复位则密码值恢复为原始密码，所以应该外接一个辅助电源防止突然断电，且复位按键不可以按下。第五章 焊接及调试硬件平台结构一旦确定，大的功能框架即形成。软件在硬件平台上构筑，完成各部分硬件的控制和协调。系统功能是由软硬件共同实现的，由于软件的可伸缩性，最终实现的系统功能可强可弱，差别可能很大。因

45、此，软件是本系统的灵魂，对软件进行全面测试是检验错误排除故障的重要手段。5.1 焊接 焊接配线时要保持线路的整齐，在零件购齐后，则进行线路的焊接，摆上电阻、电容等组件进行配线，配线不宜过长，最好先焊上一点后，预拉至另一点处，确定长度后将其剪下，再焊接至另一点处，而在转角处尽可能拉成直角，如此一来可以确保制作出来线路整齐。在焊接过程中我们归纳的工艺流程如下：准备 熟悉控制要求 核对元器件数量、规格、型号 元件检测 元器件预加工 万能印制电路板装配、焊接 程序烧录 自检调试5.2 调试根据系统设计方案，本系统的调试共分为三大部分：硬件调试，软件调试和软硬件联调。包括对：密码输入功能的调试，按键功能

46、的调试。单片机软件先在最小系统板上调试，确保工作正常之后，再与硬件系统联调。最后进行整体测试，使系统的所有功能得以实现。5.2.1 硬件调试电路安装完成后，首先进行检查，即确认电路无虚焊，无短路，无断路，集成元件安装是否正确，之后进行电路功能调试：1)密码输入比较功能调试：锁是否能够打开（此设计用LED指示灯作为提示）；2)按键功能调试：是否可清除和重置密码；5.2.2软件调试本设计的软件系统，全部用80C51来编写，选用一般的仿真器对80C51进行调试。除了语法差错外，当确认程序没问题时，通过直接烧录到单片机来调试。主要是密码的输入和比较的调试。5.2.3 软硬联调系统做好后，进行系统的完整

47、调试。主要任务是检验实现的功能及其效果，是否达到预期的目的。结束语以上为实习期间所设计的基于单片机的电子密码锁，它经过多次修改和整理，已是一个比较不错的设计，但因为水平有限，此电路中也存在一定的问题。如：密码重置后,单片机不能够断电或复位，若断电或复位,则密码恢复为原始密码。 通过这近一个月的学习，我感觉有很大的收获：首先，通过学习使自己对课本上的知识可以应用于实际，使理论与实际相结合，加深了自己对课本知识的更好理解，同时也锻练了我个人的动手能力，能够充分利用图书馆去查阅资料，增加了许多课本以外的知识。在单片机电子密码锁的设计制作过程中，由王秀玲负责硬件电路的设计和布线部分，由王磊刚负责软件程

48、序的编写和软、硬件的联合调试部分，由高大勇负责软件的调试部分，由张宁可和李亚辉负责电路板的焊接及检测部分。通过这次毕业设计，使我得到了一次用专业知识、专业技能分析和解决问题的全面锻炼。使我在单片机的基本原理、单片机应用系统开发过程中，以及在常用编程设计思路技巧的掌握方面都能向前迈了一大步，为日后成为合格的应用型人才打下良好的基础。对我们学生来说，理论与实践同样重要，这是我们以后在工作中说明自己能力的一个重要标准。致谢经过一个多月的忙碌和学习，本次毕业论文设计已接近尾声。由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周的地方，如果没有贾新建老师的督促指导和严格要求，想要完成这个设计真是很困难的。贾老师平日里工

49、作繁忙，但在我们做毕业设计的每个阶段里，从选题到查阅资料，论文提纲的确定，中期论文的修改，后期论文格式调整等各个环节中都给予了我们悉心的指导，其中无不凝聚着贾老师的心血和汗水。除了敬佩贾老师的专业水平外，他的治学严谨和科学研究的精神也是我们永远学习的榜样，并将积极影响到我们今后的学习和工作。在此次毕业设计中，我感受到了老师对学生的那种悔人不倦的精神，悉心给予我们指导，使我们少走很多弯路，顺利完成毕业设计，我在此向您致以最崇高的敬意：感谢你贾老师，您辛苦了！最后再次感谢大学三年来学院所有的老师，在你们的教诲下，我掌握了坚实的专业基础知识，并将为我以后的扬帆远航注入了无穷的力量。附录一：引脚图附录

50、二： 行列式键盘附录三： *0#EnterDelSetRet369258147按键功能分布图注：（1）Ret：复位键；Set：设置密码键；Del：清除键；Ente：确认键。（2）Ret按键不在行列式键盘的交点上，不需要软件进行扫描，而是直接接在电路中。附录四：注：在实物的连接时为使布线方便美观，有些部分与电路图并不是完全相同，而是根据实际情况而定。附录五：软件程序 ORG 0000H AJMP START ORG 0030HSTART: MOV P1,#0FFH MOV 50H,#0DH MOV 51H,#06H MOV 52H,#0DH MOV 53H,#09H MOV 54H,#0AH M

51、OV 55H,#0AH MOV R0,#50H MOV 30H,#00H MOV 31H,#00H MOV 32H,#00H MOV 33H,#00H MOV 34H,#00H MOV 35H,#00H MOV R1,#30HKSH: MOV R3,#03HMAIN: ACALL KEY CJNE A,#0BH,QDSET LCALL DEL AJMP MAIN QDSET: CJNE A,#07H,QUED LCALL SET2 AJMP MAINQUED: CJNE A,#0FH,MAIN LCALL BIJIAO AJMP MAINKEY: ACALL KS JNZ K1 ACALL T

52、10MSD AJMP KEY K1: ACALL T10MSD ACALL T10MSD ACALL KS JNZ K2 AJMP KEY K2: LCALL BT1 MOV R2,#0EFH MOV R4,#00HK3: MOV P0,R2 MOV A,P0 JB ACC.0,LONE MOV A,#00H AJMP LKLONE: JB ACC.1,LTWO MOV A,#04H AJMP LKLTWO: JB ACC.2,LTHE MOV A,#08H AJMP LKLTHE: JB ACC.3,NEXT MOV A,#0CHLK: ADD A,R4 MOV R1,A INC R1 AJ

53、MP MAINNEXT: INC R4 MOV A,R2 JNB ACC.7,KEY RL A MOV R2,A AJMP K3KS: MOV P0,#0FH MOV A,P0 CPL A ANL A,#0FH RETBIJIAO: MOV R0,#50H MOV R1,#30H MOV 60H,#6LOOP: MOV 70H,R0 MOV A,R1 CJNE A,70H,BAOJN INC R0 INC R1 DJNZ 60H,LOOP CPL P1.1 LCALL BT1 LCALL T1SD CPL P1.1 RETBT: CPL P1.0BT1: CPL P2.0 LCALL T1OO

54、MSD CPL P2.0 SETB P1.0 RETDEL: MOV R1,#30H MOV R2,#6DEL1: MOV 30H,#00H INC R1 DJNZ R2,DEL1 RETSET2: NOP LCALL KEY CJNE A,#0FH,SET2 LCALL BIJIAO DJNZ R3,KSHSET1: LCALL KEY CJNE A,#0FH,SET1 MOV R2,#6 MOV R0,#50H MOV R1,#30HLL: MOV A,R1 XCH A,R0 INC R0 INC R1 DJNZ R2,LL RETBAOJN: INC R3 CJNE R3,#3,BT L

55、CALL T1SD LCALL T1SD LCALL T1SD LCALL T1SD LCALL T1SD LCALL T1SD LCALL T1SD LCALL T1SD LCALL T1SD LCALL T1SD MOV R3,#00H LJMP KSHT10MSD: MOV R6,#20TD1: MOV R7,#250TD2: DJNZ R7,TD2 DJNZ R6,TD1 RETT1OOMSD: MOV R6,#200D11: MOV R7,#250D12: DJNZ R7,D12 DJNZ R6,D11 RETT1SD: MOV R5,#20SD1: MOV R6,#200SD2: MOV R7,#250SD3: DJNZ R7,SD3 DJNZ R6,SD2 DJNZ R5,SD1 RET END 参考文献1 孙平，可编程控制器原理及应用，高等教育出版社，2003年1月第二版。2 张运波，工厂电气控制技术，高等教育