[其它]超市存物柜密码锁毕业设计.doc

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1、长沙航空职业技专科毕业设计（论文） 摘要摘要 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。若使用传统的机械式钥匙开锁，人们 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。在安全技术防 范领域，具有防盗报警功能的电子密码锁逐渐代替了传统的机械式密码锁，电子密码 锁具有安全性高、成本低、功耗低、易操作等优点。 本文从经济实用的角度出发，采用美国 Atmel 公司的单片机 AT89S51 作为主控芯 片与数据存储器单元，结合外围的矩阵键盘输入、12864 液晶显示、报警、开锁等， 用 C 语言编写的主控芯片控

2、制程序与 EEPROM AT24C02 读写程序相结合，并用 Keil 软 件进行编译，设计了一款可以多次更改密码，具有报警功能的电子密码控制系统。 这种密码锁的电路设计具有防试探按键输入、智能控制上锁、开锁、报警、修改 密码等多种功能。密码长度可变、保密性强、灵活性高、应用日益广泛。 关键字关键字：AT89S52；24C02；12864；继电器 长沙航空职业技专科毕业设计（论文） Abstract In the daily life and the work, the way to the houses and departments safe guard, units document f

3、ile, the financial reporting as well as some individual material preservation almost need many locks. If we use tradition mechanical key to open, the people often must carry many keys, but it is not extremely convenient. If the key lost, the security will decline greatly. In the safety work guard do

4、main, the lock with security warning function electronic combination have replaced the traditional mechanical combination lock gradually, the electronic combination lock have the highly security, the lowly cost , the lowly power wastage, easy to operate and so on merits. This article is based on the

5、 economical and practical point of view, uses the United States Atmel Corporation AT89S51 microcontroller as a master chip and the data memory unit, it combines with the external matrix keyboard input, LCD digital display, alarm, unlock and so on circuits, dominates by the C programming language chi

6、p EEPROM of the control procedures and carries on the translation with Keil software， the password can be changed many times, the electronic the password control also has the alarming function. This password lock circuit design has anti-test button input, intelligent control lock, unlock, alarm and

7、change the password multiple functions. Password length can be changed, great security and high flexible than others, it is widely used .KeyKey wordword: AT89S52 devices; 24 C02; 12864; relay 长沙航空职业技专科毕业设计（论文） 目录目录 摘要I 目录I 第一章 绪论.1 1.1 电子密码锁简介 1 1.2 电子密码锁的发展趋势 1 1.3 本设计所要实现的目标 2 第二章 总体设计方案.3 2.1 设计要

8、求 .3 2.2 密码锁的论证与选择 .3 2.2.1 方案一：采用数字电路控制 3 2.2.2 方案二：采用以单片机为核心的控制方案 .3 2.3 系统总体设计 .4 第三章 硬件单元模块设计.5 3.1 微处理模块 .5 3.1.1 主要元件介绍5 3.1.2 微处理模块电路6 3.2 存储模块 .6 3.2.1 主要元件介绍6 3.2.2 24C08 管脚功能：7 3.2.3 时序图7 3.2.4 存储模块电路8 3.3 输入模块 .9 3.4 电源模块 10 3.5 开关锁模块 10 3.6 报警模块 11 3.7 显示模块 11 3.8 红外模块电路原理图 12 第四章 软件设计14

9、 4.1 软件工作流程 14 4.2 密码修改流程 16 第五章 调试与实现.17 5.1 硬件调试 17 5.2 软件调试 17 5.3 软件调试心得 18 5.4 结果分析 19 5.5 PROTEUS仿真 19 长沙航空职业技专科毕业设计（论文） 5.6 PCB 板制作.20 第六章 总结与展望.22 致 谢23 参考文献24 附录 1 元器件清单25 附录 2 程序清单26 附录 3 成品实物图40 长沙航空职业技专科毕业设计（论文） 第一章第一章 绪论绪论 1.11.1 电子密码锁简介电子密码锁简介 电子密码锁是一种通过密码输入来控制电路或是芯片工作，从而控制机械开关的 闭合，完成开

10、锁、闭锁任务的电子产品。它的种类很多，有简易的电路产品，也有基 于芯片的性价比较高的产品。现在应用较广的电子密码锁是以芯片为核心，通过编程 来实现的。其性能和安全性已大大超过了机械锁。其特点如下： 1.保密性好，编码量多，远远大于弹子锁。随机开锁成功率几乎为零。 2.密码可变，用户可以随时更改密码，防止密码被盗，同时也可以避免因 人员的更替而使锁的密级下降。 3.误码输入保护，当输入密码多次错误时，报警系统自动启动。 4.无活动零件，不会磨损，寿命长。 5.使用灵活性好，不像机械锁必须佩带钥匙才能开锁。 6.电子密码锁操作简单易行，一学即会。 1.21.2 电子密码锁的发展趋势电子密码锁的发展

11、趋势 日常生活和工作中，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。目前门锁主要用弹子锁，其钥匙容易丢失； 保险箱主要用机械密码锁，其结构较为复杂，制造精度要求高，成本高，且易出现故 障，人们常需携带多把钥匙，使用极不方便，且钥匙丢失后安全性即大打折扣。针对 这些锁具给人们带来的不便若使用机械式钥匙开锁，为满足人们对锁的使用要求，增 加其安全性，用密码代替钥匙的密码锁应运而生。由于电子器件所限，以前开发的电 子密码锁，其种类不多，保密性差，最基本的就是只依靠最简单的模拟电子开关来实 现的，制作简单但很不安全，在后为多是基于 EDA 来实现的，其电

12、路结构复杂，电子 元件繁多，也有使用早先的 20 引角的 2051 系列单片机来实现的，但密码简单，易破 解。随着电子元件的进一步发展，电子密码锁也出现了很多的种类，功能日益强大， 使用更加方便，安全保密性更强，由以前的单密码输入发展到现在的，密码加感应元 件，实现了真真的电子加密，用户只有密码或电子钥匙中的一样，是打不开锁的，随 着电子元件的发展及人们对保密性需求的提高出现了越来越多的电子密码锁。出于安 长沙航空职业技专科毕业设计（论文） 全、方便等方面的需要许多电子密码锁已相继问世。但这类产品的特点是针对特定有 效卡、指纹或声音有效，且不能实现远程控制，只能适用于保密要求高且供个人使用 的

13、箱、柜、房间等。由于数字、字符、图形图像、人体生物特征和时间等要素均可成 为钥匙的电子信息，组合使用这些信息能够使电子防盗锁获得高度的保密性，如防范 森严的金库，需要使用复合信息密码的电子防盗锁，组合使用信息也能够使电子防盗 锁获得无穷扩展的可能，使产品多样化，对用户而言是“千挑百选、自得其所” 。可 以看出组合使用电子信息是电子密码锁以后发展的趋势。 1.31.3 本设计所要实现的目标本设计所要实现的目标 本设计采用单片机为主控芯片，结合外围电路，组成电子密码锁，用户想要打开 锁，必先通过提供的键盘输入正确的密码才能将锁打开，密码输入错误有提示，为了 提高安全性，当密码输入错误将报警。密码可

14、以有用户自己修改设定，锁打开后才能 修改密码。修改密码之前必须再次输入就的密码，在输入新密码的时候要二次确认， 以防止误操作。 长沙航空职业技专科毕业设计（论文） 第二章第二章 总体设计方案总体设计方案 2.12.1 设计要求设计要求 1.能检测柜中有无物品。 2.密码错误自锁。 3.液晶在线显示。 4.按键操作。 5.具有开锁功能。 2.22.2 密码锁的论证与选择密码锁的论证与选择 2.2.12.2.1 方案一：采用数字电路控制方案一：采用数字电路控制 用以 74LS112 双 JK 触发器构成的数字逻辑电路作为密码锁的核心控制，共设了 9 个用户输入键，其中只有 4 个是有效的密码按键，

15、其它的都是干扰按键，若按下干 扰键，键盘输入电路自动清零，原先输入的密码无效，需要重新输入；如果用户输入 密码的时间超过 10 秒（一般情况下，用户不会超过 10 秒，若用户觉得不便，还可以 修改）电路将报警 20 秒，若电路连续报警三次，电路将锁定键盘 2 分钟，防止他人 的非法操作。采用数字电路设计的方案好处就是设计简单但控制的准确性和灵活性差。 故不采用。 2.2.22.2.2 方案二：采用以单片机为核心的控制方案方案二：采用以单片机为核心的控制方案 由于单片机种类繁多，各种型号都有其一定的应用环境，因此在选用时要多加比 较，合理选择，以期获得最佳的性价比。一般来说在选取单片机时从下面几

16、个方面考 虑：性能、存储器、运行速度、I/O 口、定时/计数器、串行接口、模拟电路功能、 工作电压、功耗、封装形式、抗干扰性、保密性，除了以上的一些的还有一些最基本 的比如：中断源的数量和优先级、工作温度范围、有没有低电压检测功能、单片机内 有无时钟振荡器、有无上电复位功能等。在开发过程中单片机还受到：开发工具、编 程器、开发成本、开发人员的适应性、技术支持和服务等等因素。基于以上因素本 1 设计选用单片机 AT89S52 作为本设计的核心元件，利用单片机灵活的编程设计和丰富 的 I/O 端口，及其控制的准确性，实现基本的密码锁功能。在单片机的外围电路外接 输入键盘用于密码的输入和一些功能的控

17、制，外接 AT24C02 芯片用于密码的存储，外 接 12864 液晶显示器用于显示作用。当用户需要开锁时，先按键盘开锁键之后按键盘 长沙航空职业技专科毕业设计（论文） 的数字键 09 输入密码。密码输完后按下确认键，如果密码输入正确则开锁，不正 确显示密码错误重新输入密码，当三次密码错误则发出报警；当用户需要修改密码时， 先按下键盘设置键后输入原来的密码，只有当输入的原密码正确后才能设置新密码。 新密码输入无误后按确认键使新密码将得到存储，密码修改成功。 可以看出方案二控制灵活准确性好且保密性强还具有扩展功能，根据现实生活的 需要此次设计采用此方案。 2.32.3 系统总体设计系统总体设计

18、本设计主要由单片机、矩阵键盘、液晶显示器和密码存储等部分组成。其中矩阵 键盘用于输入数字密码和进行各种功能的实现。由用户通过连接单片机的矩阵键盘输 入密码，后经过单片机对用户输入的密码与自己保存的密码进行对比，从而判断密码 是否正确，然后控制引脚的高低电平传到开锁电路或者报警电路控制开锁还是报警， 实际使用时只要将单片机的负载由继电器换成电子密码锁的电磁铁吸合线圈即可，当 然也可以用继电器的常开触点去控制电磁铁吸合线圈。 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、红外部分组成，软件部

19、分对应的由主程序、初始化程序、12864 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，红外线程序等组成。其总体框架如图 2-1 所示。 AT89C52 红外电路 复位电路 密码存储电路 晶振电路 输入电路 显示电路 报警电路 开锁电路 图 2-1 长沙航空职业技专科毕业设计（论文） 第三章第三章 硬件单元模块设计硬件单元模块设计 3.13.1 微处理模块微处理模块 3.1.13.1.1 主要元件介绍主要元件介绍 AT89S52 是一种低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系统可编程 Flash 存储器。使用 Atm

20、el 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业 80C51 产 品指令和引脚完全兼容。片上 Flash 允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程 器。在单芯片上，拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系统可编程 Flash，使 AT89S52 为众多 嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 AT89S52 具有以下标准功能： 8k 字节 Flash，256 字节 RAM，32 位 I/O 口线， 看门狗定时器，2 个数据指针，三个 16 位定时器/计数器，一个 6 向量 2 级中断结 构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至 0Hz 静态逻辑操 作，支持 2 种

21、软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许 RAM、定时器/ 计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM 内容被保存，振荡器被冻结， 单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止，如图 3.1 所示。 图 3.1 AT89S52 单片机引脚排列图 长沙航空职业技专科毕业设计（论文） 3.1.23.1.2 微处理模块电路微处理模块电路 单片机系统由 AT89S51 芯片、时钟电路和复位电路三部分组成，主要是控制和处 理各模块电路的数据输入、数据输出、显示、报警,红外检测等，如图 3.2 所示。 图 3.2 微处理模块电路 3.23.2 存储模块存储模块 AT24C02 是

22、一个 I2C 总线接口 E2PROM 存储器，用于存储电子密码锁的密码数据。 3.2.13.2.1 主要元件介绍主要元件介绍 AT24C02 是美国 ATEML 公司生产的低功耗 COMS 型，I2C 总线接口的 E2PROM 存储器， 其内含 256x8 为存储空间，具有工作电压宽（2.5V5.5V） 、擦写次数多（大于 1000 次） 、写入速度快（小于 10mS） 、抗干扰能力强、数据不易丢失、体积小等特点。采 用了 I2C 总线进行数据读写的串行器件，占用很少的资源和 I/O 线，而且支持在线编 程，实时存取数据十分方便，如图 3.3 所示。 长沙航空职业技专科毕业设计（论文） 图 3

23、.3 24C02 引脚排列图 3.2.23.2.2 24c0824c08 管脚功能：管脚功能： 管脚描述: SCL：串口时钟 24c08 串口时钟输入管脚用于产生机器件所有数据发送或接收的时钟，这是一个 输入管脚。 SDA：串口数据地址 24C08 双向串行数据地址管脚用于器件所有数据的发送或接收，SDA 是一个开路 输出管脚，可与其他开路输出或集电极开路输出进行或（wire-OR） 。 A0、A1、A2、A3：器件地址输入端 这些输入脚用于多个器件级联时设置器件地址，当这些脚悬空时默认值为 0， （24C01 除外） 。 使用 24C08 时最多只可以连接 2 个器件，所有地址管脚 A0、A

24、1、A3 都未使用， 管脚可以连接到 VSS 或悬空，如果只用到一个 24C08A2 管脚可以连接到 VSS 或悬空。 WP：写保护 如果 WP 管脚连接到 VCC 所有内容都被写保护（只能读取） 。当 WP 连接到 VSS 或 被悬空，允许器件进行正常的读/写操作。 表 3.4 24C02 引脚说明 引脚说明功能 A0、A1、A2器件地址选择 SDA 串行数据/地址 SCL 串行时钟 WP 写保护 VCC +1.86.0V VSS 地端 3.2.33.2.3 时序图时序图 II2C 总线协议定义： 1.只有在总线空闲时候才允许启动数据传送。 2.在数据传送过程中，当时钟线为高电平是，数据线必

25、须保持稳定状态，不允 长沙航空职业技专科毕业设计（论文） 许有跳变。时钟线为高电平时，数据线的任意电平变化将被看作总显的起始或停止信 号。 起始信号： 时钟线保持高电平期间，数据线电平从高到底的跳变作为 IIC 总线的起始信号。 停止信号： 时钟线保持高电平期间，数据线电平从低电平到高电平的跳变作为 IIC 总线的停 止信号。 图3.5 24C02时序图 3.2.43.2.4 存储模块电路存储模块电路 图中上拉电阻的作用是减少 AT24C02 的静态功耗，由于 AT24C02 的数据线和地址 线是复用的，采用串口的方式传送数据，所以只用两根线 SCL（移位脉冲）和 SDA（数据/地址）与单片机

26、传送数。每当成功修改一次密码，系统就自动调用存储程 序，将新密码保存在芯片内；当系统需要进行密码识别时，通过程序读取存储器中的 密码值存入缓冲区，与所输入密码进行比较，完成密码锁的开锁控制，如图 3.6 所示。 长沙航空职业技专科毕业设计（论文） 图3.6 AT24C02模块电路 3.33.3 输入模块输入模块 键盘可以分为独立连接式和行列式（矩阵式）两类。根据设计要求，本电路设计 采用 44 行列式键盘，同时也能减少键盘与单片机接口时所占用的 I/O 线的数目。 矩阵式键盘又叫行列式键盘。用 I/O 口线组成行列结构，按键设置在行列的交叉 点上。本电路采用 4 条行线和 4 条列线，即可组成

27、具有 44 个按键的键盘。其电路 图如下图 2.4 所示。 对键的识别通常用逐行扫描查询法。首先判别键盘中有无按键按下，由单片机 I/O 口向键盘送（输出）全扫描字，然后读入（输入）列线状态来判断。方法是：向 行线输出全扫描字 00H，把全部行线置为低电平，然后将列线的电平状态读入累加器 A 中。如果有键按下，总会有一根列线电平拉至低电平，从而使列输入不全为 1。键 盘中哪一个键按下，是由行线逐行置低电平后，检查列输入状态实现的，其方法是： 依次给行线送低电平，然后查所有列线状态，如果全为 1，则所按下的键不在此行， 如果不全为 1，则所按下的键必在此行，而且是在与零电平列线相交的交点上的那个

28、 键，矩阵键盘如图 3.7 所示。 长沙航空职业技专科毕业设计（论文） S4S3S2S1 S5S6S7S8 S12S11S10S9 S13S14S15S16 R1 10k R2 10k R3 10k R4 10k R5 10k R6 10k R7 10k R8 10k VC C P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 图 3.7 矩阵键盘 3.43.4 电源模块电源模块 给整个电路模块提供所需的能量，使电路能够正常工作。我们采用性能稳定可靠、 价格低廉的 LM78 系列稳压块如图 3.8 所示，由于它内部有电流的限制以及过热保护 和安全工作区的保护使得它

29、不会轻易损坏，电源模块如图 3.9 所示。 图 3.8 7805 引脚排列图 S1 VinVout GND LM1 D2 104 C4 104 C5 47uF/25V C6 47uF/16V C7 470 R3 0 1 4 P1 VCC 图 3.9 电源模块模块电路 3.53.5 开关锁模块开关锁模块 长沙航空职业技专科毕业设计（论文） 通过单片机 P3.7 控制三极管的工作状态来决定继电器的断开与吸合，从而达到 开关锁的目的。 当用户输入的密码正确而且是在规定的时间输入的话，单片机便输出开门信号， 送到开锁驱动电路，然后驱动电磁锁，达到开门的目的。 在本次设计中，基于节省材料的原则，暂时用发

30、光二极管代替电磁锁，发光管亮， 表示锁开；灭，表示锁合，如图 3.10 所示。 图 3.10 开关锁模块 长沙航空职业技专科毕业设计（论文） 3.63.6 报警模块报警模块 报警部分由蜂鸣器发声装置及外围电路组成，高电平不发声，当输入三次密码错 误时，单片机的 P3.6 引脚为低电平，三极管 Q1 导通蜂鸣器发声报警，如图 3.11 所 示。 图 3.11 报警模块电路 3.73.7 显示模块显示模块 本系统采用 LCD12864 液晶显示，用于直观地提示用户输入开锁密码、密码信息 的正误提示、开锁信息的显示等，显示整个电子密码锁的工作状态，如图 3.12 所示。 VSS 1 VCC 2 V0

31、 3 RS 4 RW 5 E 6 DB0 7 DB1 8 DB2 9 DB3 10 DB4 11 DB5 12 DB6 13 DB7 14 CS1 15 CS2 16 RST 17 VOUT 18 +LED 19 -LED 20 1 P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 RS RW E RST VCC VSS VCC VCC VSS VSS LED- LED+ Q2 D1 VCC Q3B Q3B LED- LED+ 图 3.12 12864 液晶显示模块电路 长沙航空职业技专科毕业设计（论文） 图 3.13 12864 液晶显示引脚功能表 管脚号管脚名

32、 称 电平管教功能描述 1GND0 地 2VDD+5V%10 电源电压+5V 3VO 0-10液晶显示驱动电压 4RSHL RS=“H”表示 DB7DB0 为显示数据 RS=“L”表示 DB7DB0 为指令数据 5R/WHL RW=“H”数据被读到 DB77DB0 RW=“L” DB7DB0 的数据写到 IR 或 DR 6EHL 数据线 7DB0HL 数据线 8DB1HL 数据线 9DB2HL 数据线 10DB3HL 数据线 11DB4HL 数据线 12DB5HL 数据线 13DB6HL 数据线 14DB7HL 数据线 15FSBHL 并串/行接口选择 H 并行 L 串行 16N.CHL 空脚

33、 17RSTHL 复位信号 18VEE-10 LCD 驱动负电压输入 19LEDK+5 背光电源 20LEDA0 背光 3.83.8 红外模块电路原理图红外模块电路原理图 1、红外模块电路如图 3.14。 图 3.14 红外模块电路 长沙航空职业技专科毕业设计（论文） 如上所示，左图为红外输入，其中 P3 是红外接收头， “1”脚为信号输出端，连 接到单片机。 “2”脚为接地端， “3”脚为电源端，其中 C5 起电源滤波作用，R9 为信 号端提供上拉电平。红外线的光谱位于红色光之外， 波长是 0.761.5m，比红光 的波长还长。红外检测是利用红外线进行传递信息的一种控制方式，红外检测具有抗

34、干扰，电路简单，容易编码和解码，功耗小，成本低的优点。红外遥控几乎适用所有 家电的控制。红外通信的基本原理是发送端将基带二进制信号调制为一系列的脉冲串 信号（载波信号） ，通过红外发射管发射红外信号。常用的有通过脉冲宽度来实现 信号调制的脉宽调制（PWM）和通过脉冲串之间的时间间隔来实现信号调制的脉时调 制（PPM）两种方法。脉时调制（PPM）是红外数据协会(IrDA)和国际电子电工委员会 (IEEE)都推荐的调制方式，本设计采用脉时调制方法，即用两个脉冲串之间的时间间 隔来表示二进制信息，数据比特的传送仿照不带奇偶校验的 RS232 8通信，首先产 生一个同步头，然后接着 8 位数据比特。

35、长沙航空职业技专科毕业设计（论文） 第四章第四章 软件设计软件设计 4.14.1 软件工作流程软件工作流程 软件工作流程包括 7 个部分：系统的初始化、调用显示、24C08 的读写操作、校 对开锁、出错报警处理、数据显示、红外检测。初始化主要包括：中断和定时器的初 始化，以及系统参数等的初始化；对 24C08 的读写操作主要完成对原先密码进行更改 或相关设置的目的，然后将更新后的密码保存到其中。校对开锁是要对输入的密码和 保存在存储器中的密码相比较，相同就通过，否则要进入出错报警阶段。3 次都输入 的是错误密码，系统将长时间报警并自锁，输入管理员密码解锁。其它子模块均为各 个芯片的具体读写操作

36、，通过单片机模拟读写时序。 长沙航空职业技专科毕业设计（论文） 程序流程图程序流程图 图 4.1 流程图 其余子模块均为单片机模拟各芯片的读写时序，此处不做仔细阐述。 开始 初始化 调用显示 有键下？ 键值识别 数字键？ 存储键值 确定键？ 密码正确? 驱动开锁程序 开锁 延时 复位 密码错误显示 记录错误次数 3 次？ 锁定 报警 延时 管理员密码解 锁 N N Y Y Y Y Y N N N 长沙航空职业技专科毕业设计（论文） 4.24.2 密码修改流程密码修改流程 按下更改密码键，提示输入旧密码，旧密码经验证后，提示输入新密码，两次输 入新密码无误，按下确认键，密码被存入 24C08 中

37、，更改密码成功，如图 4-2。 图 4.2 密码修改流程图 提示输入旧密码 旧密码验证 按键扫描 OK 键按下 密码错误 记录错误次数 3 次？ 锁定 报警 延时 解锁 密码正确 提示输入新密码 OK 键按下 提示再次输入新密码 OK 键按下 是否一致？ 是否 密码修改成功 改密键再次按下 退出改密模式 密 码 修 改 流 程 图 N Y 改密键按下 长沙航空职业技专科毕业设计（论文） 第五章第五章 调试与实现调试与实现 5.15.1 硬件调试硬件调试 单片机应用系统的硬件调试和软件调试是分不开的许多硬件故障只有通过软、 硬件联调才能发现,但一般是先排除系统中比较明显的硬件故障后才和软件一起联

38、调。 常见的硬件故障： (1)逻辑错误 硬件的逻辑错误是由于设计错误和焊接过程中的工艺错误而造成的,包括错线、开 路、短路等,其中最常见的是短路故障。 (2)元器件错误 元器件错误的原因有器件损坏或性能不符合要求,电解电容、二极管的极性接反或 集成块装反等。 (3)可靠性差 应用系统可靠性差的原因很多,如内部和外部的干扰、电压纹波系数过大、器件 负载过重等均会造成系统的可靠性差。另外,走线和布置的不合理也会造成系统可靠 性差。 (4)电源故障 电源故障包括：电压值不符合设计要求、电源功率不足、负载能力差、纹波太重 等。 硬件调试办法 脱机调试是在加电前,先用万用表等工具,按图纸仔细核对线路是否

39、正确,并对元器 件的安装、型号、规格等进行仔细检查,特别焊接时有无走线之间相互短路等。 5.25.2 软件调试软件调试 程序在 KEIL C51 上调试，采用模块程序设计技术,则逐个模块调好后再进行系统 程序总调。 对于模块结构程序要一个个子程序分别调试。调试时,一定要符合入口条件和 出口条件,调试可用单步运行和断点运行方式,通过检查用者系统的 CPU 现场情况、 长沙航空职业技专科毕业设计（论文） RAM 的内容和 IO 口的状态,检测程序执行结果是否符合设计要求,有无循环错误、 有无机器码错误以及转移地址的错误,同时,还可以发现系统中存在的硬件设计错误和 软件算法错误。 各程序模块通过后,

40、则可以把相关功能块连在一起进行总调。这个阶段若有故障, 可以考虑各子程序运行时是否破坏了现场,缓冲单元、工作寄存器是否发生冲突,标志 位的建立和清除是否有误,堆栈区是否有溢出,输入设备的状态是否正常等等,若用者 系统是在开发机的监控程序下运行时,还要考虑用者缓冲单元是否和监控程序的工作 单元发生冲突。 单步和断点调试后,还应进行连续调试,用以确定定时精度、CPU 的实时响应等问 题。 当全部调试和修改完成后,将程序固化到 AT89S51 中。进行整机调试。各功能实 现则调试完成。 5.35.3 软件调试心得软件调试心得 1.由于 Keil C 对中文支持不太好，因而会出现显示的光标与光标实际所

41、在不一 致的现象，这会对修改中文注释造成影响。在电脑界面下面，我们可以把字体设置为 Courier，这样就可以显示正常。 2.当使用有片外内存的 MCU（如 W77E58，它有 1K 片外内存）的时候，肯定要设 置标志位，并且编译方式要选择大模式，否则会出错。 3.当使用 Keil C 跟踪程序运行状态的时候，要把引起 Warning 的语句屏蔽，否 则有可能跟踪语句的时候会出错。 4.在调用数组的时候，Keil C 是首先把数组 Load 进内存。如果要在 C 中使用长 数组的时候，我们可以使用 code 关键字，这样就实现了汇编的 DB 的功能，Keil C 是不会把标志 code 的数组

42、 Load 入内存的，它会直接读取 Rom。 5.当编程涉及到有关通信，时序是很重要的。拉高管脚的执行速度远远比检查管 脚电平的要快。 6.在等待管脚电平变化的时候，我们需要设置好超时处理，否则程序就会因为一 个没有预计的错误而死锁。 7.能用 C 语言实现的地方，尽量不要用汇编，尤其在算法的实现，用汇编是晦涩 长沙航空职业技专科毕业设计（论文） 难懂。 8.程序的几个参数数组所占篇幅很大，其中液晶背景数组最长，有四千个 Byte，因而把那些初始化数组都放在另外一个 C 文件，在主文件使用使用关键字 extern 定义，这样就不会对主文件的编写造成干扰。 9.所有函数之间的相关性越低越有利于以

43、后功能的扩展。 5.45.4 结果分析结果分析 通过以上的测试分析，超市存物柜密码锁能够实现密码开关锁功能，在没有输入 密码前 12864 液晶显示界面模式，当有人随意按某个键后，系统退出界面模式进入输 入密码模式，输入三次密码仍然错误系统报警，按键进入恢复出厂模式，输入管理员 密码解锁后蜂鸣器停止报警，恢复了出厂设置。如果要更改原密码，在输入原密码后， 按键进入密码修改模式，键入两次新密码无误后，按确认键后密码修改成功。 5.55.5 ProteusProteus 仿真仿真 在硬件和软件都能实现的条件下，利用 Proteus 进行仿真，通过不停的调试与改 正，最后终于实现了密码锁的功能，Pr

44、oteus 仿真结果如图 5-1 所示。 当连好各个模块电路的导线后，导入芯片程序，运行该密码锁仿真电路，通过按 键可以进行密码锁的开锁，修改密码，错误密码 3 次以上报警的操作，LCD 显示屏显 示相应的操作现象，密码正确可以开锁，进而可以修改密码，密码错误三次以上由喇 叭发出报警声，如果系统出现错误还可以通过复位电路进行复位。 总之，在原有的理论基础上，通过 Proteus 能够成功的进行密码锁基本操作的仿 真，实现了相关的功能。如图 5-1。 长沙航空职业技专科毕业设计（论文） XTAL2 18 XTAL1 19 ALE 30 EA 31 PSEN 29 RST 9 P0.0/AD0 3

45、9 P0.1/AD1 38 P0.2/AD2 37 P0.3/AD3 36 P0.4/AD4 35 P0.5/AD5 34 P0.6/AD6 33 P0.7/AD7 32 P1.0 1 P1.1 2 P1.2 3 P1.3 4 P1.4 5 P1.5 6 P1.6 7 P1.7 8 P3.0/RXD 10 P3.1/TXD 11 P3.2/INT0 12 P3.3/INT1 13 P3.4/T0 14 P3.7/RD 17 P3.6/WR 16 P3.5/T1 15 P2.7/A15 28 P2.0/A8 21 P2.1/A9 22 P2.2/A10 23 P2.3/A11 24 P2.4/A

46、12 25 P2.5/A13 26 P2.6/A14 27 U1 AT89C51 C1 30pF C2 30pF X1 CRYSTAL D7 14 D6 13 D5 12 D4 11 D3 10 D2 9 D1 8 D0 7 E 6 RW 5 RS 4 VSS 1 VDD 2 VEE 3 LCD1 LM1062 R1 10k R2 10k R3 10k R4 10k R5 10k R6 10k R7 10k R8 10k R9 1k Q1 PNP LS1 SPEAKER R11 10k C3 1nF SW17 SW-SPST R21 10k R22 10k R23 10k R24 10k R2

47、5 10k R26 10k R27 10k R28 10k 图 5-1 5.65.6 PCBPCB 板制作板制作 长沙航空职业技专科毕业设计（论文） 图 5-2 长沙航空职业技专科毕业设计（论文） 第六章第六章 总结与展望总结与展望 以上为毕业期间所作的毕业论文-超市存物柜密码锁设计，它经过多次修改和 整理，可以满足设计的基本要求。输入密码时，如三次输入错误，则进行报警，在输 入时，12864 显示为“*” ，在修改密码时，则显示数字。次设计还具有防盗功能，如 对密码控制系统进行破坏，有报警功能。 通过对该课题的研究，加深对所学知识的理解，提高对课外知识的学习能力， 增强知识的应用能力，提高解

48、决实际问题的能力，培养自我创新意识。积累实践经验， 为以后的发展打下基础，也为以后我们自己在这方面的发展打下基础，并能够在这方 面培养自己的兴趣。 毕业设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实 践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程，随着科学技术发 展的日新日异，单片机已经成为当今计算机应用中空前活跃的领域， 在生活中可以 说得是无处不在。因此作为二十一世纪的大学来说掌握单片机的开发技术是十分重要 的。 通过这次毕业设计，无论从选题到定稿，从理论到实践都使我学到了很多东西， 它不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的

49、知识。 同时也明白了理论与实践相结合的重要性，只有理论知识是远远不够的，只有把所学 的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高 自己的实际动手能力和独立思考的能力。 长沙航空职业技专科毕业设计（论文） 致致 谢谢 三年的大学生活不知不觉中就要结束了，在这段难忘的生活中，有许多美好的回 忆，在毕业论文设计之中，我的老师和我的同学都不吝的指导我，我需要感谢的人太 多太多，首先要感谢我的学校，感谢在这三年中让我领悟到诚实做人，踏实做事，扎 实做学问的深刻道理，让我从一个懵懂得高中生变成一个成熟的大学生，其次我要感 谢的是我的导师王老师。虽然王老师平日里工作繁多，但在我做毕业设计的每个阶段， 都给予我悉心的指导和帮助，关心我们每个阶段所做的工作，当然，还要感谢寝室的 兄弟们在我完成论文的过程中给予我的帮助和鼓励，也是他们陪我度过了这四年的生 活，感谢能有这段美好的记忆。 现在即将挥别我的学校、老师、同学，还有我三年的大学生活，虽然依依不舍， 但是对未来的路，我充满了信心。最后，感谢在大学期间认识我和我认识的所有人， 有你们的陪伴，才有我大学生活的绚丽多彩。 长沙航空职业技专科毕业设计（论文） 参考文献参考文献 1 王文海，彭可，周欢喜，单片机应用与实践项目化