电子密码锁设计 毕业设计论文.doc

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1、毕业设计报告（论文） 报告（论文）题目：电子密码锁设计 作者所在系部： 电子工程系 作者所在专业： 电子信息工程 作者所在班级： 作 者 姓 名 ： 作 者 学 号 ： 指导教师姓名： 完 成 时 间 ： 教务处制 XXXXXXXX 工业学院工业学院 毕业设计毕业设计( (论文论文) )任务书任务书( (理工类理工类) ) 学生姓名： 专 业： 电子信息工程 班 级： 学 号： 指导教师： 职 称： 讲师 完成时间： 2010-6-13 毕业设计(论文)题目： 电子密码锁控制 纵向课题（ ） 理论研究（ ） 教师科研 课 题横向课题（ ） 应用研究（ ） 教师自拟课题（）应用设计（） 题 目来

2、 源 学生自拟课题（ ） 题目类型 其 他（ ） 注：请直接在所属 项目括号内打 “” 总体设计要求及技术要点： AT89C51 单片机及由 WAVE6000 软件编写单片机程序，并且通过 Proteus 仿真测试。 设计方法： 电子密码锁输入密码，密码正确则显示器显示 hello，并发出正确的提 示音，如果密码错误，则发出错误的提示音。连续三次输入错误跳转到管理员密码输 入界面，此时只有输入管理员密码才能返回密码输入界面，否则锁死系统并报警。 技术要求： 实现密码锁的密码预设，实现密码对比，错误报警，锁死系统。 工作环境及技术条件： PC 机 单片机实验 工作内容及最终成果： 1、 根据任务

3、书要求，独立设计电路的原理图，并说明设计思想； 2、 完成密码锁的软件仿真； 3、 在单片机开发箱上完成系统的硬件仿真； 4、 写出总结报告并撰写论文； 5、 撰写毕业论文。 时间进度安排： 第七学期第六周 根据学生选择情况，完成双向选择，下达毕业设计任务书； 第七学期六十五周 教师指导学生查阅文献，撰写开题报告，准备外文译文、文献 综述； 第七学期第十六周 论证学生的开题报告，确定能否开始毕业设计； 第八学期一十五周 学生进行毕业设计，完成毕业设计所有文档。答辩委员会验收； 第八学期第十六周 毕业设计答辩，评定成绩，评选优秀毕业设计(论文)，汇总上 报； 第八学期第十七周 系、教研室进行毕业

4、设计总结，汇总上报教务处； 第八学期第十八周 毕业设计资料整理归档。 指导教师签字： 年 月 日 教研室主任意见： 教研室主任签字： 年 月 日 XXXXX 学院 本科生毕业设计（论文）原创性及知识产权声明 本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论 文）电子密码锁控制 是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作取得的成果。除文中已经注明引用的内 容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本 设计（论文）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。因本毕 业设计（论文）引起的法律结果完全由本人承担。 本毕业设计（论文）成果归北华航天工业学院所有。本人遵循北

5、华航天工业学院有 关毕业设计（论文）的相关规定，提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本。本人同 意北华航天工业学院有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与 阅览服务；可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以营利为目的 的前提下，可以公布非涉密毕业设计（论文）的部分或全部内容。 特此声明 毕业设计（论文）作者： 指导教师： 年 月 日 年 月 日 XXXXXX 学院毕业论文 I 摘 要 随着科技的日益发展，电子密码控制系统已越来越符合人们的要求。本文介绍了基 于单片机的智能密码控制系统,对系统硬件设计和软件实现进行了详细的描述。该系统采 用 AT89C51 单片

6、机和八段数码管显示,通过汇编程序模拟实现密码控制的功能。 本文从经济实用的角度出发，采用美国 Atmel 公司的单片机 AT89C51 作为主控芯 片和数据存储器单元，结合外围的矩阵键盘输入、LED 显示、报警、开锁等，用汇编语 言编写主控芯片的控制程序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。这种电路设计具有防试探按键输入、智能控制上锁、开锁、报警、锁死系统等 多种功能。密码保密性强、灵活性高。 经实验证明，该密码控制系统具有设计方法合理，简单易行，成本低，安全使用等 特点，符合车辆、办公室用锁要求，具有推广价值。 关键词 密码控制 单片机 汇编程序 报警 XXXXXX

7、学院毕业论文 II Abstract As the development of science and technology day by day, the key control system is more in line with the requirements of people. This article describes the password based on microprocessor control systems, system hardware design and software implementation of a detailed descriptio

8、n. The system is AT89C51 microcontroller and eighth digital control, analog to achieve through the assembler code control functionality. From the economical point of view, with the United States Atmels AT89C51 microcontroller as a master chip and the data memory unit, combined with the external matr

9、ix keyboard, LED display, alarm, unlock, written in assembly language programming master chip control of a many times to change the password, an alarm e-password control system. This circuit has the anti-test button input, intelligent control lock, unlock, alarm, lock systems and other functions. Th

10、e passwords is strong secret and high flexibility. Experiments show that the password control system is characterized by its reasonable designing methods, simple operation, low cost and property of safety and practicalityBesides，the password control can be used in the office and has great potential

11、for commercial development Key Words Password control Single-chip Assembler Alarm XXXXXX 学院毕业论文 III 目 录 第一章 引言 1 1.1 选题背景 .1 1.2 电子密码控制简介 .1 1.3 电子密码控制的发展趋势 .1 1.4 本设计所要实现的目标 .2 第二章 设计方案的选择 3 第三章 主要元器件介绍 4 3.1 主控芯片 AT89C51 4 3.1.1 AT89C51 性能简介 4 3.1.2 AT89C51 引脚功能说明 5 3.1.3 AT89C51 芯片内部结构 .7 3.2 八段数

12、码管显示器 .8 3.3 晶体振荡器 .9 3.4 发光二极管 10 第四章 系统硬件构成 .11 4.1 设计原理 11 4.2 电路总图构成 12 4.3 键盘输入部分 12 4.4 晶振部分 13 4.5 复位部分 13 4.6 显示部分 14 4.7 报警部分 15 5.1 主程序流程图 16 5.2 WAVE6000 程序编译图 17 5.3 开锁流程图 .18 XXXXXX 学院毕业论文 IV 结 论 19 参考文献 20 致 谢 21 附录 .22 XXXXX 学院毕业论文 1 电子密码锁控制 第第 1 章章 引言引言 1.1 选题背景 在安全技术防范领域，具有防盗报警功能的电子

13、密码控制系统逐渐代替传统的机 械式密码控制系统，克服了机械式密码控制的密码量少、安全性能差的缺点，使电子密 码控制系统无论在技术上还是在性能上都大大提高了一步。随着大规模集成电路技术的 发展，特别是单片机的问世，出现了带微处理器的智能密码控制系统，它除具有传统电 子密码控制系统的功能外，还引入了智能化管理、专家分析系统等功能，从而使密码控 制系统具有很高的安全性、可靠性，应用日益广泛。 1.2 电子密码控制简介 电子密码控制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，完成开锁、闭锁任务的电子产品。电子密码控制不论性能还是安全性都已大大超 过了机械类。其特点如下： 1)

14、保密性好，编码量多，远远大于机械控制。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 替而使控制的保密性下降。 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) 电子密码控制系统具有操作简单易行，一学即会的特点。 1.3 电子密码控制的发展趋势 由于电子器件所限，以前开发的电子密码控制系统，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，后来便是基于 EDA 来实现的，其电路结构复杂，电

15、子元件繁多，也有使用早先的 20 引脚的 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，电子密码控制系 统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，实现了更为真正的电子加密，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控制系统 。 XXXXX 学院毕业论文 2 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电子信息，组合 使用这些信息能够使电子防盗密码控制获得更高的保密性，如防范森严的金库，需要使 用复合信息

16、密码的电子防盗密码控制系统。组合使用信息也能够使电子防盗密码控制系 统获得无穷扩展的可能。可以看出组合使用电子信息是电子密码控制系统今后发展的趋 势 。 1.4 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，组成电子密码控制系统，用户想要 打开锁，必先通过提供的键盘输入正确的密码才可以，密码输入错误有提示，为了提高 安全性，当密码输入错误三次将进入管理员权限密码输入界面。如果管理员密码输入正 确则可以返回密码输入界面，错误则锁死系统并报警。该设计分为硬件设计部分部分和 软件实现部分。由于系统规模不大，电路设计上采用了 ATMEL 公司的 AT89C51 单片 机作为系统的控制

17、器。采用了一个 4*4 的非编码键盘，作为密码的输入电路，把单片机 的 Pl 口作为键盘的键值扫描口，利用软件来实现键盘的消抖处理；同时，由于功能上要 求实现密码输入提示信息，在本电路中采用了 LED 模块作为显示电路。当按开锁键后， 显示器输出密码提示信息。当输入的密码后，密码以“F”的形式出现在显示器上面， 既直观又保护了密码的安全性。当密码输入正确后 LED 显示“hello”并开锁,输入错误 则显示“no”连续输入错误三次则进入管理员密码输入界面，此时必须输入管理员权限 密码才能回到密码输入界面；如果再输入错误则锁死系统并报警。电磁锁驱动点路，采 用二级三极管电路驱动继电器来实现，开锁

18、驱动电路的控制信号由 P3.1 引脚输出；报警 电路采用三极管电路驱动一个蜂鸣器来实现，报警驱动电路的信号由 P3.0 输出。根据系 统的功能要求，各功能的实现采用模块化程序设计，主程序主要实现 LED 模块、时间 的初始化和存储单元的基本分配，和各子程序的管理、调用。 XXXXXX 学院毕业论文 3 第第 2 章章 设计方案的选择设计方案的选择 本设计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、

19、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 。 基于以上因素本设计选用单片机 AT89C51 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，实现基本的密码控制功能。 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制，外接 LED 八段数码管显示。按键盘的数字键 09、AF 输入密码。密

20、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 警并进入二次权限密码输入界面。只有当输入正确的二次权限密码才能继续输入密码否 则锁死系统并报警。 该方案控制灵活，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。 XXXXX 学院毕业论文 4 第第 3 章章 主要元器件介绍主要元器件介绍 3.1 主控芯片 AT89C51 AT89C51 是一个低功耗，高性能 CMOS 8 位单片机，片内含 4k Bytes 的可 反复擦写 1000 次的 Flash 只读程序存储器，器件采用 ATMEL 公司的高密度、 非易失性存

21、储技术制造，兼容标准 MCS-51 指令系统及 AT80C51 引脚结构，芯 片内集成了通用 8 位中央处理器和 ISP Flash 存储单元，功能强大的微型计算机 的 AT89C51 可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。 3.1.1 AT89C51 性能简介 AT89C51 具有如下特点：40 个引脚，4k Bytes Flash 片内程序存储器，128 bytes 的随机存取数据存储器（RAM） ，32 个外部双向输入/输出（I/O）口，5 个中断优先级 2 层中断嵌套中断，2 个 16 位可编程定时计数器,2 个全双工串行 通信口，片内时钟振荡器。 此外，AT89C51 设

22、计和配置了振荡频率可为 0Hz 并可通过软件设置省电模 式。空闲模式下，CPU 暂停工作，而 RAM 定时计数器，串行口，外中断系统 可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存 RAM 的数据，停止芯片其它功能直 至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有 PDIP、TQFP 和 PLCC 等三种封 装形式，以适应不同产品的需求。 图 3-1 AT89C51 芯片引脚图 EA/VP 31 X1 19 X2 18 RESET 9 RD 17 WR 16 INT0 12 INT1 13 T0 14 T1 15 P10 1 P11 2 P12 3 P13 4 P14 5 P15 6 P16 7 P17 8

23、P00 39 P01 38 P02 37 P03 36 P04 35 P05 34 P06 33 P07 32 P20 21 P21 22 P22 23 P23 24 P24 25 P25 26 P26 27 P27 28 PSEN 29 ALE/P 30 TXD 11 RXD 10 U2 AT89C51 XXXXX 学院毕业论文 5 其主要功能特性： 兼容 MCS-51 指令系统 4k 可反复擦写(1000 次）Flash ROM 32 个双向 I/O 口 4.5-5.5V 工作电压 2 个 16 位可编程定时/计数器 时钟频率 0-33MHz 全双工 UART 串行中断口线 128x8 b

24、it 内部 RAM 2 个外部中断源 低功耗空闲和省电模式 中断唤醒省电模式 3 级加密 软件设置空闲和省电功能 双数据寄存器指针 可以看出 AT89C51 提供以下标准功能：4K 字节 Flash 闪速存储器，128 字节内部 RAM，32 个 I/O 口线，两个数据指针，两个 16 位定时器/计数器，一个 5 向量两级中断 结构，一个全双工串行通信口，以及片内振荡器和时钟。同时, AT89C51 可降至 0Hz 的 静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式时停止 CPU 的工作， 但允许 RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式是在 RAM 中 的内容，

25、但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到一个硬件复位。 3.1.2 AT89C51 引脚功能说明 VCC：电源电压 GND：地 P0 口：P0 口是一组 8 位漏极开路型双向 I/O 口，也即地址/数据总线复用口，作为 输出口用时，每位能驱动 8 个 TTL 逻辑门电路，对端口写“1”可作为高阻抗输入端口。 在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低 8 位）和数据总线 复用，在访问期间激活内部上拉电阻。在 Flash 编程时，P0 口接收指令字节，而在程序 校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。 P1 口：P1 是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P

26、1 的输出缓冲级可驱动（吸 收或输出电流）4 个 TTL 逻辑门电路。对端口写“1”,通过内部的上拉电阻把端口拉到 高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部 信号校验期间，P1 接收低 8 位地址。 P2 口：P2 是一个带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P2 的输出缓冲级可驱动 4 个 TTL 逻辑门电路。对端口写“1”,通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作 输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出 一个电流 I。在访问位地址的外部数据存储器（如执行：MOVX Ri 指令）时，P2 口线上的内（也即特殊

27、功能寄存器，在整个访问期间不改变。Flash 编程或校验时，P2 也接收高位地址和其它控制信号。 XXXX 工业学院毕业论文 6 P3 口：P3 口是一组带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口。P3 口输出缓冲级可驱动 （吸收或输出电流）4 个 TTL 逻辑门电路。对 P3 口写入“1”时，它们被内部上拉电阻 拉高并可作为输入端口。作输入端口时，被外部拉低的 P3 口将用上拉电阻输出电流 I。P3 口除了作为一般的 I/O 口线外，更重要的用途是它的第二功能，P3 口的第二功能 如下表 3-1。 表 3-1 P3 口的第二功能 端口功能第二功能端口引脚第二功能 RXD（P3.0）串行输入口

28、T0（P3.4）定时/计数器0外部输入 TXD（P3.1）串行输出口T1（P3.5）定时/计数器1外部输入 INT0（P3.2）外中断0WR（P3.6）外部数据存储器写选通 INT1（P3.3）外中断1RD（P3.7）外部数据存储器读选通 RST：复位输入。当振荡工作时，RST 引脚出现两个机器周期上高电平将使单片机 复位。ALE/PROG：当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输 出脉冲用于锁存地址的低 8 位字节。即使不再访问外部存储器，ALE 仍以时钟振荡频率 的 1/6 输出的正脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目地，要注意的是：当访 问外部数据存储器时将跳过

29、一个 ALE 脉冲。如有必要，可通过对特殊功能寄存器 （SFR）区中的 8EH 单元的 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。该位置禁位后，只有一条 MOVX 和 MOVC 指令 ALE 才会被激活。此外，该引脚伎被微弱拉高，单片机执行外 部程序时，应设置 ALE 无效。 PSEN：程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当 AT89S51 由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次 PSEN 有效，即输出两个脉 冲。当访问外部数据存储器，高有两次有效的 PSEN 信号。 EA/VPP：外部访问允许。欲使 CPU 访问外部程序存储器（地址 0000HFFFFH） ，

30、EA 端必须保持低电平（接地） 。需注意的是：如果加密位 LB1 被编程，复位时内部会锁 存 EA 端状态。如 EA 端为高电平（接 VCC 端） ，CPU 则执行内部程序存储器中的指令。 Flash 存储器编程时,该引脚加上12V 的编程电压 VPP。 XTAL1：振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。 XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。 XXXX 工业学院毕业论文 7 3.1.3 AT89C51 芯片内部结构 特殊功能寄存器：特殊功能寄存器的片内空间分布如下表 3-2 所示。这些地址并没 有全部占用，没有占用的地址不可使用，读这些地址将得到一个随意的数值。而写这些 地址单元将不能得

31、到预期的结果。 中断寄存器：各中断允许控制位于 IE 寄存器，5 个中断源的中断优先级控制位于 IP 寄存器。 表 3-2 AUXR 辅助寄存器 ARXR 地址=8EH 复位状态=XXX00XX0B Not Bit Addressable WDIDLEDISRT O DISALE Bit 7 6 5 4 3 2 1 0 保留为将来扩展用途位 DISALE ALE 禁止/使用 DISALE 操作模式 0 ALE 输出 1/6 震荡时钟频率脉冲 1 ALE 仅在执行 MOVX 或 MOVC 指令期间输出脉冲 DISRTO 禁止/使能复位输出 DISRTO 0 复位引脚在 WET 溢出时变高 1 复

32、位引脚仅为输入 WDIDLE 禁止/使能 IDLE 模式的 WDT WDIDLE 0 IDLE 模式 WDT 继续计数 1 IDLE 模式 WDT 停止计数 双时钟指针寄存器：为方便地访问内部和外部数据存储器，提供了两个 16 位数据 指针寄存储器：PD0 位于 SFR 区块中的地址 82H、83H 和 DP1 位于地址 84H、85H，当 SFR 中的位 DPS=0 时选择 DP0,而 DPS=1 时选择 DP1。在使用前初始化 DPS。 XXXX 工业学院毕业论文 8 表 3-3 双时钟指针寄存器 AUXR1 地址=A2H 不可寻址位 复位状态=XXXXXXX0B DPS Bit 7 6

33、5 4 3 2 1 0 保留为今后扩展用途 DPS 数据指针选择位 DPS 0 选择 DPTR 寄存器 DP0L.DP0H 1 选择 DPTR 寄存器 DP1L.DP1H 电源空闲标志：电源空闲标志（POF）在特殊功能寄存储器 SFR 中 PCON 的第 4 位 （PCON.4）,电源打开时 POF 置“1”,它可由软件设置睡眠状态并不为复位所影响。 存储器结构：MCS-51 单片机内核采用程序存储器和数据存储器空间分开的结构， 均具有 64KB 外部程序和数据的寻址空间。 程序存储器：如果 EA 引脚接地（GND） ，全部程序均执行外部存储器。在 AT89S51,假如接至 VCC（电源） ，

34、程序首先执行从地址 0000H0FFFH（4KB）内部 程序存储器，再执行地址为 1000HFFFFH（60KB）的外部程序存储器。 数据存储器：在 AT89C51 的具有 128 字节的内部 RAM，这 128 字节可利用直接或 间接寻址方式访问，堆栈操作可利用间接寻址方式进行，128 字节均可设置为堆栈区空 间。 3.2 八段数码管显示 本此设计的显示模块采用共阳极的 8 段 LED 数码管。共阳数码管是指将所有发光 二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管。共阳数码管在应用时应将公共极 COM 接到+5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮。当某一字 段的阴极

35、为高电平时，相应字段就不亮。 本次设计采用动态显示驱动：数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种 显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的 8 个显示笔划“a,b,c,d,e,f,g,dp“的同名端连在 一起，另外为每个数码管的公共极 COM 增加位选通控制电路，位选通由各自独立的 I/O 线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数 码管会显示出字形，取决于单片机对位选通 COM 端电路的控制，所以我们只要将需要 XXXX 工业学院毕业论文 9 显示的数码管的选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。通过 分时轮流控制各个数码管的的 COM

36、 端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱 动。在轮流显示过程中，每位数码管的点亮时间为 12ms，由于人的视觉暂留现象及 发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够 快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示 是一样的，能够节省大量的 I/O 端口，而且功耗更低。 图 3-2 数码管引脚图 3.3 晶体振荡器 晶体振荡器，简称晶振，其作用在于产生原始的时钟频率，这个频率经过频率发生 器的放大或缩小后就成了电脑中各种不同的总线频率。以声卡为例，要实现对模拟信号 44.1kHz 或 48kHz 的采样，频率发生器就必须提供一

37、个 44.1kHz 或 48kHz 的时钟频率。 如果需要对这两种音频同时支持的话，声卡就需要有两颗晶振。但是现在的娱乐级声卡 为了降低成本，通常都采用 SCR 将输出的采样频率固定在 48kHz，但是 SRC 会对音质 带来损害，而且现在的娱乐级声卡都没有很好地解决这个问题。现在应用最广泛的是石 英晶体振荡器。 石英晶体振荡器是一种高精度和高稳定度的振荡器，石英晶体振荡器也称石英晶 体谐振器，它用来稳定频率和选择频率，是一种可以取代 LC 谐振回路的晶体谐振元件。 石英晶体振荡器广泛地应用在电视机、影碟机、录像机、无线通讯设备、电子钟表、单 片机、数字仪器仪表等电子设备中。为数据处理设备产生

38、时钟信号和为特定系统提供基 准信号。在单片机中为其提供时钟频率。 本设计中采用 12MHZ 做系统的外部晶振。电容取值为 20pF。 XXXX 工业学院毕业论文 10 3.4 发光二极管 发光二极管简称为 LED。由镓（Ga）与砷（AS） 、磷（P）的化合物制成的二极管， 当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管，在电路及仪器中 作为指示灯，或者组成文字或数字显示。磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光， 碳化硅二极管发黄光。 它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能；常简写为 LED。发光二极管与 普通二极管一样是由一个 PN 结组成，也具有单向导电性。当给发光二极

39、管加上正向电 压后，从 P 区注入到 N 区的空穴和由 N 区注入到 P 区的电子，在 PN 结附近数微米内分 别与 N 区的电子和 P 区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和 空穴所处的能量状态不同。当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量 越多，则发出的光的波长越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。 发光二极管的反向击穿电压约 5 伏。它的正向伏安特性曲线很陡，使用时必须串联 限流电阻以控制通过管子的电流。限流电阻 R 可用下式计算：R（EUF）IF 。式 中 E 为电源电压，UF 为 LED 的正向压降，IF 为 LED 的一般工作电流式中 E 为电源

40、电 压，UF 为 LED 的正向压降，IF 为 LED 的一般工作电流。发光二极管的两根引线中较 长的一根为正极，应按电源正极。有的发光二极管的两根引线一样长，但管壳上有一凸 起的小舌，靠近小舌的引线是正极。 与小白炽灯泡和氖灯相比，发光二极管的特点是：工作电压很低（有的仅一点几伏） ；工作电流很小（有的仅零点几毫安即可发光） ；抗冲击和抗震性能好，可靠性高，寿 命长；通过调制通过的电流强弱可以方便地调制发光的强弱。由于有这些特点，发光二 极管在一些光电控制设备中用作光源，在许多电子设备中用作信号显示器。 普通单色发光二极管具有体积小、工作电压低、工作电流小、发光均匀稳定、响应速度 快、寿命长

41、等优点，可用各种直流、交流、脉冲等电源驱动点亮。它属于电流控制型半 导体器件，使用时需串接合适的限流电阻。 在本次设计中采用黄光 LED 灯和红光 LED 灯。 XXXX 工业学院毕业论文 11 第第 4 章章 系统硬件构成系统硬件构成 4.电路设计原理 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。 本系统共有两部分构成，即硬件部分与软件部分。

42、其中硬件部分由电源输入部分、 键盘输入部分、复位部分、晶振部分、显示部分、报警部分组成，软件部分对应的由主 程序、初始化程序、LED 显示程序、键盘扫描程序、启动程序、关闭程序、键功能程序、 和延时程序等组成。其原理框图如图 4-1 所示。 AT89C51 键盘输入 晶振电路 显示电路 报警电路 开锁电路 图 4-1 电子密码锁原理框图 4.2 电路总图构成 在确定了选用什么型号的单片机后，就要确定在外围电路，其外围电路包括电源输 入部分、键盘输入部分、晶振部分、显示部分、报警部分组成，根据实际情况键盘输入 部分选择 4*4 矩阵键盘，显示部分选择八段数码管显示。其原理图如图 4-2 所示：

43、XXXX 工业学院毕业论文 12 图 4-2 电路总图 4.3 键盘输入部分 由于本设计所用到的按键数量较多而不适合用独立按键式键盘。采用的是矩阵式按 键键盘，它由行线和列线组成，也称行列式键盘，按键位于行列的交叉点上，密码锁的 密码由键盘输入完成，与独立式按键键盘相比，要节省很多 I/O 口。本设计中使用的这 个 4*4 键盘不但能完成密码的输入还能作特别功能键使用，比如清空显示功能等。键盘 的每个按键功能在程序设计中设置 。其大体功能（看键盘按键上的标记）及与单片机 引脚接法如图 4-4 所示： XXXX 工业学院毕业论文 13 图 4-3 键盘输入原理图 4.4 晶振部分 AT89C51

44、 引脚 XTAL1 和 XTAL2 与晶体振荡器及电容 C2、C1 按图4-所示方式 连接。晶振、电容 C1C2 及片内与非门（作为反馈、放大元件）构成了电容三点式振 荡器，振荡信号频率与晶振频率及电容 C1、C2 的容量有关，但主要由晶振频率决定， 范围在 033MHz 之间，电容 C1、C2 取值范围在 530pF 之间。根据实际情况，本设 计中采用 12MHZ 做系统的外部晶振。电容取值为 20pF。 图 4-4 晶振电路原理图 4.5 复位部分 单片机复位是使 CPU 和系统中的其他功能部件都处在一个确定的初始状态，并从 这个状态开始工作，例如复位后 PC0000H，使单片机从第个单元

45、取指令。无论是在 单片机刚开始接上电源时，还是断电后或者发生故障后都要复位。在复位期间（即 RST 为高电平期间） ，P0 口为高组态，P1P3 口输出高电平；外部程序存储器读选通信号 PSEN 无效。地址锁存信号 ALE 也为高电平。根据实际情况选择如图 4-5 所示的复位电 XXXX 工业学院毕业论文 14 路。该电路在最简单的复位电路下增加了手动复位按键，在接通电源瞬间，电容 C1 上 的电压很小，复位下拉电阻上的电压接近电源电压，即 RST 为高电平，在电容充电的过 程中 RST 端电压逐渐下降，当 RST 端的电压小于某一数值后，CPU 脱离复位状态，由 于电容 C1 足够大，可以保

46、证 RST 高电平有效时间大于 24 个振荡周期，CPU 能够可靠 复位。增加手动复位按键是为了避免死机时无法可靠复位。当复位按键按下后电容 C1 通过 R5 放电。当电容 C1 放电结束后，RST 端的电位由 R5 与 R6 分压比决定。由于 R53? 锁死系统报警 N Y 输入管理员密码 Y N 图 5-3 开锁流程图 19 结结 论论 以上为毕业期间所设计的电子密码控制系统的电路，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，LED 显 示为“F” 。该设计还具有防盗功能，如有人恶意试探密码则管理员权限密码输入界面启 动，在输入错误则启

47、动报警功能并锁死系统。 但因为我的水平有限，此设计中也存在一定的问题。譬如密码不易修改，可以用外 加存储芯片的方法解决。由于使用的是单片机作为核心的控制元件，配合其它器件，使 本密码控制系统具有功能强、性能可靠、电路简单、成本低的特点，加上经过优化的程 序，使其有一定的推广价值。 20 参考文献 1 石文轩,宋薇.基于单片机 MCS-51 的智能密码锁设计M.武汉工程职业技术学 院学报,2004,(01); 2 祖龙起,刘仁杰.一种新型可编程密码锁J.大连轻工业学院学报,2002,(01); 3 叶启明.单片机制作的新型安全密码锁J.家庭电子,2005,(10); 4 李明喜.新型电子密码锁的

48、设计J.机电产品开发与创新,2004,(03); 5 董继成.一种新型安全的单片机密码锁J.电子技术,2004,(03); 6 杨茂涛.一种电子密码锁的实现J.福建电脑,2004,(08); 7 瞿贵荣.实用电子密码锁J.家庭电子,2000,(07); 8 ATmega.ATmega8L-8AC,2006,(01); 9 Wireless World，1998，vol、84，No、1509，p69; 10 王千.实用电子电路大全M，电子工业出版社，2001，p101; 11 何立民.单片机应用技术选编M，北京：北京航空大学出版社，1998; 12 李华.MCS-51 系列单片机使用接口技术M，北京航空航天大学出版社，1993; 13 彭为.单片机典型系统设计实例精讲M，北京：电子工业出版社，2006; 14 潘永雄.新编单片机原理与应用M，西安：西安电子科技大学出版社，2003; 15 童诗白,华成英，模拟电子技术基础M，北京：高等教育出版社，2000; 16 阎石主.数字电子技术基础M，北京：高等教育出版社，1998; 27 樊昌信,曹丽娜.通信原理M，北京：国防工业出版社，2007; 28