《电子密码锁毕业论》word版.doc

某某某某摘要电子密码锁是集计算机技术、电子技术、数字密码技术为一体的机电一体化高科技产品，具有安全性高，成本低、功耗低、易操作、使用方便等优点。由单片机系统、矩阵键盘、LED显示和报警系统组成。 本文以AT89C51单片机为控制核心，结合矩阵键盘、数码管显示等来完成电子密码锁的设计。单片机接收键入的代码，并与存入在EEPRROM中的密码进行比较，如果密码正确，则驱动电磁执行器开锁；如果不正确，则允许操作人员进行输入。对于错误信息，则马上通过LED显示器及蜂鸣器发出声、光报警。 系统能完成开锁、超时报警、管理员解码、修改密码的密码锁功能。除上述基本功能外，还具有掉电存储、声光提示等功能，依据实际情况还可以添加遥控功能。本系统成本低廉，功能实用。 关键词：AT89C51，电子密码锁，矩阵键盘目录第一章 绪论11.1 电子密码锁简介11.2 电子密码锁的发展趋势1第二章 密码锁的构思32.1本设计所要实现的目标32.2 设计方案的选择32.2.1方案一：采用数字电路控制32.2.2方案二：采用单片机为核心的控制方案42.3设计要求42.4设计构想42.5系统结构5第三章 系统硬件构成63.1主控芯片AT89C51的介绍63.1.1 AT89C51主要特性：63.1.2管脚说明73.1.3振荡器特性93.2电路总体构成93.3电源部分103.4 键盘输入部分103.5复位部分113.6晶振部分123.7数码管显示电路123.8报警部分123.9开锁部分13第四章 软件程序设计144.1主程序流程图144.2按键软件设计144.3密码比较及开锁程序17第五章 印制和制作195.1 Protel的使用195.2 PCB板的设计195.2.1 原理图的设计195.2.2电路板的设计205.2.3 电路板的制作22第六章 电路调试236.1示波器的使用236.2 数字万用表的使用236.3 调试246.4故障分析和排除方法24第七章 结束语25致谢26参考文献27附录一 原理图28附录二 PCB板图29附录三 元器件清单30附录四 程序31The general staff (1 employees in addition to vice president, director, manager, deputy manager and special positions outside the contract period) to resign, to give 10 days notice, the project manager or department manager, administrative personnel department or relevant responsible person for the relevant visa after departure procedures; in addition to general staff personnel outside the contract period of turnover must submit the resignation report, a month ahead of schedule, the administrative personnel department, general manager of visa before separation procedures; probation employees shall pay in advance 5 resignation report, the project manager or department manager and administrative personnel department visa before departure; positive after special reasons did not sign a contract with reference to general employees Through the staff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。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翻了成灾，互开率之高。为何弹子锁的“互开率”会如此之高？据有关专家人士的剖析，弹子锁质量的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，即使是把质量过关的机械锁，通过急开锁，甚至可以再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代替电子密码锁。随着社会的发展和人们生活水平的提高，人们的安全意识也逐步加强。密码锁以其安全性高、成本低、功耗低、易操作等优点受到越来越多的人欢迎。1.1 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解锁是以芯片为核心，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，不像机械锁必须佩戴钥匙才能开锁。6） 电子密码锁操作简单易行，一学即会。1.2 电子密码锁的发展趋势在日常生活和工作中，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，使用及不方便，且钥匙丢失后安全性即大打折口。针对这些锁具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。它的出现为人们的生活带来了很大的方便，有很广阔的市场前景。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，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，实现了真正意义上的电子加密，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个人使用的箱、柜、房间等。由于数字、字符、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，如防范森林的金库，需要使用符合信息密码的电子防盗锁，这样对盗贼而言是“道高一丈、魔高一丈”。组合使用信息也能够使电子防盗锁获得无穷扩张的可能，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的发展趋势。第二章 密码锁的构思2.1本设计所要实现的目标1、密码通过键盘输入，若密码正确，则将LED提示灯亮。 2、数码管显示功能。每按下一键，将在数码管显示对应的数字。3、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、密码锁的控制电路、输出八段显示电路。另外系统还有 LED 提示灯，按键蜂鸣器等。 4、密码锁设计的关键问题是实现密码的输入、开锁时LED灯亮与否、数码管显示等功能： （1）密码输入功能：按下一个数字键，对应的数字就显示在最右边的数码管上。 （2）开锁功能：当按下开锁键（OK键），系统将输入与密码进行检查核对，如果正确锁打开，LED提示灯亮，否则不打开。 5、主要的设计实施过程：首先，选用 ATMEL公司的单片机 AT89C51，以及选购其他电子元器件。第二步，使用PROTEL99设计硬件电路原理图，并设计 PCB图完成人工布线（后因 PCB 板损坏决定采用万能板焊接的方法）。第三步，使用 Keil uVision3 软件编写单片机的 C 语言程序、仿真、软件调试。第四部，使用 PROTEUS 软件进行模拟软、硬件调试。最后，联合软、硬件调试电路板，完成本次毕业设计。 2.2 设计方案的选择2.2.1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，其他的都是干扰按键，若按键按下干扰键，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秒电路将报警20秒，若电路连续报警三次，电路将锁定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准确性和灵活性差，故不能采用。2.2.2方案二：采用单片机为核心的控制方案由用时要多加比较，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，因此在选下面几个方面考虑：性能、储存器、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，除上述的还有一些基本的比如：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口，及其控制的准确性，的控制，外接LED提示灯用于开锁功能，外接数码管用于显示作用。当用户需要开锁时，先在键盘上按取6位密码，当按下每一数字键时，LED数码管将显示相应的数字，密码输完后按下确定键，如果密码输入正确则开锁，LED灯亮，反之密码不正确。 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。2.3设计要求本设计使用ATMEL公司的AT89C51实现基于单片机的电子密码锁的设计，其主要有如下功能：（1）设置6位密码。密码通过键盘输入，如密码正确，则锁打开，LED提示灯亮，反之密码不正确。（2）密码可由用户自己修改设定（只支持6位密码），锁打开后才能修改密码。（3）开锁功能。密码输入错误LED提示灯不亮，当密码输入正确，LED提示灯亮.2.4设计构想本设计主要由单片机、矩阵键盘、密码锁的控制电路、输出八段显示电路和软件程序等部分构成，另外系统还有LED提示灯，按键蜂鸣器等。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LED显示亮还是不亮，如果灯亮锁打开否则不打开。2.5系统结构本系统共有两部分构成，即硬件部分与软件部分。其中硬件部分由单片机、电源输入部分、键盘输入部分、程序输入部分、复位部分、晶振部分、显示部分、报警部分、开锁部分组成，软件部分对应的由主程序、键盘扫描程序、关闭程序、密码设置程序、EEPROM读写程序和延时程序等组成。其原理框图如图2-1所示。开锁电路报警电路显示电路电源输入晶振电路程序输入键盘输入复位电路AT89C51图21 原理图框图第三章 系统硬件构成3.1主控芯片AT89C51的介绍3.1.1 AT89C51主要特性： 3-1 AT89C51实物AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。外形及引脚排列如图3-1所示 ： 与MCS-51 兼容 4K字节可编程FLASH存储器 寿命：1000写/擦循环 数据保留时间：10年 全静态工作：0Hz-24MHz 三级程序存储器锁定 1288位内部RAM 32可编程I/O线 两个16位定时器/计数器 5个中断源 可编程串行通道 低功耗的闲置和掉电模式 片内振荡器和时钟电路 3.1.2管脚说明图31-1 引脚图VCC：供电电压。 GND：接地。 P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P0口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。 P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。 P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示： 口管脚 备选功能 P3.0 RXD（串行输入口） P3.1 TXD（串行输出口） P3.2 /INT0（外部中断0） P3.3 /INT1（外部中断1） P3.4 T0（记时器0外部输入） P3.5 T1（记时器1外部输入） P3.6 /WR（外部数据存储器写选通） P3.7 /RD（外部数据存储器读选通） P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。 /PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。 /EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。 3.1.3振荡器特性XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。 编辑本段芯片擦除：整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE管脚处于低电平10ms 来完成。在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。 此外，AT89C51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU停止工作。但RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存RAM的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。 3.2电路总体构成 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、复位部分、晶振部分、显示部分、报警部分、开锁（LED提示灯）部分组成，规矩实际情况键盘输入部分选择4*4矩阵键盘，显示部分选择LED数码管来显示，密码储存用程序烧入来完成。本设计是以单片机AT89c51为核心，运用丰富的I/O口，外接矩阵按键电路，实现其数字输入功能，当每一数字键按下，将会显示在共阳的数码管上，三极管驱动的蜂蜜器将相应发出按键音，如果密码正确，LED二极管将发亮，开锁成功，LED二极管不亮，开锁不成功。其原理图如图3-2所示：图 32原理图3.3电源部分密码锁主控制部分电源需要用5V直流电源供电，本设计直接留出电源端提供外置电源输入接口，可以使用外置5V稳压直流电源供电，即由外部变压器所得。其原理图如图3-3所示：图33电源3.4 键盘输入部分由于本设计所用到的键盘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，与独立式按键盘相比，要节省很多I/O口。本设计使用的这个4*4键盘不但能完成密码的输入还能作特别功能键使用，设置功能等。键盘的每个按键功能在程序设计中设置。其大体功能（看键盘上的标记）及与单片机引脚接法如下图3-4所示：图3-4矩阵开关3.5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PC=0000H,是单片机从第一个单元取指令。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。在复位接通电源瞬间，电容C1上的电压很小，复位下拉电阻上的期间，P0口为高阻态，P1-P3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35所示的复位电路。该电路在最简单的复位电路下增加了手动复位按键，在电压接近电源电压，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R放电。当电容c1放电结束后，RST端的电位为高电平。由于RST为高电平，CPU处于复位状态，松手后，电容C1充电，RST端电位下降，CPU脱离复位状态。图3-5复位3.6晶振部分AT89C51引脚XTAL1和XTAL2与晶体振荡器及电容C按下图所示方式连接。晶振、电容C1/C2及片内与非门构成了电容三点式振荡器，振荡信号频率与晶振频率及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作为系统的外部晶振。电容取值为30pF。如图3-6所示： 图 3-6晶振3.7数码管显示电路由于液晶显示器价格昂贵，而且显示部分不是本系统的重要部分，因此采用LED数码管来显示器件。由于单片机直接驱动的直流不够，数码管亮度显得不足，所以加上三极管用以放大电流。在本设计中，采用的共阳数码管，如图3-7所示：图3-7数码管显示3.8报警部分报警部分由陶瓷压电发声装置及外围电路组成，加电后不发声，当按键下时，“叮”声，每按一下，发一声，密码正确时，不发声直接开锁，当密码输入错误时，单片机的P2.1因较为低电平，三极管T3导通蜂鸣器发出嗓鸣报警。如图3-8所示：图3-8报警3.9开锁部分在本次设计中，基于节省材料的原则，暂时用发光二极管代替电磁锁，发光管亮，表示开锁；灭，表示没有开锁。电路图如3-9所示。当P2.0口输出低电平时，二极管发光，表示开锁。图3-9 开锁电路第四章 软件程序设计本系统软件设计由主程序、初始化程序、LED显示程序、键盘扫描程序、密码设置程序、密码设置程序和延时程序等组成。4.1主程序流程图如图4-1为主程序流程图，开始接上电源，程序进行初始化设置，然后在键盘上输入密码，此系统进行键盘扫描，密码正确，开锁成功，LED灯亮，如果不亮，则密码错误。若密码忘记，则需要在程序中重新设置密码。然后启动程序，进行保护，再次在键盘上输入密码，系统进行扫描，如果和之前一样，则执行相同程序，如不是，则执行另一种程序。开始返回初始化输入密码密码正确LED灯亮数码管显示密码密码错误密码比较LED灯不亮蜂鸣器发出声音重新输入密码4-1主流程图4.2按键软件设计如图4-2按键功能流程图，在按键当中，有输入、开锁、确认的程序相对应的按键，并按顺序与输入的数相比较，当输入正确时，进入密码程序，密码正确进入LED提示灯程序，最后确认程序。首先输入密码进行比较，若密码吻合，则执行开锁程序，如果密码不正确，则返回，重新输入。开始键值=OK键值=开锁键值=输入密码输入程序开锁程序确认程序返回4-2按键软件设计图按键软件程序如下：void time0_interserve(void) interrupt 1 using 1 unsigned char i;TR0=0;P0=0xf0;if(P0&0xf0)!=0xf0) delay20ms();if(P0&0xf0)!=0xf0) P0=0xfe; if(P04=0) key=1; P1=0xf9; if(P05=0) key=2; P1=0xa4; if(P06=0) key=3; P1=0xb0; P0=0xfd; if(P04=0) key=4; P1=0x99; if(P05=0) key=5; P1=0x92; if(P06=0) key=6; P1=0x82; P0=0xfb; if(P04=0) key=7; P1=0xf8; if(P05=0) key=8; P1=0x80; if(P06=0) key=9; P1=0x90; P0=0xf7; if(P04=0) key=10; P1=0xc0; if(P05=0) key=11; P1=0xbf; P2=0xfe; if(P05=0) key=12; 4.3密码比较及开锁程序 如图5-3开锁流程图，开始时按开锁键，输入密码，如果输入正确，则开锁成功，如果输入错误则需要重新输入，则执行LED不亮。正确开锁LED提示灯亮开始比较第一位比较下一位清零六位比较完LED不亮密码错误重新输入密码图5-3密码比较图程序如下：void main()unsigned char D =0,8,0,8,7,4,11; EA=1;ET0=1;TMOD=0x01;TH0=(65536-500)/256; /定时器T0的高8位赋初值 TL0=(65536-500)%256; P2=0xbf;TR0=1;key=0xff;while(key!=D0);while(key!=D1);while(key!=D2);while(key!=D3);while(key!=D4);while(key!=D5);while(key!=D6);P2=0xfe; 第五章 印制和制作根据目前印制电路板制造技术的发展趋势，印制电路板的制造难度越来越高，品质要求也越来越严格。为确保印制电路板的高质量和高稳定性，实现全面质量管理和环境控制，必须充分了解印制电路板制造技术的特性。5.1 Protel的使用1.首先点击Protel软件图标进入菜单选项，编辑原理图设计环境2.用工具画出原理图，并进行元件库、模板和网络表的操作，再进行电器规则的检查和标注。3.如果在库里面找不到你需要的元件，就要用元件编辑器画出其所需元件，再调入原理图。4.编辑电路板设计环境，画完电路板后，检查没错误后调入网络表，人工摆好元件后进行自动布线和人工布线，再打出电路板图。5.如果在生成网络表的时候某些元件在库里面没有封装库，就要画元件封装库后再进行设置，最后生成网络表。5.2 PCB板的设计5.2.1 原理图的设计1、编辑原理图设计环境，建立起自己的文件夹。2、绘制原理图，根据实际情况要建立起自己的原理图库和封装库，并按设计要求连线。3、有许多元件图protel软件没有自带的我们必须自己绘制。特别要注意绘制封装，这关系到最终电路板的完成，根据实际我画焊盘孔是3540mil，焊盘是80100mil左右，其部分封装如5-2所示：图5-2 封装图4、原理图初步完成后，进行电气规则检查和标注，得出报告，有错误就要修改原理图；无错误则进入下一步，生成对应的网络表。5、手工更改网络表 将一些元件的固定用脚等原理图上没有的焊盘定义到与它相通的网络上，没任何物理连接的可定义到地或保护地等。将一些原理图和PCB封装库中引脚名称不一致的器件引脚名称改成和PCB封装库中的一致，特别是二、三极管等。5.2.2电路板的设计1、进入PCB系统后的第一步就是设置PCB设计环境，包括设置格点大小和类型，光标类型，版层参数，布线参数等等。大多数参数都可以用系统默认值，而且这些参数经过设置之后，符合个人的习惯，以后无须再去修改。 2、规划电路版，主要是确定电路版的边框，包括电路版的尺寸大小等等。在需要放置固定孔的地方放上适当大小的焊盘。本设计焊盘的大小为80100mil，焊盘孔在3040mil之间，电路板确定在为长1620，宽在1618左右。注意：在绘制电路版地边框前，一定要将当前层设置成Keep Out层，即禁止布线层。 3、打开所有要用到的PCB 库文件后，调入网络表文件和修改零件封装，这一步是非常重要的一个环节，网络表是PCB自动布线的灵魂，也是原理图设计与印象电路版设计的接口，只有将网络表装入后，才能进行电路版的布线。在引进网络表时可以根据设计情况来修改或补充零件的封装。 4、Protel99可以进行自动布局,也可以进行手动布局。如果进行自动布局，运行Tools下面的Auto Place,用这个命令，你需要有足够的耐心。布线的关键是布局，多数设计者采用手动布局的形式。我们选用的是和原理图大致相同的元器件布局，但是遇到线交叉多时，我们将调整元器件的方向，尽量做到元器件的美观、大方。放好后用VIEW3D 功能察看一下实际效果，存盘。 6、布线规则设置：布线规则是设置布线使用什么层面、各组线宽、过孔间距、布线的拓朴结构等部分规则。可通过Design-Rules 的Menu 处从其它板导出后，再导入这块板，这个步骤不必每次都要设置，按个人的习惯，设定一次就可以。本设计使用最重要的是设计单面板，线宽为4045mil左右，其他几乎默认。选Design-Rules 一般需要注意重新设置以下几点:(1)、安全间距(Routing标签的Clearance Constraint)(2)、走线层面和方向（Routing标签的Routing Layers）(3)、过孔形状（Routing标签的Routing Via Style）(4)、走线线宽（Routing标签的Width Constraint）(5)、敷铜连接形状的设置（Manufacturing标签的Polygon Connect Style）用Relief Connect 方式导线宽度Conductor Width 取0.3-0.5mm 4 根导线45 或90 度。其余各项一般可用它原先的缺省值，而象布线的拓朴结构、电源层的间距和连接形状匹配的网络长度等项可根据需要设置。选Tools-Preferences，其中Options 栏的Interactive Routing 处选Push Obstacle （遇到不同网络的走线时推挤其它的走线，Ignore Obstacle为穿过，Avoid Obstacle 为拦断）模式并选中Automatically Remove （自动删除多余的走线）。Defaults 栏的Track 和Via 等也可改一下，一般不必去动它们。在不希望有走线的区域内放置FILL 填充层，如散热器和卧放的两脚晶振下方所在布线层，要上锡的在Top 或Bottom Solder 相应处放FILL。布线规则设置也是印刷电路版设计的关键之一，需要丰富的实践经验。7、自动布线和手工调整(1)、点击菜单命令Auto Route/Setup 对自动布线功能进行设置选中除了Add Testpoints 以外的所有项，特别是选中其中的Lock All Pre-Route 选项，Routing Grid 可选1mil 等。自动布线开始前PROTEL 会给你一个推荐值可不去理它或改为它的推荐值，此值越小板越容易100%布通，但布线难度和所花时间越大。(2)、点击菜单命令Auto Route/All 开始自动布线假如不能完全布通则可手工继续完成或UNDO 一次（千万不要用撤消全部布线功能，它会删除所有的预布线和自由焊盘、过孔）后调整一下布局或布线规则，再重新布线。完成后做一次DRC，有错则改正。布局和布线过程中，若发现原理图有错则应及时更新原理图和网络表，手工更改网络表（同第一步），并重装网络表后再布。(3)、对布线进行手工初步调整。需加粗的地线、电源线、功率输出线等加粗，某几根绕得太多的线重布一下，消除部分不必要的过孔，再次用VIEW3D 功能察看实际效果。手工调整中可选Tools-Density Map 查看布线密度，红色为最密，黄色次之，绿色为较松，看完后可按键盘上的End 键刷新屏幕。红色部分一般应将走线调整得松一些，直到变成黄色或绿色。 8、如果器件需要重新标注可点击菜单命令Tools/Re-Annotate 并选择好方向后，按OK钮。并回原理图中选Tools-Back Annotate 并选择好新生成的那个*.WAS 文件后，按OK 钮。原理图中有些标号应重新拖放以求美观，全部调完并DRC 通过后，拖放所有丝印层的字符到合适位置。注意字符尽量不要放在元件下面或过孔焊盘上面。对于过大的字符可适当缩小，DrillDrawing 层可按需放上一些坐标（Place-Coordinate）和尺寸（Place-Dimension）。最后再放上印板名称、设计版本号、印板文件名、文件加工编号等信息。9、整理和打印各种文档。如元器件清单、器件装配图（并应注上打印比例）、安装和接线说明等。5.2.3 电路板的制作1、腐蚀电路板。 在此之前，最好还要有一个审核的过程。准备一个铜板，用砂子布将铜表面砂一遍，因为铜露置在空气中表面会氧化，然后把整理好PCB图纸通过打印机打印出来，再进行图纸热转印，在热转印时应注意机器的温度一定要等到有150度在进行热转印，不然会导致断线的情况。转印完成之后要仔细检查有没有断线的地方，如果有可以用白板笔补线，如果断线比较多就应重新打印图纸。然后利用三氯化铁进行腐蚀，腐蚀的时候应该晃动板子，这样可以加速腐蚀速度，完后应用水小心冲洗，冲洗干净后用砂子补将将表面的黑漆擦去，再涂上助焊剂，最后就能得到满意的电路板。2、比较重要的一步就是钻孔。在钻孔前应选用合适的钻头，过大会导致钻掉焊盘，过小会导致元件插不进去。选好钻头以后要先找个没有用的板子试钻，因为我们大都是第一次用打孔机，还应注意钻头在钻动时钻尖会不会有弧形，有就说明钻头是歪的，应进行更换或是进行校正。3、焊接元器件。按照自己所设计的电路图把元器件插到相应的孔上，然后进行焊接，在焊接中，注意焊接时间，不要太长；注意在焊接中的虚焊、掉焊、短路。第六章 电路调试6.1示波器的使用示波器具有屏幕，它能在屏幕上以图形的方式显示信号电压随时间的变化，即波形。灰度控制用来调切波形显示的亮度。聚焦控制机构用来控制屏幕上光点的大小，以便获得清晰的波形轨迹。扫描旋转这个控制机构使X轴扫描线和水平标尺线对齐标尺照明标尺亮度可以单独控制。这对于屏幕摄影或在弱光线条件下工作时非常有用。调制：扫描的辉度可以用电气的方法通过一个外加的信号来改变。这对于由外部信号来产生水平偏转以及使用XY显示方式来寻找频率关系的应用中是十分有用的。6.2 数字万用表的使用（1）交、直流电流的测量 根据测量电流的大小选择适当的电流测量量程和红表笔的插入孔，测量直流时，红表笔接触电压高一端，黑表笔接触电压低的一端，正向电流从红表笔流入万用表，再从黑表笔流出，当要测量的电流大小不清楚的时候，先用最大的量程来测量，然后再逐渐减小量程来精确测量。（2）交、直流电压的测量红表笔插入“V/”插孔中，根据电压的大小选择适当的电压测量量程，黑表笔接触电路“地”端，红表笔接触电路中待测点。特别要注意，数字万用表测量交流电压的频率很低（45500Hz），中高频率信号的电压幅度应采用交流毫伏表来测量。（3）二极管导通电压检测若按图51（a）接法测量，则被测二极管正向导通，万用表显示二极管的正向导通电压，单位是mV。通常好的硅二极管正向导通电压应为500mV800mV，好的锗二极管正向导通电压应为200mV300mV。假若显示“000”，则说明二极管击穿短路，假若显示“1”，则说明二极管正向不通。若按图51b）接法测量，应显示“1”，说明该二极管反向截止，若显示“000”或其它值，则说明二极管已反向击穿。 （a） （b）图51 测量二极管6.3 调试1、在进行整体电路连接之前，应对各部分的电路进行逐一安装和调试。(1) 首先应检查电路中元器件的焊接是否正确，尽量避免元件引脚虚焊、掉焊、或由于焊接不当造成的电路短路。再用万用表检测电路中是否有短路现象，注意正确选择量程及红表笔插孔。对未知量进行测量时，应首先把量程调到最大，然后从大向小调，直到合适为此。若显示“1”，表示过截，应加大量程。改变量程时，表笔应与被测点断开。(2) 通电检查每一部分电路，并结合电路功能特性测试出相关数据，辨别电路提供的电源是否合理。如果合理则进入下一阶段的调试；不合理就要从电路中找问题逐一解决直到电路提供的电源达到要求。(3) 通电加载：逐一完成各部分电路的调试，并用万用表、示波器测试出数据。6.4故障分析和排除方法故障1:接通电源后，灯不亮，按复位开关时无任何反应。排除方法：用数字万用表检测复位开关正确接入；在看发光二极管的正负极接入正确。故障2：板子上三极管的引脚焊盘位置与原理图不对应。排除方法：对照原理图改变三极管的引脚插入位置可以实现。故障3：扬声器不发声。排除方法：首先检查三极管的接入是否正确，在看键盘密码是否有方波输入到数码管，在看三极管是否通电，这些都用数字表和示波器就能实现。At89c51芯片插座的接触不良：本人在实验的过程中得最大错误就是在焊接at89c51插座的时候，每一个插座的接触性并不是太好，从而导致了芯片工作及其的不稳定，导致影响实验结果的观察，是实验不能成功。第七章 结束语以上为毕业期间所作的毕业论文基于单片机的电子密码锁设计，它经过多次修改和整理，可以满足设计的基本的要求。输入密码时，如三次密码输入错误，则进行报警，再输入时LED显示为红灯，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， 提高建解决实际问题的能力，培养自我的创新意识。积累实践经验，为以后的发展打下基础，并能够在这方面培养自己的兴趣。在设计中我们必须首先熟悉和掌握单片机的结构及工作原理，单片机的接口技术及相关外围芯片的外特性，控制方法。以单片机核心的电路设计的基本方法和技术了解表开关电路参数的计算方法。单片机不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个 计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时学习单片机了解计算机原理与结构的最佳