单片机密码保险柜.doc

安徽建筑大学 毕 业 设 计 (论 文) 专 业 电子信息工程学院 班 级 09建筑电气与智能化1 班 学生姓名 陈 骏 学 号 09205060123 课 题 基于单片机的密码保险柜 设计与仿真 指导教师 梁祥莹 2013年 5 月 24日摘 要随着科技和人们生活水平的提高，如何实现家庭防盗这一问题也变的尤为突出，传统机械锁构造简单，被撬事件屡见不鲜；电子保险柜由于其保密性高，灵活性好，安全系数高，受到了广大用户的青睐。为了提高电子密码保险柜的安全性，降低功耗和成本，本文介绍了一种以单片机AT89C52为主控器件，结合外围的键盘输入，数码管显示，声光报警，开锁等电路，构成一款密码可更改，且具有报警、实时监控功能的电子密码保险柜。它能实现在正确输入密码的前提下，开锁；错误输入密码的情况下，报警；密码可以根据用户需要进行更改。该系统采用C语言编写程序，用Keil软件进行编译。本密码保险柜具有设计方法合理，简单易行，成本低，安全实用，保密性强，灵活性高等特点，具有一定的推广价值。关键词:单片机；密码保险柜；单片机设计，电子保险柜。AbstractAlong with the exaltation of social science and the living level of people, how carry out the family to guard against theft, this problem also change particularly outstanding. Because of the simple construct of traditional machine safe, the affairs of theft are hackneyed. The electronics safe is safer because of its confidentiality, good flexibility, high safety factor, being subjected to the large customer close.For improving security, reducing power consumption and cost, this paper designs a new type electronic coded safe, which has the function of alarm and code can be changed by many times. It also has real-time monitoring capabilities. The safe uses AT89C52 SCM as main chip, which united with some peripheral equipment such as keyboard input circuit, display circuit, alarm circuit and unlock circuit. It performs the following functions: enter the password correctly under the premise of unlocking; wrong password case the alarm; password can be changed according to user needs. Master in C language control program compiled with the Keil software, designed a number you can change the password, the password with an electronic alarm control system. The safe has a reasonable design, simple, low cost, safe and practical, confidentiality, flexibility, and high, with some promotional value.keyword：single chip microcomputer; cryptogram safe; chip design; electronics safe.目录1 引言11.1 选题背景11.2 电子密码控制简介21.3 电子密码控制的发展趋势21.4 本设计所要实现的目标22 设计方案的选择4采用以单片机为核心的控制方案43 主要元器件介绍53.1 主控芯片AT89C5253.1.1 AT89C52性能简介53.1.2 AT89C52引脚功能说明63.1.3 AT89C52芯片内部结构83.2 晶体振荡器93.3 7SEG-MPX6-CA-BLUE显示器104 系统硬件构成114.1 设计原理114.2 电路总图构成114.3 电机驱动模块124.4 键盘输入模块134.5 复位部分和晶振部分144.6 显示模块144.7 工作状态指示模块和声音报警模块155 软件系统设计（主程序流程图）176 系统调试与仿真186.1 Protues软件和KEIL C51软件介绍186.2 系统调试仿真及结果20结果分析24致谢25参考文献26附录: 程序27安徽建筑大学毕业设计（论文）基于单片机的密码保险柜设计与仿真51单片机核心模块设计电子与信息工程学院 建筑电气与智能化专业 2009级1班 陈骏指导教师 梁祥莹1 引言1.1 选题背景随着人们生活水平的提高，如何实现家庭防盗这一问题也变的尤其的突出，传统的机械锁由于其构造的简单，被撬的事件屡见不鲜，电子锁由于其保密性高，使用灵活性好，安全系数高，受到了广大用户的喜爱。锁是置于可启闭的器物上,用以关住某个确定的空间范围或某种器具的,必须以钥匙或暗码打开的扣件。锁具发展到现在已有若干年的历史了，人们对它的结构、机理也研究得很透彻，因此，不用钥匙就能打开的方法和工具也层出不穷。现代人类文明社会里，由于社会中各种矛盾冲突十分剧烈，人们的思想道德观念，价值观念，文化修养水平等差异，群众中良莠不齐，善良的人们能够自觉规范自已的行为，“非礼不为”，虽无钥匙亦不会乱闯。然而，那些毫无道德观念的盗贼却想方设法利用高科技手段撬门开锁，使广大居民防不胜防。为什么会出现这种情况呢？因为传统锁具都存在致命的弱点：第一、 锁芯采用常见的铜、铝、锌等材料，抵抗不了强力破坏；第二、 锁具制作工艺，技术落后，无法阻止技术手段的开启。目前，市场上很多国内外的锁具，实际上都不具备真正的防盗功能。在惯偷面前，两根钢丝或几件简单的工具就可以把这些锁打开，有的惯偷甚至公开扬言：“没有我打不开的锁。”其实，不是他们多高明，而是一般锁具技术原理太过简单。面对这一残酷的现状，新时代提出了锁具必须革命的迫切的要求。随着社会科技的进步，锁已发展到了密码锁、磁性锁、电子锁、激光锁、声控锁等等。在传统钥匙的基础上，加了一组或多组密码，不同声音，不同磁场，不同声波，不同光束光波，不同图像。（如指纹、眼底视网膜等）来控制锁的开启。从而大大提高了锁的安全性，使不法之徒无从下手，人们也就能对自身财产安全有了更多的保障。当今安全信息系统应用越来越广泛，特别在保护机密、维护隐私和财产保护方面起到重大作用，而基于电子密码锁的安全系统是其中的组成部分，因此研究它具有重大的现实意义。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 。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，密码输入错误将报警。密码可以由用户自己修改设定。其详细的需求说明如下：1用户可以通过输入6位数字密码来打开保险柜。2当密码正确的时候，保险柜门打开，有开门提示声；当密码不正确的时候，保险柜门不打开，并且提示报警。3用户密码可以自行修改密码。4有相应的密码输入显示窗口，输入数字用相应符号替代以避免被偷窥。2 设计方案的选择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、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AT89C52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7SEG-MPX6-CA-BLUE显示器用于显示作用。当用户需要开锁时，按键盘的数字键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，密码错误则发出报警；当用户需要修改密码时，先输入正确的密码，之后按下修改键后输入新的密码，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。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。3 主要元器件介绍3.1 主控芯片AT89C52AT89C52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、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及AT80C52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AT89C52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 AT89C52性能简介 AT89C52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，AT89C52设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。其主要功能特性：兼容MCS-51指令系统4k可反复擦写(1000次）FlashROM32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 bit内部RAM2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AT89C52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, AT89C52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，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 AT89C52引脚功能说明图3-1 AT89C52芯片引脚图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/数据总线复用总线，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，P1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，即地址总线。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口线上的内阻（也即特殊功能寄存器）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。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）串行数据接收T0（P3.4）定时/计数器0外部输入TXD（P3.1）串行数据发送T1（P3.5）定时/计数器1外部输入INT0（P3.2）外中断0申请WR（P3.6）外部RAM写选通INT1（P3.3）外中断1申请RD（P3.7）外部RAM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，因此它可作为外部时钟或外部定时脉冲使用，要注意的是：当访问外部数据存储器时将跳过一个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位置位的禁位来禁止ALE操作。该位置禁位后，只有MOVX 或MOVC指令才能使ALE再次激活。此外，该引脚被微弱拉高，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，低电平有效，当AT89C52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，要有两次有效的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），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。3.1.3 AT89C52芯片内部结构特殊功能寄存器：特殊功能寄存器并没有占用片内全部空间，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。（可位寻址）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。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：AT89C52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AT89C52,假如接至VCC（电源），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AT89C52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。图3-2AT89C52内部框图3.2 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。石英晶体振荡器是利用石英晶体（二氧化硅的结晶体）的压电效应制成的一种谐振器件，它的基本构成大致是：从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片（简称为晶片，它可以是正方形、矩形或圆形等），在它的两个对应面上涂敷上银层用作电极使用，在每个电极上各焊一根引线接到管脚上，再加上封装外壳就构成了石英晶体谐振器，简称为石英晶体或晶体、晶振。其产品一般用金属外壳封装，也有用玻璃壳、陶瓷或塑料封装的。只要在晶体振子板极上施加交变电压，就会使晶片产生机械变形振动，此现象即所谓逆压电效应。当外加电压频率等于晶体谐振器的固有频率时，就会发生压电谐振，从而导致机械变形的振幅突然增大。本设计中采用11.0592MHZ做系统的外部晶振。电容取值为30pF。3.3 7SEG-MPX6-CA-BLUE显示器现在的字符型液晶模块已经是单片机应用设计中最常用的信息显示器件了。7SEG-MPX6-CA-BLUE型LCD显示模块具有体积小，功耗低，显示内容丰富等特点。7SEG-MPX6-CA-BLUE型LCD可以显示1行6个字符，abcdefg dp是LED数码管显示器的I/O口，是段选信号，右下侧的12345678是它的位选信号。4 系统硬件构成4.1 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。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、LCD显示程序、键盘扫描程序、启动程序、关闭程序、键功能程序、密码设置程序、EEPROM读写程序和延时程序等组成。其硬件组成原理框图如图4-1所示。图4-1 密码保险柜的硬件组成设计图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、复位部分、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，显示部分选择字符型液晶显示7SEG-MPX6-CA-BLUE。其原理图如图4-2所示：图4-2 电路总图4.3 电机驱动模块由于密码保险柜的柜门打开动作比较简单，而且需要的精度也不高，所以可以使用直流电机即可，其可以使用一个简单的H桥进行驱动。图4-3 电机驱动模块原理图4.4 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，比如关闭保险柜功能等。键盘的每个按键功能在程序设计中设置 ，按键与AT89C52的P3口相连。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： 图4-4 键盘输入原理图 4.5 复位部分和晶振部分能让单片机运行起来的最小硬件连接就是单片机最小系统电路，51单片机的最小系统电路一般包括工作电源、振荡电路和复位电路等几部分。本设计采用简单的上电复位电路，如图4-5所示。其实通过外部电容充电来实现复位的，上电瞬间，RST引脚的电位与Vcc相同，随着充电电流的减小，此引脚电位将逐渐下降。RST引脚的高电平持续时间取决于电容的充电时间，应大于两个机器周期。AT89C52引脚XTAL1和XTAL2与晶体振荡器及电容C2、C1按图4-5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11.0592MHZ做系统的外部晶振。电容取值为30pF。图4-5 复位电路和晶振电路原理图4.6 显示模块 为了提高密码锁的密码显示效果能力。本设计的显示部分由液晶显示器7SEG-MPX6-CA-BLUE取代普通的数码管来完成。当需要对密码锁进行开锁时，按下键盘上的开锁按键后利用键盘上的数字键09输入密码，每按下一个数字键后在显示器上显示一个“-”，输入多少位就显示多少个“-”。当密码输入完成时，按下确认键，如果输入的密码正确的话， LCD子显示“888888”，电子密码锁被打开，如果密码不正确，LED显示屏会显示“FFFFF”，电子密码锁不能被打开。通过LED显示屏，可以清楚的判断出密码锁所处的状态 。其显示部分引脚接口如图4-6所示： 图4-6 显示电路原理图排阻，就是若干个参数完全相同的电阻，它们的一个引脚都连到一起，作为公共引脚，其余引脚正常引出。所以如果一个排阻是由n个电阻构成的，那么它就有n+1只引脚，一般来说，最左边的那个是公共引脚。它在排阻上一般用一个色点标出来。数码管通常是要有驱动电路的，而本设计没有使用芯片或三极管进行驱动，单片机IO口的电压不足来提供数码管的工作电压，加上上拉电阻是为了提高电压。可以简单的理解上拉的作用是给信号线提供一个驱动电压，使之传输更稳定，传输距离更远用来抵消线路中内阻对信号的损耗。4.7 工作状态指示模块和声音报警模块工作状态指示模块需要指示“锁关闭”、“锁打开”、“修改密码”共三个状态，所以使用两个LED即可。密码保险柜只需要发出两种不同的声音分别指示开锁和密码错状态即可，所以使用一个普通蜂鸣器即可。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、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。蜂鸣器在电路中用字母“H”或“HA”（旧标准用“FM”、“LB”、“JD”等）表示。压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。有的压电式蜂鸣器外壳上还装有发光二极管。多谐振荡器由晶体管或集成电路构成。当接通电源后（1.515V直流工作电压）,多谐振荡器起振,输出1.52.5kHZ的音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。压电蜂鸣片由锆钛酸铅或铌镁酸铅压电陶瓷材料制成。在陶瓷片的两面镀上银电极，经极化和老化处理后，再与黄铜片或不锈钢片粘在一起。电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。如图4-7所示：图4-7 工作状态指示和声音报警报警电路原理图5 系统软件设计（主程序流程图）如图所示为主程序流程图，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，按on/c则进行开锁，先判断密码是否正确，随后进行电机驱动开柜门，或驱动报警电路发出蜂鸣；按则进行密码修改，完成密码修改，最后结束。开锁流程图设计 密码修改流程图设计6 系统调试与仿真本次设计使用Proteus软件进行原理图编辑，并在该软件环境下写入程序并完成调试仿真工作。6.1 Proteus软件与KEIL C51软件介绍Proteus软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件（该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司）。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、AVR、ARM、8086 PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33和MSP430等，2010年即将增加Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。Proteus与其他单片机仿真软件不同的是，它不仅能仿真单片机CPU的工作情况，也能仿真单片机外围电路或没有单片机参与的其他电路的工作情况。因此在仿真和程序调用时，关心的不再是某些语句执行时单片机寄存器和储存器内容的改变，而是从工程的角度直接看程序运行和电路工作过程和结果。Proteus主要由ISIS和ARES两部分组成，ISIS的主要功能是原理图设计及与电路原理图的交互仿真，ARES主要用于印制电路板的设计。本次设计主要用的是ISIS部分。Proteus ISIS是一种操作简便而又功能强大的原理图编译工具，它运行于Windows操作系统上，可以仿真、分析各种模拟器件和集成电路，该软件的特点有：实现了单片机仿真和SPICE电路仿真结合。具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统仿真、RS232动态仿真、IC调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真等功能；有各种虚拟仪器。如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。支持主流单片机系统的仿真。目前支持的单片机类型有68000系列、8051系列、ARM系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、PIC24系列、BSTAMP系列、Z80系列、HC11系列以及各种外围芯片。提供软件调试功能。在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可以观察各种变量、寄存器等的当前状态，因此在该软件仿真系统中，也必须具有这些功能；同时支持第三方的软件编译和调试环境。如KeiluVision3等软件。具有强大的原理图绘制功能。运行Proteus的ISIS程序后，进入该仿真软件的主界面。在工作前，要设置VIEW菜单下的捕捉对齐和system下的颜色、图形界面大小等项目。通过工作栏中的P（从库中选择元件命令）命令。在pick devices窗口中选择电路所需的元件，放置元件并调整其相对位置，元件参数设置，元器件间连线，编写程序；在source菜单的Define code generation tools 菜单命令下，选择程序编译的工具、路径、扩展名的项目：在source菜单的Add/remove source files命令下，加入单片机硬件电路的对应程序：通过debug菜单的相应命令仿真程序和电路的运行情况。Proteus提供了比较丰富的测试信号用于电路的测试。对于单片机硬件电路和软件的调试，Proteus提供了两种方法；一种是系统总执行效果，一种是对软件的分部调试以看具体的执行情况。对于总体执行效果的调试方法，只需要执行debug菜单下的execute菜单项或F12快捷键启动执行，用debug菜单下的pause animation 菜单项或pause键暂停系统的运行。对于软件的分部调试，应先执行debug菜单下的start/restart debugging菜单项命令，此时可以选择step over、step into和step out命令执行程序，执行的效果是单句执行、进入子程序执行和跳出子程序执行。在执行了start/restart debugging命令后，在debug菜单的下面要出现仿真中所涉及到的软件列表和单片机的系统资源等，可供调试时分析和查看。KEIL C51简介Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。用过汇编语言后再使用C来开发，体会更加深刻。Keil C51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全Windows界面。另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到Keil C51生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。 C51工具包的整体结构： uVision与Ishell分别是C51 for Windows和for Dos的集成开发环境(IDE)，可以完成编辑、编译、连接、调试、仿真等整个开发流程。开发人员可用IDE本身或其它编辑器编辑C或汇编源文件。然后分别由C51及A51编译器编译生成目标文件(.OBJ)。目标文件可由LIB51创建生成库文件，也可以与库文件一起经L51连接定位生成绝对目标文件(.ABS)。ABS文件由OH51转换成标准的Hex文件，以供调试器dScope51或tScope51使用进行源代码级调试，也可由仿真器使用直接对目标板进行调试，也可以直接写入程序存贮器如EPROM中。6.2 系统调试仿真与结果首先在Proteus的ISIS环境下根据上述设计思路选择元件，画出原理图。完成电路连接后，在Proteus ISIS界面中单击Source（源程序），建立新文件TMP.ASM（汇编程序文件），键入程序后保存。然后单击Source（源程序），选择Build All对TMP.ASM进行编译显示“Source code build completed OK.”说明编译成功，此时Proteus会自动生成文件“TMP.hex”。仿真结果截图1.如图，初始状态，LCD屏无显示，D1LED灯亮，D2LED灯灭，电机不转动，为密码输入状态。2.如图，密码输入状态，D1灯亮，D2灯灭键入的密码以“代替显示，按下”on/c“键确认输入进行开锁。3.如图，密码正确，电机开始转动，LCD屏显示“888888”，D1、D2灯灭，按“+”键可关闭电机返回密码输入状态。4.如图，密码错误，蜂鸣器发出连续警报声，随后停止，LCD屏显示“FFFFFF”，随后熄灭，返回输入密码状态。D1灯亮，D2灯灭。5.如图，输入正确密码后按“”键，进入密码修改状态，D1、D2灯亮，此时可输入新密码，之后按“on/c”键确认，再按“+”键返回密码输入状态。6.输入修改后的新密码并确认，成功开锁。结果分析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，如输入错误，则显示“FFFFFF”，进行报警，在输入时，LCD显示为“-”。输入正确时，显示“888888”，电机转动。电路密码有6位可供修改，所以他人开锁的几率很小。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，使其有很高的智能化水平。致 谢四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，我有许多美好的回忆。在这份大学的最后一页里，我要感谢的人很多，首先要感谢我的学校，感谢在这四年中教给我的做人的道理，让我从一个懵懂得高中生变成一个成熟的青年。还要感谢我的论文指导老师梁祥莹老师，在她的指导下我完成了论文，老师多次询问研究进程，并为我指点迷津。最后要感谢的就是我的父母，对于他们我更是有千言万语，还是汇聚成一句话：感谢你们一直都伴随着我。现在即将挥别我的学校、老师、同学，还有我四年的大学生活，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，有你们的伴随，才有我大学生活的丰富多彩，绚丽多姿！谢谢！参考文献1 程国钢 案例解说单片机C语言开发M. 北京：电子工业出版社2 陈忠平 基于Proteus的51系列单片机设计与仿真（第二版）M .北京：电子工业出版社3 张靖武,周灵彬. 单片机系统PROTEUS设计与仿真M北京：电子工业出版社，20074 周润景,张丽娜. 基于proteus的电路及单片机系统设计与仿真M. 北京：北京航空航天大学出版社，20065 李广弟. 单片机基础M. 北京：北京航空航天大学出版社, 20086 田鑫. OP07功率放大器J. 武汉理工大学，2009，5-67 朱清慧, 张凤蕊, 崔天嵩. 王志奎 .Proteus教程M. 北京：清华大学出版社, 8 基于单片机的温度测量系统. ，20099 ZHANG Lei, ZHOU Fei. Develop of the Blast Furnace Soft Water Temperature Measurement SystemJ. International Conference on Computer Science and Software Engineering, 2008，70-7410 Lin zhengbao .Instrument Technique and SensorJ. A kind of detecting method of more-dots temperature. 2002， pp3411 江世民. 基于Proteus的单片机应用技术M. 北京：电子工业出版社，2009附录: 程序#includeunsigned int num=10;/开始让数码管什么都显示bit set=0;/定义设置密码的位char count=-1;/开始让COUNT=-1,方便后面显示数码管sbit Beep=P12; /蜂鸣器unsigned char temp;unsigned char pws6=1,2,3,4,5,6;/原始密码unsigned char pwx6;/按下的数字存储区bit rightflag;/密码正确标志位unsigned char workbuf6;unsigned char code tabledu=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00,0x40;/段选码,共阴极unsigned char code ta