电子密码门锁设计重庆大学计硬机课程设计

1、计算机硬件技术基础课程设计 课题名称：电子密码门锁设计专 业:自动化专业班 级: 组 长:组 员:组员:指导老师：胡青重庆大学自动化学院2016年9月1 基本功能要求1.1 主要内容：设计一个密码门锁系统，以扬声器作为发声装置，以4*4键盘作为功能按键，根据预设的密码对门锁实现安全控制。只有密码完全符合才能开门，密码不符时控制扬声器发声报警。在计算机硬件实验系统基础上，自行完成扬声器模块的设计。 1. 密码为6位，输入密码可以开门或修改密码。2. 用LED显示门的当前状态，以及当前功能状态。3. 按下开门键，LED显示“输入密码”提示信息，用户输入密码后，若正确则门打开，按下关门键或打开5秒后

2、关门。若密码错误则三色LED用红色显示“密码错”提示信息后，要求用户重新输入密码，3次错误后三色LED红绿交错显示错误提示信息，并且扬声器同时发声报警，按下返回键返回。4. 若按下设置键，LED显示“输入密码”提示信息，用户输入密码，若正确则LED显示”修改密码“提示信息，要求用户输入新开门密码，按确认键保存新密码后返回，按返回键则放弃修改直接返回。若错误处理规则与开门相同。 2 组员分工 赵秋帆：开门和设置程序的编写，编写主程序将其他子程序整合以及整体调试。李华东：硬件连线和8259部分中断程序、三色LED子程序的编写。刘志君：8254部分硬件连线及程序的编写、相关例题的查询以及实验报告的撰

3、写。3 硬件设计3.1 器件选择实验箱上的5片可编程并行I/O口接口芯片8255A，1片可编程定时/计数器8254，1片中断控制器8259（A），6位8段共阴极LED，两个LED小灯以及三色共阳极LED和蜂鸣器。3.2 器件功能分配设计1. 4片固定可编程并行I/O口接口芯片8255A控制三个LED显示错误信息2. 扩展可编程并行I/O口接口芯片8255A控制8段共阴极LED显示信息，同时控制扫描键盘。3. 可编程定时/计数器8254完成关门定时，扬声器报警频率信号。4. 中断控制器8259（A）控制中断。5. 扬声器完成报警。3.3 硬件连线根据前面的分析以及器件功能分配，进行硬件连线地址：

4、可编程并行I/O口接口芯片8255A接300H可编程定时/计数器8254接320H中断控制器8259A接340H接线：1. 可编程定时/计数器8254计数器0 CLK接频率信号47KHZ ,GATE接+5V, OUT接计数器1的CLK2. 可编程定时/计数器8254计数器1 CLK接计数器0的OUT口,GATE接+5V, OUT接8259IRQ03. 可编程定时/计数器8254计数器2 CLK接频率信号3MHZ, GATE接+5V,OUT接扬声器信号输入端 4. 扩展可编程并行I/O口接口芯片8255AA口接LED段选，B口接LED位选，b0接开关状态LED灯，b1接功能状态LED小灯，C口高

5、四位接键盘列信号，低四位接键盘行信号5. 中断控制器8259（A）INT1接INTR，SP/1接+5V，IRQ0接8254计数器1OUT6. 蜂鸣器信号接8254计数器2OUT硬件连线原理图如图图3.3.1 8254定时/计数器原理图图3.2.2 键盘接口原理图图3.3.3 三色LED原理图图3.3.4 8259原理图4 软件设计经过分析，电子密码门锁设计程序分两大部分。其一，开门功能程序，流程图如图2.2.1；其二，修改密码程序，流程图如图2.2.2。使用可编程并行I/O口接口芯片8255A控制6位8段共阴极LED显示提示信息和输入的密码、控制键盘扫描以及控制两个LED小灯分别显示功能状态和

6、开关门状态；使用可编程定时/计数器8254完成计时5S和蜂鸣器信号生成；使用中断控制器8259A控制计时5S后完成自动关门与三色LED红绿交替功能，使用三色LED提示错误。以下分别为开门程序流程图和设置程序流程图：否密码正确否开始LED显示当前功能状态及门的开关开门键A按下LED提示输入密码否是h否LED显示开门。计数器开始计时5sE是否按下是h错误计数器清零返回三色LED显示Error错误计数器+1错误三次是h否蜂鸣器报警。错误计数器清零三色led红绿交错F是否按下是h否 图4.1.1 开门程序流程图图4.1.2设置程序流程图5 使用说明3.1 功能及显示说明1. 系统初始密码为000000

7、（密码只能是6位）；2. 密码可以由09组成；3. 开门5S后，自动返回关门状态；4. 左侧LED小灯：功能指示灯，亮表示开门功能状态，灭表示设置功能状态；5. 右侧LED小灯：开关门状态指示灯，亮表示打开，灭表示关闭；6. 提醒输入密码显示为：INPUT；7. 提醒修改密码显示为：CHANGE；8. 提示密码错误显示为：Error；9. 密码错误三色LED显示 为：Error（红色）；10. 错误三次三色LED显示 为：Error (红绿交替 )；11. 错误三次蜂鸣器报警。3.2 操作说明1. A键-待机界面时进入开门功能；2. B键-待机界面时进入设置功能；3. E键-返回键，开门后，按

8、下返回键返回关门状态4. F键-确定键，显示提醒时，需按确定键继续；输入密码后，按确认键确认提示密码错误，需按确认键重新输入；报警后，需按确认键返回关门状态。6 结果显示在实验板上结果显示根据题目的要求， 通过调试运行程序，得到了各种情况如下：（1） 关门状态显示INPUT，如下图6.1.1图6.1.1 关门状态显示情况（2）输入密码状态显示，结果如图4.1.2图6.1.2 输入密码状态显示情况（2） 开门状态显示，结果如图6.1.3 图4.1.3 开门状态显示（3） 改密码界面显示CHANGE，结果如图6.1.4 图6.1.4 改密码界面显示(5) 密码输错三次，三色LED交替闪烁，结果如图

9、6.1.5 图6.1.5 输错三次密码7 总结7.1 赵秋帆（20134692）心得体会：赵秋帆（20134692）心得体会：这次课程设计中，我主要负责开门功能和设置功能的实现，并编写主函数，将其他成员编写的子函数整合在一起，在这次课程设计中，遇到了不少难点，比如，在实现“开门后5秒后关门，或者按关门键关门”该功能中，实现起来就颇为费劲，首先因为按键盘关门，有一个扫描的问题，在扫描程序中，如果不按键，就会一直扫描，没法跳出扫描程序段，就更没法执行5秒关门这一指令，于是，在这里使用了定时中断的方法，利用8254定时5秒，触发中断，使一自定义标志位置1，在按键扫描的程序中加入判断该标志位是否为1，

10、为1则直接跳出扫描程序段，从而解决键盘扫描子程序不按键不可跳出的问题，使得“开门后5秒后关门，或者按关门键关门”该功能得以实现。再比如实现“显示开门或设置的功能状态和门的开关状态”这一功能时，原本是打算，将该两个状态的显示合二为一，一同显示在LED上，后来发现此举不太妥当，一方面因为，不能实时显示门的开关状态以及开门或者设置功能的状态，像显示“输入密码”或是“修改密码”之类需要占用LED显示的时候，就无法显示。另外一方面因为，这样所表示出来门的状态，实际上是比较虚假的，只是取了3个静止状态来表示门的状态：1.开门功能，关门状态2.开门功能，开门状态3.设置功能，关门状态。而门的开关状态，应该是

11、独立出来，这样才更加符合实际。因此我们在这问题的解决上，使用了2个小灯，其中1盏的亮灭代表 开门和设置状态，另外一盏的亮灭代表门的开关状态。但是这样后，便有了新的问题，没有足够的输出口供使用，我们唯一能找到的输出口，只有控制LED6位位选的B口所剩下了2个输出口A1和A0，而要使用A1，A0，且使A1，AO独立起来，就必须在程序里面下功夫，使LED在正常显示的同时，且不影响A1,A0位。为了解决这一问题，我设置了一个名为LEG的存储单元，用来保存A1，A0的状态，在每个需要LED显示的地方，先将LEG的值赋予AL，再用或运算来控制前面六位的位选，从而达到LED正常显示，且不影响A1，A0的目的

12、。通过这次课程设计，我更加熟练地掌握了硬件基础的知识，复习了8254，8259，8255以及4*4键盘、单色LED、三色LED等硬件的使用，在这次课设中，我们遇到了不少困难，但都在小组的共同努力下，逐一解决，使我们虽然辛苦，却乐在其中。7.2 李华东(20134678)的心得体会：刚拿到这次课程设计的题目乍看了一下感觉并不难，刚有点松懈下来，结果到了实验室却发现这次实验大方向虽然简单，但是其中充满了复杂的小细节，在程序编写过程中也多次让我们小组的成员们绞尽脑汁。其中最突出的就是用led来显示提示信息，这本来是一个很简单的任务，在去年课程的学习中我们也对此驾轻就熟，但是到了实战却发现有好多我们想

13、用的字母都拼不出来，为了避免引起界面混乱，我们不得不重新更改了我们的计划，添加了两个led小灯作为指示灯来显示工作状态与门的开关。这虽然加大了我们的工作量，但是却在理论上简化操作界面。但是难题又接踵而至输出接口不够用了，在上述情况下我们的8255的a口用于段选，b口用于位选，c口用于接键盘，那么仅有的两个输出口就只能从位选上省，但是在led显示程序上位选的扫描显示程序又会影响到led小灯的暗灭。在我们百思不得其解的时候，组里的大神灵机一动，想出了先将寄存器数值（如10000000）与一个00000011再或一个01000000，保护了最后两位不受位选扫描的影响，这种解决问题的方法给了我很大的启

14、发。这之后我们小组一路过关斩将，排除了一个个问题，终于将课设圆满完成。这其中也不乏各种难题，比如8259a中断部分程序的编写就给我造成了很大的困扰，在连续看了一天书之后我终于把它搞懂并完成了程序的编写。总的来说，这次课程设计使我们熟悉了以前学过的知识，也是我们逐渐的掌握了一些思考方法以及提升了部分技能，同时，团队协作能力也得到了提升，收获不小，也让自己对未来增加了一些自信心。这次的课程设计我对为指令的设计和流程都有了更深的理解，进一步熟悉了计算机硬件技术原理的基本知识，同时也加深了解了模块化程序设计的基本过程，掌握了一些基本的软硬件设计知识并对其进行了基本的运用，在模块化程序设计中运用了很多知

15、识，以及几块芯片8255、8254、8259来实现计数器、定时器、查询的功能等，即实现了对以往所学内容的复习，也让自己更加对他们的实际运用能力得到了增强，使自己比以前的动手能力与对课题的思考能力得到了增强。通过实践，提高了我的实际操作能力，从以前所学理论上升到实践，真正做到了学有所用，同时也认识到了自己的不足之处，对转移指令、芯片工作方式等都不是很熟悉，但是自己受益匪浅。7.3 刘志君（20134679）的心得体会：以前上微机课的时候，因为自己的不重视，我都不知道，硬件到底是什么，用来做什么，怎样实现。当理论和实际发生隔阂，不知道怎样将学的枯燥无味了理论知识融入实际中，这种学习当然会十分苦恼，

16、以至于学习激情大打折扣，所以对硬件连接和汇编语言掌握得一塌糊涂，这也使得这次课程设计一直跟不上组员的节奏。因此我只能尝试着完成组长赵秋帆交给我的一些简单的工作，同时边做边向他们请教。在程序的编写和调试方面我一直是出于半懵状态，在组长对各种状况想方设法进行解决的时候，虽然我并没有能力去给出什么决定性的建议，但是我也还是强迫自己尽可能的加入，尽可能的提出自己的见解。而在这半学习半时间的过程中，我也是学到了很多以前被抛却脑后的硬件连接和汇编知识。虽然现在让我独自去完成这个课程设计我照样会感到困难，但是课程设计工作中的一部分事情我却相信自己可以做到很好了，比如说8255模块的硬件连接以及8254部分相

17、关程序的编写。现在的我也理解了八段LED位选和段选的具体含义，位选用来控制几个LED灯的显示，而段选则控制这些LED灯显示的内容，也就是各笔画数码管的亮灭。虽然是很基础的知识，但是对于理解硬件连接和数据写入有很大的帮助。总之，这次实践，补习了我理论课漏掉的知识，提高了我的实际操作能力，从以前所学理论上升到实践，真正做到了学有所用，同时也认识到了自己的不足之处，并且意识到所学理论知识的重要性，这虽然只是一次课程设计，却也是对以后工作的映射，理论学习是工作时间的基础，所以万万不可忽视。而且课程设计可以体现出团队合作程度，紧密合作加上明确分工，能够大大地提高设计速度，在动手设计之前，最好将设计所需要

18、的数据，程序准备好，为了判断设计结果是否正确，有必要在准备阶段计算理论值。仔细分析指令的每一位，以及理清思路，在设计时做到胸有成竹。8 附录8.1 程序清单.486CODE SEGMENT USE16ASSUMECS:CODEORG1000HBEGIN: JMPSTARTSHOWINPUTDB06H,37H,73H,3EH,31H,00H;显示输入密码SHOWCHANGEDB39H,76H,77H,37H,7DH,79H;显示修改密码SHOWERRORDB79H,50H,50H,5CH,50H,00H;显示错误SHOWSTOPDB40H,40H,40H,40H,40H,40H;显示横杠INPU

19、TWATDB40H,40H,40H,40H,40H,40H;输入密码暂存PASSWORDDB3FH,3FH,3FH,3FH,3FH,3FH;密码储存PASSWORD1DB3FH,3FH,3FH,3FH,3FH,3FH ;密码备份PASSNUMDB6;输入密码计数标志CHECKFDB0;密码检测标志ERRORNUMDB3;错误计数OTCOUTDB0;开门后关门程序跳出标志KEYZHIDB0LEGDB1;*主程序开始START:LEASI,INPUTWATCALLCLR;清除输入密码存储单元MOVDX,20CH;四片8255初始化MOVEAX,80808080HOUTDX,EAXMOVDX,30C

20、H;扩展8255控制字，AB输出，C高出低入MOVAL,81HOUTDX,ALMOVDX,32CH;8254计数器0初始化工作在方式2下MOVAL,34HOUTDX,ALMOVDX,32CH;8254计数器1初始化工作在方式0下与计数器0级联计时5SMOVAL,50HOUTDX,ALMOVDX,32CH;8245计数器2初始化工作在方式3下MOVAL,10110110BOUTDX,ALMOVDX,340H;初始化8259 写ICW1MOVAL,000010011BOUTDX,ALMOVDX,348H;写ICW2中断类型号为40H47HMOVAL,40HOUTDX,ALMOVDX,348H;写I

21、CW4MOVAL,01HOUTDX,ALMOVDX,348H;写OCW1，开放所有IRMOVAL,00HOUTDX,ALCLI;填开门后关门跳出中断向量MOVDS,AXMOVBX,4*40HMOVAX,OFFSETINTOTCOUTMOVBX,AXMOVAX,SEGINTOTCOUTMOVBX+2,AX;*开门功能程序OPENDOOR:ANDLEG,11111101B ;功能指示灯亮MOVDX,304HMOVAL,LEGOUTDX,ALOSHOWINP:LEABX,SHOWINPUT ;显示输入密码提示，按下F确认CALLSHOWANDKEYCMPCL,0B7HJZSETTINGCMPCL,7

22、7HJNZOSHOWINPPAA:LEASI,INPUTWATCALLCLRPA0:MOVPASSNUM,06H ;输入密码,按下D键可以消除上一次输入，按下E键可以重新输入，输入完成后按下F键确认LEASI,INPUTWATPAL:LEABX,INPUTWATCALLSHOWANDKEYJMPPAPASSN:LEABX,INPUTWATCALLSHOWANDKEYPA:CALLKEYTOSHOWINCSIDECPASSNUMJNZPASSNPA3:CALLSHOWANDKEYCMPCL,77HJZPA2JMPPA3PA2:MOVPASSNUM,06HCALLCHECK;调用密码匹配CMPCH

23、ECKF,01HJNZPASSERPASSRI:ANDLEG,11111110BMOVDX,304H;功能指示灯亮MOVAL,LEGOUTDX,AL;密码正确，开门指示灯亮，按下E键或者5秒后关门STICALLOPENTOCLOSECALLSHOWANDKEYCMPCL,7BHJNZPASSRICLIORLEG,00000001BMOVERRORNUM,3JMPSTARTPASSER:CALL LER3MOVDX,328H;计数器2报警解除计数初值MOVAX,0OUTDX,ALMOVAL,AHOUTDX,ALJMPSTART;*设置功能程序SETTING:MOVDX,304H;功能指示灯灭OR

24、LEG,00000010BMOVAL,LEGOUTDX,ALSSHOWINP:LEABX,SHOWINPUT;提示输入密码 CALLSHOWANDKEY CMPCL,0BBH JZ OPENDOOR CMPCL,77H JNZSSHOWINPPBB:LEASI,INPUTWATCALLCLR ;输入密码PB0:MOVPASSNUM,06H;按下D键可以消除上一次输入，按下E键可以重新输入，输入完成后按下F键确认LEASI,INPUTWATPBL:LEABX,INPUTWATCALLSHOWANDKEYJMPPBPASSN1:LEABX,INPUTWATCALLSHOWANDKEYPB:CALL

25、KEYTOSHOWINCSIDECPASSNUMJNZPASSN1PB3:CALLSHOWANDKEYCMPCL,77HJZPB2JMPPB3PB2:MOVPASSNUM,06HCALLCHECK;调用密码匹配CMPCHECKF,01HJNZPASSERLPASSRI1: ;密码正确，提示修改密码，按下F继续LEABX,SHOWCHANGECALLSHOWANDKEYCMPCL,77HJNZPASSRI1PCC:LEASI,PASSWORD1CALLCLR ;输入新密码PC0:MOVPASSNUM,06H ;按下D键可以消除上一次输入，按下E键可以重新输入，输入完成后按下F键确认LEASI,P

26、ASSWORD1PCL:LEABX,PASSWORD1CALLSHOWANDKEYJMPPCCHANGE:LEABX,PASSWORD1CALLSHOWANDKEYPC:CALLKEYTOSHOWINCSIDECPASSNUMJNZCHANGEPC3:CALLSHOWANDKEYCMPCL,77HJZYESNOJMPPC3YESNO:LEABX,PASSWORD1CALLSHOWANDKEY ;按下E键取消修改并返回CMPCL,7BHJZNOYES:CMPCL,77H ;修改成功，按F确定并返回JNZYESNOLEABX,PASSWORD1LEASI,PASSWORDMOVAH,0CLEAR1

27、:MOVAL,AHXLATMOVBYTEPTRSI,ALINCSIINCAHCMPAH,06HJNZCLEAR1NO:JMPSTARTPASSERL:CALLLER3MOVDX,328H ;计数器2报警解除计数初值MOVAX,0OUTDX,ALMOVAL,AHOUTDX,ALLEASI,INPUTWATCALLCLRJMPSTARTCLRPROC NEAR MOVAL,6INPUTWATL:MOVBYTEPTRSI,40H INCSI DECAL JNZINPUTWATL RETCLRENDPSHOWANDKEYPROCNEARSHOWSTATEL:MOVAH,00HMOVKEYZHI,80H

28、;位选SHOWSTATEL1:MOVAL,AHXLATMOVDX,300HOUTDX,AL;送段MOVDX,304HMOVAL,LEGORAL,KEYZHIOUTDX,AL;送位选RORKEYZHI,1INCAH ;位选向右移位 KSCANL:MOVCL,0EFH ;按键扫描NXTCOLL:MOVAL,CLMOVDX,308HOUTDX,ALINAL,DXANDAL,0FHCMPAL,0FHJNZFNDKEYLROLCL,1JCNXTCOLLCMPOTCOUT,1JNZLLMOVCL,7BHMOVOTCOUT,0RETLL:CMPAH,06HJZSHOWSTATELJMPSHOWSTATEL1

29、FNDKEYL:ANDCL,0F0H ;键特征值形成ORCL,ALCALLSHOWHENGCALLDELYKEYUPL:MOVAL,0;按键防抖动MOVDX,308HOUTDX,ALINAL,DXANDAL,0FHCMPAL,0FHJNZKEYUPLRETSHOWANDKEYENDP;*键特征值到短代码的转换KEYTOSHOWPROCNEARCMPCL,0EEH;0JNZKL1MOVBYTE PTRSI,3FHRETKL1:CMPCL,0EDH;1JNZKL2MOVBYTE PTRSI,06HRETKL2:CMPCL,0EBH;2JNZKL3MOVBYTE PTRSI,5BHRETKL3:CM

30、PCL,0E7H;3JNZKL4MOVBYTE PTRSI,4FHRETKL4:CMPCL,0DEH;4JNZKL5MOVBYTE PTRSI,66HRETKL5:CMPCL,0DDH;5JNZKL6MOVBYTE PTRSI,6DHRETKL6:CMPCL,0DBH;6JNZKL7MOVBYTE PTRSI,7DHRETKL7:CMPCL,0D7H;7JNZKL8MOVBYTE PTRSI,07HRETKL8:CMPCL,0BEH;8JNZKL9MOVBYTE PTRSI,7FHRETKL9:CMPCL,0BDH;9JNZKLAMOVBYTE PTRSI,6FHRETKLA:CMPCL,0B

31、BH;AJNZKLBMOVBYTE PTRSI,77HRETKLB:CMPCL,0B7H;BJNZKLCMOVBYTE PTRSI,7CHRETKLC:CMPCL,7EH;CJNZKL0MOVBYTE PTRSI,39HKL0:RETKEYTOSHOWENDP;*密码检测程序CHECKPROCNEARLEASI,INPUTWATLEADI,PASSWORDCHECKL0:MOVAL,BYTEPTRSIMOVAH,BYTEPTRDICMPAL,AHJNZCHECKERINCSIINCDIDECPASSNUMJZCHECKRIJMPCHECKL0CHECKER:MOVCHECKF,0MOVPASSNUM,06HRETCHECKRI:MOVCHECKF,1MOVPASSNUM,06HRETCHECKENDP;*延时子程序DELYPROCNEARPUSHCXMOVCX,0FFFFHDELY_L0:LOOPDELY_L0POPCXRETDELYENDP;*三色LED子程序LER3PROCNEARDECERRORNUMJZWARMOVDX,200H;5片8255给段选（每片前一个）MOVEAX, 0FFAFAF