密碼鎖課程設計7

1、<p><b>　　課程設計報告書</b></p><p>　　課程名稱： 《單片機原理及應用》 </p><p>　　課題名稱： 密碼鎖課程設計 </p><p>　　系部名稱： 電氣工程系 </p><p>　　專 業(yè)：

2、 </p><p>　　班 級： </p><p>　　姓 名： </p><p>　　學 號： </p><p>　　2011年06 月20日</p><p><b>　　密碼鎖設計</b></p>

3、;<p><b>　　設計目的</b></p><p>　　1. 通過本次課程設計進一步熟悉和掌握單片機的結構及工作原理，鞏固和加深“單片機原理與應用” 課程的基本知識，掌握電子設計知識在實際中的簡單應用。</p><p>　　2 . 綜合運用“單片機原理與應用”課程和先修課程的理論及生產(chǎn)實際知識去分析和解決電子設計問題，進行電子設計的訓練。</

4、p><p>　　3. 通過計算和繪制原理圖、布線圖和流程圖，學會運用標準、規(guī)范、手冊、圖冊和查閱關技術資料等，培養(yǎng)電子設計的基本技能。</p><p>　　4. 通過完成一個包括電路設計和程序開發(fā)的完整過程，了解開發(fā)單片機應用系統(tǒng)全過程，為今后從事的工作打基礎。</p><p><b>　　設計要求</b></p><p&g

5、t;　　開機后要求輸出密碼；密碼正確‘則繼電器輸出開門信號。LED或小喇叭提示密碼通過；密碼錯誤，蜂鳴器報警；</p><p>　　連續(xù)輸入十次錯誤密碼，電路板鎖定；必須由專業(yè)人員輸入超限密碼方能解開鎖定；密碼應保證掉電后不丟失。</p><p><b>　　一、設計方案：</b></p><p>　　利用單片機靈活的編程設計和豐富的I/O端口

6、，及其控制的準確性，不但能實現(xiàn)基本的密碼鎖功能，還能添加調電存儲、聲光提示甚至添加遙控控制功能。在該實驗中共設了9個用戶輸入鍵，其中只有6個是有效的密碼按鍵，其它的都是干擾按鍵，若按下干擾鍵，鍵盤輸入電路自動清零，原先輸入的密碼無效，需要重新輸入；如果用戶輸入密碼的時間超過15秒電路將報警10秒，若電路連續(xù)報警三次，電路將鎖定鍵盤2分鐘，防止他人的非法操作。</p><p><b>　　其原理如圖所示。

7、</b></p><p>　　二、整體設計的流程圖如下：</p><p><b>　　三、模塊設計</b></p><p><b>　　1、LED顯示電路</b></p><p>　　電路設定：當程序檢測在2分鐘內沒有按鍵操作的時候，就關閉顯示。這個功能使用程序來實現(xiàn)的，一旦沒有按鍵動作

8、就啟動一個定時器，檢測在2分鐘內沒有按鍵動作的時候，啟動一個程序，關閉顯示。</p><p>　　附從單片機串口輸出的信號先送到移位寄存器（74HC164）,由于移位脈沖的作用，使數(shù)據(jù)向右移，達到顯示的目的。</p><p><b>　　2、按鍵電路設計</b></p><p>　　按鍵模塊包括有數(shù)字鍵和功能鍵。數(shù)字鍵包括0－9鍵，用于密碼的輸

9、入。功能鍵有退格鍵和確認鍵。具體的功能定義如下表。具體的功能定義如下表。</p><p><b>　　此部分電路如下：</b></p><p>　　關于矩陣式鍵盤的工作過程：</p><p><b>　?、?鍵掃描：</b></p><p>　?、?CPU先通過輸出口使所有列線輸出為低電平，然后從輸

10、入口讀入所有行線的狀態(tài)。若行線狀態(tài)都為高電平，則說明沒有鍵被按下，若行線中有低電平，則表明有鍵被按下。</p><p>　?、谂袛喟存I位置。CPU通過輸出口使列線從低位至高位逐位變低電平輸出，每次均讀入行線的狀態(tài)，以確定那條列線為“0”狀態(tài)。由行、列線的狀態(tài)就可判斷是哪一個鍵被按下(行、列交叉處) </p><p>　　③當判斷出哪個鍵壓下后，程序轉入相應的鍵處理程序。 </p

11、><p><b>　　參照本例：</b></p><p>　　a、檢測當前是否有鍵被按下。檢測的方法是P1.4-P1.7輸出全“0”，讀取P1.0-P1.3的狀態(tài)，若P1.0-P1.3為全“1”，則無鍵閉合，否則有鍵閉合</p><p>　　b、去除鍵抖動。當檢測到有鍵按下后，延時一段時間再做下一步的檢測判斷。 </p><p&

12、gt;　　c、若有鍵被按下，應識別出是哪一個鍵閉合。方法是對鍵盤的行線進行掃描。P1.4-P1.7按下述4種組合依次輸出： 　　　P1.7 1 1 1 0　　　P1.6 1 1 0 1　　　P1.5 1 0 1 1　　　P1.4 0 1 1 1　　在每組行輸出時讀取P1.0-P1.3，若全為“1”，則表示為“0”這一行沒有鍵閉合，否則有鍵閉合。由此得到閉合鍵的行值和列值，然后可采用查表法將閉合鍵的行值和列值轉換成所定義的鍵值&

13、lt;/p><p>　　d、為了保證鍵每閉合一次CPU僅作一次處理，必須去除鍵釋放時的抖動。</p><p>　　3、開鎖機構和報警模塊</p><p>　　通過單片機送給開鎖執(zhí)行機構，電路驅動電磁鎖吸合，從而達到開鎖的目的。</p><p>　　當用戶輸入的密碼正確而且是在規(guī)定的時間（普通用戶要求在12s內輸入正確的密碼，管理員要求在5s輸入正

14、確的密碼）輸入的話，單片機便輸出開門信號，送到開鎖驅動電路，然后驅動電磁鎖，達到開門的目的。其實際電路如圖2－2所示。</p><p>　　電路驅動和開鎖兩級組成。由D5、R1、T10組成驅動電路，其中T10可以選擇普通的小功率三極管如9014、9018都可以滿足要求。D5作為開鎖的提示；由D6、C24、T11組成。其中D6、C24是為了消除電磁鎖可能產(chǎn)生的反向高電壓以及可能產(chǎn)生的電磁干擾。T11可選用中功率的三

15、極管如8050，電磁鎖的選用要視情況而定，但是吸合力要足夠且由一定的余量。</p><p>　　在本次設計中，基于節(jié)省材料的原則，暫時用發(fā)光二極管代替電磁鎖，發(fā)光管亮，表示開鎖；滅，表示沒有開鎖。</p><p>　　4、關于AT24C02掉電存儲單元的設計</p><p>　　這是比較陌生的一塊知識內容，所以靠自己開始想，考慮不到這方面，所以這邊只能將別的實驗中

16、的這部分內容應用于此。</p><p>　　掉電存儲單元的作用是在電源斷開的時候，存儲當前設定的單價信息。AT24C02是ATMEL公司的2KB字節(jié)的電可擦除存儲芯片，采用兩線串行的總線和單片機通訊，電壓最低可以到2.5V，額定電流為1mA，靜態(tài)電流10Ua(5.5V)，芯片內的資料可以在斷電的情況下保存40年以上，而且采用8腳的DIP封裝，使用方便。其電路如所示。</p><p><

17、;b>　　掉電存儲電路原理圖</b></p><p>　　圖中R8、R10是上拉電阻，其作用是減少AT24C02的靜態(tài)功耗，由于AT24C02的數(shù)據(jù)線和地址線是復用的，采用串口的方式傳送數(shù)據(jù)，所以只用兩根線SCL（移位脈沖）和SDA（數(shù)據(jù)/地址）與單片機傳送數(shù)據(jù)。</p><p>　　每當設定一次單價，系統(tǒng)就自動調用存儲程序，將單價信息保存在芯片內；當系統(tǒng)重新上電的時候，

18、自動調用讀存儲器程序，將存儲器內的單價等信息，讀到緩存單元中，供主程序使用。</p><p>　　5．密碼鎖的電源電路設計</p><p>　　為了防止停電情況的發(fā)生，本電路后備了UPS電源，它包括市電供電電路，停電檢測電路，電子開關切換電路，蓄電池充電電路和蓄電池組成。電源電路圖如圖所示。</p><p><b>　　市電供電電路</b>&l

19、t;/p><p>　　220V市電通過變壓器降壓成12V的交流電,再經(jīng)過整流橋整流,7805穩(wěn)壓到5V送往電子切換電路，由于本電路功耗較少，所以選用10W的小型變壓器。</p><p>　　由R8，R9，R6，R7及IC14構成電壓比較器，正常情況下，V+<V- IC14輸出高電平，繼電器的常閉觸點和市電相連；當市電斷開，V+>V- IC14輸出高電平，由T3，T4構成的達林頓管使

20、繼電器J開啟，將其常開觸電將蓄電池和電路相連，實現(xiàn)市電和蓄電池供電的切換，保證電子密碼鎖的正常工作（視電池容量而定持續(xù)時間）。其電路圖如下所示：</p><p>　　停電檢測及電子開關切換電路</p><p>　　T1，T2構成的蓄電池自動充電電路，它在電池充滿后自動停止充電，其中D1亮為正在充電，D2為工作指示。由R4，R5，T1構成電壓檢測電路，蓄電池電壓低，則T1，T2導通，實現(xiàn)對其

21、充電；充滿后，T1，T2截止，停止充電，同時D1熄滅，電路中C4的作用是濾除干擾信號。其電路圖如圖所示：</p><p><b>　　蓄電池自動充電電路</b></p><p>　　注：此部分內容都是將別人的經(jīng)驗應用于此，自己是很難想到的。不過經(jīng)過自習學習，發(fā)現(xiàn)思路并不難，這邊用到模電以及PLC的一些知識，只是自己的知識太缺乏，所以學習得不斷深入進行。</p&g

22、t;<p>　　四、整體設計框圖修改如下：</p><p><b>　　五、心得體會</b></p><p>　　兩個星期的課程設計結束了，從中我學到了很多東西且感悟良多，體會到了課本聯(lián)系實際學以至用設計思想實際動手能力都有所提高。</p><p>　　初學單片機時覺得它深奧難懂枯燥無味，通過課程設計我體會到了編程的靈活性并對它產(chǎn)

23、生了濃厚的愛好并且鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。課程設計從設計電路到調試結束我們失敗很多次也修改很多次可謂是屢敗屢戰(zhàn)，可我們并未氣餒我們堅持到了最后，雖然最后調試出的結果還不太讓人滿意但我盡了最大努力，所以還是很高興。</p><p>　　在此次設計過程中，需要很大的耐心，并且要很細心。在焊接每個元件的時候一定要注重各個輸入、輸出引腳，因為每個引腳都是不一樣的，只要讓各個引腳互

24、相對應，才能得出準確的結果，否則，出現(xiàn)任何一點小的誤差就會對整個系統(tǒng)造成毀滅性的打擊。</p><p>　　這次課程設計使我懂得了同學間的團結合作，懂得了理論聯(lián)系實際，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才是正確的理論，從而提高自己實際動手能力和獨立思索的能力。在設計的過程中碰到問題，可以說得是困難重重，這畢竟是第一次做的，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設計的過程

25、中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學過的知識理解得不夠深刻，把握得不夠牢固并決心在以后的學習中加以改正努力訓練提高自己的動手能力。</p><p>　　在老師的辛勤的指導下，最后我們順利地完成了這次的課程設計.看見到課本所學知識得以應用心中滿是歡喜滿是激動。這次課程設計讓我的實際動手能力得到了大大的鍛煉讓我解決實際問題的能力得到了大大的提高并對本課程產(chǎn)生了濃厚的興趣以及對以后的學習充滿了信心，決定在以后的學習生活中

26、加強練習端正心態(tài)迎接新的挑戰(zhàn)。</p><p><b>　　參考文獻：</b></p><p>　　【1】.李廣弟等 單片機基礎 北京航空航天出版社 2001.7</p><p>　　【2】.樓然苗等 51系列單片機設計實例 北京航空航天出版社 2003.3</p><p>　　【3】.唐俊翟等 單片機原理

27、與應用 冶金工業(yè)出版社 2003.7</p><p>　　【4】.馬忠梅等 單片機的C語言應用程序設計 北京航空航天大學出版社 </p><p>　　錄:Ⅰ 短路電流計算書</p><p><b>　　0.4KV</b></p><p>　　35KV

28、 K2 </p><p>　　10KV </p><p>　　K2 K3 </p><p>　　110KV K1</p><p><b>　　等效電路圖</b></p>

29、<p><b>　　查表知</b></p><p>　　LGJQ-150 X*=0.1989/KM</p><p>　　選基準: =100MVA =</p><p><b>　　0.4KV </b></p><p><b>　　9 K4</b>&l

30、t;/p><p>　　35KV </p><p>　　4 5 </p><p>　　1 2 K3</p><p>　　K2 3 6 10KV </p>&l

31、t;p><b>　　K1 110KV</b></p><p>　　7 8</p><p>　　10 11</p><p><b>　　等效電路圖</b></p><p><b>　　當K1點斷路時:</b></p>&l

32、t;p>　　Us(1-3)%=10.5 % Us(2-3)%=6 % Us(1-2)%=17%</p><p>　　X1= X4=1/200(17+10.5-6)×100/50=0.215</p><p>　　X2= X5=1/200(10.5+6-17)×100/50=0.125</p><p>　　X6= X3=1/200(1

33、7+6-10.5)×100/50=0</p><p>　　Xl=X*L=0.1989×30/2=2.95= X7‖ X8</p><p>　　X10=0.38×/600=7.7 </p><p>　　X11=0.45×/800=6.8</p><p>　　X9=4%/100×100/0.22=

34、0.18 </p><p>　　X12=0.1075</p><p>　　X13=0.0625</p><p><b>　　X14=0</b></p><p><b>　　(a)</b></p><p>　　X15=7.7×6.8/(7.7+6.8)+2.95=6.

35、56</p><p>　　(b) (c)</p><p>　　X= X12‖(X13+ X9)‖X15=0.09</p><p>　　=1/ X=11.1</p><p><b>　　短路電流有名值:</b></p><p><b>　　==5.58K

36、A </b></p><p><b>　　沖擊電流:</b></p><p>　　=×1.8×5.58=14.2</p><p><b>　　最大電流有效值:</b></p><p>　　=15.58×1.51=8.43</p><p&g

37、t;<b>　　短路容量:</b></p><p>　　=×5.58×115=1111.4</p><p><b>　　K2點短路時:</b></p><p>　　X15=7.7×6.8/(7.7+6.8)+2.95=6.56</p><p>　　`

38、 (d) (e) (f)</p><p>　　X17= X15‖(X9+ X13)=0.72</p><p>　　X= X12+ X17=0.83</p><p>　　=1/ X=1/0.83=1.2</p><p><b>　　短路電流有名值:</b><

39、/p><p><b>　　==1.85KA</b></p><p><b>　　沖擊電流:</b></p><p>　　=×1.8×1.85=4.7</p><p><b>　　最大電流有效值:</b></p><p>　　=1.85&#

40、215;1.51=2.8</p><p><b>　　短路容量:</b></p><p>　　=×1.85×37.5=120.2</p><p><b>　　K3點短路時:</b></p><p>　　X18=X14 +X15=6.56</p><p>　

41、　X19= X12‖X18=0.106</p><p><b>　　(g)</b></p><p><b>　　(i)</b></p><p>　　X= (X19+ X13) ‖X9=0.145</p><p>　　=1/ X=1/0.145=6.9</p><p><

42、b>　　短路電流有名值:</b></p><p><b>　　==38KA</b></p><p><b>　　沖擊電流:</b></p><p>　　=×1.8×38=96.7</p><p><b>　　最大電流有效值:</b><

43、/p><p>　　=38×1.51=57.4</p><p><b>　　短路容量:</b></p><p>　　=×38×10.5=691</p><p><b>　　K4點短路時:</b></p><p>　　X18=X14 +X15=6.56&

44、lt;/p><p>　　X19= X12‖X18=0.106</p><p><b>　　(j) </b></p><p><b>　　(l)</b></p><p>　　X= (X19+ X13) ‖X9=0.145</p><p>　　=1/ X=1/0.145=6.9<

45、;/p><p><b>　　短路電流有名值:</b></p><p><b>　　==1000KA</b></p><p><b>　　沖擊電流:</b></p><p>　　=×1.8×1000=2545</p><p><b&g

46、t;　　最大電流有效值:</b></p><p>　　=1000×1.51=1510</p><p><b>　　短路容量:</b></p><p>　　=×1000×0.4=692.8</p><p>　　附錄Ⅱ 主接線圖</p><p&