计算机技术基础课程电子密码锁设计报告

电子密码锁小组电子密码门锁的设计重庆大学自动化学院二O一五年九月0/41电子密码锁小组13451/41电子密码锁小组11.1密码锁的使用现状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。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。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供个人使用的箱、柜、房间等。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，如防范森严的金库，需要使用复合信息密码的电子防盗锁。在国内这方面发展也较快，不管自己开发或是引进都有，在重要地方应用也较多，由于价钱比普通弹子锁较贵，早几年应用较少，现在越来越普及到平常化，未来的发展也会越来越被大众采用，由于它的功能、安全是弹子锁无法相比的。发展前境是非常大的。做这个设计不仅可以让我们了解电子密码门锁的基本工作原理，了解密码门锁的特殊功能的设置，还锻炼了我们的实际动手能力，并且与我们的专业联系紧密，用我们所学的专业知识不仅可以达到任务要求，还可以添加一些有趣的小功能，对我们有很大的帮助。1.2设计题目电子密码门锁设计：设计一个密码门锁系统，一扬声器作为发生装置，以4X4键盘作为功能按键，密码不符时控制扬声器发声报警。在计算机实验系统的基础上，自行完成扬声器模块的设计，完成该系统的基本功能，该部分占80分；并在此基础上自行完善和优化系统功能，该部分占20分（若有1.3设计的基本功能要求1.密码为6位，输入密码可以开门或修改密码2.用LED3.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。若错误则处理规则与开门2/41电子密码锁小组相同。1.4设计报告要求1.明确每位组员的详细分工。2.3.详细描述自行完善和优化的系统功能以及设计方案。4.给出系统的设计思路和意见、软件设计方案。5.画出各软件模块的程序流程图，说明硬件连接。6.列出加上必要的注释的程序清单。7.8008.所有组员在任务书上签名，将任务书装订在报告首页任务分配表：888254、8259电路设计以及设置部分程序编写88开门密码及密码对比程序比编写表13/41电子密码锁小组2.2.1.设计思想本系统设计的电子密码门锁以80486微处理器作为CPU，用8254做定时计数器产生582554块8255与LEDCPU指令可让LED显示对应功能的状态，8259做中断控制器产生中断。在此系统中，8254的功能是定时，为了达到定时5秒需8254的两个计数器，分别是计算器0和计数器1,接入8254的CLK0信号为周期性时钟信号（47KGATE0端接入高电平输出，采用方式3OUT0端输出11的CLK1与计数器0的OUT0端连接GATE1与8255的PC6连接，采用方式3OUT1端输出5OUT1接8259的IRQ0，当中断到后，CPU即处理，使液晶显示器上的数字发生变化，表示开门后5秒关门。其中8259只需初始化ICW1，其功能是向8259表明IRX输8259还是多片82598259接收到信号后，产生中断信号送CPU处理。2.2设计原理利用实验台提供的8254芯片、8259芯片、拓展板上提供的8255及键盘，8254和8259LED如输入密码正确后开门LED1-LED5显示黄色的11063编写对应功能的程序，如果按下，就会出现对应的要求状态。速执行时会与特征值对比，然后执行对应的指令，其运行结果由LED输出。2.3内容利用实验台提供的8254芯片、8259芯片、拓展板上提供的8255及键盘，设计8254和8259入密码和修改密码。按下A键：LED显示01103,颜色为黄色，输入密码；按下B键：LED显示02303,LED3为红色，其他为黄色；按下C键：确认键，当输入新密码后按下就保存新密码；按下D键：返回键，回到程序初始化。4/41电子密码锁小组33.1设计所用芯片及功能介绍3.1.18259芯片的内部结构及引脚中断控制器8259是专为控制优先级中断而设计开发的芯片。它将中断源优电路，只需对8259编程，就可以管理8级中断，并选择优先模式和中断请求方式，即中断结构可以由用户编程来设定。在MD8259芯片工作于单片方式。8259引脚图如图3.1所示。图18259引脚图各引脚功能如下：D7-D0——八条双向数据线；WR（低电平有效）——写输入信号；RD（低电平有效）——读输入信号；CS（低电平有效）——片选输入信号；A0——地址信号；INT——中断请求信号；INTA（低电平有效）——中断响应信号；CAS0-CAS2——级联信号，形成一条专用8259A总线，以便多片8259A的级联；SP/EN——从编程/5/41电子密码锁小组冲器的接收和发送。在非缓冲方式中，作为输入信号用于表示主片还是从片；IR0-IR7——外部中断请求输入线。要求输入的中断请求信号是由低电平到高电平的上升沿（并保持高电平到CPU响应时为止）或者是高电平。8259中断矢量地址与中断信号之间的关系如表2所示：008H09H0BH2CH~0CH0EH0FH20H24H30H38H3CH矢量地址说明~~~~3BH可用~23H时钟27H键盘2BH可用2FH可用33H37H可用3FH可用串行口表28259中断矢量表3.1.28255芯片的内部结构及引脚8255可编程外围接口芯片是Intel公司生产的通用并行I/O接口芯片，它具有ABC+5V单电源供电，能在以下三种工作方式下工作方式2—双向选通输入/输出方式8255引脚图如图示图38255引脚图各引脚功能如下：D7~D0——与CPU侧连接的八条双向数据线；WR（低电平有效）——写输入信号；6/41电子密码锁小组RD（低电平有效）——读输入信号；CS（低电平有效）——片选输入信号；A0、A1——片内寄存器选择输入信号；PA7~PA0——A口外设双向数据线；PB7~PB0——B口外设双向数据线；PC7~PC0——C口外设双向数据线；RESET——复位输入信号。8255端口地址表如表3所示：60H61H62H63H控制寄存器3.1.38254芯片的内部结构及引脚8254是Intel公司生产的可编程计时器，具有以下功能：（1）有3格独立的16位计数器（2）每个计数器可按二进制或十进制计数；（3）每个计数器可编程工作于6种不同工作方式；（4）8254每个计数器允许的最高计数频率为10MHZ；（58254有读回命令，除了可以读出当前计数单元的内容外，还可以读出状态寄存器的内容；图3.3是8254芯片的内部结构及引脚图，它是由与CPU的接口、内部控制电路和三个计数器组成。8254的工作方式如下述：（1）方式0：计数到0结束输出正跃变信号方式。（2）方式1：硬件可重触发单稳方式。（3）方式2：频率放生器方式。（4）方式3：方波发生器。（5）方式4：软件触发选通方式。（6）方式5：硬件触发选通方式。7/41电子密码锁小组图48254芯片引脚图3.1.4硬件连线：8255的B8255的A码以行信号为低位，列信号为高位，形成键特征值表。②8254的接线，因为需要使用8254来定时5秒，而最小的时钟频率为47K，单个8254的计数器最大初值为65536，所以需要两个计数器级联选择计数器0与计数器1，初值分别为47000与5.实验过程中使用了芯片8259，将8254的输出信号接到IRQ0③82558255的B8255的A口。C口高位接8254.④8259的接线CS接译码模块CS1，SP/1接+5V，INT1接CPU的INTR.8/41电子密码锁小组3.2电子密码门锁电路设计图图5电子密码门锁电路图3.3电路连接实物图图6电子密码门锁电路图9/41电子密码锁小组44.1程序设计思路本次设计采用的是子程序嵌套。在进行设计的时候，先写好主程序，定好程确之后将各个子程序加入到主程序进行链接调试。主程序包括：8254初始化，8255初始化、8259初始化、初始化蜂鸣器和初始化8位LED前五位，使其为黄色0、按键扫描、开门程序、修改密码。子程序包括：延时子程序、用户输入密码并保存密码子程序、判断开门密码是否正确的子程序、判断设置密码是否正确的子程序、按键子程序部分等。一开始扫描是否有键按下，判断过后就进入三种不同的状态。无键按下即为JMP程序是否正确，正确之后门打开，LED1显示1表示打开状态；如果密码输入错误，则LED4显示1表示输入了错误的密码，需要重新输入密码，LED5显示由3变为1表示剩余次数2，密码输错3次长鸣报警。如果按下的是设置键，同样的鸣报警。不论系统处于何种状态限制下，我们都能通过LED间的显示配合很容易的独处当前状态，让整个体统的流程清晰的显示出来。主程序软件设计思路：电子密码门锁的实现主要是依靠4片8255，4*4小按键，8位三色LED。在主程序的开始先初始化要用到的8位LED的前五位。A和BA键按下还是B键按下，若是A键按下则跳到开门密码部分，若是B键按下则跳到设置密码部分。若是跳到开门密码部分之后就开始调用输入密码子程序，调用完之后调用判器子程序和闪光灯子程序，跳到对应部分之后再判断是否按下D键，若按下D键则返回主程序开头，若是没按下则继续判断。跳到设置密码部分，对应LED变化提示输入管理员密码，调用输入密码子程按下D键返回键，若是按下D键则返回主程序开头，若是没按下则继续判断。跳到修改开门密码部分:对应位LED提示用户输入新的开门密码，调用输入密码子程序，调用完时候判断C键（确认键）和D键（返回键）是否按下，若按下CD键则不保存密码直接返回主程序开头；若两个按键都没有按下，则继续判断。4.2程序流程图10/41电子密码锁小组4.2.1主程序流程图前6位NN键是否按下YYN烁YYNNYY图7主程序流程图11/41电子密码锁小组4.2.2用户输入开门密码子程序流程图图8用户输入开门密码子程序12/41电子密码锁小组4.2.3用户对比开门密码子程序图9用户对比开门密码子程序4.2.4用户对比管理员密码子程序图9用户对比管理员密码子程序13/41电子密码锁小组5分别是:53叫，ＬＥＤ灯红绿闪烁；修改密码功能，若输入正确的设置密码，则显示提示信息，开始输入新密码，并且若按确认键则确认保存，返回初始界面，若按返回键则不保存返回初始界面，若设置密码输入错误次数达到3次同样显示提示信息，至９月１８日，并与９月１８日答辩。82544片8255，一片8259于扫描16位键盘以及控制蜂鸣器，还用到了8254用于计时，一片8259用于给出中断以实现５秒后关门。器在未接收信号时始终不叫，然后写入了按键扫描程序，延时程序ＤＬＹＳ１，定义了４个功能按键Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，分别为按Ａ输入开门密码，按Ｂ输入管理写后的按键扫描子程序，从而实现闪烁中调用按键扫描子程序不会出现死循环，最终基本实现了电子密码锁的功能。教，在小组成员的共同努力下，最终基本实现本次课程设计所要求的产品功能，14/41电子密码锁小组则必定能完成，甚至更好的完成任务。在此感谢我们的指导老师.，同时感谢对我帮助过的同学们，谢谢你们对我的帮助和支持，让我感受到同学的友谊。教,我十分乐意接受你们的批评与指正，本人将万分感谢。15/41电子密码锁小组[1]黄勤.微机原理与接口技术.北京：机械工业出版社.2014.1[2]微型计算机接口技术实验参考小册16/41电子密码锁小组66XYzC00到9C高417/41电子密码锁小组18/41电子密码锁小组8位019/41电子密码锁小组165给20/41电子密码锁小组x中21/41电子密码锁小组为22/41电子密码锁小组23/