电子密码锁的设计-郭春伟

摘要：本文是基于STC89C52单片机研究的电子密码锁，使用软件编程和仿真软件，进而用C语言对52单片机按需编程。现在生活中，传统机械锁已无法满足现代人们的需求，而为了提高机械锁的性能从而满足人们的需求，电子锁也就应运而生了。电子密码锁的核心部件一般为单片机，对比其它，单片机的优势十分突出，不光能够实现软硬件的解析，还可以进行自主设计和调整。以达到单片机对电子密码锁智能化控制的效果。电子密码锁有成本低、可靠性高、功耗低等优点。还具有修改并保存密码、超次报警、超次自定锁定、密码输入错误防盗报警等功能。本论文将以STC89C52单片机为例，以相关的硬件设备和电路，完成对密码的设置、保存、识别、驱动蜂鸣器报警、驱动执行器、液晶屏显示等功能。单片机接受键入的密码，并与储存在EEPROM中的六位密码进行对比，若正确则驱动器执行开锁程序，若不正确则不予响应。六位密码可以有多大100多万组不同的组合供用户随意设置，保密性极高，远超传统的机械锁。关键词：电子密码锁、单片机、矩阵键盘、软件控制、硬件控制、密码存储与识别introductionAbstract:ThispapermainlystudiestheelectroniccombinationlockbasedonSTC89C52microcontroller,andusessimulationsoftwareandsoftwareprogrammingsoftwaretoprogramthemicrocontrollerondemandusingprogramminglanguage.Intoday'slife,traditionalmechanicallockscannolongermeettheneedsofmodernpeople.Inordertoimprovetheperformanceofmechanicallockstomeetpeople'sneeds,electroniclockshaveemerged.Electroniccodedlocksgenerallyusesinglechipmicrocomputerasthecorecomponent.Comparedwithothercomponents,singlechipmicrocomputerhasgreatadvantages,whichcannotonlyrealizesoftwareandhardwareanalysis,butalsodesignanddebug.Soastorealizetheintelligentcontroloftheelectroniccodedlockbyusingthesinglechip.Thecombinationlockhastheadvantagesoflowcost,highsafetyperformance,lowpowerconsumption,easyoperation,etc.Italsohasthefunctionsofmodifyingandsavingpasswords,over-timealarm,over-timeself-lockingandanti-theftalarmduetoincorrectpasswordinput.ThisdesigntakesSTC89C52microcontrollerasthecoreandisequippedwithcorrespondinghardwarecircuitstocompletethefunctionsofpasswordsetting,storage,identification,buzzeralarmdriving,electromagneticactuatordriving,LCDdisplay,etc.Thesinglechipacceptsthetypedpasswordandcomparesitwiththesix-digitpasswordstoredinEEPROM.Ifitiscorrect,thedriverexecutestheunlockingprocedure,andifitisincorrect,itwillnotrespond.Thesix-digitpasswordcanhaveasmanyas1milliondifferentcombinationsforuserstosetatwill,withextremelyhighconfidentiality,farexceedingthetraditionalmechanicallock.Keywords:electroniccombinationlock,singlechipmicrocomputer(STC89C52),matrixkeyboard,softwareandhardwarecontrol,passwordstorageandidentification第1章绪论1.1课题背景随着人们经济水平的提高和安全防范需求的日益增长，对锁具安全靠的要求也随之提高。现代人平常生活和工作中，有房子、公司、单位等很多需要保密的地方,传统机械锁已无法满足现代人的这些需求。顺应时代潮流，电子锁横空出世。到目前为止，虽说机械锁仍占据不小的市场，但是，现今机械锁在很多领域和环节已无法满足人们的安全需求。它较高的互开率、刻板的开锁方式、死板的保护方式等弊端，都在为电子锁的发展“添砖加瓦”。在紧急开锁状态或忘带钥匙的情况下，越发的衬托出电子锁的优势。所以，电子密码锁成为了大势所趋，并开辟创造出非常大的发展空间。按照论文设计的需求，通过输入密码来管控电路或芯片是否工作运行，以此来满足受控电子锁的解锁与锁定等一系列任务需求。目前，电子锁的种类很多，每一种工作原理都有自己的优点，有高成本的芯片电子锁产品，也有电路简单的产品。本论文在设计思路方面是以STC89C52芯片为核心来开发电子密码锁，通过C语言变成来达到所预想的设计效果。性能和安全性远超了传统机械锁，在很大程度上满足了现代人们的日常需求。其主要优点有：可用于编码的量远高于传统机械锁（可设置的密码），多达100多万组，非用户本人及授权人开启的可能微乎其微，保密性极高。可以按照需要更改密码，并且，用户可以根据需要多次更改密码（而不是由次数限制），从而达到防止密码被盗的效果，大幅的规避了因人员更替而使锁出现安全隐患的结果，成本的开销相对有较大幅度的减少。错误代码输入保护。如果密码输入错误，系统就会发出警报，假若错误数次达到3，电子锁将自动锁定（防止试探开锁）。操作简单，一学就会。断电存储1.2课题的目的和意义随着人类的不断发展，科学和计算机技术也随之不断发展稳步向前，由于技术的支持，单片机在性能方面得以不断提高。与过去相比，性价比有了明显的提高，技术正变得越来越完善。与人们的需求也愈发的接近，在体积、功耗、控制能效等方面都非常出色。因为自身的优势，在军用民用等一系列领域得以被大规模应用。本文设计所需要的功能，主要以单片机和它附加的数据采集和控制算法来完成，并经过多次测试和调整来提高和完善总体的电路设计能力，达到了解和设计出电子锁的目的。自1980年以来，随着技术的发展，电子锁专用的集成电路也随之实现，电子锁得以登上历史的舞台。由于其体积小、可靠性高、成本适常，在各个场合逐渐取代传统的机械锁。时至今日，我们国家的电子锁整体水平还是落后于其他西方国家和发达国家一些的，相比于他们，我们还需要努力追赶并完成超越，所以在这方面，我国有求于他国，所以也就导致了我们的电子锁在技术方面的成本相对高昂，这也直接对我国电子锁业的发展造成了不利影响。由此导致在推广和普及方面有了一定的困难。造就了偌大的国家所拥有的厂数，与我国地位和格局是不匹配的格局。目前我们自己开发的电子锁还不太成熟，市场结构也处于未形成状态，普及度和知名度也理所当然的不会太高，应用也不会太广泛，要走的路还有很多。以目前的市场情形来看，我国的电子锁业的前途一片光明，希望我国的企业家有人能在电子锁行业大放光芒，打造出属于我国自己的电子锁，开创属于我们自己的技术，使我国的电子锁在世界中占有一席之地。1.3电子密码锁的发展趋势以现有技术和市场拥有度看，键盘式电子密码锁占据绝大多数市场份额，主要用于一系列金融行业。使用键盘输入类型的电子锁，和打电话很相似，易上手操作。“密码”记在用户脑海里，准确又可靠，安全系数高，随机开锁的可能性极低。但密码也不能设置的过于简单，否则容易被心怀不轨的破解或被旁观者窥测到，从而造成安全系数不高使自身受到损失的后果。当然，密码也不能太复杂，太过复杂就会演变为负担，在平时的使用过程中会感到不方便。故，为了充分发挥电子锁的优势，使其在市场中的份额稳步增长，电子密码也在不断发展中，进而新增了许多功能，比如用户可根据自身需求和喜好随意设置密码；还有一种很有“心机”的“键盘乱序技术”，该技术可使每次输入密码时键盘的字节随机变换，而并非一成不变，因此，就算被旁人看见操作动作也难以窥测出密码；多重密码设定技术的诞生，主要是为了用于多人分权使用（防止个人权限过大），单组密码输入无法解锁，必须输入规定组数的密码，系统才会执行解锁程序。这一技术大大提高了保密性和安全性，很大程度有效防范“一家独大”的情况。此技术也可以通过限定密码的先后顺序和时间区段来设置解锁程序，只要顺序或者时间段错误均会被系统判定为无效，锁具的安全性进一步得到提升。输入密码的过程通常会涉及输入错误代码，在输入错误次数达三次时“阻止”键盘会自动锁定并且不接受输入操作。很好的限制了密码锁被试探开锁。虽然现在市场上不断涌现各种新式电子密码锁，键盘式电子密码锁在当下的市场中占有很大份额‘’稳坐一方江山‘’，并处于主流位置。电子锁被广泛用于金融行业，其根本作用是为了保护资产，给与指定人员“权限”，杜绝无关人员的接触，只有被授权或用户自身才可以通过电子锁的判定存取钱物或者进出特定的地方。无论如何，无论锁具本体技术多先进，都必须以实体物质来充当技术的载体，来实现用户所需要的功能和作用，并且可以对破坏锁体的行为可以起到阻止或延缓的作用，为使用者争取反应的时间。现今提高电子锁防护能力离不开报警，通过与警局或派出所联网来保证其的安全，也可以综合人力物力两种防范作用。电子锁具备了探测和与警局联网功能，才能实现自动报警的需求，根据使用场所和防护需求，按照需求定制达到最高安全性能。在我国的金融行业中，离不开联网报警，这也是他们保护自己的一种手段。参照以往的经验来看，金融业的运行离不开安全风险的防范。其中，电子密码锁起到了中流砥柱的作用。1.4系统总体方案设计1.4.1设计要求（1）熟悉STC89C52单片机的开发环境，用相关编程语言进行编程。（2）熟悉STC89C52单片机的结构构造、结构功能和基础调试的方法。（3）基于STC89C52单片机构建最小系统，完成相关需求的设计。（4）电子锁的原理和方法。1.4.2芯片选择在此次论文设计中，我们所要设计的系统所采用的控制器是STC89C52型号的单片机。之所以选用他，与它自身所带有的优点离不开，比如高可靠性、高性价比、低功耗、小尺寸等优点，正是我们所需要的。伴随着它的这些优点，该型号的单片机得以迅速发展和推广。当然，它的优势还有很多，比如拥有强大的算术功能、可以灵活的进行软件编程、相对于其他芯片的高自由度、各种逻辑功能都可通过编程实现等，且自身还带有定时器和计数器。以上种种就是我选择它的原因。第2章系统硬件设计2.1整体方案设计2.1.1系统概述系统的核心器件为STC89C52单片机，当然，只有一个单片机还不够，这样会成为“光杆司令”，离搭建成我们所需设计的系统还相差甚远，还需要与电阻和电容等其他元件进行配合使用，才能顺利构建出这个单片机（STC89C52）的最小系统。至于没有提到的其它模块以该最小系统为核心来围绕展开。显示设备采用1602液晶，用来显示锁态和密码输入（显示密码输入是为了让用户知道自己的密码输入状态）；因为在系统中有较大的按键需求，所以在密码输入模块采用4*4矩阵键盘（这里的4*4矩阵已足够满足需求）；最后我们以EEPROM芯片中的AT24C02进行密码存储。AT24C02记忆芯片通过IIC接口和单片机进行数据传输，在密码存储方面有特殊写保护功能；发音装置采用可以提前设置按键音和报警音的有源蜂鸣器；电磁锁由继电器驱动；电源通常使用USB5V。2.1.2系统框图STC89C52STC89C52单片机最小系统1602液晶模块1602液晶模块电源蜂鸣器模块电源蜂鸣器模块矩阵键盘继电器模块矩阵键盘继电器模块密码存储模块密码存储模块2.2最小系统模块2.2.1STC89C52简介（1）概述主要功能特性1、兼容MCS51指令系统2、8k可擦写大于1000次的FlashROM3、32个双向I/O口4、256x8bit内部RAM5、3个16位可编程定时/计数器中断6、时钟频率0-24MHz7、2个串行中断8、2个外部中断源9、共8个中断源10、2个读写中断口线11、3级加密位12、低功耗空闲和掉电模式 （3）STC89C52单片机的引脚功能图2.2.1STC89C52引脚图①主电源引脚②外接晶体或外部振荡器引脚③控制信号线④多功能I/O口引脚表2.2.1P3口的第二用途端口引脚第二功能注释P3.0RXD串行口数据接收端P3.1TXD串行口数据发送端P3.2/INT0外中断请求0P3.3/INT1外中断请求1P3.4T0定时/计数器0外部计数信号输入P3.5T1定时/计数器1外部计数信号输入P3.6/WR外部RAM写选通信号输出P3.7/RD外部RAM读选通信号输出2.3最小系统电路下图2.3为STC89C52的最小系统的电路图，该最小系统由复位电路、晶振电路和电源电路组成。晶振电路：由2个30pF的电容（C2和C3）以及一个12M的晶振所构成。电容在这里起起振作用。电容在该电路的取值范围为15至33pF（另外晶振的取值也可为24M）。单片机执行速率与晶振取值呈正相关，所以应尽可能提高晶振的取值，以便使单片机运行速率达到最高（当然晶振的取值也得适度，否则可能会适得其反）。晶振部分越靠近单片机越有利于系统运作，所以在设计系统是应充分考虑这一有利条件。复位电路：该电路在单片机的作用中与重启程序在电脑中的作用相类似，使用电脑的过程中，会无法避免的遇到故障，比如遇到电脑无法靠自身排除的故障（死循环），此时就需要启动重启程序（按下重启键）来结束此次的死循环，清掉故障。接下来按照预先设置的运行顺序，从头开始重新运行。我们设计中的单片机的复位电路和前面所提到它的运行原理很相似，假若它的系统在运行过程中也不慎陷入死循环，按下复位按钮，就可以顺利清掉故障，该系统程序则将重置。复位电路的构成：由一个10uF的极性电容和一个10K的电阻R3组成。系统通电时，RESET脚出现高电平，出现的高电平与电路中的RC值有关并受它决定。经典的51单片机RESER脚中，连续出现两个机器周期以上的高电平将自启复位电路自动复位。电源用的是5V的USB直供电，也可以用充电宝、电脑USB接口等设备进行供电。综上所述，整个系统得以安全稳定地运行。本设计的液晶数据口采用STC89C52中的P0口，若把P0口当普通的I/O口使用，还需在P0口接一个排阻R1（10K）。其中需要注意的是，P31接高电平时，执行复位程序的单片机从内部的ROM的000H为开头开始执行。而接低电平时，执行复位程序后的单片机从外部的ROM的000H开始执行的。程序储存于单片机内部的，所以31引脚得接高电平，以此保证内部的读取程序达到预先设置效果。2.4按键输入模块在人类与单片机打交道的过程以来一直以键盘作为主要设备。按照现在市场需求分析开看，还有很多问题等待解决，以现在只有扫描和读取当前时态的键盘模块是远远不够的。由于操作简易，键盘的操作过程中操作失控和误操作等状况也是比较容易发生的。在实际应用过程中，在硬件电路要求不高的电路中一般多以独立键盘为主，因为它满足硬件电路相对简易，程序设计也比较简单的需求，所以得以在市场中占据一方席位；在端口资源耗费较大的电路中一般多以矩阵键盘为主，在硬件电路上和程序方面都要比独立键盘复杂繁琐许多，但它在端口资源节省这一块占据显著优势，一般用于多按键电路，也得以在市场中占据一方席位。在实际按键过程中一般会有“毛刺”现象产生，一般我们以延时重复扫描法来去除“毛刺”现象。一般按键时间远大于“毛刺”脉冲时间，所以这一原理正是很好的利用这一现象来判断按键是否有效。图2.4矩阵按键电路2.4.1矩阵键盘电路的设计在该设计中输入参数是比较多的，功能也会相对复杂一些，所以采用上衣小节所说的矩阵键盘（4*4），如上图2.4所示。正如前面所说，矩阵键盘在节约端口方面有很大优势，16个按键的检测仅仅需要8个单片机的IO口就可以。这16个按键当分别为0到9的数字键和删除、取消、确定、修改密码、手动关锁、管理员密码这6个功能键。在按键需求较多时，一般使用这种方法。“设计当中必须考虑行列线交叉问题，而在本设计中键盘中的每一个行列线都是不能直接接通的，要以按键为中间枢纽来连接。所以按照前面的思路行进，只需A条水平线和B条垂直线加以连接贯通就可组成A×B的矩阵键盘。确认存在这种按键时，对照图2.4所示的4×4矩阵键盘，说明线反转的工作原理。首先确定键盘上是否存在按键，单片机I/O口是否发送了相对齐全的扫描字符到键盘；然后观察线路的状态进行识别。具体的操作方法是：逐个将低电平发送到相对应的列线，然后通过检查所有的行线此时的状态，如果都是1，则按下的键不会在这个列中,如果不都是1，则按下的键一定在这个列中，并且这个键是与零平行线的交汇处的键，具体的功能设计如图2.4所示”南江平，谢国坤南江平，谢国坤.电子密码锁的设计[J].科技风，2019年第8期P2-3页2.4.2矩阵键盘的扫描流程图图2.4.2矩阵键盘扫描流程图2.5存储芯片模块电路2.5.1存储芯片的介绍我们所选用的芯片带有片内地址寄存器，系统每读写一个数据字节，该寄存器就会自动加1，以便进行下一环节，完成对下个存储单元的读写。但一直按前面的单一操作方式读取字节会消耗掉大量时间。所以，为节约时间成本，降低总写入时间，在操作上有所改进，单次操作最多可写入8个字节的数据。I2C总线：IC器件之间连接的二线制总线。以SDA(串行数据线)和SCL(串行时钟线)在连到总线的器件之间传送信息，然后根据地址识别每个器件。而我们一直所介绍的芯片也用I2C规程，主从机可双向通信，所以在过程中主机(通常为单片机)和从机(AT24C02)均可当做接收器和发送器。“主机通过SCL引脚产生串行时钟信号并发出控制字节，控制总线的传送方向，产生开始或停止的条件，无论是主机还是从机，接收到一个字节后必须发出一个确认信号ACK，AT24C02的控制字由8位二进制数构成，在开始信号发出以后，主机便会发出控制字，以选择从机并控制总线传送的方向”大学生论文联合库大学生论文联合库《大学生论文联合库》2.5.2主要特性1、工作电压：1.8V～5.52、输入/输出引脚兼容5V3、二线串行接口4、输入引脚用施密特触发器滤波抑制噪声5、双向数据传输协议6、兼容400KHz（1.8V,2.5V,2.7V,3.6V）7、支持硬件写保护8、高可靠性：读写次数1000000次，数据保存100年2.5.3引脚说明“串行时钟信号引脚(SCL)：在SCL输入时钟信号的上升沿将数据送入EEPROM器件,下降沿将数据读出。串行数据输入输出引脚(SDA)：双向串行数据传输，开漏输出，于代码中的开源码相似，所以可与多个开漏输出器件或开集电极器件线进行连接。器件/页地址脚(A2,A1,A0)：A2、A1和A0引脚为24C01与24C02的硬件连接的器件地址输入引脚（A2、A1和A0内部必须连接）。一个总线上24C01最多可寻址八个1K器件，24C02最多可寻址八个2K器件。写保护(WP)引脚：引脚2、4、8、16具有硬件数据写保护功能，这些引脚的一个或多个接GND时,表示允许正常的读/写操作，接VCC时,芯片启动写保护功能”蓝桥杯之单片机设计与开发（蓝桥杯之单片机设计与开发（16）——E2PROM_小默haa-CSDN博客2.5.4器件操作数据传输和时钟：SC为低时引起SDA引脚的变化；数据在SCL为高时变化，将视为下文所述的一个起始或停止命令。“起始命令：SCL为高时，SDA由高到低的变化被视为起始命令，读/写操作命令都得收到起始命令才可以进行(参见图2.5)；停止命令：当SCL为高，SDA由低到高的变化被视为停止命令，在一个读操作后，停止命令会使EEPROM进入等待态低功耗模式(参见图2.5)”AT24C02中文手册AT24C02中文手册-豆丁网图2.5起始命令和停止命令时序图图2.6应答信号时序图2.5.5AT24C02模块电路图如下图2.7所示为AT24C02的电路连接图，引脚1、2、3、4、7都接到了电路中的GND，引脚8接的是VCC，这要的连接方式有挺多优点，使芯片的正常读写更加容易。该芯片的SCL和SDA是漏极开路设计，在连接到单片机的时，还应加2个10K的上拉电阻。 图2.7存储芯片模块电路2.6液晶显示电路2.6.11602液晶简介图2.6.1液晶尺寸说明1602的引脚如表2.6.2所示：编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地9D2数据2VDD电源正极10D3数据3VL液晶显示偏压11D4数据4RS数据/命令选择12D5数据5R/W读/写选择13D6数据6E使能信号14D7数据7D0数据15BLA背光源正极8D1数据16BLK背光源负极2.6.2液晶显示模块电路液晶模块的电路如下图2.6.2所示，具体引脚连接在2.6.1和下图2.6.2已有详细介绍，这里不再重复介绍，仅罗列出电路示意图。图2.6.2液晶模块示意图2.7指令介绍（1）清屏指令如表2.7.1所示表2.7.1清屏指令功能表功能：1）清除液晶显示屏的所有字符；2）使光标快速回到原始位置；3）归零地址显示器（AC数值）（2）光标归位指令如表2.7.2所示表2.7.2光标归位指令功能表功能：1）同清屏功能中的功能2，光标归为到原始位置；2）设地址计数器（AC数值）为零；3）DDRAM所有的内容保持不变；（3）进入模式设置指令指令如表2.7.3所示表2.7.3进入模式设置指令功能表功能：在一位数据被定入之后，光标的移动方向将被设置，具体参数设定如下表：表参数的具体设定情况显示开关设置指令如表2.7.4所示表2.7.4显示开关设置指令功能表功能：控制显示器的开关，光标的显示、闪烁和关闭；参数设定如下表：表参数设定情况（5）设定显示屏或光标移动方向指令如表2.7.5所示表2.7.5设置显示屏或光标移动方向指令功能表功能：改变光标或显示屏幕的位置，参数设定如下表：表参数设定情况（6）功能设定指令指令如表2.7.6所示表2.7.6功能设定指令功能表功能：设定所显示出来的数据总线行数字型，参数设定如下表：表参数设定情况（7）设定CGRAM地址指令指令如表2.7.7所示表2.7.7设定CGRAM地址指令功能表功能：设置下一次存入数据的CGRAM地址，字符号为DB5DB4DB3即未来显示此字符的时候被采用的字符的地址（000-111）可同时定义八个字符，行号为DB2DB1DB0（000-111）八行。（8）设定DDRAM地址指令如表2.7.8所示表2.7.8设定DDRAM地址指令功能表功能：设置下一次存入数据的DDRAM地址。（9）读取忙或AC地址指令如表2.7.9所示表2.7.9读取忙或AC地址指令功能表功能：设置下一次存入数据的DDRAM地址。1）液晶显示器忙碌时BF=1，暂不接收单片机送出的数据和指令，BF=0的时候则相反。2）接收地址计数器（AC）内容。（10）数据写入DDRAM或者CGRAM指令如表2.7.10所示表2.7.10数据写入DDRAM或者CGRAM指令功能表功能：1）字符码写入DREAM，液晶显示出相应的字符；2）OGRAM被存入使用者设计的图案第3章软件设计3.1程序语言及开发环境“keilC51单片机为美国KeilSoftware制造，属于这公司51兼容单片机C语言软件开发系统系列。与汇编语言相比，C语言有很多新的优势，在功能、结构、可读、可维护性方面尤为明显。不仅如此，这个新出现的编程语言在上手方面也是很容易的，没有了以往汇编语言的种种繁琐，因此它的受欢迎程度是很高的。这个公司在此基础上，开发了一系列的相关服务，如C的编译器、宏汇编、连接器等，除此之外，还很“黑马”的开发出功能强大的仿真调试器，并引起了圈内的震动。而这整套系列产品通过集成一个开发环境将这些部分进行有机结合。我们常用的电脑系统都可以很好的运行Keil软件，并不需要担心兼容问题。Keil几乎是C语言编程工作者的不二之选，人都会或多或少都有一定的惰性，正好前面所提到的那些优点，无不引诱着我们去选择它。3.2程序流程图设计3.2.1总体程序流程图设计系统的软件逻辑流程图如下图3.2.1所示，首先执行1602LED的功能和内容的初始化。随后是密码的初始化，在密码初始化的过程中包括检查密码存储芯片（是否合格），再然后是把密码从存储芯片那里读取到单片机，保存在一个数组里面。完成这一系列初始化步骤之后，立即扫描矩阵键盘，然后根据不同的扫描结果返回相应数值，从而进行不同的内部程序处理。具体任务程序由图3.2.1展示（管理员密码仅是用来恢复初始解锁密码的，而不是用来开锁，即使输入正确的管理员密码，密码锁还是不会打开的，需要输入初始解锁密码才可以）图3.2.1总体程序流程图3.2.2液晶程序设计液晶显示之前，先确定一个位置，以此为参考系，参照出在哪个位置显示，如第A行第B列。定位坐标后就可以开始显示内容了。液晶显示时，是一位一位显示的。如数字“857”，先显示百位数“8”，然后十位数“5”，最后个位数“7”。显示字符串的道理也一样，如显示“love”，从最开始的字母“l”开始显示，一位一位直至显示完字母“e”，显示任务任务才算做完成。不论是显示数字还是字符串，只在最开始定位一次，往后液晶会自动跳到下一指定位置，而不需要每次都定位。图3.2.2液晶显示流程图矩阵键盘扫描流程及设计思路在前面2.4内已做了详细介绍，这里将不在重复介绍。该设计具体设计思路代码见附录。第4章电路与成品的调试4.1电路的调试在产品使用前，第一步就得进行电路的调试，只有调试好以后才会有后面的种种。调试主要是对系统的不足之处进行再次的调整、改进和再次测试。电路组装完毕才能进行到测试环节，对电路中的各个参数和细节进行检测，之后就是在测试的基础上进行按需微调，以满足自身需求。在调试前应该提前准备好。4.1.1调试方法调试一般分为两种，一种是安装一键调试一件，以便能及时的发现错误，然后一步步进行，直到全部组装调试完毕，这种方法是比较经济实用和常用的。另一种与前面一种刚好不一样，是一次安装完成再进行调试，虽然省时，但是不能及时发现错误。4.1.2调试步骤（1）通电前检查在电流焊接组装完毕后，通电前要进行仔细检查，检查是否有焊接错误，是否有连接错误等等。及时发现不足的地方，及时改正。以便进行下一个环节。（2）通电观察与单元电路调试在前面的步骤都正确情况下，在进行通电观察，是否为预想现象，是否有预想之外的情况。然后进行各个功能和元件的测试，检测是否否和标准。假若出现一万情况，应立即进行断电处理，逐个进行排查（而不是整体检测，这样根本无法查清具体问题环节），以保证各个环节能正常运行。然后再用万用表和相关工具对各个单元进行进一步调试检测，以确保各个单元电路模块都是良好状态，不会影响接下来的步骤环节。整机联调最后进行整体的测试调整环节，检测各个功能和按键是否达到预期效果，排查各种隐患和bug。排查问题,随后将测试结果与先前设定的标准相对比，对电路及参数不和标准的进行修正,直到全部电路的性能完全符合设计要求。4.1.3分析问题在电子密码锁的设计与调试过程中，我也遇到了很多困难，也发觉了自己平时没有注意到的不足之处。在设计的键盘模块和上锁模块上遇到的瓶颈尤其会多一些。在最开始的设计思路中有较大错误，系统无法正常运行，经过导师的指正改正了开锁闭锁和修改密码那一块儿的错误构思。在键盘模块因自身水平有限，只能选较简单的按键电路，在检测按键过程中，相对于其他是比较麻烦的。在显示模块，经过参考多篇文献和资料最终决定用1602液晶。总的来说，在设计过程中遇到的问题不算少，但经过这一补足自身不足和导师帮忙的过程，现已大多克服。4.2作品展示及介绍4.2.1基本布局介绍矩阵键盘液晶屏密码存储芯片51单片机电源线接口电源开关密码锁接口继电器开锁指示灯液晶对比度调节蜂鸣器矩阵键盘液晶屏密码存储芯片51单片机电源线接口电源开关密码锁接口继电器开锁指示灯液晶对比度调节蜂鸣器4.2.2矩阵键盘(16个按键)的功能说明4.2.3液晶对比度调节液晶的内容要清晰显示，需要位于液晶下面的电位器进行调节，液晶显示的对比度与供电电压相关联，供电方式的电压不同，显示出的对比度也会随之不同。如果采用电池供电，因为电池内的电量会被不断消耗，所以时间久了电压就会降低，随之之前调好的液晶显示也会变模糊，这时就得微调电位器使液晶显示再度清晰。若采用USB供电，只需在第一次使用时调整好就可以了。下面我将罗列对比度过低、过高与正常的对比图（依次是对比度过低、正常与过高）。4.2.4开锁与关锁的操作1、输入密码后，按下“确认键”，如果密码正确，则打开密码锁。2、锁被打开的现象是：首先液晶屏显示“state:open”，然后继电器闭合时会发出“哒”的一声，最后是开锁指示灯被点亮。3.密码锁被打开后会进行倒计时，计时到10秒的时候会自动关闭密码锁，若想提前关闭，可以通过按下键盘的“手动关锁键”4.2.5密码的删除与取消1、在输入密码的过程中，假若不慎按错想重新输入，可通过“删除键”和“取消键”来达到目的；2、删除键功能：每按一次，删除一位已输入的密码；3、取消键功能：每按一次，清除所有已输入密码。4.2.6密码错误的处理1、本设计最多可以连续输错密码3次2、连续输错3次密码之后，键盘将自动落锁一分钟4.2.7修改密码的操作1、修改密码前，必须先输入正确的开锁密码，及开锁之后才能执行修改密码的操作；2、开锁之后，按下“修改密码建”，进入修改密码的界面；3、连续两次输入新的密码并且每次相同，才能修改成功。4.2.8管理员密码的使用1、管理员密码的使用主要是为了找回密码，以弥补忘记密码的错误。2、在输入密码界面，输入管理员密码123123，然后按下“管理员密码建”这个时候解锁密码会被改为初始密码123456，之后就可以用123456开锁和重新修改密码（管理员密码仅是用来恢复解锁密码的，而不是用来开锁的，所以输入正确的管理员密码，密码锁不会被打开）。第5章总结在整个论文长达几个月的进行过程中，我才慢慢发现自身甚多的不足之处，凭借自身一人之力根本难以独立完成，经过导师和同学的帮助，最终终于完成了我的毕设《电子密码锁的设计》，虽然这个论题并不新颖，但我通过这次的毕设学习补足了平时发现不了的不足的地方，也发现了开发过程中的乐趣之处，这次经历，足以提高一些我的专业水平。在当下的日常生活中，虽说我们的生活水平正在一步步的提高，但家庭的防盗问题却越来越受到我们重视，因为社会人口素质水平的参差不齐，防盗需求也愈发提高。传统的机械锁构造简单，防盗性较差，只能“防君子而防不住小人”锁被异常开启的事儿屡见不鲜。所以因为有了这些需求，带动了电子锁行业大发展，当然因为这一新事物电子锁有很多传统机械锁所不具备的优点，越发的受到人们的喜爱。本论文所设计研究的电子锁，正是应时代需求而开始研究开发的。我们的电子锁元件便宜，制作工艺简单。这次的毕设提高了我的动手能力，也提高了我由理论转变现实的能力，对之前的“读死书”做出了很好的改变，学到了如何进一步的由理论去联系实践，为往后的职业生涯做了很不错的铺垫。当然这次论文的进行，离不开参考前辈们的往年文献，只有充分吸收前辈们的知识养料，才能更好的完成毕业设计。这个过程，使理论知识以实践“碰撞出了火花”。经过此次长时间的学习研究，学习态度在不知不觉中发生了转变，有以往的被动学习变为现在的主动出击，这对我自身来说是一个很大突破。在此次研究论题，提出相应论证设计并逐步完善过程完成本次设计的过程中，我才体会到光靠读书时行不通的，只有一边学习一边动手实践，才能更好的吸收消化掉所学知识。如若不然就成了人们口中的“书呆子”只会说不会做。这次设计过程也是对自身所学知识的一个整合熔炼，更加清楚的认识到自身水平。

认识到许多以往没有注意到的地方，也深刻的意识到专业知识的重要性，只有学好了相关知识，才能由理论联系实际，完成有理论到实际的跳跃。此次毕业设计为我们大学四年学习成果的练兵场。在这次“练兵”的过程中发现不足，补足不足之处，在往后的生涯中进一步锻炼自身的理论与实际的衔接能力。知错能改善莫大焉，知道了自身的不足才好改善提升么，在以后的工作和学习中不断努力、不断完善自我。今后我将继续努力加深理论知识的理解和实践转化能力。在这次设计过程中，由于时间比较仓促，无法避免的使很多地方存有不足之，使得这次的设计没那么完好。鸣谢在导师的耐心指导热心帮助下，本次的毕业设计才得以顺利完成。从最初的开题报告开始到最后的论文结束，在这之中我所取得的进步和补足自身的不足的蜕变，离开导师是根本无法完成的，这里面无不体现出导师的关怀和负责。在我这不算完美的大学生活中，导师的对我的影响颇为长远，姚导耐心负责的治学和帮助学生的态度，丰富渊博的专业性知识严谨的治学态度，一步步的影响着我，改变了我以往懒散的态度。在导师身上，我看到了自身的不足之处，学到了很多，深刻理解了“学无止境”的含义。在今后的生涯中，导师的教导和鼓励我将永放心头，努力提升自我，一步一步使自己变得更加优秀。

对导师的感激之情难以言表！

时间如白驹过隙，四年中，在学习、生活和工作里都受到过老师和同学的关心和帮助，得以进一步的提高自己，以便更好的完成由学校到社会的跨越。所以，我很诚挚的感谢帮助和关心过我的人们，在这里，表达我由衷的祝福！

最后，批阅论文和参加答辩工作的导师们你们辛苦了，再次表示我最诚挚的感谢。参考文献[1]南江平，谢国坤.电子密码锁的设计[J].科技风，2019年第8期P2-3页[2]17e[通信/电子]串行I2C总线E2PROM_AT24CO2的应用-道客巴巴[3]蓝桥杯之单片机设计与开发（16）——E2PROM_小默haa-CSDN博客[4]AT24C02中文手册-豆丁网[5]KeilC51是美国KeilSoftware公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统-资源下载-虫虫下载站[6]王千.实用电子电路大全[M].电子工业出版社,2004,28-36[7]彭为.单片机典型系统设计实例精讲[M].电子工业出版社,2006,69-88[8]张荣.基于单片机的智能系统设计与实现[M].电子工业出版社,2005,35-38[9]朱勇.单片机原理与应用技术[M].清华大学出版社,2006,14-16[10]潘永雄.新编单片机原理与应用[M].西安电子科技大学出版社,2003,78-86[11]叶启明.单片机制作的新型安全密码锁[J].家庭电子,2005,(10):[12]郭海英.基于单片机的电子安全密码锁的设计[M].现代电子技术,2005,(13)[13]李明喜.新型电子密码锁的设计[J].机电产品开发与创新,2004,(03):[14]彭为.单片机典型系统设计实例精讲[M].北京:电子工业出版社,2006,35-38[15]ATmega.ATmega8L-8AC,2006,(01),63-64[16]WirelessWorld,1998,42-45[17]祖龙起,刘仁杰.一种新型可编程密码锁[J].大连轻工业学院学报,2002,54-57[18]叶启明.单片机制作的新型安全密码锁[J].家庭电子,2005,(10):98-111[19]郭海英.基于单片机的电子安全密码锁的设计[M].现代电子技术,2005,76-96[20]李明喜.新型电子密码锁的设计[J].机电产品开发与创新,2004,(03):45-6[21]南江平电子密码锁的设计。科技风-科技创新.2019年第八期附录附录一元件清单STC89C521片单片机座子1个12M晶振1个30pF独石电容2个电解电容10uF1个电阻1K1个电阻10K3个排阻10K1片按键16个1602液晶1个1602液晶座子1个10K电位器1个AT24C021个AT24C02座子1个有源蜂鸣器1个S8550（PNP）三极管2个1N4148二极管1个红色led灯1个5V继电器1个继电器端子1个电源开关1个DC3.5电源座1个9*15洞洞板1张导线若干电源线1根附录二原理图附录三部分程序代码#include<reg52.h>#include<intrins.h>#defineucharunsignedchar //以后unsignedchar就可以用uchar代替#defineuintunsignedint //以后unsignedint就可以用uint代sbitSDA_P=P2^1; //定义了AT24C02的SCL引脚sbitSCL_P=P2^0; //定义了AT24C02的SDA引脚sbitLcdEn_P=P2^5; //1602液晶的EN管脚sbitLcdRw_P=P2^6; //1602液晶的RW管脚sbitLcdRs_P=P2^7; //1602液晶的RS管脚sbitBeep_P=P3^3; //蜂鸣器引脚sbitRelay_P=P3^2; //继电器引脚ucharArrCodeBuff[6]; //密码输入缓冲区ucharArrCodeUnlock[6]; //解锁密码ucharArrCodeTemp[6]; //临时数组（修改密码时会用到）ucharArrCodeAdmin[6]={1,2,3,1,2,3}; //管理员密码ucharrow,column; //液晶的当前行列坐标ucharinputNum=0; //输入的密码位数ucharinputMode=1; //=1输入解锁密码，=2输入修改密码1，=3输入解锁密码2ucharerrTime=0; //密码输入错误的次数液晶模块部分程序代码：1、voidLcdWriteGcw(ucharcmd)//该段代码为1602液晶写命令函数，cmd为所要写入的命令{ LcdRs_P=0; LcdRw_P=0; LcdEn_P=0; P0=cmd; DelayMs(2); LcdEn_P=1; DelayMs(2); LcdEn_P=0; }2、voidLcdWriteData(uchardat)//该段代码为1602液晶写数据函数，dat为所要写的数据{ LcdRs_P=1; LcdRw_P=0; LcdEn_P=0; P0=dat; DelayMs(2); LcdEn_P=1; DelayMs(2); LcdEn_P=0;}3、voidLcdInit()//该段代码为液晶初始化函数{ LcdWriteCmd(0x38);//16*2显示，5*7点阵，8位数据口 LcdWriteCmd(0x0C);//开显示，不显示光标 LcdWriteCmd(0x06);//地址加1，当写入数据后光标右移 LcdWriteCmd(0x01);//清屏}4、voidLcdPrintCode(ucharnum)//该段代码为液晶显示密码{ LcdGotoXY(row,column); //液晶显示定位 LcdWriteData(num+0x30); //显示输入的密码 DelayMs(150); //等待150毫秒 LcdGotoXY(row,column); //重新回到刚刚的显示位置 LcdWriteData('*'); //显示“*”替换刚刚显示的数字 column++; //液晶显示光标的纵坐标加1}IIC模块部分程序代码：1、voidIIcRespons()//该段代码为IIC总线响应{ uchari=0; SCL_P=1; Delay6us(); while((SDA_P==1)&&(i<250)) { i++; } SCL_P=0; Delay6us();}2、ucharIIcReadDat(ucharaddr)//该段代码为IIC读出数据{ uchardat; IIcStart(); //开始信号 IIcWriteByte(0xa0); //写芯片地址(写) IIcRespons(); //等待应答 IIcWriteByte(addr); //写内存地址(0-255) IIcRespons(); //等待应答 IIcStart(); //开始信号 IIcWriteByte(0xa1); //写芯片地址(读) IIcRespons(); //等待应答 dat=IIcReadByte(); //读取一个字节数据 IIcRespons(); //等待应答 IIcStop(); //结束信号 DelayMs(2); //简短延时 returndat; //返回读取到的数据}3、voidIIcWriteDat(ucharaddr,uchardat)//该段代码为IIC写入数据{IIcStart(); //开始信号IIcWriteByte(0xa0); //写芯片地址(写)IIcRespons(); //等待应答IIcWriteByte(addr); //写内存地址(0-255)IIcRespons(); //等待应答IIcWriteByte(dat); //写入数据IIcRespons(); //等待应答IIcStop(); //结束信号DelayMs(2); //简短延时}矩阵键盘扫描模块程序：ucharKeyScanf(){ ucharret,temp1,temp2; P1=0x0f; if(P1!=0x0f) { DelayMs(15); if(P1!=0x0f) { temp1=P1; //判断出是哪一行按键按下 P1=0xf0; DelayMs(5); temp2=P1; //判断哪一列按键被按下 ret=temp1|temp2; //通过行列交叉点，确定按键 switch(ret) { case0xe7: return1; case0xd7: return2; case0xb7: return3; case0x77: return12; case0xeb: return4; case0xdb: return5; case0xbb: return6; case0x7b: return13; case0xed: return7; case0xdd: return8; case0xbd: return9; case0x7d: return14; case0xee: return10; case0xde: return0; case0xbe: return11; case0x7e: return15; } returnret; } } return99;}

HYPERLINK如何给电脑重做系统给电脑重做系统，自己学学，可少花钱，哈哈[图]

一、准备工作:

如何重装电脑系统

首先，在启动电脑的时候按住DELETE键进入BIOS，选择AdvancedBIOSFeatures选项，按Enter键进入设置程序。选择FirstBootDevice选项，然后按键盘上的PageUp或PageDown键将该项设置为CD-ROM，这样就可以把系统改为光盘启动。

其次，退回到主菜单，保存BIOS设置。（保存方法是按下F10，然后再按Y键即可）

1.准备好WindowsXPProfessional简体中文版安装光盘,并检查光驱是否支持自启动。

2.可能的情况下，在运行安装程序前用磁盘扫描程序扫描所有硬盘检查硬盘错误并进行修复，否则安装程序运行时如检查到有硬盘错误即会很麻烦。

3.用纸张记录安装文件的产品密匙(安装序列号)。

4.可能的情况下，用驱动程序备份工具(如:驱动精灵2004V1.9Beta.exe)将原WindowsXP下的所有驱动程序备份到硬盘上(如∶F:Drive)。最好能记下主板、网卡、显卡等主要硬件的型号及生产厂家，预先下载驱动程序备用。

5.如果你想在安装过程中格式化C盘或D盘(建议安装过程中格式化C盘)，请备份C盘或D盘有用的数据。

二、用光盘启动系统:

(如果你已经知道方法请转到下一步),重新启动系统并把光驱设为第一启动盘,保存设置并重启。将XP安装光盘放入光驱,重新启动电脑。刚启动时，当出现如下图所示时快速按下回车键，否则不能启动XP系统光盘安装。如果你不知道具体做法请参考与这相同的-->如何进入纯DOS系统:

光盘自启动后,如无意外即可见到安装界面,将出现如下图1所示

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全中文提示,“要现在安装WindowsXP,请按ENTER”，按回车键后,出现如下图2所示

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许可协议,这里没有选择的余地，按“F8”后如下图3

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这里用“向下或向上”方向键选择安装系统所用的分区，如果你已格式化C盘请选择C分区，选择好分区后按“Enter”键回车，出现下图4所示

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这里对所选分区可以进行格式化,从而转换文件系统格,或保存现有文件系统,有多种选择的余地,但要注意的是NTFS格式可节约磁盘空间提高安全性和减小磁盘碎片但同时存在很多问题MacOS和98/Me下看不到NTFS格式的分区,在这里选“用FAT文件系统格式化磁盘分区(快),按“Enter”键回车，出现下图5所示

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格式化C盘的警告,按F键将准备格式化c盘,出现下图6所示

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由于所选分区C的空间大于2048M(即2G),FAT文件系统不支持大于2048M的磁盘分区,所以安装程序会用FAT32文件系统格式对C盘进行格式化,按“Enter”键回车，出现下图7所示

查看原图图7中正在格式化C分区;只有用光盘启动或安装启动软盘启动XP安装程序,才能在安装过程中提供格式化分区选项；如果用MS-DOS启动盘启动进入DOS下,运行i386\winnt进行安装XP时,安装XP时没有格式化分区选项。格式化C分区完成后,出现下图8所示

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图8中开始复制文件,文件复制完后，安装程序开始初始化Windows配置。然后系统将会自动在15秒后重新启动。重新启动后,出现下图9所示

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9

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过5分钟后，当提示还需33分钟时将出现如下图10

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区域和语言设置选用默认值就可以了，直接点“下一步”按钮，出现如下图11

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这里输入你想好的姓名和单位，这里的姓名是你以后注册的用户名，点“下一步”按钮，出现如下图12

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如果你没有预先记下产品密钥（安装序列号）就大件事啦！这里输入安装序列号，点“下一步”按钮，出现如下图13

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安装程序自动为你创建又长又难看的计算机名称,自己可任意更改，输入两次系统管理员密码，请记住这个密码，Administrator系统管理员在系统中具有最高权限，平时登陆系统不需要这个帐号。接着点“下一步”出现如下图14

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日期和时间设置不用讲,选北京时间，点“下一步”出现如下图15

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开始安装,复制系统文件、安装网络系统，很快出现如下图16

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让你选择网络安装所用的方式，选典型设置点“下一步”出现如下图17

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点“下一步”出现如下图18

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继续安装，到这里后就不用你参与了，安装程序会自动完成全过程。安装完成后自动重新启动，出现启动画面，如下图19

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第一次启动需要较长时间，请耐心等候，接下来是欢迎使用画面，提示设置系统，如下图20

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点击右下角的“下一步”按钮，出现设置上网连接画面，如下图21所示

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点击右下角的“下一步”按钮，出现设置上网连接画面，如下图21所示

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这里建立的宽带拨号连接,不会在桌面上建立拨号连接快捷方式,且默认的拨号连接名称为“我的ISP”(自定义除外);进入桌面后通过连接向导建立的宽带拨号连接,在桌面上会建立拨号连接快捷方式,且默认的拨号连接名称为“宽带连接”(自定义除外)。如果你不想在这里建立宽带拨号连接,请点击“跳过”按钮。

在这里我先创建一个宽带连接,选第一项“数字用户线(ADSL)或电缆调制解调器”,点击“下一步”按钮，如下图22所示

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目前使用的电信或联通(ADSL)住宅用户都有帐号和密码的,所以我选“是,我使用用户名和密码连接”,点击“下一步”按钮，如下图23所示

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输入电信或联通提供的帐号和密码,在“你的ISP的服务名”处输入你喜欢的名称,该名称作为拨号连接快捷菜单的名称,如果留空系统会自动创建名为“我的ISP”作为该连接的名称,点击“下一步”按钮，如下图24所示

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已经建立了拨号连接,微软当然想你现在就激活XP啦,不过即使不激活也有30天的试用期,又何必急呢?选择“否,请等候几天提醒我”,点击“下一步”按钮，如下图25所示

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输入一个你平时用来登陆计算机的用户名，点下一步出现如下图26

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点击完成，就结束安装。系统将注销并重新以新用户身份登陆。登陆桌面后如下图27

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六、找回常见的图标

在桌面上点开始-->连接到-->宽带连接，如下图32

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左键点“宽带连接”不放手，将其拖到桌面空白处,可见到桌面上多了一个“宽带连接”快捷方式。结果如下图33

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然后，右键在桌面空白处点击，在弹出的菜单中选“属性”，即打开显示“属性窗口”如下图34

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在图中单击“桌面”选项卡，出现如下图35

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在图中的左下部点击“自定义桌面”按钮，出现如下图36

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在图中的上部，将“我的文档”、“我的电脑”、“网上邻居”和“InternetExplorer”四个项目前面的空格上打钩，然后点“确定”，再“确定”，你将会看到桌面上多了你想要的图标。如下图37

键盘上每个键作用!!!

F1帮助

F2改名

F3搜索

F4地址

F5刷新

F6切换

F10菜单

CTRL+A全选

CTRL+C复制

CTRL+X剪切

CTRL+V粘贴

CTRL+Z撤消

CTRL+O打开

SHIFT+DELETE永久删除

DELETE删除

ALT+ENTER属性

ALT+F4关闭

CTRL+F4关闭

ALT+TAB切换

ALT+ESC切换

ALT+空格键窗口菜单

CTRL+ESC开始菜单

拖动某一项时按CTRL复制所选项目

拖动某一项时按CTRL+SHIFT创建快捷方式

将光盘插入到CD-ROM驱动器时按SHIFT键阻止光盘自动播放

Ctrl+1,2,3...切换到从左边数起第1,2,3...个标签

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