密码锁课程设计7.doc

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1、课程设计报告书 课程名称： 单片机原理及应用 课题名称： 密码锁课程设计 系部名称： 电气工程系 专 业： 班 级： 姓 名： 学 号： 2011年06 月20日密码锁设计设计目的1. 通过本次课程设计进一步熟悉和掌握单片机的结构及工作原理，巩固和加深“单片机原理与应用” 课程的基本知识，掌握电子设计知识在实际中的简单应用。2 . 综合运用“单片机原理与应用”课程和先修课程的理论及生产实际知识去分析和解决电子设计问题，进行电子设计的训练。3. 通过计算和绘制原理图、布线图和流程图，学会运用标准、规范、手册、图册和查阅关技术资料等，培养电子设计的基本技能。4. 通过完成一个包括电路设计和程序开发

2、的完整过程，了解开发单片机应用系统全过程，为今后从事的工作打基础。设计要求1. 开机后要求输出密码；密码正确则继电器输出开门信号。LED或小喇叭提示密码通过；密码错误，蜂鸣器报警；2. 连续输入十次错误密码，电路板锁定；必须由专业人员输入超限密码方能解开锁定；密码应保证掉电后不丢失。一、设计方案：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，不但能实现基本的密码锁功能，还能添加调电存储、声光提示甚至添加遥控控制功能。在该实验中共设了9个用户输入键，其中只有6个是有效的密码按键，其它的都是干扰按键，若按下干扰键，键盘输入电路自动清零，原先输入的密码无效，需要重新输入；如果用户输入

3、密码的时间超过15秒电路将报警10秒，若电路连续报警三次，电路将锁定键盘2分钟，防止他人的非法操作。其原理如图所示。单片机矩阵键盘控制输入错误锁定键盘延时报警控制电路AT24C02掉电存储开锁控制电路指示电路串口显示电路 二、整体设计的流程图如下：开始初始化提示输入密码有键按下？启动定时识别按键全部按完？超时？密码正确？比较密码自动更新3次？报警锁定开锁NYNYYNNYYN三、模块设计1、LED显示电路电路设定：当程序检测在2分钟内没有按键操作的时候，就关闭显示。这个功能使用程序来实现的，一旦没有按键动作就启动一个定时器，检测在2分钟内没有按键动作的时候，启动一个程序，关闭显示。附从单片机串口

4、输出的信号先送到移位寄存器（74HC164）,由于移位脉冲的作用，使数据向右移，达到显示的目的。2、按键电路设计按键模块包括有数字键和功能键。数字键包括09键，用于密码的输入。功能键有退格键和确认键。具体的功能定义如下表。具体的功能定义如下表。按键键名功能说明09键数字键输入密码A键退格键取消刚才输入的密码B键确认键密码输入完成此部分电路如下：关于矩阵式键盘的工作过程： 键扫描： CPU先通过输出口使所有列线输出为低电平，然后从输入口读入所有行线的状态。若行线状态都为高电平，则说明没有键被按下，若行线中有低电平，则表明有键被按下。判断按键位置。CPU通过输出口使列线从低位至高位逐位变低电平输出

5、，每次均读入行线的状态，以确定那条列线为“0”状态。由行、列线的状态就可判断是哪一个键被按下(行、列交叉处) 当判断出哪个键压下后，程序转入相应的键处理程序。 参照本例：a、检测当前是否有键被按下。检测的方法是P1.4-P1.7输出全“0”，读取P1.0-P1.3的状态，若P1.0-P1.3为全“1”，则无键闭合，否则有键闭合b、去除键抖动。当检测到有键按下后，延时一段时间再做下一步的检测判断。 c、若有键被按下，应识别出是哪一个键闭合。方法是对键盘的行线进行扫描。P1.4-P1.7按下述4种组合依次输出： P1.7 1 1 1 0P1.6 1 1 0 1P1.5 1 0 1 1P1.4 0

6、1 1 1在每组行输出时读取P1.0-P1.3，若全为“1”，则表示为“0”这一行没有键闭合，否则有键闭合。由此得到闭合键的行值和列值，然后可采用查表法将闭合键的行值和列值转换成所定义的键值d、为了保证键每闭合一次CPU仅作一次处理，必须去除键释放时的抖动。3、开锁机构和报警模块通过单片机送给开锁执行机构，电路驱动电磁锁吸合，从而达到开锁的目的。当用户输入的密码正确而且是在规定的时间（普通用户要求在12s内输入正确的密码，管理员要求在5s输入正确的密码）输入的话，单片机便输出开门信号，送到开锁驱动电路，然后驱动电磁锁，达到开门的目的。其实际电路如图22所示。电路驱动和开锁两级组成。由D5、R1

7、、T10组成驱动电路，其中T10可以选择普通的小功率三极管如9014、9018都可以满足要求。D5作为开锁的提示；由D6、C24、T11组成。其中D6、C24是为了消除电磁锁可能产生的反向高电压以及可能产生的电磁干扰。T11可选用中功率的三极管如8050，电磁锁的选用要视情况而定，但是吸合力要足够且由一定的余量。在本次设计中，基于节省材料的原则，暂时用发光二极管代替电磁锁，发光管亮，表示开锁；灭，表示没有开锁。4、关于AT24C02掉电存储单元的设计 这是比较陌生的一块知识内容，所以靠自己开始想，考虑不到这方面，所以这边只能将别的实验中的这部分内容应用于此。掉电存储单元的作用是在电源断开的时候

8、，存储当前设定的单价信息。AT24C02是ATMEL公司的2KB字节的电可擦除存储芯片，采用两线串行的总线和单片机通讯，电压最低可以到2.5V，额定电流为1mA，静态电流10Ua(5.5V)，芯片内的资料可以在断电的情况下保存40年以上，而且采用8脚的DIP封装，使用方便。其电路如所示。掉电存储电路原理图图中R8、R10是上拉电阻，其作用是减少AT24C02的静态功耗，由于AT24C02的数据线和地址线是复用的，采用串口的方式传送数据，所以只用两根线SCL（移位脉冲）和SDA（数据/地址）与单片机传送数据。每当设定一次单价，系统就自动调用存储程序，将单价信息保存在芯片内；当系统重新上电的时候，

9、自动调用读存储器程序，将存储器内的单价等信息，读到缓存单元中，供主程序使用。5密码锁的电源电路设计为了防止停电情况的发生，本电路后备了UPS电源，它包括市电供电电路，停电检测电路，电子开关切换电路，蓄电池充电电路和蓄电池组成。电源电路图如图所示。市电供电电路220V市电通过变压器降压成12V的交流电,再经过整流桥整流,7805稳压到5V送往电子切换电路，由于本电路功耗较少，所以选用10W的小型变压器。由R8，R9，R6，R7及IC14构成电压比较器，正常情况下，V+V- IC14输出高电平，由T3，T4构成的达林顿管使继电器J开启，将其常开触电将蓄电池和电路相连，实现市电和蓄电池供电的切换，保

10、证电子密码锁的正常工作（视电池容量而定持续时间）。其电路图如下所示：停电检测及电子开关切换电路T1，T2构成的蓄电池自动充电电路，它在电池充满后自动停止充电，其中D1亮为正在充电，D2为工作指示。由R4，R5，T1构成电压检测电路，蓄电池电压低，则T1，T2导通，实现对其充电；充满后，T1，T2截止，停止充电，同时D1熄灭，电路中C4的作用是滤除干扰信号。其电路图如图所示：蓄电池自动充电电路注：此部分内容都是将别人的经验应用于此，自己是很难想到的。不过经过自习学习，发现思路并不难，这边用到模电以及PLC的一些知识，只是自己的知识太缺乏，所以学习得不断深入进行。四、整体设计框图修改如下：输入错误

11、锁定键盘AT89S51单片机矩阵键盘控制延时报警控制电路电源电路及UPS电路开锁控制电路AT24C02掉电存储指示电路串口显示电路五、心得体会两个星期的课程设计结束了，从中我学到了很多东西且感悟良多，体会到了课本联系实际学以至用设计思想实际动手能力都有所提高。初学单片机时觉得它深奥难懂枯燥无味，通过课程设计我体会到了编程的灵活性并对它产生了浓厚的爱好并且巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。课程设计从设计电路到调试结束我们失败很多次也修改很多次可谓是屡败屡战，可我们并未气馁我们坚持到了最后，虽然最后调试出的结果还不太让人满意但我尽了最大努力，所以还是很高兴。在此次设

12、计过程中，需要很大的耐心，并且要很细心。在焊接每个元件的时候一定要注重各个输入、输出引脚，因为每个引脚都是不一样的，只要让各个引脚互相对应，才能得出准确的结果，否则，出现任何一点小的误差就会对整个系统造成毁灭性的打击。这次课程设计使我懂得了同学间的团结合作，懂得了理论联系实际，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才是正确的理论，从而提高自己实际动手能力和独立思索的能力。在设计的过程中碰到问题，可以说得是困难重重，这毕竟是第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，把握得不够牢固并

13、决心在以后的学习中加以改正努力训练提高自己的动手能力。在老师的辛勤的指导下，最后我们顺利地完成了这次的课程设计.看见到课本所学知识得以应用心中满是欢喜满是激动。这次课程设计让我的实际动手能力得到了大大的锻炼让我解决实际问题的能力得到了大大的提高并对本课程产生了浓厚的兴趣以及对以后的学习充满了信心，决定在以后的学习生活中加强练习端正心态迎接新的挑战。参考文献：【1】.李广弟等 单片机基础 北京航空航天出版社 2001.7【2】.楼然苗等 51系列单片机设计实例 北京航空航天出版社 2003.3【3】.唐俊翟等 单片机原理与应用 冶金工业出版社 2003.7【4】.马忠梅等 单片机的C语言应用程序

14、设计 北京航空航天大学出版社 录: 短路电流计算书 0.4KV 35KV K2 10KV K2 K3 110KV K1等效电路图查表知 LGJQ-150 X*=0.1989/KM选基准: =100MVA = 0.4KV 9 K4 35KV 4 5 1 2 K3K2 3 6 10KV K1 110KV 7 8 10 11 等效电路图当K1点断路时:Us(1-3)%=10.5 % Us(2-3)%=6 % Us(1-2)%=17%X1= X4=1/200(17+10.5-6)100/50=0.215X2= X5=1/200(10.5+6-17)100/50=0.125X6= X3=1/200(17

15、+6-10.5)100/50=0Xl=X*L=0.198930/2=2.95= X7 X8X10=0.38/600=7.7 X11=0.45/800=6.8X9=4%/100100/0.22=0.18 X12=0.1075X13=0.0625X14=0(a)X15=7.76.8/(7.7+6.8)+2.95=6.56(b) (c)X= X12(X13+ X9)X15=0.09=1/ X=11.1短路电流有名值:=5.58KA 冲击电流:=1.85.58=14.2最大电流有效值:=15.581.51=8.43短路容量:=5.58115=1111.4K2点短路时: X15=7.76.8/(7.7+

16、6.8)+2.95=6.56 (d) (e) (f) X17= X15(X9+ X13)=0.72X= X12+ X17=0.83=1/ X=1/0.83=1.2短路电流有名值:=1.85KA冲击电流:=1.81.85=4.7最大电流有效值:=1.851.51=2.8短路容量:=1.8537.5=120.2K3点短路时:X18=X14 +X15=6.56X19= X12X18=0.106(g)(h) (i)X= (X19+ X13) X9=0.145=1/ X=1/0.145=6.9短路电流有名值:=38KA冲击电流:=1.838=96.7最大电流有效值:=381.51=57.4短路容量:=3810.5=691K4点短路时:X18=X14 +X15=6.56X19= X12X18=0.106(j) (k) (l)X= (X19+ X13) X9=0.145=1/ X=1/0.145=6.9短路电流有名值:=1000KA冲击电流:=1.81000=2545最大电流有效值:=10001.51=1510短路容量:=10000.4=692.8 附录 主接线图110kV35kVS1S210kV站用变主变 10kV配电装置图出线柜分段柜分段柜进线柜PT柜30m2.7m1.2m0.8m站用变进线柜