《微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)》課程設(shè)計(jì)一種由微機(jī)實(shí)現(xiàn)的多功能密碼鎖設(shè)計(jì)11

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1、 編號(hào)0814147 課 程 設(shè) 計(jì) ( 2008級(jí)本科) 題 目:一種由微機(jī)實(shí)現(xiàn)的多功能密碼鎖設(shè)計(jì) 系(部)院: 物理與機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè): 電氣工程及其自動(dòng)化 作者姓名: 指導(dǎo)教師: 職稱: 副教授 完成日期: 2011 年 6 月 28 日 二〇一一年六月 學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 專業(yè)方向 電力系統(tǒng) 班級(jí) 08級(jí)1班 題目名稱 一種由微機(jī)實(shí)現(xiàn)的多功能密碼鎖 一、設(shè)計(jì)內(nèi)容及技術(shù)要求:

2、密碼鎖在輸入密碼正確的條件下輸出開鎖電平,控制電控鎖開啟,同時(shí)顯示00字樣。當(dāng)輸入密碼錯(cuò)誤時(shí),發(fā)出錯(cuò)誤警告聲音,同時(shí)顯示FF字樣。當(dāng)六次誤碼輸入的條件 下,產(chǎn)生報(bào)警電平報(bào)警。采用90秒定時(shí)中斷,輸出控制信號(hào),防止長(zhǎng)時(shí)間無(wú) 效操作。 二、課程設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告要求 1、選用8086和適當(dāng)?shù)拇鎯?chǔ)器及接口芯片完成相應(yīng)的功能。 2、用LED顯示器顯示電子鎖的當(dāng)前狀態(tài)。 3、畫出詳細(xì)的硬件連接圖。 4、給出程序設(shè)計(jì)思路、畫出軟件流程圖。 5、給出所有程序清單并加上必要注釋。 6、完成設(shè)計(jì)說明書(包括封面、目錄、設(shè)計(jì)任務(wù)書、硬件設(shè)計(jì)思路、硬件原理圖、軟件設(shè)計(jì)思路、程序流程框圖、程序清單、所用器件

3、型號(hào)、總結(jié)體會(huì)、參考文獻(xiàn)等)。 三、設(shè)計(jì)進(jìn)度 第一周: 星期一上午 討論設(shè)計(jì)題目 星期一下午 查資料 星期二至星期五 完成對(duì)硬件電路的基本設(shè)計(jì) 第二周: 星期一至星期二 完成軟件流程圖及軟件設(shè)計(jì) 星期三至星期四 軟硬件統(tǒng)調(diào),寫說明書,畫圖 星期五 答辯 指導(dǎo)教師簽字: 河西學(xué)院本科生課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 目錄 一、設(shè)計(jì)目標(biāo) ………………………………………………………… 1 二、設(shè)計(jì)要求 ………………………………………………………… 1 三、整體功能描述 …………………………………………………… 1 四、設(shè)

4、計(jì)思路 ………………………………………………………… 1 五、硬件設(shè)計(jì)功能模塊 ……………………………………………… 2 1.鍵盤…………………………………………………………… 2 2.中斷控制……………………………………………………… 2 3.計(jì)時(shí)…………………………………………………………… 2 4.按鍵響應(yīng)……………………………………………………… 2 5.報(bào)警…………………………………………………………… 3 6.儲(chǔ)存器及片選………………………………………………… 3 7.整機(jī)電路…………………………

5、…………………………… 5 五、程序流程圖……………………………………………………… 6 六、程序清單………………………………………………………… 6 七、設(shè)計(jì)總結(jié)………………………………………………………… 14 一、 設(shè)計(jì)目標(biāo) 1.密碼鎖在輸入密碼正確的條件下輸出開鎖電平,控制電控鎖開啟,同時(shí)顯示00字樣。 2.當(dāng)輸入密碼錯(cuò)誤時(shí),發(fā)出錯(cuò)誤警告聲音,同時(shí)顯示FF字樣。 3.當(dāng)六次誤碼輸入的條件下,產(chǎn)生報(bào)警電平報(bào)警。 4.還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)密碼的修改,修改成功后,蜂鳴器發(fā)出確認(rèn)音。 二、 設(shè)計(jì)要求 1、選用8086和適當(dāng)?shù)拇鎯?chǔ)器及接口

6、芯片完成相應(yīng)的功能。 2、用LED顯示器顯示電子鎖的當(dāng)前狀態(tài)。 3、畫出詳細(xì)的硬件連接圖。 4、給出程序設(shè)計(jì)思路、畫出軟件流程圖。 5、給出所有程序清單并加上必要注釋。 6、完成設(shè)計(jì)說明書(包括封面、目錄、設(shè)計(jì)任務(wù)書、硬件設(shè)計(jì)思路、硬件原理圖、軟件設(shè)計(jì)思路、程序流程框圖、程序清單、所用器件型號(hào)、總結(jié)體會(huì)、參考文獻(xiàn)等)。 三、 整體功能描述 本設(shè)計(jì)為多功能密碼鎖,使用存儲(chǔ)器保存密碼防止斷電后密碼丟失。工作時(shí)按下按鍵蜂鳴器會(huì)發(fā)出聲音提示按鍵有效并在數(shù)碼管有“- -”閃爍字樣,若相隔1分鐘無(wú)按鍵按下,則清零。在輸入密碼正確的條件下輸出開鎖電平,控制電控鎖開啟,同時(shí)顯示00字樣。開鎖后可

7、按下“復(fù)位/修改密碼鍵”實(shí)現(xiàn)修改密碼功能的轉(zhuǎn)入,之后先輸入密碼再輸入同樣的密碼確認(rèn)才可成功修改,修改成功后蜂鳴器會(huì)發(fā)出三聲,數(shù)碼管“00”閃爍三次提示修改密碼成功。當(dāng)輸入密碼錯(cuò)誤時(shí),發(fā)出錯(cuò)誤警告聲音,同時(shí)顯示FF字樣,當(dāng)輸入密碼錯(cuò)誤次數(shù)累積夠6次后,蜂鳴器會(huì)產(chǎn)生90秒的報(bào)警聲響進(jìn)行報(bào)警。 四、設(shè)計(jì)思路 在本次設(shè)計(jì)中,因?yàn)槊艽a鎖的基本功能使可以判斷密碼是否正確,以及完成對(duì)密碼的修改,所以需要用到輸入設(shè)備以及CPU的接口電路以及相關(guān)存儲(chǔ)設(shè)備;因?yàn)橛袌?bào)警提示功能,所以要用到相關(guān)的輸出設(shè)備以及接口電路。 首先,因?yàn)橐瓿蛇壿嬤\(yùn)算功能,所以必須要有CPU,CPU就選用我們最常用也最熟悉的8086

8、,分別用一個(gè)A28F512作為外部存儲(chǔ)設(shè)備,因?yàn)镽OM只讀不可斷電信息不丟失,用來(lái)存儲(chǔ)相關(guān)程序,而ram可讀可寫,但斷電信息會(huì)丟失,故用來(lái)存儲(chǔ)運(yùn)行期間產(chǎn)生的相關(guān)數(shù)據(jù)??紤]到8255的端口兼具輸入輸出功能,靈活方便,所以選用一片8255作為輸入輸出設(shè)備與8086間的借口;采用0到9數(shù)字按鍵以及相關(guān)功能選擇的輸入;輸出設(shè)備方面,采用兩位數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)題目的狀態(tài)提示要求,用一個(gè)蜂鳴器作為相關(guān)的警報(bào),提示的聲音輸出。另外,為簡(jiǎn)化編程,采用8259中斷控制器來(lái)觸發(fā)中斷實(shí)現(xiàn)密碼鎖工作模式的轉(zhuǎn)換,其中的密碼輸入及判斷功能與密碼修改功能分別用兩個(gè)外部中斷來(lái)觸發(fā)中斷服務(wù)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。本設(shè)計(jì)的密碼位數(shù)為6位。 五、硬

9、件設(shè)計(jì)功能模塊 本設(shè)計(jì)使用了8086、8259A、8255、8253、A28F512、74LS138、74LS148、地址鎖存器、數(shù)碼管以及74系列邏輯門、蜂鳴器、開關(guān)等芯片與元器件,實(shí)現(xiàn)了鍵盤輸入、中斷控制、計(jì)時(shí)、按鍵響應(yīng)、開鎖及報(bào)警等功能模塊。以下一一詳述。 1.鍵盤 本設(shè)計(jì)8255A的A口與兩片級(jí)聯(lián)的74LS148組合接用于輸入鍵盤,實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入鍵號(hào)的讀入。工作時(shí),8086通過程序掃描鍵盤,當(dāng)無(wú)鍵盤按下時(shí),74LS148工作于無(wú)輸入狀態(tài),GS口輸出高電平,接到PA4作為識(shí)別有無(wú)按鍵按下信號(hào),PA口輸入為10H;當(dāng)有按鍵輸入時(shí),74LS148輸入口接到低電平,輸入有效,經(jīng)編碼后鍵號(hào)轉(zhuǎn)換

10、為相應(yīng)二進(jìn)制編碼送到PA口,成為能為CPU識(shí)別的代表鍵值的有效信號(hào)。讀入的按鍵信號(hào)經(jīng)8086判斷后,根據(jù)不同的功能,輸出不同的按鍵響應(yīng),并轉(zhuǎn)移到相對(duì)應(yīng)的功能服務(wù)程序。 本設(shè)計(jì)總共用到11位按鍵,包括10位數(shù)碼輸入按鍵及一位“復(fù)位/修改密碼”按鍵,電路設(shè)計(jì)總共可用按鍵有16位,供升級(jí)功能使用。鍵盤電路如下圖1所示: 2.中斷控制 用一片8259A芯片作為中斷控制接口電路。其中IR0與IR1中斷開放,單片工作于非緩沖方式,電平觸發(fā),優(yōu)先級(jí)是普通全嵌套方式。可通過編程開中斷,通過編程或者8253計(jì)時(shí)器關(guān)中斷。電路連接如圖2所示: 3.計(jì)時(shí) 采用8253計(jì)時(shí)器控制中斷的關(guān)斷,實(shí)現(xiàn)單次輸入密碼

11、超時(shí)則退出輸入密碼中斷子程序、報(bào)警器響鈴時(shí)間控制等功能。電路如圖2所示。 4.按鍵響應(yīng) 8255PC0、PC1接到數(shù)碼管片選、PC2接到蜂鳴器、PC3接到電子鎖。電路連接如圖3所示: 5.報(bào)警功能 同時(shí)用8255A的B口控制數(shù)碼管的顯示,C口片PC0、PC1選數(shù)碼管,PC2用來(lái)驅(qū)動(dòng)SPEAK發(fā)出報(bào)警。電路如圖3所示。 6.儲(chǔ)存器及片選電路: 存儲(chǔ)器及片選電路采用一片A28F512和一片74LS138,連接電路如圖4所示: 圖1 鍵盤連接圖 圖2 中斷控制器連接圖

12、 圖3 按鍵響應(yīng)、報(bào)警、開鎖功能電路 圖4 片選及存儲(chǔ)器電路 7.整機(jī)電路圖: 五、軟件流程圖: 六、程序清單: 各芯片地址:8259 30H 8255 60H 8253 20H 存儲(chǔ)器 2

13、000H DATAS SEGMENT ;程序初始化 AGAIN DB 0,0,0,0,0,0 DATA2 DB 6 DUP (?) DATA3 DB 6 DUP (?) DATAS ENDS STACKS SEGMENT STA DB 100 DUP(?) STACKS ENDS CODES SEGMENT ASSUME CS:CODES,DS:DATAS,SS:STACKS,ES:DATAS START: MOV AX,DATAS MOV DS,AX MOV AX,ST

14、ACKS MOV SS,AX MOV AX,0 ;初始化中斷向量表 MOV ES,AX MOV BX,84H ;IR1中斷類型碼21h*4=84h MOV AX,OFFSET INPUT MOV ES:[BX],AX MOV AX,SEG INPUT ;段地址 MOV ES:[BX+2],AX MOV AL,90H ;8255初始化,A口方式0,輸入;B、c口方式0,輸出 OUT 63H,AL MOV AL,36

15、H ;8253初始化,方式0 OUT 23H,AL MOV AL,13H ;8259A初始化,ICW1 OUT 30H,AL MOV AL,20H ;ICW2 OUT 31H,AL MOV AL,01 ;ICW4 OUT 31H,AL MOV AL,00 ;OCW1 OUT 31H MOV CX,06H ;從RAM里讀出密碼到DATA2,密碼

16、為6位 MOV SI,2000H MOV DI,OFFSET DATA2 LP1:MOV AL,[SI] MOV [DI],AL INC SI INC DI LOOP LP1 ;讀入密碼結(jié)束 MOV BX,00H ;輸入密碼次數(shù)計(jì)數(shù)器初始值 RE: MOV AL,03H OUT 62H,AL MOV AL,71H ;未開鎖,B口輸出顯示FF OUT 61H,AL MOV CX

17、,06H MOV SI,OFFSET DATA2 ;定義SI、DI MOV DI,OFFSET DATA3 HLT STI ;停機(jī),開中斷,等待密碼輸入 CLD INC BX ;輸入密碼次數(shù)加1 REPE CMPSB ;將輸入六位數(shù)碼與密碼比較 CMP CX,00 JE OPEN ;相等則轉(zhuǎn)到開鎖 CMP

18、 BX,06H ;輸入錯(cuò)誤且累積未夠6次,重新輸入 JNE RE MOV AL,07H ;若錯(cuò)誤次數(shù)累積夠6次,觸發(fā)蜂鳴器報(bào)警 OUT 62H,AL MOV AL,71H ;B口輸出FF OUT 61H,AL MOV AL,2048H ;報(bào)警鈴響計(jì)時(shí),90秒后關(guān)斷蜂鳴器,保持顯示FF OUT 20H,AL MOV AL,03H OUT 62H,AL JMP DOON ;跳到結(jié)束 OPEN:MOV AL,0BH

19、 ;開鎖,并顯示00 OUT 62,AL MOV AL,3FH OUT 61H C1: IN AL,60H CALL D20MS ;去抖動(dòng) CMP AL,00H JE C1 CMP AL,0AH ;掃描鍵盤,是否有修改密碼建(10)輸入 JNE DOON ;沒有則結(jié)束 C0: MOV SI,OFFSET DATA2 ;重新定義SI、DI MOV DI,OFFSET DATA3 MOV CX,06H

20、 HLT STI ;開中斷,輸入修改程序 C2: MOV AL,[DI] MOV [SI],AL INC SI INC DI LOOP C2 ;輸入密碼轉(zhuǎn)移到data2 IN AL,60H ;掃描鍵盤,若有修改密碼鍵輸入則重新修改 CALL D20MS CMP AL,0AH JE C0 C3: MOV SI,OFFSET DATA2 ;再次輸入密碼確認(rèn) MOV DI,OFFSE

21、T DATA3 MOV CX,06H HLT STI REPE CMPSB CMP CX,00 ;若data2與data3不相等則從新輸入 JNE C3 MOV CX,06H ;若相等,則從DATA2寫密碼到RAM MOV SI,2000H MOV DI,OFFSET DATA2 C4: MOV AL,[DI] MOV [SI],AL INC SI INC DI LOOP C4

22、 ;轉(zhuǎn)存密碼結(jié)束 CALL RING2 ;蜂鳴三次,表示修改好了 IN AL,60H ;掃描鍵盤,若有修改密碼鍵輸入則重新修改 CALL D20MS CMP AL,0AH JE C0 JMP DOON ;修改完畢,轉(zhuǎn)到結(jié)束 中斷子程序 INPUT: PUSH AX ;保護(hù)現(xiàn)場(chǎng) PUSH DS PUSH BX PUSH C

23、X PUSH DI PUSH SI MOV AL,1020H ;8253開始一分鐘輸入限制計(jì)時(shí) OUT 20H,AL IN1: IN AL,60H ;讀A口 CALL D20MS ;去抖動(dòng) CMP AL,10H JE IN1 ;若無(wú)按鍵按下,則重新掃描 CMP AL,0AH ;若有按鍵按下,比較是否為復(fù)位鍵

24、 JNE IN3 CALL RING1 ;為復(fù)位鍵則輸出按鍵有效提示音并重新輸入 MOV CX,06H MOV DI,OFFSET DATA3 JMP IN1 IN3: CALL RING1 ;若不是復(fù)位鍵,則把鍵值送到data3 MOV [DI],AL INC DI LOOP IN1 ;循環(huán),掃描下一次按鍵,直到輸入夠6位密碼 MOV AL

25、,01 OUT 30,AL POP SI ;中斷結(jié)束恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng) POP DI POP CX POP BX POP DS POP AX CLI ;關(guān)中斷 IRET ;中斷返回 DOON: MOV AH,4CH INT 21H 20ms延時(shí)子程序 D20MS PROC NEAR PUSH CX

26、 MOV CX,0080H D1: DEC CX LOOP D1 ;循環(huán) POP CX RET ;返回 D20MS ENDP 輸入按鍵響應(yīng)子程序 RING1 PROC NEAR PUSH AX ;保護(hù)AX\CX PUSH CX MOV CX,05H ;設(shè)置提示音為0.1秒 MOV AL,07H ;輸出顯示“- -”字樣 OUT 62H,AL

27、 MOV AL,40H OUT 61H,AL R1: CALL D20MS LOOP R1 MOV AL,00H ;數(shù)碼管滅 OUT 62H,AL POP CX POP AX RET ;返回 RING1 ENDP 修改確認(rèn)鈴聲子程序 RING2 PROC NEAR PUSH AX PUSH CX MOV CX,03H ;三次0.1秒的提示聲 R2: MOV AL,0FH

28、 ;開鈴聲 OUT 62H,AL MOV AL,40H OUT 61H,AL CALL D20MS ;延時(shí)0.1秒 CALL D20MS CALL D20MS CALL D20MS CALL D20MS MOV AL,00H OUT 62H,AL ;關(guān)鈴聲 CALL D20MS ;延時(shí)0.1秒 CALL D20MS CALL D20MS CALL D20MS

29、CALL D20MS LOOP R2 ;循環(huán) MOV AL,0BH ;恢復(fù)開鎖狀態(tài) OUT 62H,AL MOV AL,3FH OUT 61H,AL POP CX POP AX RET RING1 ENDP ;返回 CODES ENDS END START ;結(jié)束 七、設(shè)計(jì)總結(jié) 1、遇到的問題及解決方法 2、課程設(shè)計(jì)總結(jié) 通過本次課程設(shè)計(jì),我進(jìn)一步了解 8255,8253,8259等芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu),熟悉各種基本工作模式和編程方法; 加深了對(duì) 8086中斷系統(tǒng)工作過程的了解; 學(xué)會(huì)綜合應(yīng)用多種微機(jī)接口與單元電路,構(gòu)成滿足要求的小型微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng); 學(xué)會(huì)了CPU與存儲(chǔ)器的連接方法,擴(kuò)展存儲(chǔ)空間的方法。 3、參考資料 [1] 馮博琴,吳寧. 微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù). 北京 清華大學(xué)出版社(第二版),2007. [2] 趙國(guó)相等. 微型計(jì)算機(jī)原理與匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì). 北京 科學(xué)出版社,2004. [3] 張睿,趙艷華,劉志剛. 精通Protel DXP 2004電路設(shè)計(jì). 北京 電子工業(yè)出版社2005. 第 14 頁(yè)

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