《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

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：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)，防止長時(shí)間無 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)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，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，為簡化編程，采用8259中斷控制器來觸發(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)外部中斷來觸發(fā)中斷服務(wù)程序來實(shí)現(xiàn)。本設(shè)計(jì)的密碼位數(shù)為6位。五、硬件設(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)無鍵盤按下時(shí)，74LS148工作于無輸入狀態(tài)，GS口輸出高電平，接到PA4作為識(shí)別有無按鍵按下信號(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?？赏ㄟ^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 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 2000HDATAS SEGMENT ；程序初始化 AGAIN DB 0,0,0,0,0,0 DATA2 DB 6 DUP (?) DATA3 DB 6 DUP (?)DATAS ENDSSTACKS SEGMENT STA DB 100 DUP(?)STACKS ENDSCODES SEGMENT ASSUME CS:CODES,DS:DATAS,SS:STACKS,ES:DATASSTART: MOV AX,DATAS MOV DS,AX MOV AX,STACKS 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,ALMOV AL,36H ;8253初始化，方式0OUT 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，密碼為6位 MOV SI,2000H MOV DI,OFFSET DATA2LP1: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,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 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,ALMOV 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,ALMOV AL,03HOUT 62H,AL JMP DOON ;跳到結(jié)束OPEN:MOV AL,0BH ;開鎖，并顯示00 OUT 62,AL MOV AL,3FH OUT 61HC1: 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 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 C0C3: MOV SI,OFFSET DATA2 ;再次輸入密碼確認(rèn) MOV DI,OFFSET 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 DATA2C4: MOV AL,DI MOV SI,AL INC SI INC DI LOOP C4 ;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 PUSH DS PUSH BX PUSH CX PUSH DI PUSH SI MOV AL,1020H ;8253開始一分鐘輸入限制計(jì)時(shí) OUT 20H,ALIN1: IN AL,60H ;讀A口 CALL D20MS ；去抖動(dòng) CMP AL,10H JE IN1 ;若無按鍵按下，則重新掃描 CMP AL,0AH ；若有按鍵按下，比較是否為復(fù)位鍵 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 IN1IN3: 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,01 OUT 30,AL POP SI ;中斷結(jié)束恢復(fù)現(xiàn)場 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 MOV CX,0080HD1: 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)AXCX 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 MOV AL,40H OUT 61H,ALR1: 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 ；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 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 RETRING1 ENDP ；返回CODES ENDSEND 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 趙國相等. 微型計(jì)算機(jī)原理與匯編語言程序設(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