編號(hào)：0 8 1 4 1 1 4課程設(shè)計(jì)微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)（ 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 30 日河西學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書論 文 題 目一種由微機(jī)實(shí)現(xiàn)的多功能密碼鎖作 者 姓 名所屬院、專業(yè)、年級(jí)物理與機(jī)電工程學(xué)院電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)08年級(jí)指導(dǎo)教師姓名、職稱張靜 副教授任務(wù)下達(dá)日期2011年6月20日一、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(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：目錄一、設(shè)計(jì)任務(wù) 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) 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.硬件部分電路圖 4六、軟件設(shè)計(jì) 6七、程序清單 7八、設(shè)計(jì)總結(jié)與體會(huì)8九、參考資料8十、附錄8一種由微機(jī)實(shí)現(xiàn)的多功能密碼鎖設(shè)計(jì)說明書一、 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(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)2764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)。考慮到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間的接口；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、硬件設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)使用了8086、8259A、8255、8253、2764、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2764存儲(chǔ)器和一片74LS138，連接電路如圖4所示：7.硬件部分電路圖8.整機(jī)電路圖：見附錄一圖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)器電路六、 軟件設(shè)計(jì)1.程序流程圖七、程序清單：見附錄二八、設(shè)計(jì)總結(jié)與體會(huì)通過本次課程設(shè)計(jì)，我對(duì)所學(xué)知識(shí)有了一個(gè)完整的應(yīng)用，對(duì)課程所學(xué)知識(shí)的體現(xiàn)，尤其是對(duì)8255,8259,8253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。通過這次的微機(jī)課程設(shè)計(jì)，對(duì)所學(xué)知識(shí)有了個(gè)補(bǔ)充和完善，對(duì)那些模糊不懂的地方，進(jìn)行了徹底完全的學(xué)習(xí)。在設(shè)計(jì)過程中，我發(fā)現(xiàn)我對(duì)上課中講述的知識(shí)還有很大的欠缺，對(duì)很多芯片了解的不夠透徹，這也造成了我在連接硬件圖時(shí)遇到了很多困難，不得不請(qǐng)教組長(zhǎng)和學(xué)習(xí)好的同學(xué)，徹底的搞懂問題。這說明我們光掌握課本上的知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須要通過實(shí)踐才能加深對(duì)知識(shí)的理解。九、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.。4艾德才，微型計(jì)算機(jī)原理與與接口技術(shù)，北京：高等教育出版社，2004。5周明德，微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)原理及應(yīng)用。北京：清華大學(xué)出版社，2002。6 鄭學(xué)堅(jiān)，周斌。微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用。北京：清華大學(xué)出版社，2001.十、附錄附錄一：電路基本連接圖附錄二：程序清單DATA SEGMENT ;以下代碼寫入RAMDATA1 DB 6 DUP(?) ;輸入的密碼保存的地址DATA2 DB 6 DUP(?) ;修改后的密碼的保存地址DATA3 DB 3,6,3,7,3,8 ;初始密碼ORG 01000H ;下面的代碼寫入ROMDTABLE DB 80H,02H,10H,3FH,79H,71H,60H,5BHDATA ENDSSTACKS SEGMENTSTA DB 20 DUP(?)STACKS ENDSCODE SEGMENTASSUME CS:CODE,DS:DATA,SS:STACKSSTART: ；主程序MOV AX,DATAMOV DS,AX ；初始化數(shù)據(jù)段MOV AX,STACKSMOV SS,AX ；初始化堆棧段 MOV SI,OFFSET DATA1MOV DI,OFFSET DATA2MOV BP,OFFSET DATA3MOV AL,09H ;(鍵盤輸入中斷)設(shè)定密碼輸入的中斷向量(即IR0的中斷向量)MOV AH,25HINT 21HPUSH BXPUSH DSMOV DX,SEG SMMMOV DS,DXMOV DX,OFFSET SMMINT 21HMOV AL,09H ;(鍵盤輸入中斷)設(shè)定密碼修改的中斷向量(即IR1的中斷向量)MOV AH,25HINT 21HPUSH BXPUSH DSMOV DX,SEG GMMMOV DS,DXMOV DX,OFFSET GMMINT 21HMOV AL,1BH ;初始化8259OUT 10H,AL ;單片工作，高電平有效MOV AL,08HOUT 11H,ALMOV AL,03HOUT 11H,ALMOV AL,0FCHOUT 11H,AL ;開放IR0，IR1MOV AL,20HOUT 10H,ALMOV AL,68HOUT 10H,ALMOV AL,82H ;初始化8255 A口方式0輸出，B口方式0輸入，C口輸出OUT 06H,ALA1:STIMOV AL,00HOUT 04H,AL ;輸出低電平使數(shù)碼管熄滅SMM: ;密碼輸入程序CLIMOV DL,00HIN1:CMP DL,06H ;判斷是否連續(xù)6次輸入錯(cuò)誤密碼JNZ IN2 ;若不是這繼續(xù)輸入MOV CX,03FFH ;使蜂鳴器長(zhǎng)鳴報(bào)警(通過延時(shí)實(shí)現(xiàn))R1:MOV DH,3FHMOV AL,02HOUT 00H,AL ;輸出高電平使蜂鳴器發(fā)聲R2:DEC DHCMP DH,00HJNZ R2LOOP R1JMP IN4 ;報(bào)警完畢，跳至中斷返回IN2: ;輸入密碼MOV AL,BP+4OUT 04H,AL ;數(shù)碼管顯示EE提示輸入密碼MOV BX,0HMOV CX,03H ;設(shè)置循環(huán)次數(shù)IN3:MOV BP,OFFSET DTABLEMOV AL,BPOUT 04H,AL ;數(shù)碼管提示輸入位數(shù)CALL CCSCAN ;調(diào)用鍵盤掃描程序CMP AL,0BH ;判斷是否按下返回鍵JZ IN4MOV BX+SI,AL ;保存輸入密碼INC BXINC BPLOOP IN3MOV BP,OFFSET DTABLE ;判斷密碼是否正確CLDMOV CX,03MOV SI,OFFSET CODEINMOV DI,OFFSET CODEORREPZ CMPSB ;判斷密碼是否正確JNZ WRO ;若錯(cuò)誤就報(bào)警MOV AL,BP+3OUT 04H,AL ;若正確數(shù)碼管就顯示00MOV AL,04HOUT 00H,AL ;且給LED高電平使其點(diǎn)亮XOR DL,ALJMP IN4WRO: ;出錯(cuò)報(bào)警部分INC DLMOV AL,BP+5 ;數(shù)碼管顯示FF提示錯(cuò)誤OUT 04H,ALMOV CX,03H ;設(shè)定蜂鳴器響的次數(shù)W1:MOV AL,02H ;使蜂鳴器發(fā)聲OUT 00H,ALW2: ;延時(shí)MOV BL,3FHDEC BLCMP BL,00HJNZ W2XOR AL,AL ;輸出低電平關(guān)蜂鳴器OUT 00H,ALW3: ;延時(shí)MOV BL,3FHDEC BLCMP BL,00HJNZ W3LOOP W1JMP IN1 ;中斷返回IN4:STIIRETGMM: ;密碼修改程序CLIMOV DL,00HINP1:CMP DL,06HJNZ INP2MOV CX,03FFHRR1:MOV DH,3FHMOV AL,02HOUT 00H,ALRR2:DEC DHCMP DH,00HJNZ RR2LOOP RR1JMP C4INP2:MOV AL,BP+4OUT 04H,ALMOV BX,0000HMOV CX,03HINP3:MOV BP,OFFSET DTABLEMOV AL,BPOUT 04H,ALCALL CCSCANCMP AL,0BHJZ IN4MOV BX+SI,ALINC BXINC BPLOOP INP3MOV BP,OFFSET DTABLECLDMOV CX,03HMOV SI,OFFSET DATA1MOV DI,OFFSET DATA3REPZ CMPSBJNZ WRROMOV AL,BP+3OUT 04H,ALXOR DL,DLJMP GMMWRRO:INC DLMOV AL,BP+5OUT 04H,ALMOV CX,03HWW1:MOV AL,02HOUT 00H,ALWW2:MOV BL,3FHDEC BLCMP BL,00HJNZ WW2XOR AL,ALOUT 00H,ALWW3:MOV BL,3FHDEC BLCMP BL,00HJNZ WW3LOOP WW1JMP INP1 ;當(dāng)密碼輸入正確時(shí)，轉(zhuǎn)入密碼修改部分CHAN: ;修改密碼部分MOV SI,OFFSET DATA1MOV DI,OFFSET DATA2MOV AL,BP+6 ;數(shù)碼管提示第一次輸入OUT 04H,ALMOV CX,03FFHY1:LOOP Y1MOV BP,OFFSET DTABLEMOV BX,0HMOV CX,03HC1:MOV AL,BPOUT 04H,ALCALL CCSCANCMP AL,0BHJZ C4MOV BX+SI,AL ;存放在輸入密碼緩沖區(qū)INC BXINC BPLOOP C1MOV BP,OFFSET DTABLEMOV AL,BP+7OUT 04H,AL ;數(shù)碼管提示第二次輸入MOV CX,03FFHY2:LOOP Y2MOV BP,OFFSET DTABLEMOV BX,0HMOV CX,03HC2:MOV AL,BPOUT 04H,ALCALL CCSCANCMP AL,0BHJZ C4MOV BX+DI,AL ;存放在修改密碼緩沖區(qū)INC BXINC BPLOOP C2MOV BP,OFFSET DTABLEREPZ CMPSBJNZ CHAN ;判斷兩次輸入的密碼是否一致MOV DI,OFFSET CODEORMOV CX,03HCLDREP MOVSB ; 若是相等那就保存密碼MOV AL,02H ;且蜂鳴器響一下提示修改成功OUT 00H,ALMOV CX,03FFHC3: LOOP C3XOR AL,ALOUT 00H,AL ;中斷返回C4:STIIRETCCSCAN PROC NEAR ;鍵盤掃描子程序MOV AL,00HOUT 00H,ALIN AL,02HNOT ALAND AL,0FHCMP AL,00H ;判斷是否有鍵按下JNZ K1JMP CCSCANK1:MOV CX,0EFFH ;延時(shí)LOOP K1IN AL,02HCMP AL,00HJZ CCSCANMOV AH,60H ;掃描第一列K2:MOV AL,AHOUT 00H,ALIN AL,02HNOT ALAND AL,0FHCMP AL,00H ;判斷是否有鍵按下JNZ K3OR AH,01HROR AH,1 ;掃描下一列AND AH,0FHJMP K2K3:ADD AL,AHRETCCSCAN ENDPCODE ENDSEND START 微機(jī)原理與接口技術(shù)課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表姓 名 劉 世 兵學(xué) 號(hào)0814114專業(yè)班級(jí)電氣工程及其自動(dòng)化 08級(jí)1 班課程設(shè)計(jì)題: 一種由微機(jī)實(shí)現(xiàn)的多功能密碼鎖課程設(shè)計(jì)答辯或質(zhì)疑記錄：成績(jī)?cè)u(píng)定依據(jù)：評(píng) 定 項(xiàng) 目評(píng) 分 成 績(jī)1.選題合理、目的明確（10分）2.設(shè)計(jì)方案可行性、創(chuàng)新性（20分）3.設(shè)計(jì)結(jié)果（系統(tǒng)原理圖、源程序、調(diào)試運(yùn)行結(jié)果）（30分）4.平時(shí)成績(jī)（態(tài)度認(rèn)真、遵守紀(jì)律）（10分）5.設(shè)計(jì)報(bào)告的規(guī)范性、參考文獻(xiàn)充分（不少于5篇）（10分）6.答辯（20分）總 分最終評(píng)定成績(jī)（以優(yōu)、良、中、及格、不及格評(píng)定） 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 第18頁(yè)