应用电子技术毕业设计-基于51单片机报警器.docx
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1、长沙航空职业技术学院2022届毕业设计(论文)(2022届)基于单片机的保险箱报警器的设计与制作学院、系:航空电子电气工程系专业:应用电子技术学生姓名:XXXX班级:电子X学号XXXXXX指导教师名:XXXX职称摘要随着人民生活水平日益提高科学技术的不断发展,人们对财产以及资料的安全保密要求也在不断的提高,设计出一款拥有较高的安全性能的保险箱已成从事电子行业人员的一项重要任务,保险箱的设计应该改进以往的设计思路,增加多项功能使其更安全更人性化,为满足人们对保险箱的使用要求,增加其安全性,用密码代替钥匙,并且增加报警功能的保险箱应运而生。电子密码装置无论在技术上还是在性能上都有了大大的提高,从而
2、使保险装置的安全性、可靠性得到大幅度的提高、应用日益广泛,人民对保险装置的需求得到满足。核心处理模块是电子密码锁工作的核心,它不仅要对密码锁的信息进行处理,还要负责调度各种程序稳定的运行并控制其他模块,其模块主要由单片机,键盘,存储器,显示电路组成。其中,单片机是核心处理模块的核心部分,其主要任务是配合软件来完成信息处理和记录、控制调度其他部分正常工作、电器的控制、密码校对和修改等工作。从电子密码锁功能的需要、性价比、程序的数据量和接口电路等多方面综合考虑,本文选用ATMEL公司的AT89S51单片机作为控制器的核心。键盘电路的设计采用4X4行列键盘的形式,直接由T89S52的接口的高、低字节
3、构成。电子保险箱报警器采用AT89C51单片机控制、AT24C02存储、1602液晶显示,44矩阵键盘输入密码。该保险箱报警器由于是由AT89S51芯片作为CPU因此可以采用编写程序的方法使得该报警器具有智能化、人性化、再具体设计各个功能单元、CPU模块、检测模块、报警模块、过程大概如下检测环境亮度、当环境亮度变化时继续检测密码输入的情况、如果没有输入正确的密码而此时报警电路发出报警声提示有被盗危险、由于考虑到实际情况的复杂还加有震动报警模块防止盗贼用暴力的方式开启保险箱、当CPU检测到超过一定强度的震动就立即发出报警提示、从该装置的设计与制作过程完全符合分析、该保险箱报警器具有安全性高、成本
4、低、功耗低、易操作等优点。关键字:AT89S51LCD1602检测模块报警模块Abstractspeople*slivingstandardsareimprovingthecontinuousdevelopmentofscienceandtechnology,people*Spropertyandthesecurityandconfidentialityofinformationrequirementsarealsoconstantlyimprove,designedwithahighersafetyperformancesafehasbecomeengagedintheelectronics
5、industryprofessionalsisanimportanttask,safedesignshouldbeimprovedthepreviousdesignthinking,increasethenumberoffunctiontomakeitsaferandmorehumane,tomeetpeopleonthesafeuseofrequirements,increaseitssecurity,passwordinsteadofkeys,andincreasethesafeemergeasthetimesrequirealarmfunction.Electroniccipherdev
6、icebothintechnicalorperformancehasbeengreatlyimproved,sothatthesafetydevicesafety,reliabilityisgreatlyimproved,applicationisincreasinglywide,peopleontheinsurancedeviceneedsaremet.Thecoreprocessingmoduleisthecoreofelectroniccipherlock,itnotonlytothelocksoftheinformationprocessing,butalsoisresponsible
7、forschedulingvariousproceduresforstableoperationandcontroloftheothermodule,themoduleiscomposedofasingle-chipmicrocomputer,keyboard,memory,displaycircuit.One,singlechipisthecoreprocessingmoduleisthecorepart,itsmaintaskistocooperatewithsoftwaretoperformtheinformationprocessingandrecording,controlother
8、normaloperation,electricalcontrol,passwordcheckandmodificationwork.Fromtheelectronicpasswordlockfunctionneeds,cost-effective,programdataandinterfacecircuitandotheraspectsintoconsideration,thispaperchoosesATMELcompanyAT89S51MCUasthecoreofthecontroller.Keyboardcircuitdesignusing4x4ranksintheformofakey
9、board,directlyfromtheAT89S51interfaceofhigh,lowbyte.ElectronicsafealarmcontrolledbyAT89C51,AT24C02storage,1602LCD,4x4matrixkeyboardinputpassword.ThesafealarmasitisfromAT89S51chipasCPUsowecanuseprogrammingmethodmakesthealarmhastheintelligent,humane,andthespecificdesignofeachfunctionunit,CPUmodule,det
10、ectionmodule,alarmmodule,itfollowsthedetectionenvironment,whentheenvironmentbrightnessbrightnesschangecontinuestodetectthepasswordinputcase,ifnottoenterthecorrectpasswordandthealarmcircuittosendoutalarmsoundpromptstheriskoftheft,consideringtheactualsituationofthecomplicatedwithshockalarmmoduletoprev
11、entthievesusingviolentmeanstoopenthesafe,whenCPUdetectsmorethanacertainstrengthoftheshockimmediatelyissuedawarning,fromwhichthedevicedesignandproductionprocesswiththeanalysis,thesafealarmhashighsafety,lowcost,lowpowerconsumption,easytooperate.Keyword:AT89S51LCDl602detectionmoduleaIarmmodule目录第一章、系统的
12、硬件设计-7-1.1 硬件系统的总体结构图-7-1.2 AT89S51的介绍-7-1.3 硬件系统组成-7-1.1 4微处理器模块:-8-1.5 记忆模块:-8-1.6 声光提示模块:-8-1. 7显示模块:-8-1.8键盘模块:-8-第二章、单元模块电路-8-2. 14X4矩阵键盘-8-2.2 复位电路-9-2.3 振荡电路-10-2.4 发光二极管LED电路-10-2.5 报警电路-11-2.6 电源输入电路-11-2.7 AT24C02存储电路-12-2.8 1.CDI2864显示电路-13-2.9 检测电路14-2.10 震动模块:-15-2.11 电路板的绘制于生产-17-第三章、软
13、件程序设计-17-2.12 件总设计流程图-18-2.13 4X4矩阵键盘扫描程序-18-3. 3显示子程序-20-4. 4密码修改子程序-20-5. 5读/写AT24C02子程序-20-附录1PCB原理图-23-附录2PCB板图-26-附录3PCB3D效果图-28-附录3产品实物图-28-附录4元件清单-30-结论-30-致谢-31-25 -参考文献第一章系统的硬件设计1.1 硬件系统的总体结构图该保险箱报警器的硬件组成部分可分为CPU模块、电源模块、键盘输入模块、及检测模块、具体组成如下图所示:电源输入部图IT硬件系统的总体结构图1.2 AT89S51的介绍AT89S51是一个低功耗,高性
14、能CMOS8位单片机,片内含4kBytesISP(In-systemPrOgranImabIe)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造,兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构,芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlaSh存储单元,AT89S51在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。1.3 硬件系统组成如图1所示,本系统的硬件部分主要由单片机AT89S51、存储芯片AT24C02、4X4矩阵键盘、LCDl602报警电路和检测电路组成;其中检测电路是用光敏电阻、lm741、电阻电位器组成,而报警电路使用蜂鸣器。1.4
15、微处理器模块CPU是采用AT89S51单片机,因为本系统要实现密码检测、密码设定、环境变化检测、声光提示等功能,要求微处理器必须能提供很多I/O口,而且由于系统体积限制,很难扩展I/O和使用外部程序存储器,所以选用AT89S51单片机。1.5 记忆模块:AT24C02芯片作为记忆模块的核心部分,作用是存储用户设置的有效开锁密码。由于一片AT24C02拥有256字节存储空间,而本设计中只需要存储8个字节的数据,所以只需要一片AT24C02就已足够了。并且AT24C02是一种非易失性存储器,掉电后数据不会掉失,而且该存储器内数据保存寿命可以保证达到100年以上,功耗低,十分适合本设计使用。1.6
16、声光提示模块:由发光二极管LED和蜂鸣器组成,由单片机控制。发光二极管LED有两种状态,LED亮表示密码输入正确并且解除报警;输入密码错误时LCDI602会有相应的提示。蜂鸣器采用5V驱动蜂鸣器,作为报警电路。当输入密码错误次数超过3次后就发出声音警报。1 -7显ZF模块:拷虑到友好的人机界面,采用LCDI602液晶显示。显示模块的作用主要是显示提示信息和输入的密码,以方便用户使用。1.8键盘模块:键盘模块的作用是让用户输入密码和修改密码。考虑到本系统需要用到大量的按键,键盘模块采用4义4的16按键矩阵键盘模式。第二章、单元模块电路2 .14X4矩阵键盘如图2-1所示,本系统采用4X4矩阵键盘
17、。当LCDI602为时钟界面显示时,S2为时设置键,S3为分设置键,S4为切换键;当切换到密码锁界面显示时,16个按键分为输入数字键和功能键。按键也有相应的标识S14为取消键,S15为确定键,S16为密码重设键。2.2复位电路为确保系统中电路稳定可靠工作,复位电路是必不可少的一部分,复位电路的第一功能是上电复位。如图2-2所示,时钟电路工作后,在RST管脚上加两个机器周期的高电平,芯片内部开始进行初始复位。图2-2复位电路2.3振荡电路图2-3所示为单片机晶体振荡电路。在本系统设计中晶振选择频率为11.0592MHZ,其中两个电容叫晶振的负载电容,分别接在晶振的两个脚上和对地,一般在几十皮法,
18、它会影响到晶振的谐振频率和输出幅度。多数情况下电容取值在15pF-30PF左右,在本系统中取电容为15pFo图2-3振荡电路2.4发光二极管LED电路图2-4所示为发光二极管LED电路,单片机I/O口(FMQ)引脚为高电平时三极管处于截止状态发光二极管熄灭。当输入密码正确后,该I/O口由高电平变为低电平,三极管处于导通状态发光二极管点亮,表示驱动了开锁电路;当输入密码错误时,LED连接的I/O口任为高电平,发光二极管处于熄灭状态。其中R2为发光二极管LED的保护电阻,阻值为1K。图2-4发光二极管LED电路2.5报警电路本系统中的报警电路采用蜂鸣器,如图2-5所示。当连续3次输入错误密码后,F
19、MQ引脚有高电平变为低电平从而三极管处于导通状态就会驱动报警电路,二极管点亮、蜂鸣器不停地响,以示警报。其中,R2阻值为lkQ。三极管为8550。8550是PNP型中功率高频三极管,最大耗散功率为700mW,在此电路中起功率放大作用。2.6电源输入电路电源输入电路如图2-6所示,由于目前那种5V输出的直流电源普遍使用因此本系统采用这种供电方式当接入该电源后再经过一个大电容滤波使输入电流更加平稳,该电源的设计方便,易用,可重复利用。图2-7电源实物图2.7AT24C02存储电路按Fc总线电气标准,AT24C02与硬件接口如图2-8所示。SDA与SCL线接IOK的上拉电阻接到5V的电源VCC,三根
20、地址线均接地。2.8LCD1602显示电路1.CD1602液晶显示模块基本技术:1)、主要功能A、40通道点阵LCD驱动;B、可选择当作行驱动或列驱动;C、输入/输出信号:输出,能产生20义2个LCD驱动波形;输入,接受控制器送出的串行数据和控制信号,偏压(VlSV6);D、通过单片机控制将所测的频率信号读数显示出来2)、技术参数1VSS电源地2VDD电源正极3VL液晶显示偏压4RS数据/命令选择5R/W读/写选择6E使能信号7-14DOD7数据15BLA背光源正极16BLK背光源负极表2-9LCDl602弓脚接口说明表该报警器的显示模块是采用LCD1602液晶显示,LCD_01-1.CD_0
21、8接到单片机的PO口,RS、RW、EN接到P2.2-P2.0引脚、Rl为痼节LCD1602的背光亮度。具体如下图所示:图2-10LCD1602的外接电路2. 9检测电路为了使该装置具有更高的安全性能、根据环境的变化设计了在没有密码的情况下使用暴力手段破坏保险箱,在这种情况下,一直处在黑暗的光敏电阻受到强光照射阻值会变小由LM741比较器输出低电平、检测到LM741输出端口电平变化就发出报警信号、若是在正常输入密码而且正确的情况下就解除发出报警信号、电路如下图:图2-11亮度检测电路(2)LM741引脚图管脚图通用型集成单运放LM741。LM741的管脚图如2-12所示,其特点是电压适应范围较宽
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