实习报告

目录1 设计目的和要求 (2)1.1 设计目的 (2)1.2 设计要求 (2)2 硬件设计 (3)2.1 硬件选择和总体系统框图 (3)2.2 4x4矩阵键盘电路 (3)2.3 数码管动态显示电路 (4)2.4 密码存储电路 (5)3 软件设计 (8)3.1 软件的总体设计 (8)3.2 I²C器件的读写 (10)3.3 键盘反转读键 (11)3.4 数码管扫描显示 (11)4 仿真与调试 (12)4.1 仿真过程中的问题 (12)4.2 软件仿真结果 (13)4.3 硬件调试 (14)5 实习心得 (15)参考文献 (16)附录 (17)1 设计目的和要求1.1 设计目的本课题的主要内容是采用单片机实现一个密码锁的设计，通过这个实习，进一步加深《C语言程序设计》、《单片机原理及应用》等相关课程中的理论知识，熟练掌握单片机的编程、调试和应用系统的开发。

1.2 设计要求1、密码存储在I²C器件中，实现密码掉电不丢失。

2、电路板在上电后四个数码管显示“—”。

3、实现数字键0-9和功能键的设计，4、四个功能键的说明：（1）密码的输入键：按下此键时，屏幕（四个数码管）空白显示（全黑），按下数字键输入原来密码，每输入一个数字，相应的数码管显示“—”。

若输入不正确，屏幕（四个数码管）显示“HHHH”。

若输入正确后，显示“8888”（2）退出键：密码的输入后，按下此键表示退出，屏幕（四个数码管）显示“—”。

（3）密码修改键：按下此键时，屏幕（四个数码管）空白显示（全黑），按下数字键输入原来密码，每输入一个数字，相应的数码管显示输入的数字，若输入正确后，屏幕（四个数码管）显示“8888”。

按下数字键输入新的密码，四个数码管清空显示（全黑），每输入一个数字，相应的数码管显示输入的数字。

如果放弃修改，按退出键放弃保存，进入状态2。

（4）修改确认键：当密码密码修改键按下，若输入密码正确后，按下此键时，将修改的密码进行存储。

2 硬件设计2.1 硬件选择和总体系统框图本设计采用AT89C52单片机,用24C02作为存储密码的芯片，实现断电不丢失，采用16位矩阵键盘输入，四联共阳数码管动态显示密码。

管脚连接如图 2.1所示。

图 2.12.2 4X4矩阵键盘电路矩阵键盘又称行列式键盘。

用I/O口线组成行列结构，按键设置在行列交点上。

N条口线最多可构造N²个按键。

4X4的行列结构可构成16个键的键盘，如图2.2所示。

无按键时各行各列彼此相交而不相连。

由行列线的电平状态可以识别唯一与之相连的按键，此时别过程成为读键。

图 2.2本设计键盘读键程序采用反转读键法。

第一步：先置行线P2.0~P2.3为输入线，列线P2.4~P2.7为输出线，且输出为0。

相应的I/O口的编程数据为0FH。

若读入低4位的数据不等于F，则表明有键按下，保存低4位数据。

其中电平0的位置对应的是被按下键的行位置。

第二步：设置输入输出口对换，行线P2.0~P2.3为输出线，且输出为0，列线P2.4~P2.7为输入线，I/O口编程数据为F0H。

若读入高4位数据不等于F，即可确认是按下的键。

读入高4位数据中为0的位为列位置。

保存高4位数据，将两次所读数值组合，便得按键码。

2.3 数码管动态显示电路本设计采用数码管动态显示方式，它既满足4个数码管的显示要求，又节省了单片机的I/O管脚资源，只使用12条I/O口线。

4个数码管共用一个I/O口P0，如图2.3所示，在每个瞬间，数码管段码相同。

要达到多位显示的目的，就要在每一瞬间只有一位com端有效，即只选通一位数码管。

段码由共用I/O口送来，各位数码管依次轮流选通，使每位显示该位的字符，并保持一段时间，以适应视觉暂留的效果。

图 2.32.4 密码存储电路2.4.1 I²C总线协议I²C总线是由数据线SDA和时钟SCL构成的串行总线，可发送和接收数据。

在CPU与被控IC之间、IC与IC之间进行双向传送，在信息的传输过程中，I²C总线上并接的每一模块电路既是主控器（或被控器），又是发送器（或接收器），这取决于它所要完成的功能。

总线基本状态如图2.4：1）总线空闲（A）数据线和时钟线同时为高电平。

2）启动数据传输（B）时钟（SCL）为高电平时，SDA 从高电平变为低电平表示起始条件产生。

起始条件必须先于所有的命令产生。

3）停止数据传输（C）时钟（SCL）为高电平时， SDA 从低电平变为高电平表示停止条件产生。

所有操作都必须以停止条件结束。

4）数据传送/数据有效（D）数据线的状态表明数据何时有效。

在起始条件之后，数据线在时钟处于高电平期间保持稳定。

必须在时钟信号为低电平期间改变数据线。

一个数据位对应一个时钟脉冲。

数据的每次传输以起始条件开始，以停止条件结束。

在起始条件和停止条件之间传输的数据字节数目由主器件决定。

图 2.4确认信号（ACK）每一个被寻址的接收器在接收到每一字节数据后，应发送一个确认位。

主器件必须提供一个额外的时钟以传输确认位。

在确认时钟脉冲内，器件确认须拉低 SDA 线。

在确认时钟的高电平期间，SDA线以这种方式保持稳定的低电平。

当然，还必须考虑建立时间和保持时间。

图 2.56）无应答信号（NO ACK）在时钟的第9个脉冲期间发送器释放数据总线，接收器不拉低数据总线表示一个 NO ACK，NO ACK有两种用途：a、一般表示接收器未成功接收数据字节；b、当接收器是主控器时，它收到最后一个字节后，应发送一个NO ACK信号，以通知被控发送器结束数据发送，并释放总线，以便主控接收器发送一个停止信号STOP。

2.4.2 E²PROM芯片24C02是2KB二线制I²C串行E²PROM,其特征码为1010B。

模块的电路图如图2.6所示。

图 2.6写数据过程：写操作时，SDA线上的信号依次为：启动START 1010 B2B1B0(0~111B) 0低电平为写操作应答ACK 8位的地址 ACK 数据0 ACK……数据15 应答ACK 结束STOP.24C02每一次写操作最多可连续写16字节（一页），也可以少于16字节。

一旦停止信号被接收到，则24C02内部写周期将开始。

在内部写周期期间，不响应外部信号，直到写周期完成。

如图2.7所示为24系列存储器写周期时序图。

图2.72）读数据过程：读操作时，SDA线上的信号依次为：启动START 1010 B2B1B0(0~111B) 0低电平为写操作应答ACK 8位的地址 ACK START 1010 B2B1B0(0~111B) 1高电平为读操作应答ACK 数据0 ACK……数据N 非应答NO ACK 结束STOP在读数据之前，先写入要读的数据所在的地址。

然后，主器件在“应答”位后产生一个启动信号，以终止刚才的写地址操作。

随后主器件再次发出控制字，R/W位为1,。

24C02接收“应答”信号后，便可读数据，可以读一字节、两字节、……N字节的数据。

读完最后一个数据后，主器件发出“非应答”（NO ACK）信号和停止（STOP）信号。

如图2.8所示为24系列存储器读操作时序图。

图 2.83 软件设计3.1 软件的总体设计软件的设计主要包括：密码从I²C器件的读写，键盘反转读键，数码管扫描显示，密码的比较处理等。

其总体流程图如图3.1所示。

图 3.13.2 I²C器件的读写该模块实现 I²C器件与RAM中40H单元为首地址的连续4个字节的密码读写。

真实密码读在40H单元，R0为地址指针。

其程序流程图3.2、3.3如下：图3.2 读密码流程图图3.3 写密码流程图3.3 键盘反转读键本设计程序中用R4、R5暂存键值，R6、R7进行循环减一。

流程图如图3.4。

图 3.43.4 数码管扫描显示本设计的R为1扫描地址指针，R0为输入密码地址指针。

程序设计流程图如图3.5所示。

图 3.54 仿真与调试4.1 仿真过程中的问题寄存器的混用仿真时延时程序所用到的寄存器，改变了键值暂存寄存器的值，仿真出现错误。

解决方法是编程前一定要对寄存器的用途做好计划，尽量不要重复使用同一个寄存器。

初始密码的烧录I²C器件的存储单元初始值为1，一个字节储存的密码就超过了0~9的范围，因此调用写入对I²C器件程序对其进行初始密码的烧录。

4.2 软件仿真结果能够完整的实现密码锁的输入判断，改密显示等功能。

软件仿真结果如图 4.1所示。

图 4.14.3 硬件调试通过串口下载到单片机中，进行密码锁的硬件调试，实物图如图4.2所示。

图 4.2密码锁整体功能实现良好，当四位数码管同时扫描显示时，可见到明显闪烁。

因此将显示中的延时缩短，闪烁明显减弱。

5 实习心得刚开始面对实习的时候，我们都还是觉得很生疏，不知从哪里入手，尽管做过实验。

具体需要做什么，能不能做出来，我们并不清楚。

但当时间一天天过去后，我们开始认真起来了。

从复习课本，再到复习实验，相互探讨编程思路，上网搜索资料，调试实验等，我们都在努力的自学着。

通过这次密码锁的设计，我们都有不同程度的收获。

首先，是学习上的巩固。

一方面，通过复习课本和实验，对单片机的基础知识又有了很大的巩固。

其次，通过对用汇编语言实现密码锁的功能，熟悉了proteus 软件的一些相关的操作，和电子元器件的组装等等。

第二，增进了与同学的交流。

平常除了上课，大家也比较少接触。

而每次做实习设计的时候，大家总会互相探讨，发表自己的看法，帮忙解决遇到的问题，分享自己的心得，于是交流也就不由自主的变得相对频繁些了，感觉也就更亲切了。

第三，对单片机的接口电路有了进一步了解，比如矩阵键盘，动态扫描数码管，E²PROM的读写等。

这样我们不仅了解单片机的原理，而是真正的会用单片机。

而且进一步培养了我们的动手能力和兴趣。

参考文献[1]李鸿等．单片机原理及应用[M]．湖南大学出版社，2005．[2]何立民．单片机高级教程---应用与设计[M]．北京航空航天大学出版社，2000，8．[3]戴佳．51单片机C语言应用程序设计实例精讲[M]．北京：电子工业出版社，2006．[4]于京． 51系列单片机C程序设计与应用案例[M]．北京：中国电力出版社，2006．[5]孙育才． ATMEL新型AT89S52系列单片机及其应用[M]．北京：清华大学出版社， 2005．[6]李华．MCS-51系列单片机实用接口技术[M]．北京：北京航空航天大学出版社，2000．附录源程序清单:SDAK BIT P3.3 ；位定义SCLK BIT P3.2ORG 0STAR: LCALL RD24C ；读存储器密码MOV R0,#50H ;设定R0为输入密码首地址50HMOV P0,#0BFH ;显示4条短横开段显MOV P3,#0H ;开位显MOV R3,#0H ;R3为输入模式，0等待，1输密，2改密;输原密，3改密输新密KEY: MOV P2,#0FHMOV A,P2CPL A ；取反查件ANL A,#0FHJNZ KEY1 ;判断是否有键按下CJNE R3,#3,KEY ；选择模式3时显示CJNE R0,#50H,KEY0SJMP KEYKEY0: LCALL DISPSJMP KEYKEY1: MOV R5,AMOV P2,#0F0HMOV A,P2CPL AANL A,#0F0HORL A,R5MOV R5,ALCALL DLYKEY2: MOV A,P2CPL AANL A,#0F0HJZ KEY5 ；检查按键是否松开CJNE R3,#3,KEY2CJNE R0,#50H,KEY3 ；没松开模式3继续显示SJMP KEY2KEY3: LCALL DISPSJMP KEY2KEY5: MOV B,R5MOV R1,#0MOV DPTR,#TABVAL0: MOV A,R1MOVC A,@A+DPTR ；查表将显示码转为按键码CJNE A,B,VALCJNE R1,#0AH,ST1 ；比较是否为输密键MOV R0,#50H ；更改相应模式寄存器和存密码指针寄存器MOV P0,#0BFHMOV P3,#0F0H ；段码显示-，位选关闭MOV R3,#1HLJMP KEYVAL: INC R1AJMP VAL0TAB: DB 11H,21H,41H,81HDB 12H,22H,42H,82HDB 14H,24H,44H,84HDB 18H,28H,48H,88HST1: CJNE R1,#0BH,ST2 ；比较是否为改密键MOV R0,#50HMOV P0,#0BFHMOV P3,#0F0HMOV R3,#2HLJMP KEYST2: CJNE R1,#0CH,ST3 ；比较是否为清除键LJMP STARST3: CJNE R1,#0DH,ST4 ；比较是否为确认键CJNE R3,#3H,_KEYCJNE R0,#54H,_KEYLJMP SURE ；当输入完新密码后跳转ST4: JNC _KEY ；无效输入键返回CJNE R3,#0,ST5 ；等待模式返回LJMP KEYST5: CJNE R0,#54H,ST7LJMP KEY ；密码输满返回ST7: MOV A,R1MOV @R0,A ；键输入的数字给当前指针制定位置INC R0 ；地址指针加1MOV A,P3RR A ；位显移位MOV P3,ACJNE R0,#54H,_KEYCJNE R3,#3H,ST6 ；非模式3密码输满后自行跳转比较LJMP KEYST6: MOV A,40HCJNE A,50H,ERROR ；按位比较，有一位不对则报错MOV A,41HCJNE A,51H,ERRORMOV A,42HCJNE A,52H,ERRORMOV A,43HCJNE A,53H,ERRORMOV P0,#80H ；密码正确，显示8888并延时 MOV P3,#0HLCALL DE100CJNE R3,#1H,CHANGE ；模式2跳转输入新密码LJMP STARCHANGE: MOV R0,#50HMOV P0,#0BFHMOV P3,#0F0HMOV R3,#3H_KEY: LJMP KEYERROR: MOV P0,#89H ；错误显示HHHHMOV P3,#0HLCALL DE100LJMP STARSURE: MOV 40H,50H ；按下确认键更改密码MOV 41H,51HMOV 42H,52HMOV 43H,53HLCALL WR24C ；将新密码写入存储器LJMP STARDISP: MOV R1,#50H ；显示子程序MOV R4,#7FHDS2: MOV A,@R1LCALL SEG7CPL AMOV P0,AMOV A,R4MOV P3,ALCALL DLYMOV P3,#0FFHINC R1MOV A,R0CJNE A,1H,DS3 ；扫描指针显示不超过密码地址指针 RETDS3: MOV A,R4RR AMOV R4,ASJMP DS2DE100: MOV R7,#0MOV R6,#0D1: DJNZ R6,$DJNZ R6,$DJNZ R7,D1RETDLY: MOV R7,#10MOV R6,#0DLY1: DJNZ R6,$DJNZ R7,DLY1RETSEG7: INC AMOVC A,@A+PCRETDB 3FH,6,5BH,4FHDB 66H,6DH,7DH,7DB 7FH,6FH,77H,7CHDB 39H,5EH,79H,71HRD24C: MOV R0,#40H ；读存储器子程序LCALL STARTMOV A, #0A0HLCALL WRBYTLCALL TACKMOV A,#0LCALL WRBYTLCALL TACKLCALL STARTMOV A,#0A1HLCALL WRBYTRD1: LCALL TACKLCALL RDBYTMOV @R0,AINC R0CJNE R0,#44H,RD1LCALL NOTACKLCALL STOPRETWR24C: MOV R0,#40H ；写入存储器子程序LCALL STARTMOV A,#0A0HLCALL WRBYTLCALL TACKMOV A,#0HLCALL WRBYTWR1: LCALL TACKMOV A,@R0LCALL WRBYTINC R0CJNE R0,#44H,WR1LCALL TACKLCALL STOPRETSTART: SETB SDAKNOPSETB SCLKNOPNOPNOPCLR SDAKNOPNOPNOPCLR SCLK NOPRETSTOP: CLR SDAKSETB SCLKNOPNOPNOPNOPSETB SDAKNOPNOPNOPNOPCLR SCLKNOPNOPRETTACK: CLR SDAKNOPSETB SCLKNOPNOPNOPCLR SCLKNOPNOPRETNOTACK: SETB SDAKNOPNOPSETB SCLKNOPNOPNOPNOPCLR SCLKNOPRETWRBYT: MOV R7,#8 WRBYT1: RLC AJC WRBYT2CLR SDAKSETB SCLKNOPNOPNOPNOPCLR SCLKDJNZ R7,WRBYT1RETWRBYT2: SETB SDAKSETB SCLKNOPNOPNOPNOPCLR SCLKCLR SDAKDJNZ R7,WRBYT1 RETRDBYT: MOV R7,#8RDBYT1: SETB SDAKSETB SCLKMOV C, SDAKRLC ACLR SCLKDJNZ R7, RDBYT1RETEND。