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2021年单片机课程设计报告_智能家居安全系统.pdf

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1、单片机课程设计报告智能家居防盗系统姓名：石颖孙日晟唐春龙班级：09 电信 1 学号：2/23/24 指导老师：姜晟邓小玲日期：2012.05.252012.06.08 华南农业大学工程学院|精.|品.|可.|编.|辑.|学.|习.|资.|料.*|*|*|*|欢.|迎.|下.|载.第 1 页，共 19 页目录1 摘要.32 方案比较与选择.42.1 方案一：采用数字电路控制.42.2 方案二：采用以单片机为核心的控制方案.43 主要系统元器件介绍.53.1 主控芯片 AT89C52.53.1.1 AT89C52性能简介 .53.1.2 AT89C52引脚简介说明 .63.2 LCD16

2、02 显示器.63.2.1 接口信号说明.63.2.2 主要技术参数.73.3 AT24C02串行 EEPROM.74 系统电路硬件介绍.84.1 电路介绍.84.1.1电源输入部分.84.1.2复位部分.84.1.3键盘输入部分.94.1.4显示部分.94.1.5LED 发光二极管部分.94.1.6蜂鸣报警部分.94.1.7EEPROM密码存储部分 .94.1.8程序下载电路.10 4.2 电路流程图.10 5 电路仿真分析.125.1 初始化后的界面情况.12 5.2 密码错误情况.12 5.3 密码正确情况.12 5.4 密码修改情况.13 6 电路板制作、焊接、调试.14 6.1 电路

3、板制作.14 6.2 电路板焊接.14 6.3 电路板调试.14 7 课程设计心得.16|精.|品.|可.|编.|辑.|学.|习.|资.|料.*|*|*|*|欢.|迎.|下.|载.第 2 页，共 19 页文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S

4、3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:C

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9、 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U81、摘要21世纪是一个信息化的社会，它与人们的生活的关系也日

10、益紧密。信息化的社会不仅改变了人们的生活方式，也对传统住宅提出了挑战。人们对家居的要求早已不只是物理空间，更为追求的是一个安全，方便，舒适的居家环境。本设计为密码锁智能家居防盗系统，采用Atmel的8位单片机 AT89S52 为主控芯片，报警源是恶意输入错误密码三次。硬件部分包括单片机主控制系统、密码门禁模块、数据存储模块、报警模块、程序下载模块。主控制系统中采用 Atmel的8位单片机 AT89S52，该单片机性能优良，能满足一般的普通应用；密码门禁及报警系统部分采用了44矩阵键盘输入以及采用EEPROM芯片AT24C02 作为掉电后可以存储密码，从而保证了系统的安全性与实用性；程序下载模块

11、则是利用串口线下载。本设计的特点是技术成熟，性能稳定，操作简单，界面清晰，而且报警精度好，安全指数高，符合智能家居安防的设计目的。关键词：AT89S52 单片机密码门禁|精.|品.|可.|编.|辑.|学.|习.|资.|料.*|*|*|*|欢.|迎.|下.|载.第 3 页，共 19 页文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S

12、3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:C

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16、:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2

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18、ZQ3S3A6C9U82、方案的比较与选择2.1 方案 1：数字电路控制家具安全系统用以双 JK 触发器构成的数字逻辑电路作为密码控制系统的核心控制，共设了 9 个数字输入键，还有确认键和取消键等。如果用户输入密码错误，则电路将报警；若电路连续报警三次，即密码输入错误 3 次，电路将锁定键盘并长时间报警。这样可以防止他人潜入进入家居住宅。2.2 方案 2：AT89S52为核心控制家居安全系统单片机编程设计灵活，借助丰富的IO 端口和控制的准确性，除了能实现基本的密码锁功能，还能添加密码修改存储、蜂鸣、闪烁提示等各种各样的附加功能。单片机外接输入密码键盘，还有1602 液晶用于显示作用。用户需要

19、开门时，先按键盘开锁键之后按键盘的数字键09 输入密码。密码输完后按下确认键。如果密码输入正确则开锁，不正确则报警提示并重新输入密码。三次错误时自动蜂鸣报警。除此之外，还可进行修改密码操作。为了确认安全方案甲设计简单且操作容易，但没有可发展空间，而且后期修改几乎是不可能的；方案乙有极大的扩展余裕，设计灵活，可以自由嵌入各模块，同时可以通过修改程序来改变功能。综上，选择方案乙。单片机AT89S52 密码输入蜂鸣报警（包括指示灯）复位电路显示电路程序下载模块|精.|品.|可.|编.|辑.|学.|习.|资.|料.*|*|*|*|欢.|迎.|下.|载.第 4 页，共 19 页文档编码:CK1C10G6

20、F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F

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27、统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系统可编程Flash，使得 AT89S52 在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。3.1.1 AT89S52 性能简介图 3-1 AT89S52 芯片引脚图（DIP 封装）AT89S52 具有以下标准功能：8k字节 Flash，256 字节 RAM，32 位 I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位定时器/计数器，一个6 向量 2 级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2 种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/

28、计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM 内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。其主要功能特性：兼容 MCS-51指令系统 1000 次擦写周期32 个可编程I/O 口8K 字节在系统可编程Flash 存储器3 个 16 位可编程定时/计数器时钟频率0-33MHz 六个中断源看门狗定时器低功耗空闲和掉电模式掉电标识符全双工UART串行通道3 级加密程序存储器双数据指针掉电后中断可唤醒|精.|品.|可.|编.|辑.|学.|习.|资.|料.*|*|*|*|欢.|迎.|下.|载.第 5 页，共 19 页文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7

29、F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C

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33、6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1

34、C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5

35、U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U83.1.2 AT89S52 引脚简介说明VCC：电源电压GND：地P0 口：P0口是一个8 位漏极开路的双向I/O 口。P1 口、P2 口和 P3 口：都是具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，它们的输出缓冲器能驱动 4 个 TTL 逻辑电平。RST：复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电

36、平将是单片机复位。ALE/PROG：当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8 位字节。PSEN：程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89S52由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲，在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。EA/VPP：外部访问允许，欲使 CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000H-FFFFH），EA端必须保持低电平（接地）。XTAL1：振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。3.2 LCD1602 显示器1

37、602 型 LCD 显示模块具有体积小，功耗低，显示内容丰富等特点。1602 型 LCD 可以显示 2 行 16 个字符，有8 位数据总线D0-D7 和 RS，R/W，EN 三个控制端口，工作电压为5V。3.2.1 接口信号说明表 3-1、1602 型 LCD的接口信号说明编号符号引脚说明编号符号引脚说明1 VSS 电源地9 D2 Data I/O 2 VDD 电源正极10 D3 Data I/O 3 V0 液晶显示偏压信号11 D4 Data I/O 4 RS 数据/命令选择端（H/L）12 D5 Data I/O 5 R/W 读写选择端（H/L）13 D6 Data I/O 6 E 使能信

38、号14 D7 Data I/O 7 D0 Data I/O 15 BLA 背光源正极8 D1 Data I/O 16 BLK 背光源负极|精.|品.|可.|编.|辑.|学.|习.|资.|料.*|*|*|*|欢.|迎.|下.|载.第 6 页，共 19 页文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C1

39、0G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9

40、V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A

41、6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1

42、C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5

43、U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S

44、3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U83.2.2

45、主要技术参数表 3-2 为 1602型 LCD的主要技术参数显示容量芯片工作电压工作电流模块最佳工作电压字符尺寸16X2 个字符4.5 5.5V 2.0mA（5.0V）5.0V 2.95X4.35(WXH)mm 读状态：输入：RS=L，RW=L，E=H 输出：D0-D7=状态字读数据：输入：RS=H，RW=H，E=H 输出：无写指令：输入：RS=L，RW=L，D0-D7=指令码，E=高脉冲输出：D0-D7=数据写数据：输入：RS=H，RW=L，D0-D7=数据，E=高脉冲输出：无3.3 AT24C02 串行 EEPROM EEPROM(Electrically Erasable Program

46、mable Read-Only Memory)，电可擦可编程只读存储器-一种掉电后数据不丢失的存储芯片。EEPROM 可以在电脑上或专用设备上擦除已有信息，重新编程。一般用在即插即用。它是可用户更改的只读存储器（ROM），其可通过高于普通电压的作用来擦除和重编程（重写）。不像EPROM 芯片，EEPROM 不需从计算机中取出即可修改。AT24CXX 是美国 ATMEL 公司的低功耗CMOS 串行 EEPROM，典型的型号有AT24C01A/02/04/08/16等 5 种，它们的存储容量分别是1024/2048/4096/8192/16384位；也就是 128/256/512/1024/204

47、8字节；使用电压级别有5V，2.7V,2.5V,1.8V。AT24C02是一个 CMOS 标准的 EEPROM 存储器，是AT24CXX系列（AT24C01/02/04/08/16）成员之一，这些 EEPROM 存储器的特点是功耗小、成本低、电源范围宽，静态电源电流约30uA110uA，具有标准的I2C总线接口，是应用广泛的小容量存储器之一。图 3-2 AT24C02 芯片引脚逻辑上图是 AT24C02的引脚图，这个芯片是一个8 脚芯片，内部存储器有256 字节。引脚功能介绍如下：A0（引脚 1）：器件地址的A0 位，是器件地址的最低位，器件地址排列是A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0

48、R/W。A1（引脚 2）：器件地址的A1位。A2（引脚 3）：器件地址的A2位。GND（引脚 4）：地线。SDA（引脚 5）：数据总线引脚。SCL（引脚 6）：时钟总线引脚。TEST（引脚 7）：测试引脚，Vcc（引脚 8）：电源线引脚。|精.|品.|可.|编.|辑.|学.|习.|资.|料.*|*|*|*|欢.|迎.|下.|载.第 7 页，共 19 页文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8

49、文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6F7X2 HE5U9V7F7I8 ZQ3S3A6C9U8文档编码:CK1C10G6

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4.3 金币

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