基于单片机电子密码锁设计本科毕设论文.doc

《基于单片机电子密码锁设计本科毕设论文.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于单片机电子密码锁设计本科毕设论文.doc（55页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、 毕 业 论 文题 目： 基于单片机的电子密码锁设计 系： 电气与信息工程系 专业： 电子科学与技术 班级： 0702 学号： 200701180226 学生姓名： 邹 幼 林 导师姓名： 李 世 军 完成日期： 2011-6-12 毕 业 设 计题 目： 基于单片机的电子密码锁设计 系： 电气与信息工程系 专业： 电子科学与技术 班级： 0702 学号： 200701180226 学生姓名： 邹 幼 林 导师姓名： 李 世 军 完成日期： 2011-6-12 诚 信 声 明本人声明：1、本人所呈交的毕业设计（论文）是在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果；2、据查证，除了文中特别加以标注

2、和致谢的地方外，毕业设计（论文）中不包含其他人已经公开发表过的研究成果，也不包含为获得其他教育机构的学位而使用过的材料；3、我承诺，本人提交的毕业设计（论文）中的所有内容均真实、可信。作者签名： 日期： 年 月 日毕业设计（论文）任务书 题目： 基于单片机的电子密码锁设计 姓名 邹幼林 系别 电气与信息工程系 专业 电子科学与技术 班级 0702 学号 200701180226指导老师 李世军 职称 教研室主任 一、 基本任务及要求： 本设计一种单片机控制的密码锁，具有按键有效指示、解码有效指示、控制开锁电平、控制报警、密码修改等功能主要内容。主要要求有：单片机的选择、总体方案的确定、硬件原理

3、图设计、软件程序设计与调试撰写设计说明书等。二、进度安排及完成时间：1、 第一周至第三周：明确课题任务及要求，搜集课题所需资料，掌握资料查阅方法，了解本课题研究现状、存在问题及研究的实际意义。2、 第三周：查阅相关资料，自学相关内容，确定课题总体方案，分配课题任务， 确定个人研究重点，做好选题报告。 3、 第四周至第五周：根据自己研究的方向，确定自己的总体设计方案，根据对象特性进行 各种控制方法的研究，并设计硬件总体模块图及软件模块图。4、 第六周至第十二周：完成系统的控制方法研究，软、硬件设计。5、 第十三周至第十四周：系统仿真及调试。6、 第十五周至第十六周：整理资料，完成毕业论文编写，进

4、行毕业答辩。目 录摘 要IABSTRACTII第1章 绪 论11.1 引言11.2 电子密码锁的特点11.3 电子密码锁的前景展望2第2章 整体设计方案论证32.1 方案论证和比较32.2 整体设计思路32.3 系统框图4第3章 硬件设计63.1 芯片介绍63.1.1 AT89C51主要性能参数63.1.2 AT89C51的极限参数73.1.3 单片机选择73.2 时钟振荡器73.3 电源系统设计83.3.1 市电供电电路设计83.3.2 停电检测及电子开关切换电路93.4 键盘电路的设计93.4.1 键盘设计方案论证93.4.2 键盘扫描实现113.4.3 从电路或软件的角度应解决的问题12

5、3.5 LED数码管显示设计133.5.1 数码管的结构133.5.2 数码管段选码133.5.3 多位数码管显示原理143.6 报警声及门铃声设计163.7 开锁机构设计173.8 AT24C02掉电存储单元的设计183.8.1 AT24C02芯片说明183.8.2 AT24C02掉电存储单元183.9 复位电路193.10 总电路图20第4章 软件程序设计214.1 前言214.2 系统软件设计214.2.1主程序模块214.2.2 键盘扫描模块224.2.3 密码修改模块244.2.4 密码比较判断模块254.2.5 自动报瞀模块264.2.6 显示功能模块264.2.7 AT24C02

6、读写操作模块28第5章 设计仿真315.1 Proteus 软件的介绍315.2 系统的调试与仿真31结束语33致 谢34参考文献35附 录36基于单片机的电子密码锁设计基于单片机的电子密码锁的设计摘要：本次设计以单片机AT89C51作为本设计的核心元件，实现基于单片机的电子密码锁的设计，其主要具有如下功能：（1）由用户设置6位密码，密码通过键盘输入，若密码正确，则将锁打开。错误则锁定或者报警。（2）由用户自己修改设定密码（只支持6位密码），需要锁打开后才能修改密码。修改密码之前必须再次输入密码，在输入新密码时候需要二次确认，以防止误操作。（3）报警、锁定键盘功能。当用户键入密码错误时，数码显

7、示器会出现错误提示，若密码输入错误次数超过3次，蜂鸣器报警并且锁定键盘。此乃安全可靠性能之一。电子密码锁的设计主要由三部分组成：44矩阵键盘接口电路、密码锁的控制电路、输出八段显示电路。另外系统还有LED显示灯，报警蜂鸣器等。密码锁设计的关键问题是实现密码的输入、清除、更改、开锁等功能：密码输入功能：按下一个数字键，一个“”就显示在最右边的数码管上，同时将先前输入的所有“”向左移动一位。密码清除功能：当按下清除键时，清除前面输入的所有值，并清除所有显示。密码更改功能：将输入的值作为新的密码。 主要的设计实施过程：首先，选用ATMEL公司的单片机AT89S51，以及选购其他电子元器件。第二步，使

8、用Protel DXP 2004设计硬件电路原理图。第三步，使用Keil uVision3软件编写单片机的C语言程序、仿真、软件调试。第四部，使用仿真软件进行模拟软、硬件调试。完成本次毕业设计。关键词：44矩阵键盘；AT89S51；密码锁A design of locks the disign proposal based on monolithic integrated circuits passwordAbstract：Base on the thinking of the cipher lock, this design uses AT89C51 of ATMEL COMPANY to

9、carry out the SCM digital cipher lock, its main function as follow:1. set password with 6 words, enter the words via keybord, if enter the right number, the lock will unlock.2. password can set and fix by yourself, you can just fix the password when the lock is keeping unlock. It need to enter the n

10、ew password twice to avoid the wrong activity.3. alarm function. If enter the wrong password, the mon will show the error message, when enter the wrong password over 3 times, the buzzer will alarm and lock the keybord at the same time.this lock is made by 3 parts: gob circuit of 4x4 matrix keybord ,

11、 gob circuit of cipher lock, gob circuit of 8 way display output. other wise, the system has LED light, and warning buzzer.the main function of this cipher lock is carried out enter, clear, and change the password, and unlock the door.1. enter the password: press one number button, one signal - will

12、 show on the digital tube on the right side, pls put the - to left side at the same time.2. clear the password: press the clear button to clear all codes you have enter before.3. change the password: use the new enter number as the new password.4. unlock function: press the unlock button, the system

13、 will check up the enter number and password, if yes the lock will open, if not it keep lock.the main process: first, use SCM AT89C51 of ATMEL company. second, design the theory chart with DXP 2004, and design the PCB board. third, compile the C lang. program, resemble, and test with software keil u

14、Vision3. fourth, simulate the hardware test with software PROTEUS. LAST, test the circuit board withe the software and hardware, finish.Key words: Matrix keyboard; AT89C51; Coded locked2第1章 绪 论1.1 引言目前，最常用的锁是20 世纪50 年代意大利人设计的机械锁，其机构简单、使用方便、价格便宜。但在使用中暴露了很多缺点：一、是机械锁是靠金属制成的钥匙上的不同齿形与锁芯的配合来工作的。据统计，每4000

15、把锁中就有两把锁的钥匙齿牙相同或类似，故安全性低。二、是钥匙一旦丢失，无论谁捡到都可以将锁打开。三、是机械锁的材料大多为黄铜，质地较软，容易损坏。四、是机械锁钥匙易于复制，不适于诸如宾馆等公共场所使用。出于安全、方便等方面的需要，门禁系统越来越发达,许多电子密码锁已相继问世。 如：磁卡锁、声控锁、指纹识别、IC卡识别等等。但这类产品的特点是针对特定有效卡、指纹或声音有效，且不能实现远程控制，只能适用于保密要求高且仅供个人使用的箱、柜、房间等。而且卡片式IC卡还有易丢失等特点，加上其成本一般较高，一个程度上限制了这类产品的普及和推广。随着人们生活水平的提高，电子密码防盗锁作为防盗卫士的作用日趋重

16、要。电子密码防盗锁用密码代替钥匙，不但省去了佩戴钥匙的烦恼，也从根本上解决了普通门锁保密性差的缺点。如果采用4位密码，则密码组合可达到104，每增加1 位密码，密码组合就增加10 倍。以往基于单片机的电子密码锁的设计，都是直接设计硬件电路板与程序实现，并不能知道占用多少资源也没有对其可行性进行分析，总会遇到硬件资源消耗大，作品调试周期长，无法方便地按自己的设计意图反复修改自己的作品的难题。而利用PROTEUS软件对基于单片机的电子密码锁进行仿真，那么上述难题可迎刃而解，通过介绍一种AT89S51单片机电子密码锁的仿真设计过程，证明了在PROTEUS的环境下可以方便完成单片机和数字电子系统的硬件

17、设计和软件调试，同时也证明可缩短作品的开发周期，提高设计效率。1.2 电子密码锁的特点电子密码锁是一种通过密码输入来控制电路或者芯片工作，从而控制机械开关的开闭，完成开锁、闭锁任务的电子产品。它的种类很多，有简易的电路产品，也有基于芯片的性价比较高的产品。现在应用较广的电子密码锁是以芯片为核心，通过编程来实现的。其性能和安全性已大大超过了机械锁，主要特点如下：1 保密性好，编码量多，远远大于弹子锁。随机开锁成功率几乎为零。2 密码可变。 用户可以经常更改密码，防止密码被盗，同时也可以避免因人员的更替而使锁的密级下降。3 误码输入保护。当输入密码多次错误时，报警系统自动启动，防止试探密码。1.3

18、 电子密码锁的前景展望当今社会光电技术的应用已经非常广泛,尤其是在光纤通信技术、远程遥控技术、雷达探 测技术、自动控制技术以及光电检测技术等方面,对于光电技术的依赖越来越大。光电技术 是具有广阔前景的一门新型技术,因为光的传播速度快,同时又不容易受干扰,还具有极大 的信息承载量,如果选择用光作为信息的载体,可以想象得出我们的世界将会变得如何的方 便快捷。电脑密码控制器是以微处理器和数字存储器为代表,采用了当今高新科技、最新优化软件设 计而成,所追求的高保密性、高可靠性和广泛的适用性,特别是在区域管理和集中控制防盗 中显示出诸多优势,是一种现在比较流行的系统智能密码锁的系统由智能监控器和电子锁具

19、组成。二者异地放置，智能监控器供给电子锁具所需的电源并接收其发送的报警信息和状态信息。这里采用了线路复用技术，使电能供给和信息传输共用一根 二芯电缆，提高了系统的可靠性、安全性。出现了带微处理器的智能密码锁，它除具有电子密码锁的功能外，还引入了智能化管理、专家分析系统等功能，从而使密码锁具有很高的安全性、可靠性，应用日益广泛。总之，随着技术的不断发展，密码锁将朝着高保密性、高可靠性和广泛的适用性的方向发展。 第2章 整体设计方案论证2.1 方案论证和比较设计本课题时构思了两种方案：方案一：以74LS112双JK触发器构成的数字逻辑电路控制。采用数字密码锁电路的好处就是设计简单。用以74LS11

20、2双JK触发器构成的数字逻辑电路作为密码锁的核心控制，共设了9个用户输入键，其中只有4个是有效的密码按键，其它的都是干扰按键，若按下干扰键，键盘输入电路自动清零，原先输入的密码无效，需要重新输入；如果用户输入密码的时间超过40秒（一般情况下，用户不会超过40秒，若用户觉得不便，还可以修改）电路将报警80秒，若电路连续报警三次，电路将锁定键盘5分钟，防止他人的非法操作。方案二：以单片机为核心的控制方案。利用单片机灵活的编程设计和丰富的IO端口，及其控制的准确性，不但能实现基本的密码锁功能，还能添加掉电存储、声光提示甚至添加遥控控制功能。电路由两大部分组成：密码锁电路和备用电源(UPS)，其中设置

21、UPS电源是为了防止因为停电造成的密码锁电路失效，使用户免遭麻烦。密码锁电路包含：键盘输入、密码修改、密码检测、开锁电路、报警电路、键盘输入次数锁定电路。通过比较以上两种方案，单片机方案有较大的活动空间，不但能实现所要求的功能而且能在很大的程度上扩展功能，而且还可以方便的对系统进行升级，所以我们采用后一种方案2.2 整体设计思路决定使用单片机控制方案后，出于对成本的考虑本设计没有使用遥控控制，显示也没有采用液晶显示，而是采用了数码管显示。并设计了矩阵键盘，UPS、掉电存储等功能。开始时，数码管应该提示输入密码，当输入正确密码并按确认键后锁应该自动打开。如果密码错误应该有警告。当输入错误3次后应

22、该报警并且锁住键盘3分钟，以达到防探视的功能。当密码输入正确的情况下应该有密码的修改功能。在设计中，开锁声和报警声分别采用不同的声音。其中单片机的P3口作为数码管的段码控制端口，接一个74LS245的总线驱动器。P1口位选通信号，P2口接键盘电路。P0.2接开锁电路，P0.3接报警器电路。32.3 系统框图在主控芯片上，由于有密码要存储，而且还有LED显示的字符需要存储，所以我们选择AT89C51。因为它具有4K可擦写的Flash闪速存储器。为了防止停电情况的发生，本电路后备了UPS电源，它包括市电供电电路，停电检测电路，电子开关切换电路。键盘电路由的设计：因为我们需要输入0-9共10个同字符

23、，而且至少应该有4个键用来实现控制。所以采用4*4编码矩阵键盘。将其接在P2口。LED显示模块：因为要显示6位密码。而且应该有两位用来显示操作类型。为了节省I/0口资源，我们选用8段数码管动态扫描的方式。在仿真是选用7SEG-MPX8-CC-BLUE。本设计采用了掉电存储电路，使用了芯片AT24C02。其系统框图如下图2-1：图2-1 系统设计框图2.4 系统的可行性分析系统工作原理分析：使用AT59C51单片机、44矩阵键盘、LED、蜂鸣器等。矩阵键盘分别为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、CLE、Enter、Change。系统开始显示“INPUT”提示输入密码；输入密码时，LED显示

24、电路显示为“-”，当密码输入完毕按下Enter键时，对输入密码与设定的密码进行比较，若密码正确则LED显示电路显示为“PASS”提示锁打开，系统则发出开锁信号，将门打开；若密码不正确，LED显示电路显示提示“ERROR”，则有相应的指示灯闪动，若连续3次输入不正确，则发出警报声同时锁定键盘；在输入正确密码后，按下修改键时，LED显示电路显示“old”提示“输入旧密码”，此时输入正确的旧密码，则显示电路会有提示输入新密码在输入新密码后，显示电路会再次提示“again” 再次输入新密码。若“again” 再次输入新密码的时候输入新密码与前次不一致，则修改密码失败，则会返回到系统开始。若一致则成功。

25、修改密码完成后，系统自动清零上锁。要再次开锁则需要输入正确的密码。系统中CLE键用于退格，在输入密码时，若输入错误且未按下Enter键，按下CLE可以删除刚输入的密码，然后再次输入。为了防止恶意尝试，系统才用若连续输入3次错误密码则发出报警声，且锁定键盘，可以提高系统的安全系数，同时也能够保护合法用户的正常使用。5第3章 硬件设计3.1 芯片介绍AT89C51是由美国ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS8位单片机，片内含4kb的可反复擦写的程序存储器和12B的随机存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的 高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内配置通用8位中央处

26、理器（CPU）和 Flash存储单元，功能强大的AT89S51单片机可灵活的应用与各种控制领域。图3-1 AT89C51管脚图3.1.1 AT89C51主要性能参数 8031 CPU与MCS-51 兼容 4K字节可编程FLASH存储器 全静态工作：0Hz-24KHz 三级程序存储器保密锁定 128*8位内部RAM 32条可编程I/O线 两个16位定时器/计数器 6个中断源 可编程串行通道 低功耗的闲置和掉电模式 片内振荡器和时钟电路3.1.2 AT89C51的极限参数l 工作温度：55C+125C l 储藏温度：65C+15C l 任一引脚对地电压：1.0V+7.0Vl 最高工作电压：6.6V

27、l 直流输出电流：15.0Ma3.1.3 单片机选择 89S51相对于89C51增加的新功能包括：u 新增加很多功能，性能有了较大提升，价格却基本不变，甚至比89C51更低！u ISP在线编程功能，这个功能的优势在于改写单片机存储器内的程序不需要把芯片从工作环境中剥离。是一个强大易用的功能。u 工作频率为33MHz，大家都知道89C51的极限工作频率只有24M，就是说S51具有更高工作频率，从而具有了更快的计算速度。u 具有双工UART串行通道。u 内部集成看门狗计时器，不再需要像89C51那样外接看门狗计时器单元电路。u 双数据指示器。u 电源关闭标识。u 全新的加密算法，这使得对于89S5

28、1的解密变为不可能，程序的保密性大大加强，这样就可以有效的保护知识产权不被侵犯。u 兼容性方面：向下完全兼容51全部字系列产品。比如8051、89C51等等早期MCS-51兼容产品。也就是说所有教科书、网络教程上的程序（不论教科书上采用的单片机是8051还是89C51还是MCS-51等等），在89S51上一样可以照常运行，这就是所谓的向下兼容。因此我选择了AT89S51作为本次设计的核心部件！3.2 时钟振荡器 AT89S51中有一个用于构成内部振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是该放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外石英晶体或陶瓷谐振器一起构成自激振荡

29、器，振荡电路由3-2所示。外接石英晶体或陶瓷谐振器及电容C1、C2接在放大器的反馈回路中构成并联谐振电路。对外接电容C1、C2虽然没有十分严格的要求，但电容容量的大小会轻微影响震荡频率的高低、震荡器工作的稳定性、起震的难易程度及温度的稳定性，如果使用石英晶体，推荐使用30PF10PF，而如果使用陶瓷振荡器推荐使用40PF10PF。由于外部时钟信号时通过2分频触发器后作为内部时钟信号的，所以对外部时钟信号的占空比没有特殊要求，但最小高电平持续时间和 最大低电平持续时间应符合产品技术条件的要求。图3-2 外部时钟电路3.3电源系统设计为了防止停电情况的发生，本电路后备了UPS电源，它包括市电供电电

30、路，停电检测电路，电子开关切换电路。3.3.1 市电供电电路设计220V市电通过变压器降压成12V的交流电,再经过整流桥整流,7805稳压到5V送往电子切换电路，由于本电路功耗较少，所以选用10W的小型变压器。其中用D1显示其工作状态。7805是我们最常用到的稳压芯片了，他的使用方便，用很简单的电路即可以输入一个直流稳压电源,他的输出电压恰好为5v，刚好是51系列单片机运行所需的电压，他有很多的系列如ka7805，ads7805，cw7805等，性能有微小的差别,用的最多的还是lm7805。其电路设计图3-3。220V的市电通过变压器压成12V的交流电后，经过D5、D2、D3、D4组成的整流桥

31、电路整流后，送7805稳压后通过送往电子切换电路。图3-3 市电供电电路3.3.2 停电检测及电子开关切换电路 由R1，R2，R3，R4及运放构成电压比较器，正常情况下，V+V- 运放输出高电平，由Q1，Q2构成的达林顿管使继电器开启，将其常开触电将蓄电池和电路相连，实现市电和蓄电池供电的切换，保证电子密码锁的正常工作（视电池容量而定持续时间）。其电路图如下图3-4所示。图3-4停电检测及电子开关切换电路3.4 键盘电路的设计3.4.1 键盘设计方案论证键盘在单片机应用系统中，实现输入数据、传送命令的功能，是人工干预的主要手段。键盘分两大类：编码键盘和非编码键盘。键盘按电路结构可以分为独立式按

32、键接口和矩阵式键盘两大类。独立式按键就是各按键相互独立，每个按键单独占用一根I/O口线，每根I/O口线的按键工作状态不会影响其他I/O口线上的工作状态。因此，通过检测输入线的电平状态可以很容易判断哪个按键被按下了。优点：电路配置灵活，软件结构简单。缺点：每个按键需占用一根I/O口线，在按键数量较多时，I/O口浪费大，电路结构显得复杂。因此，此键盘是用于按键较少或操作速度较高的场合。矩阵式键盘适用于按键数量较多的场合，由行线和列线组成，按键位于行列的交叉点上。节省I/O口。矩阵键盘工作原理：行线通过上拉电阻接到+5V上。无按键，行线处于高电平状态，有键按下，行线电平状态将由与此行线相连的列线电平

33、决定。列线电平为低，则行线电平为低；列线电平为高，则行线电平为高。行线的电平高低是识别按键是否按下 的根据。然而在矩阵式键盘中的行、列线和多个键相连，各按键按下与否均影响该键所在行线和列线的电平，各键间相互影响。应此，必须将行线、列线信号配合起来做适当的处理，才能确定闭合键所在的位置。识别按键的方法很多，其中最常用的式扫描法和反转法。通过以上分析，为了节省I/O口资源，我们选择矩阵式编码键盘的方式，如下图所示，本系统采用44矩阵键盘，16个按键分为输入数字键：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9；功能键lock、change、cle、Enter。图3-5 44矩阵键盘共计数字键10个，功能键

34、4个。按键的操作面板如图图3-6所示：图36 按键操作面板示意图10个数字键用来输入密码，另外4个功能键分别是：enter、Change、Cle、lock。其中Cle键的功能是当输入密码错误的时候，清除前面已经输入的数据，重新输入。Enter键的功能是确认输入的密码。Change是用来进入修改密码的状态。lock用来锁定键盘，另外也可以防止不法分子偷窥密码。数码管主要显示几个字符，给用户提供指示见图37所示。TINPU 图37a输入密码提示状态-图37b 密码输入及修改状态SRERRO图37c密码输入错误后的提示-K-LOC图37d密码在规定的时间内输入错误次数超过3次后的锁定状态-SSAP-

35、图37e 密码输入正确状态3.4.2 键盘扫描实现怎样实现键盘扫描呢?主要有程序扫描方式、定时扫描方式和中断扫描方式三种。(1) 程序扫描方式。程序扫描方式是在CPU不执行别的程序时，对键盘进行扫描，占用CPU的时间比较多，当CPU执行其他功能程序时，就不再响应键盘的要求。 判别有无键按下。将P2口低4位输出为0，把P2口高4位读人单片机，若P24P27的状态全为1，表明无键按下，否则，表明至少有一个键按下。 消除按键抖动的影响。在判断有键按下后，调用延时子程序，延时时间约为l0ms，再判断P24一P27的状态，如果仍然是有键按下的状态，则确认键被真正按下，否则当做按键抖动处理。 求按键的位置

36、。首先使P20为低电平，读人P24P27的状态，若P24=0，表示第4行第4列的键(lock)按下，P25：0，表示第3行第4列的键 (cle)按下，依次类推，P26和P27为0表示enter、change闭合。然后再使P21为低电平，扫描第2列，这样可以确定第1、2、3、4行第2列的按键状况。由此可见，列扫描号和行读入状态就可以确定按键的位置。 键闭合一次只进行一次处理，因此在键被释放之后才进行键的处理。(2) 定时扫描方式。定时扫描方式是利用定时器产生定时中断，在中断服务时扫描键盘。这种方式能及时响应键输入，还能去掉软件去抖动时间。(3) 中断扫描方式。中断扫描方式只有在键被按下时，才进行

37、键盘扫描，能在最快时间内对按键进行响应，占用CPU的时间最少，运行效率高。无论是独立键盘，还是矩阵键盘都可以采用中断扫描方式。3.4.3从电路或软件的角度应解决的问题1.消除抖动影响。键盘按键所用开关为机械弹性开关，利用了机械触点的合、断作用。由于机械触点的的弹性作用，一个按键开关在闭合和断开的瞬间均有一连串的抖动，抖动时间的长短由按键的机械特性决定，一般为510ms，这是一个很重要的参数。抖动过程引起电平信号的波动，有可能令CPU误解为多次按键操作，从而引起误处理。为了确保CPU对一次按键动作只确认一次按键，必须消除抖动的影响。按键的消抖，通常有软件，硬件两种消除方法。硬件消除只适用于键的数

38、目较少的情况。软件消抖：如果按键较多，硬件消抖将无法胜任，常采用软件消抖。通常采用软件延时的方法：在第一次检测到有键按下时，执行一段延时10ms的子程序后，再确认电平是否仍保持闭合状态电平，如果保持闭合状态电平，则确认真正有键按下，进行相应处理工作，消除了抖动的影响。（这种消除抖动影响的软件措施是切实可行的。）2.采取串键保护措施。串键：是指同时有一个以上的键按下，串键会引起CPU错误响应。通常采取的策略：单键按下有效，多键同时按下无效。本次设计的时候，当同时按下两个键时会警告操作失误。3.处理连击。连击：是一次按键产生多次击键的效果。要有对按键释放的处理，为了消除连击，使得一次按键只产生一次

39、键功能的执行（不管一次按键持续的时间多长，仅采样一个数据）。否则的话，键功能程序的执行次数将是不可预知，由按键时间决定。连击是可以利用的。连击对于用计数法设计的多功能键特别有效。3.5 LED数码管显示设计同键盘一样，显示器也是人机交流的重要组成部分。计算机的运行结果和运行状态可以通过显示器显示出来。单片机应用系统中常用的显示器有LED和LCD两种方式，LED数码显示最为普遍，但由于低功耗的要求，LCD显示器越来越被广泛地使用。在本节讨论LED数码显示技术。3.5.1数码管的结构LED数码显示器是由若干个发光二极管组成的，当发光二极管导通时，相应的点或线段发光，将这些二极管排成一定图形，控制不

40、同组合的二极管导通，就可以显示出不同韵字形。单片机应用系统中常用的LED显示器为七段显示器，再加上有一个小数点，因此也可把它称为八段显示器。其结构形式有共阴极和共阳极两种，它的结构图如图3-8和3-9所示。发光二极管的阴极连起来，通常接地，通过控制每一只发光二极管的阳极电平来使其发光或熄灭，阳极为高电平发光，为低电平熄灭；共阳极是把所有发光二极管的阳极连起来，通常为高电平(如+5V)，通过控制每一只发光二极管的阴极电平来使其发光或熄灭，阴极为低电平发光，为高电平熄灭。必须注意的是，在图中的电阻并非是数码管内部就有的电阻，它们是需外接的限流电阻，如果不限流将造成发光二极管的烧毁。限流电阻的取值一

41、般使流经发光二极管的电流在1020mA，由于高亮度数码管的使用，电流还可以取得小一些。图3-8 共阴结构图 图3-9 共阳结构图3.5.2 数码管段选码为了在LED显示器上显示某个字符，必须在它的8位段选线上加上相应的电平组合，即一个8位数据，这个数据就叫该字符的段选码。下表是本次设计中用到的段码表。显示字符共阴极段选码共阳极段选码显示字符共阴极段选码共阳极段选码O3FHCOHb7CH83H106HF9HC39HC6H25BHA4Hd5EHA1H34FHBOHE9H86H466H99HF71H8EH56DH92HP73H8CH67DH82HU3EHC1H707HF8Hy6EH91H87FH80

42、Hr31 HCEH96FH90H8FFH00HA77H88H灭00HFFH表3-1 段码表3.5.3 多位数码管显示原理当多位数码管要一起显示的时候有两种显示方式：静态显示和动态显示。3.5.3.1 静态显示静态显示就是当数码管显示某一字符时，相应的发光二极管连续恒定地处于点亮或熄灭状态，直到更换显示内容为止。采用这种显示方式占用的硬件资源多，以七段LED显示器为例，如果用软件进行字段译码，每显示一个字符就需要一个锁存器，如果用硬件进行字段译码，每显示一个字符就需要一个锁存译码器。静态显示的数码管由于连续地工作，因此功耗大，但程序简单，亮度高。随着高亮度数码管的出现，动态显示同样可以达到很好的

43、显示效果，所以在多数应用情况下，特别是显示位数比较多的情况下，不会采取静态显示方式，而采取动态显示方式。 这里用的共阳极的LED数码管，共阳就是7段的显示字码共用一个电源的正。3.5.3.2 动态显示在多位LED显示时，为了降低成本和功耗，将所有位的段选线并联起来，由一个8位口控制，由另一个端口进行显示位的控制。但是，由于段选线是公用的，要让各位数码管显示不同的字符，就必须采用扫描方式，即动态扫描显示方式。本设计使用用了8位数码管动态扫描显示（见图）。它将所有数码管的8个段线相应地并接在一起，并接到 AT89S51的P3口，由P3口外接三极管控制字段输出。而各位数码管的共阳极由AT89S51的P1口控制8位数码管的位输出控制。 这样，对于一组数码管动态扫描显示需要由两组信号来控制：一组是字段输出口输出的字形代码，用来控制显示的字形，称为段码；另一组是位输出口输出的控制信号，用来选择第几位数码管工作，称为位码。 由于各位数码管的段线并联，段码的输出对各位数码管来说都是相同的