英雄联盟策士统领出装带33键盘3位数电子号码锁讲解

2021年1月1日发(作者：牛实)
河北工程大学科信学院
课程设计说明书

（20122013学年第2学期）


课程名称 ： 单片机课程设计
题 目 ：带3*3键盘3位数电子号码锁
专业班级 ：科信自动化3班
学生姓名 ：马景明
学 号： 100412332
指导教师 ：韩昱 苗敬利 杨怡君 王巍 王静爽
设计周数 ： 2周
设计成绩 ：









2013年6月27号


1

目录
1、课程设计目的
2、课程设计任务
2.1设计题目
2.2原始数据及主要任务
2.3技术要求
3、课程设计内容
3.1方案设计
3.1.1 STC90C52AD的功能参数介绍
3.1.2 综合电路设计
3.2单元电路设计
3.2.1键盘单元
3.2.2数码管显示
3.2.3时钟产生单元

3.2.4蜂鸣器电路单元

3.3 系统原理图
3.4系统调试
3.5程序流程图
3.6系统实施
3.7 实习心得
附录


2


1、课程设计目的

1.1用单片机课程及已学电子电路知识设计，包括电路
图的设计和制板等。
1.2通过课程设计加深对单片机课程的相关知识的学习
和理解。
1.3初步学会一些设计思想和实践技能。提高学生综合
素质。
1.4让学生从设计过程中领悟到相互合作的重要性。
2、课程设计任务
2.1设计题目：带3*3键盘3位数电子号码锁
2．2原始数据及任务：设计并制作出一个以单片机 为核心的
电子锁系统：1、确定总体设计方案；2、设计键盘输入电路；3、
设计显示电路；4 、合理分配地址，编写系统程序；5、利用Protel
设计硬件电路原理图和PCB图；6、软硬件联 机调试。
2.3技术要求
电源打开后，显示器显示“000”，“111”为内定密码 ；输
入号码，再按“确定”开门键。若号码正确，则门会打开（用蜂
鸣器指示），否则显示器会 清除为“000”；并且密码可修改。
3、课程设计内容

3
3.1方案设计

3.1.1 STC90C52AD的功能参数介绍
S TC90C52AD是由宏晶公司生产的高
性能八位单片机。如图一所示。该芯片采
用FLAS H存储技术，内部具有8KB字节快
闪存存储器，采用DIP封装，是目前在中
小系统中应用最 为普及的单片机。
STC90C52AD可构成真正的单片机最
小应用系统，缩小系统体积，增加系统的
图一
可靠性，降低系统的成本。只要程序长度小于8K，四个IO口
全部提供给用户 。可用5V电压编程，而且擦写时间仅需10毫秒，
仅为875187C51的擦除时间的百分之一，与 875187C51的12V
电压擦写相比，相对不易损坏器件，没有两种电源的要求，改写
时 不拔下芯片，适合许多嵌入式控制领域。工作电压范围
（2.7V~6V），全静态工作，工作频率宽在 0Hz～24MHz之间，比
875187C51等51系列的6MHz～12MHz更具有灵活性，系 统能快
能慢。STC90C52AD芯片提供三级程序存储器加密，提供了方便
灵活而可靠的硬 加密手段，能完全保证程序或系统不被仿制。P0
口是三态双向口，通称数据总线口，因为只有该口能直 接用于对
外部存储器的读写操作。

4
STC90C52AD单片机为 40引脚芯片如图一所示，在本设计中，
主要用到P0口、P2口、P1.0口及P3.0、P3.1、 P3.2口。
P0口：
P0口可作为通用IO口，但须外接上拉电阻，所以在设计
显示数码管我们避免了使用P0口这样大大简化了动态显示电
路。
P1口：
P1口：8位、双向I0口，内部含有上拉电阻。
P1口可作普通IO口。输出缓冲器可驱动 四个TTL负载；
用作输入时，先将引脚置1，由片内上拉电阻将其抬到高电平。
P1口的引脚 可由外部负载拉到低电平，通过上拉电阻提供电流。
在FLASH并行编程和校验时，P1口可输入低 字节地址。在
串行编程和效验时，P1.5MO- SI,P1.6MISO和P1.7SCK分别是
串行数据输入、输出和移位脉冲引脚。
P2口:
P2口：具有内部上拉电阻的8位双向IO口。
P2口用做输出口时，可 驱动4各TTL负载；用做输入口时，
先将引脚置1，由内部上拉电阻将其提高到高电平。若负载为低< br>电平，则通过内部上拉电阻向外部输出电流。
在FLASH并行编程和校验时，P2口可输入高字节地址和某
些控制信号。
P3口：

5
因本次课程设计中用不到P3口。因此不详细介绍。

单片机使用宏晶公司支持串口下载程序（ISP）的单片机，
为STC90C52A D课程设计配发的小电路板（ISP-MCU Basic
circuit）电路原理图见下图。该板 作为课程设计的核心电路板
使用，板上有单片机及附属电路，RS-232通信驱动电路，高低
电平测试电路等。课程设计电路中需要的其他电路在此基础上扩
展，通过插孔连接。
课程设计配发的小电路板（ISP-MCU Basic circuit）电路原理
图见下图。
扩展电路在万用板上制作用四位数码管显示小时与分钟 ，中
间那个点用来区分小时与分钟；每秒用一个LED闪烁一下；用了
4个按键，一个是选择键 ，一个是加键，一个是减键，
一个是确认键。时间要精确， 整点报时，声音间隔1秒，并且可
以调整时间调整位闪烁提示。
C1
1 uF
1
3
4
5
11
10
12
9
U2MAX23 2
Vcc
Vs+
Vs-
GND
T1out
T2out
R1in
R2in
VCC
16
2
6
15
147
13
8
10 uF
C4
10 uF
C3
1< br>2
3
4
5
6
7
8
10
11
12
13
14
15
16
17
CRY
9
1< br>2
3
4
5
6
7
8
10
11
12
13
14
15
16
17
9
19
18< br>20
U1
P10T2ADC0
P11T2EADC1
P12ADC2< br>P13ADC3
P14ADC4
P15ADC5
P16RxDADC6
P17TxDADC7
P30RxD
P31TxD
P32INT0
P33IN T1
P34CT0
P35CT1
P36WR
P37RD
RESET< br>XT1
XT2
GND
STC90C52AD
3.3K
GND< br>LowHigh
AD0P00
AD1P01
AD2P02
AD3P03
AD4P04
AD5P05
AD6P06
AD7P07
A8P20< br>A9P21
A10P22
A11P23
A12P24
A13P25A14P26
A15P27
EAP46
ALEP45
PSENP44VCC
39
38
37
36
35
34
33
32
21
22
23
24
25
26
27
2 8
31
30
29
40
39
38
37
36< br>35
34
33
32
21
22
23
24
25
26
27
28
31
30
29
VCC
GND
GND
Htst
R3
VCC
JPS
1
2C2
1 uF
11
10
C1+
C1-
C2+
C 2-
T1in
T2in
R1out
R2out
PS
R43.3K
C17224
C16224
C15224
C14224
C13224
R9
1M
C847uF
C747uF
C647uFC547uF
TXD
RXD
GND
JDB
DCD
DSR
RXD
RTS
TXD
CTS
DTR
RI
GNDRS232-DB9
1
6
2
7
3
8
4
9
5
GND
R2
VCC
3.3K
VCC
R
S
T
10uF
*
C0
RXD
TXD
R0
R 1
200
6.8K
Ltst
C11
22p
C12
2 2p
单片机基本配置板
电路原理图
低电平测试端

高电平测试端


6

扩展电路用到得 器件：共十六个按键：十个数字键，一个是
加键，一个是减键，一个是除键，一个乘键，一个等键，一个 清
零键；六个DPY7-SEG DP共阳极动态LED；六个PNP三极管；十
四个330欧姆和两个470欧的电阻；导线。
每各引脚可吸收8各TTL的灌电流。作为输入时，首先应将
引脚置1。P0也可用做访问外部程序存 储器和数据存储器时的低
8位地址数据总线的复用线。在该模式下，P0口含有内部上拉
电阻。 在FLASH编程时，P0口接收代码字节数据；在编程效验
时，P0口输出代码字节数据(需要外接上 拉电阻)。
器件标识符：

标识符
U1
U2
J1-J4, CRY
Lsts Hsts
CRY
High,Low,PS
R1
R0
R2 R3 R4
R9
器件名称
单片机
RS232驱动
规格型号
STC90C52AD
MAX232
数量
1
1




接线插孔座 排母 86针

晶体谐振器
发光二极管
金属膜电阻
金属膜电阻
金属膜电阻
金属膜电阻
6MHz
φ3
200Ω
6.8K
3.3K
1M
1
3
1
1
3
1






C3 C4 C0
C5-C8
JPS
RST
JDB
U1
U2
电解电容
电解电容
接线端子
按钮
DB9插座
DIP插座
DIP插座
10uF 50V
47uF(22uF)
电源用
小（0.2×0.3）
DB9针形座
DIP40
DIP16
3
4
1
1
1
1
1
标识符
C11 C12
C13-C17
C1 C2
器件名称
瓷片电容
独石电容
电解电容
规格型号
22p 或30p
0.22uF(224)
1.0uF 50V
数量
2
5
2

3.1.2综合电路设计


7
本系统 共有两部分构成，即硬件部分与软件部分。其中硬件部分由电源
输入部分、键盘输入部分、密码存储部分 、复位部分、晶振部分、显示部
分、报警部分、开锁部分组成，软件部分对应的由主程序、初始化程序、
LCD显示程序、键盘扫描程序、启动程序、关闭程序、
建功能程序、密码设置
程序、 EEPROM读写程序和延时程序等组成。其原理框图如下图

键盘输入
复位电路




AT90C52
电源输入
显示电路
报警电路
密码存储电路
晶振电路


3.2单元电路设计
3.2.1键盘单元


键盘设计如下图所示

8

其中12个键的功能分配如下
S1:1 S4:2 S7:3
S2:4 S5:5 S8:6
S3:7 S6:8 S9:9
S10:0 S11：确认 S13：重置
采用扫描控制端口P1的值来确定有没有键按下，按下的是
那个键。

3.2.2数码管显示
我们采用共阳数码管显示，共3个，段选端接在P0口，接
法如下：


9


P0口需要通过上拉电阻接到+5V电源，这点需注意，上拉电
阻接法如下:
R=10K

数码管位选端由P2口得前三个端口控制，分别通过PNP接
到数码管的公共端，其 接法如下图：

数码管显示是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之
一，设计中0 -9与P0口对应关系如下表：

10

P0口值
显示值
P0值
显示值
0xc0
0
0x92
5
0xf9
1
0x82
6
0xa4
2
0xf8
7
0xb0
3
0x80
8
0x99
4
0x90
9

3.2.3时钟产生单元
52单片机的时钟信号通常用两种电路形式得到：内部振荡方式
和外部振荡方式。
在引脚XTAL1和XTAL2外接晶体振荡器(简称晶振)或陶瓷谐
振器，就构成了内部振荡方式。由 于单片机内部有一个高增益反
相放大器，当外接晶振后，就构成了自激振荡器并产生振荡时钟
脉 冲。内部振荡方式的外部电路如下图所示。

图中，电容器Col ，C02起稳定振荡频率、快速起振的作
用，其电容值一般在5-30pF。晶振频率的典型值为12M H2，采用
6MHz的情况也比较多。内部振荡方式所得的时钟情号比较稳定，
实用电路中使用 较多。外部振荡方式是把外部已有 的时钟信号

11
引入单片机内。这种方式适宜 用来使单片机的时钟与外部信号保
持同步。（本次课设采用6MHz）
3.2.4 蜂鸣器电路单元
如图下所示



3.3 系统原理图


3.4系统调试
硬件调试时可先检查印制 板及焊接的质量情况，在检查无误
后可通电检查LED显示器的点亮状况。若亮度不理想，可以调整
12
P1口的电阻大小，一般情况下取200Ω电阻即可获得满意的亮度
效果。
实验室制作时，可结合示波器测试晶振及P1,P2端口的波形情况
进行综合硬件测试分析。
硬件调试：硬件调试是利用DVCC实验与开发系统、基本
测试仪器（万用表、示波器等），检 查用户系统硬件中存在的故
障。硬件调试可分为静态调试与动态调试两步进行。
静态调试：是在用户系统未工作时的一种硬件检测。
第一步：目测。检查外部的各种元件或者是电路是否有断点。
第二步：用万用表测试。先用万 用表复核目测中有疑问的连
接点，再检测各种电源线与地线之间是否有短路现象。
第三步：加电检测。给板加电，检测所有插座或是器件的电
源端是否符合要求的值
第四步：联机检查。因为只有用单片机开发系统才能完成对
用户系统的调试。
动态 调试：是在用户系统工作的情况下发现和排除用户系统
硬件中存在的器件内部故障、器件连接逻辑错误等 的一种硬件检
查。动态调试的一般方法是由近及远、由分到合。由分到合是指
首先按逻辑功能将 用户系统硬件电路分为若干块，当调试电路
时，与该元件无关的 器件全部从用户系统中去掉，这样可以 将
故障范围限定在某个局部的电路上。当各块电路无故障后，将各
电路逐块加入系统中，在对各 块电路功能及各电路间可能存在的

13
相互联系进行调试。由分到合的调试既告完 成。由近及远是将信
号流经的各器件按照距离单片机的逻辑距离进行由近及远的分
层，然后分层 调试。调试时，仍采用去掉无关元件的方法，逐层
调试下去，就会定位故障元件了。
软件调试 ：利用仿真器加以调试，对系统单个单元进行调试，
当单元电路成功后，在对整个程序调试，最后在用C PU芯片调试。
3.5程序流程图

开始




消抖子程序
设置初值




送入行扫描初值

读P1值



扫描P1口



Ok==0
Ok==0
N

N Y

Set==0

Ｎ
调用显示子程序



重置密码

结束

N


Ok==1
Y

14
Y

3.6系统实施
根据原理图列写原件清 单，领取所需的元件，烙铁，万用表，
去试验台焊电路板。焊完板子，通过软硬结合的方式对电路板进< br>行硬件调试，硬件没错误之后，开始进行软件编程，直到整个功
能实现，并进行优化。

3.7 实习心得
本次课设我主要进行了电路板与器件的焊接，同时全程参与了程
序 编写、改进与体统调试，对单片机系统简单调试与功能是先有
了进一步认识。由于学校配发的开发板有特 殊的自然走线特点，
给我们的自由拓展提供了方便也造成了难度。我充分利用了其地
线与火线多 重排列，以及相邻焊盘自然连接的位置特点，结合我
们需要使用的器件，先对整体布局加以把握，并简单 焊接，并为
后期改动、增删器件留有余地。后期由于板子调试，加入了数枚
电阻，虽然留有余地 ，但是由于器件较多任然稍显局促，并且锻
炼了检查电路板连接失误的能力。值得一提的是上拉电阻的使
用，他不仅使单片机P0成功输出高电平，并且保证了共阴极数
码管的放大控制，二者配合，成 功实现了原理设计。
通过这次课程设计掌握51单片机的原理，初步掌握单片
机调整及测 试方法，提高动手能力和排除故障的能力。同时通过
本课题设计与装配、调试，提高自己的动手能力，巩 固已学的理
论知识，建立单片机理论和实践的结合，了解各单元电路之间的
关系及相互影响，从 而能准确设计、计算定时计数的各个单元电
路。初步掌握厨房报警器的调整及测试方法。提高动手能力和 排
除故障的能力在完成单片机课程设计后我们发现我们还有许多

15
不足 所学到的知识还远远不够以至于还有一些功能不能被动完
成。但通过学习这一次实践增强了我们的动手能 力提高和巩固了
单片机方面的知识特殊是软件方面。从中增强了我们的团队合作
精神并让我们熟 悉到把理论应用到实践中去是多么重要。
附录 C语言实验程序

#include
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int

sbit fmq=P2^3;定义报警器端口p2.3为fmq
sbit wei1=P2^0;定义数码管1端口p2.0为wei1
sbit wei2=P2^1; 定义数码管2端口p2.1为wei2
sbit wei3=P2^2; 定义数码管3端口p2.2为wei3

uchar Code[3]={0,0,0};
uchar InPut[3]={1,1,1};
char
table[]={ 0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90} ;

uint KeyBoard,time;

16
code
uchar *p=InPut;

void delay(unsigned int cnt)
{
while(--cnt);
}

main()
{














17
uchar temp,Ok,Error;
uchar count=0;
uchar Set=0;修改密码关键字
TMOD=0X11;
TCON=0X10;
TH0=(65536-5000)256;50ms
TL0=(65536-5000)%256;
TH1=(65536-50000)256;
TL1=(65536-50000)%256;
ET0=1;定时计数器T0中断允许位
ET1=1;
EA=1;开总中断























while(1)
{





if(KeyBoard==11)
{


}
Set=1;修改密码关键字
Ok=0;确认关键字








if(Set==1&&Ok==1&&KeyBoard<10)重新设置密码的条件
{






Ok=0;
switch(count)
{



case 0:Code[0]=KeyBoard;count++;break;
case 1:Code[1]=KeyBoard;count++;break;
case 2:Code[2]=KeyBoard;count++;break;






}
}
if(Set==0&&Ok==1&&KeyBoard<10)
{
18







































}
Ok=0;
if(count>2)count=0;
switch(count)
{



}

case 0:InPut[0]=KeyBoard;count++;break;
case 1:InPut[1]=KeyBoard;count++;break;
case 2:InPut[2]=KeyBoard;count++;break;








if(KeyBoard==10)
{






KeyBoard=100;Ok=0;count=0;
if(Set==1)
{Set=0;}
else
{
if( (Code[0]==InPut[0])&&(Code[1]==InPut[1])&&(Code[2] ==InPut[
2]))


{
19
















































}











}



}
fmq=1;
Error=0;
time=0;
else密码输入错误
{




}
Error++;
InPut[0]=1;
InPut[1]=1;
InPut[2]=1;







if(Error>=2)
{





TR1=1;
if(time<200)
{

}
20
fmq=0;








else {fmq=1;






}
}
if(time>200){time=0,Error=0;}
if(Ok==0)
{
P1=0xfe P1口设置为oxfe 1111 1110（第一行置为低电
0）






temp=P1;P1赋给tenp
temp=temp&0xf0;0xf0赋给temp （所有行线置为低电0，
所有列线置为高电1）































if(temp!=0xf0)检测是否有按键按下
{








delay(5000);去除干扰
if(temp!=0xf0)再次检测是否有按键按下 1111 0000
{





switch(temp)
{



case 0x70:KeyBoard=1;break;0111 0000
case 0xb0:KeyBoard=2;break;1011 0000
case 0xd0:KeyBoard=3;break;1101 0000
21





































}



}
}
Ok=1;
while(((P1&0xf0)==temp));






























P1=0xfd 1111 1101（第二行置为低电0）
temp=P1;
temp=temp&0xf0;1111 0000
if(temp!=0xf0)
{










delay(5000);
if(temp!=0xf0)
{







Ok=1;
switch(temp)
{



}
22
case 0x70:KeyBoard=4;break;
case 0xb0:KeyBoard=5;break;
case 0xd0:KeyBoard=6;break;































}

}
while(((P1&0xf0)==temp));


































P1=0xfb 1111 1011 （第三行置为低电0）
temp=P1;
temp=temp&0xf0;
if(temp!=0xf0)
{












delay(5000);
if(temp!=0xf0)
{








}
23
Ok=1;
switch(temp)
{



}
while(((P1&0xf0)==temp));
case 0x70:KeyBoard=7;break;
case 0xb0:KeyBoard=8;break;
case 0xd0:KeyBoard=9;break;




























}




































P1=0xf7 1111 0111（第四行置为低电0）
temp=P1;
temp=temp&0xf0;
if(temp!=0xf0)
{












delay(5000);
if(temp!=0xf0)
{








}
Ok=1;
switch(temp)
{



}
while(((P1&0xf0)==temp));
case 0x70:KeyBoard=0;break;
case 0xb0:KeyBoard=10;break;
case 0xd0:KeyBoard=11;break;

24





}




}



}

}

void timer0() interrupt 1终端原定时计数器0级别较高
{














static cnt=0;
TH0=(65536-2500)256;
TL0=(65536-2500)%256;
cnt++;
if(cnt>3)cnt=1;
switch(cnt)
{






case 1: P2=P3&0xf8;1111 1000 控制蜂鸣器 数码管位选





P0=table[*p];
P3=P3|0x01;0000 0001 选通第一个数码管
break;
case 2: P2=P3&0xf8;1111 1000
P0=table[*(p+1)];
25







}






}


P3=P3|0x02;0000 0010 选通第二个数码管
break;
case 3: P2=P3&0xf8; 1111 1000





P0=table[*(p+2)];
P3=P3|0x04;0000 0100 选通第三个数码管
break;
void timer1() interrupt 3中断源定时计数器1
{



}
TH1=(65536-50000)256;
TL1=(65536-50000)%256;
time++;




26
课程设计

评 语
课程设计

成 绩
指导教师
（签字）

年 月 日




27