天津工程师范学院2010届本科生毕业设计
2 系统概述
2．1 系统总体设计目标功能及要求
（1）完成矩阵键盘输入密码进行取包的任务。 （2）存包时系统能随机数的产生。 （3）随机数在89C52中的保存及删除。
（4）液晶模块的选择及与单片机的接口电路设计。 （5）LCD1602的使用
（6）发光二极管模拟柜子的实现。
2．2 系统总体设计方案
2．2．1 系统原理简介
电子存包柜由电子电路和机械两部分组成。本设计的存包柜主要实现电子电路方面的功能，它可以通过单片机完成密码的随机产生、密码的确认和显示以及用发光二极管模拟柜子的开闭状态等功能。从硬件上看，它由部分组成，分别是：LCD1602液晶显示屏，显示亮度均匀，用于显示相应的信息；STC89C52单片机是整个电路的核心部分，其中振荡电路为CPU产生赖以工作的时序，复位电路使CPU与系统中的其他部件处于一个确定的初始状态；还有键盘部分，键盘有12个按键，其中的十个分别为0——9的数字键，其他两个分别为存包键（随机产生密码）和取包键（确认密码）；以及电源部分，它是由变压器把220V的电压变为9V，再通过7805稳压之后为电路提供一个5V的工作电压。STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS 8位单片机，片内含8KB ISP（In-system programmable）的可反复擦写的Flash只读程序存储器、该器件采用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89C51引脚结构。片内集成了通用的8位CPU和ISP Flash 为存储单元，可为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、高性价比的解决方案。存包柜的核心部件采用单片机进行控制，程序烧写进单片机后，与简单的外围电路配合即可达到使用者的要求，功能若要增加，改写程序即可，无须更改硬件。
整套系统成本低廉，有广阔的市场前景。
2．2．2 系统设计方案
（1）控制系统
在电子存包柜电路的设计中，控制方法是核心技术。
方案一：采用数字电路控制。采用数字密码锁电路的好处就是设计简单。用以74LS112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12个用户
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输入键，其中只有10个是有效的密码按键，一个确定键和一个清除键；如果用户输入密码的次数超过指定次数（若用户觉得不便，还可以修改）电路将在10秒后发出报警声，电路将锁定键盘，防止他人继续非法操作。
方案二：采用一种是用以STC89C52为核心的单片机控制方案。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，还能添加调电存储、声光提示甚至添加遥控控制功能。
存包柜电路包含：键盘输入、密码检测、开锁电路、执行电路、显示电路。
（2）驱动显示电路
本设计采用LM1602 16*2字符液晶点阵式LCD，数据线挂接总数据线，数据或命令端RS接P2.2，读写端R/W接P2.3，使能端E接P2.4，命令写入地址为E3FFH，数据写入地址为E7FFH，读状态地址为EBFFH，不需要生成新的字符，只要使用其内部字符库的字符即可，使用时送入需要显示数据的ASCII码值即可。
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3 系统硬件电路设计
3．1 系统硬件电路
硬件电路以STC89C52为核心，3*4矩阵键盘作为输入，显示屏为LCD1602，发光二极管模拟存包箱柜，其中74LS164为串入并出芯片可节省I/O口。
硬件电路的系统方框图，如图3-1所示：
图3-1 系统方框图
电源 3*4矩阵键盘 LCD1602 STC89C52 74LS164 发光二极管 3．2 STC89C52单片机简介
3．2．1 单片机概述
单片机作为微型计算机的一个分支，产生于20世纪70年代，经过二三十年的
发展，在各行各业中已经广泛应用。单片机体积小，重量轻，抗干扰能力强，对环境要求不高，价格低廉，可靠性高，灵活性好。广泛应用于工业控制、智能仪表、机电一体化产品、家用电器、办公自动化领域、商业营销领域、汽车及通信、计算机外部设备、模糊控制等领域。
一、应用中的单片机品种繁多主要的单片机如下:
ATMEL公司的AVR单片机,是增强型RISC内载Flash的单片机,芯片上的Flash存储器附在用户的产品中,可随时编程,再编程,使用户的产品设计容易,更新换代方便.AVR单片机采用增强的RISC结构,使其具有高速处理能力,在一个时钟周期内可执行复杂的指令,每MHz可实现1MIPS的处理能力.AVR单片机工作电压为2.7~6.0V,可以实现耗电最优化.AVR的单片机广泛应用于计算机外部设备,工业实时控制,仪器仪表,通讯设备,家用电器,宇航设备等各个领域.
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Motorola单片机: Motorola是世界上最大的单片机厂商.从M6800开始,开发了广泛的品种,4位,8位,16位32位的单片机都能生产,其中典型的代表有:8位机M6805,M68HC05系列,8位增强型M68HC11,M68HC12 , 16位机M68HC16, 32位机M683XX. Motorola单片机的特点之一是在同样的速度下所用的时钟频率较Intel类单片机低得多,因而使得高频噪声低,抗干扰能力强,更适合于工控领域及恶劣的环境 .
MicroChip单片机: MicroChip单片机的主要产品是PIC 16C系列和17C系列8位单片机,CPU采用RISC结构,分别仅有33,35,58条指令,采用Harvard双总线结构,运行速度快,低工作电压,低功耗,较大的输入输出直接驱动能力,价格低,一次性编程,小体积. 适用于用量大,档次低,价格敏感的产品.在办公自动化设备,消费电子产品,电讯通信,智能仪器仪表,汽车电子,金融电子,工业控制不同领域都有广泛的应用,PIC系列单片机在世界单片机市场份额排名中逐年提高.发展非常迅速.
8051单片机: 8051单片机最早由Intel公司推出,其后,多家公司购买了8051的内核,使得以8051为内核的MCU系列单片机在世界上产量最大,应用也最广泛,有人推测8051可能最终形成事实上的标准MCU芯片.
NS单片机: COP8单片机是NS(美国国家半导体公司)的产品,内部集成了16位A/D,这是不多见的,在看门狗多路及STOP方式下单片机的唤醒方式上都有独到之处.此外,COP8的程序加密也做得比较好. 二、单片机基本组成：
它由 CPU 、存储器（包括 RAM 和 ROM ）、 I/O 接口、定时 / 计数器、中断控制功能等均集成在一块芯片上，片内各功能通过内部总线相互连接起来。
输入 / 输出引脚 P0 、 P1 、 P2 、 P3 的功能 ：P0.0~P0 。 7 ： P0 口是一个 8 位漏极开路型双向 I/O 端口。在访问片外存储器时，它分时作低 8 位地址和 8 位双向数据总线用。在EPROM 编程时，由 P0 输入指令字节，而在验证程序时，则输出指令字节。验证程序时，要求外接上拉电阻。 P0 能以吸收电流的方式驱动8个LSTTL 负载。
P1. 0 ~P1. 7 （ 1~8 脚）： P1 是一上带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口。在 EPROM 编程和验证程序时，由它输入低 8 位地址。 P1 能驱动 4 个 LSTTL 负载。
在 8032/8052 中， P1. 0 还相当于专用功能端 T2 ，即定时器的计数触发输入端； P1. 1 还相当于专用功能端T2EX ，即定时器 T2 的外部控制端。P2.0~P2.7 （ 21~28 脚）： P2 也是一上带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口。在访问外部存储器时，由它输出高 8 位地址。在对 EPROM 编程和程序验证时，由它输入高 8 位地址。 P2 可以驱动 4 个 LSTTL 负载。P3. 0 ~P3. 7 （ 10~17 脚）： P3 也是一上带内部上拉电阻的双向 I/O 口。在 MCS-51 中，这 8 个引脚还用于专门的第二功能。
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P3 能驱动 4 个 LSTTL 负载。
P3. 0 RXD （串行口输入） P3. 1 TXD （串行口输出） P3. 2 INT0 （外部中断 0 输入） P3. 3 INT1 （外部中断 1 输入） P3. 4 T0 （定时器 0 的外部输入 P3. 5 T1 （定时器 1 的外部输入） P3. 6 WR （片外数据存储器写选通） P3. 7 RD （片外数据存储器读选通） 三、MCS-51 的寻址方式：
1 、立即寻址 如： MOV A ， #40H 2 、直接寻址 如： MOV A ， 3AH 3 、寄存器寻址 如： MOV A ， Rn 4 、寄存器间接寻址 如： MOV A ， @Rn 5 、基址加变址寻址 如： MOVC A ， @A+DPTR 6 、相对寻址 如： SJMP 08H 7 、位寻址 MOV 20H ， C 四、指令：
MOV ： 片内 RAM 传送 MOVX ： 片外 RAM 传送 MOVC ： ROM 传送 XCH ： 交换（和 A 交换） SWAP ： A 内半字节交换 ADD ：不带进位加 ADDC ：带进位加 SUBB ：带进位减 INC ：加 1 DEC ：减 1 MUL ：乘法 DIV ：除法 DAA ：调整
五、计数初值的计算
定时或计数方式下计数初值如何确定，定时器选择不同的工作方式，不同的操作模式其计数值均不相同。若设最大计数值为 M ，各操作模式下的 M 值为：
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