PIC单片机实训报告Word格式文档下载.docx

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2.1.1键盘模块选择方案…………………………………………………………………4

2.1.2显示模块选择方案………………………………………………4

2.2电路元器件明细表……………………………………………‥‥‥…‥‥‥‥‥5

3.方案选择……………………………………………………………………………5

4.系统功能框图…………………………………………………………………………6

5.单元电路设计……………………………………………………………………6

5.1PIC16F877（A）单片机简介………………………………………………………‥6

5.2PIC16F877（A）最小系统………………………………………………………………7

6.4*4矩阵键盘电路……………………………………………………………………7

6.1蜂鸣器报警电路……………………………………………………………7

6.2LED状态指示电路……………………………………………………‥‥‥‥‥…8

6.3LCD显示电路…………………………………………………………8

6.4密码锁整体电路…………………………………………………………………………8

7.程序设计流程图………………………………………………………………………9

7.1主函数设计流程图…………………………………………………………………9

7.2键值读取与运行函数流程图……………………………………………………………9

7.3键值扫描设计函数流程图…………………………………………………………10

8.仿真效果……………………………………………………………12

8.1仿真原理图……………………………………………………………………12

8.2部分仿真效果图……………………………………………………………………12

9.设计心得与体会…………………………………………………………………………13

参考文献……………………………………………………………………………………13

摘要

本文论述了以为PIC系列PIC16F877单片机为控制核心。

用4x4矩阵键盘作为操作信息输入，用LCD1602作为信息输出，用蜂鸣器及发光二极管作为错误报警及状态显示。

本电子密码锁具有设计人机接口采用4×

4矩阵键盘及LCD1602液晶显示器，操作简便，控制界面直观、简洁，具有良好的人机交互功能。

1.系统设计思路

1.1设计目的

设计一个带有清除键（CLR）、确认键（ENTER）、数字键、上锁键（LOCK）、清屏键（CLRALL），具有密码重设功能、状态提示功能以及报警功能的一个电子密码锁。

通过利用4×

4矩阵键盘作为系统的输入和液晶显示器LCD1602作为输出，显示密码锁当前状态。

1.2设计思路

输入密码功能。

输入密码时用“*”号或“-”显示。

在输入密码时，具有清除前一位密码功能（用CLR键）。

密码输入完毕，按（ENTER键）确认并生效。

上锁功能。

在锁开状态下，通过（LOCK键）上锁。

在锁合的状态下，通过密码开锁功能。

开锁时，直接在键盘上输入六位密码，按（ENTER键）确认，如果密码正确，转入锁开状态。

在锁开状态下，修改密码功能。

在键盘上输入六位新的密码，按（ENTER键）确认，代替旧密码，并保存在RAM中。

在开锁时，如果输入密码三次错误，产生声、光报警功能。

0～9为密码键数字键，E为ENTER键，C为清除键CLR键，D作为上锁键LOCK键。

密码掉电保护功能，即断电后，密码保存在外挂的EEPROM，使原先设置的密码不至于丢失。

1.3设计分析

本电子密码锁的设计难点在于软件程序的编写，硬件设计部分略为简单。

在编写软件程序时，需要考虑如何扫描矩阵按键中被按下的键，以及如何让它返回一个键值，还要考虑如何将密码锁当前状态传送到LCD液晶去显示出来。

还需要及时的考虑键盘输入的数据的位数是否超过了LCD1602一行（即16个字符）的显示X围。

2.器件选择

2.1主要器件的选择

2.1.1键盘模块选择方案

方案一：

采用独立式按键，每个按键单独占用一个I/O接口，每个I/O接口的工作状态互不影响，此类键盘采用端口直接扫描方式。

优点：

程序编写简单。

缺点：

占用I/O接口多，需外扩展I/O口，成本升高。

方案二：

采用标准4×

4矩阵键盘，此类键盘采用阵列式行列扫描方式。

程序编写的难度升高。

节约单片机I/O接口，便于往后的功能扩展。

由于密码锁设计需要的按键较多，且要求有一定的排列规律，要有整体感。

综合这些要求，采取方案二。

2.1.2显示模块选择方案

采用LED8段数码管显示，数码管采用BCD码显示数字，对外界环境要求低，易于维护。

但用来做要同时显示键盘输入值与运算的结果的计算器，LED数码管的需求量多，且电路复杂，大大加大了计算器的体积且加大的编程的强度。

采用LCD显示。

LCD体积小且轻薄，可视面积大，能够显示字母、数字分辨率搞，抗干扰能力强，功耗，且设计简便，程序编写简易。

由于本设计要求显示输入数据与密码当前的状态，且一般不需要工作于恶劣的环境。

综合上述两个方案的分析，选择方案二。

2.2电路元器件明细表

元器件名称

数量

PIC16F877A单片机

1

LM016L

蜂鸣器

发光二极管（红色）

发光二极管（绿色）

三极管（NPN）

电阻（300R）

2

电阻（100k）

电阻（470欧）

按键

16

4MHz

瓷片电容22pf

电解电容104pf

3.方案选择

采用8段数码管作为显示输出，4×

4矩阵键盘做信息输入，通过返回值来判断具体被按下的键。

设计初始化密码把初始值定义到数组里面。

将输入的数字保存到原先定义好的数组里面。

判断密码是否在正确，通过抽取数字的元素一个一个进行比较，如出现结果不同则LCD显示相关的错误信息，反之，提示密码正确的信息。

8段数码管对外界环境要求低，易于维护，投资低。

显示的内容有限，单一，不美观，程序编写繁杂，采用数组逐一对比判断比较繁琐。

采用LCD1602液晶作为显示输出，4×

设计初始化密码把初始值定义到数组里面，然后直接转换为十进制整数。

将输入的数字保存到原先定义好的数组里面，再转换为十进制整数，然后通过与初始值比对判断此次输入的密码是否正确。

LCD体积小且轻薄，可视面积大，能够显示字母、数字分辨率搞，抗干扰能力强，功耗，且设计简便，程序编写简易，程序比较容易。

综合设计要求考虑，密码锁不必要工作于环境恶劣的地方，且为了更加接近市场的需求，尽量美观些更有利于市场的竞争，以及考虑到变成的强度问题，我选择了方案二进行本次密码锁的设计与实现。

4.系统功能框图

5.单元电路设计

5.1PIC16F877（A）单片机简介

PIC单片机（PeripheralInterfaceController）是一种用来开发的去控制外围设备的集成电路（IC）。

一种具有分散作用（多任务）功能的CPU。

与人类相比，大脑就是CPU，PIC共享的部分相当于人的神经系统。

PIC16F877是由Microchip公司所生产开发的新产品，属于PICmicro系列单片微机，具有Flashprogram程序内存功能，可以重复烧录程序，适合教学、开发新产品等用途；

而其内建ICD（InCircuitDebug）功能，可以让使用者直接在单片机电路或产品上，进行如暂停微处理器执行、观看缓存器内容等，让使用者能快速地进行程序除错与开发。

PIC16F87X系列单片机是一种高速、低功耗、功能齐全的微处理芯片，内部含有FLASHROM、RAM、EEPROM、I/O端口、A/D转换器、捕捉器/比较器/PWM、串行通信端口、定时器/计数器、中断控制器和中央处理器。

它的结构基于文件寄存器的概念，数据总线、数据存储器总线和程序存储器总线。

其中数据总线和数据存储器总线是8位宽，程序存储器总线是14位宽。

集成于片内的数据存储器通过片内的8位总线与算术逻辑单元ALU连接，可以直接通过内部总线传送信息，以寄存器方式工作和寻址。

PIC单片机的主要特点：

1哈佛总线结构

即指令总线和数据总线分离,容许采用不同的字节宽度，PIC的数字总线为8位，而程序存储器的宽度为14位。

2流水线结构运行速度快

当一条指令被执行时,允许下一条指令同时被取出,这样就实现了单周期指令，大大提高了CPU的速度和工作效率。

3寻址方式简单寻址空间独立4种寻址方式，指令和数据空间互相独立。

4精简指令RISC技术指令及格式精少，只有35条指令。

5低功耗和负载的能力强睡眠时低于1微按，I/O口的驱动电流为20毫安。

5.2PIC16F877（A）单片机最小系统

PIC16F877（A）单片机最小系统是由时

钟电路、复位电路以及877单片本身组成。

如图（3）所示。

时钟电路由电容C1、C2

及晶体振荡器组成，时钟电路产生时钟信

号供给单片机使用。

复位电路由R9和C3组成，复位电平为

低点平有效。

图（3）为IC单片机的系统

6.4*4矩阵键盘电路

6.1蜂鸣器报警电路

6.2LED状态指示电路

6.3LCD显示电路

6.4密码锁整体电路

7程序设计流程图

7.1主函数设计流程图：

7.2键值读取与运行函数流程图：

7.3按键扫描设计函数流程图

8仿真效果

8.1仿真原理图

8.2部分仿真效果图

欢迎界面；

改密码；

输入密码正确绿色指示灯亮；

输入密码错误红色指示灯亮蜂鸣器响；

9、设计心得与体会

眨眼的功夫这个学期又接近尾声了，这次实训的课题是密码锁设计与实现。

在这次密码锁设计的过程中，无论在我的C语言编程上，电路图的设计上还是产品研发能力上我都得到了提高。

由于对单片机制作具有浓厚兴趣的我在课堂下经常对手制作自己感兴趣的东西，经过一个学期的积累，一般的编程和电路图的设计对我来说已经不再像以往那么神秘了。

在这次实训中，我更加深刻的领悟到平时养成良好的编程习惯极其重要，养成良好的编程习惯，能大大缩短我们程序编写的强度，如合理的构造子函数，把自己曾经写过的程序保存起来，对常用的程序把它建成库文件，以便于我们的提取，减少编程时间，在这次实训中我就从中得到了不收好处，如LCD1602的驱动程序、AT24C02的驱动程序，由于平时训练的时候编写过，且建成了库文件，所以我可以很方便的进行提取，大大降低了我的编程强度。

在这次密码锁的设计与实现中，我各方面的能力都有了明显的提高，在程序的编写上我掌握了更多的技巧，在硬件设计上我了解了更多元器件的作用以及其线路的连接方法，在仿真与调试上，我掌握了更多的有效方法。

在遇到问题时，要对自己要信心，不放弃，多方面考虑问题一定能找出来。

在制作过程中要敢于尝试。

深刻理会到在课程上学的理论知识，看似没什么大作用，实际上是非常重要的，它可以决定我们制作的成功与否。

深刻体会到姚老师说的：

一个人的开发能力的大小主要由他对芯片种类以及作用了解的多少决定。

所以我往后要加强自己的芯片的认识和应用。

参考文献：

[1]谢敏单片机应用技术机械工业2008

[2]杨波程序设计基础（C语言）清华大学2010

[3]周志光单片机技术与应用中南大学2005

[4]杨国田等51单片机实用C语言程序设计与典型实例中国电力2009

[5]AT89C52中文资料.pdf

[6]LCD1602中文资料.pdf

[7]AT24C02中文资料.DOC