东南大学MCU课程设计报告

东南大学自动化学院
《MCU技术及课程设计》
课程设计报告
姓名：学号：
专业：自动化实验室：金智楼组别：同组人员：
设计时间：2017年 08月28日—— 2017年09月06日评定成绩：审阅教师：
目录
一. 课程设计的目的与要 (3)
二. 原理设计 (3)
三. 方案论证 (8)
四．方案实现与测试 (8)
五．分析与总结 (9)
一．课程设计的目的与要求
本次设计使用MSP430F6638实现一基于单片机的电子密码锁的设计，其主要具有如下功能：
1.密码通过键盘输入，若密码正确，则绿灯亮，表示密码锁打开，若密码错误，红灯亮，表示密码锁关闭。

2.按AC键可以清除已输入的密码，重新输入。

二. 原理设计
1.数码管显示
(1) TM1638 控制芯片
TM1638 是带键盘扫描接口的 LED驱动控制专用电路，内部集成有 MCU 数
字接口、数据锁存器、 LED 高压驱动、键盘扫描等电路。

主要应用于冰箱、空
调、家庭影院等产品的高段位显示屏驱动。

TM1638 原理图如5-1所示，其中 SEG_DIO， SEG_CLK， SEG_STB 与 MSP430
芯片中 P3.5， P3.4， P3.2 三个 IO 口相连，仅占用 3 个端口即可完成数据的
输入输出，大大节约单片机的 IO 口和开发板的空间，降低了布线的难度。

TM1638 与 MSP 430 实验箱连接示意图如图 4-1 所示，实验开发板 LED 数码管对
应关系见图 5-2。

(2) TM1638 接收数据
串行数据传输格式：读取和接收 1 个 BIT 都在时钟的上升沿操作。

数据接收（写数据）时序如图 5-4 所示。

以下写数据代码仅作为参考。

（更多关于 TM1638 的程序请参考给出的
TM1638.h 和 TM1638.c 两个文件以及芯片说明书）
void TM1638_Write(unsigned char DATA) //写数据函数 { unsigned char i; DIO_OUT; //将 DIO 配置为输出状态 for(i=0;i<8;i++) { CLK_low; if(DATA & 0x01)
{ DIO_high; } else {
DIO_low;
} CLK_high; DATA>>=1; //数据左移一位 } }
(3) LED 数码管显示
图 5-5 共阴极数码管连接图
图 5-5 给出一个共阴数码管的连接示意图，如果让该数码管显示“0”，那你
需要在 GRID1 为低电平的时候让 SEG1， SEG2， SEG3， SEG4， SEG5， SEG6
为高电平， SEG7 为低电平，即在 00H 地址单元里面写数据 3FH 就可以让数码
管显示“0”。

共阴极 LED 数码管编码如表 5-1 所示。

(4) 开发板上 LED 地址
开发板共有 8 个 LED 数码管, 从左至右其地址分别为:08h,
0ah,0ch,0eh,00h,02h,04h,06h。

2.键盘读取
(1) 矩阵键盘的读取如图 5-6 所示，该键盘为 8*3bit。

一旦有按键按下，TM1638 中相关的寄存器的值就会改变（按键按下时相应
字节由 0 变 1），具体对应关系如图 5-7 所示。

（键盘不全，没有加、减、等于、
AC 等几个键）
注意： 1) 键盘用坐标形式表示，空白位表示本开发板暂未用到； 2) TM1638 最多可以读4 个字节，不允许多读。

读数据字节只能按顺序从BYTE1-BYTE4 读取，不可跨字节读。

例如：硬件上的 K2 与 KS8 对应按键按下时，此时想要读到此按键数据，必须需要读到第 4 个字节的第 5BIT 位，才可读出数据； 3) 当 K1 与 KS8，K2 与 KS8，K3 与 KS8 三个按键同时按下时，此时 BYTE4所读数据的 B4，B5，B6 位均为 1； 4) 组合键只能是同一个 KS，不同的 K 引脚才能做组合键；同一个 K 与不同的 KS 引脚不可以做成组合键使用； 5) 例
如：如果 Keyboard 的按键’1’按下，根据图 5-8，我们可以从<BYTE1,B2>读取按键值，
程序实现参考：（注意本例对键值的定义只是一个示例，按键1 的键值保存为 BIT1，按键 2
的键值保存为 BIT2，按键 3 的键值保存为 BIT3，
以此类推。

当然也可以保存为任意自己定义的值，比如说 1 保存为 0x01，2
保存为 0x02，按键 3 键值保存为 0x03，等等。

对于加、减、乘、除和 AC
等几个特殊的键，可以单独定义不重复的键值）
unsigned char c[4]; //对应BYTE1-BYTE4 unsigned int key_value=0x00;
//暂存TM1638读取的按键值 unsigned int i; STB_high; STB_low; TM1638_Write(0x42); //写地址 _delay_us(1); for(i=0;i<4;i++) c[i]=TM1638_Read();
//读取按键值 STB_high; if(c[0]&BIT2) //根据图5-8判断读取的按键
{ key_value |= BIT1; //如果是<BYTE1,B2>，则判断为按键’1’按下 }
下面给出 TM1638.c 中 read_key 主体函数，编写自己的 main 函数调用
read_key 来实现所需功能。

实际应用中可能需要根据要求将对键盘的处理程
序 read_key 进行自定义修改，比如本次实验中可以直接根据键值进行显示。

unsigned char Read_key(void) { unsigned char c[4]; unsigned int key_value=0x00; unsigned int i; STB_high; STB_low; TM1638_Write(0x42); _delay_us(1);
for(i=0;i<4;i++) c[i]=TM1638_Read(); STB_high; if(c[0]&BIT2) { key_value |= BIT1; }
else if(c[0]&BIT6) { key_value |= BIT4; } else if…… //此处编写对应
按键关系判断，key_value可任意定义的！ for(i=0;i<16;i++) if((0x01<<i)==key_value)
break; return i; //注意返回值，是数字1-15，分别对应1-F按键。

返回值小于16有意
义，大于等于16则无意义。

如果需要定义其它按键（如+、-、*、/、AC等），则需要修改
返回值定义。

当然，更简单的可直接返回key_value，比返回i更好！ }
三.方案论证
方案：
1.输入密码用矩形键盘，包括数字键和功能键。

2.LED数码管显示输入密码。

3.用发光二极管代替开锁的电路，绿灯表示开锁，红灯表示关锁。

4.按AC键清空数码管显示，并清除输入记录。

5.设置初始密码为“76543210”。

四. 方案实现与测试
1.将PC与开发板相连；
2.建立CCS工程；
3.选择对该工程进行编译链接，生成.out 文件。

然后选择，
将程序下载到实验板中。

程序下载完毕之后，可以选择全速运行程序，也可以选择
单步调试程序，选择 F3 查看具体函数。

也可以程序下载之后，按下
，软件界面恢复到原编辑程序的画面。

再按下实验板的复位键，运行程序。

测试：
输入正确密码：
输入错误密码：
五．分析与总结
在本次实验中，我们只实现了密码锁的最简单功能，由于时间原因，并未将原本计划的更改密码、错误报警等功能加入。

通过本次实验，我对于MSP430单片机有了一定的了解，基本能够熟练掌握应用。

本次实验为团队实验，考验的不光是我们对于单片机的理解与应用，更是对我们团队合作
能力的考察与锻炼，也是因为团队的合作，我们才能完成这次课程设计。