基于51单片机的RFID门禁系统毕业设计

基于51单片机的RFID门禁系统毕业设计
基于51单片机的RFID门禁系统毕业设计

湖南工业职业技术学院

毕业设计

课题名称基于51单片机的RFID门禁系统

摘要

门禁对于我们日常生活来说应该可以说是非常常见的,智能门禁系统在现在自动化应用中也是非常广泛的;随着现代社会科学技术的发展,智能家具系统开始普遍出现在日常生活中,我们对安全的要求也越来越高;智能识别技术开始运用在各个领域,而智能识别技术运用在门禁系统中大大地提高了门禁系统的安全性及易用性而受到广泛关注。

本文就RFID门禁系统的国内发展现状、未来发展趋势,提出了基于51单片机的RFID 门禁系统的设计方案,简述了RFID门禁系统的组成、系统的基本工作原理,分析了系统的硬件电路设计、软件设计,对硬件子电路的设计、子程序设计等作了详细介绍。

RFID门禁系统主要采用了STC89C52RC单片机作为控制模块及FM1702SL读卡器作为识别模块。门禁系统能读写标准的非接触式射频卡,读取射频卡的距离约10cm左右。当有卡进入读取范围时则读取卡内数据然后通过单片机处理后程序自动判断是不是已注册RFID卡,并且将卡号显示到LCD1602显示屏上。如果是已注册的RFID卡则可以使继电器工作,以达到开门效果。

关键词:RFID;智能门禁系统;STC89C52RC;FM1702SL

目录

摘要.................................................................. I 目录................................................................. II 第一章绪论....................................................... - 1 -

1.1 课题背景及意义............................................ - 1 -

1.1.1 课题背景............................................. - 1 -

1.1.2 课题意义............................................. - 1 -

1.2 RFID门禁系统国内研究现状及发展趋势........................ - 1 -

1.2.1 门禁系统国内研究现状................................. - 1 -

1.2.2 门禁系统发展趋势..................................... - 2 -

1.3 本文主要内容与结构........................................ - 2 -

1.3.1 本文主要内容......................................... - 2 -

1.3.2 本文结构............................................. - 2 - 第二章 RFID门禁系统理论.......................................... - 4 -

2.1 射频识别技术及其原理...................................... - 4 -

2.1.1 射频识别技术......................................... - 4 -

2.1.2 射频识别技术原理..................................... - 4 -

2.2 RFID系统结构.............................................. - 5 -

2.3 RFID门禁系统设计基本原则.................................. - 6 -

2.4 本章小结.................................................. - 7 - 第三章 RFID门禁系统电路设计...................................... - 8 -

3.1 RFID门禁系统原理及电路设计主框图.......................... - 8 -

3.2 FM1702SL读卡器............................................ - 9 -

3.2.1 SPI总线协议........................................ - 10 -

3.3 Mifare射频卡介绍......................................... - 11 -

3.4 串行EEPROM存储电路...................................... - 12 -

3.4.1 EEPROM存储器接口................................... - 13 -

3.4.2 I2C总线协议........................................ - 13 -

3.5 时钟芯片................................................. - 14 -

3.6 步进电机电路............................................. - 15 -

3.7 红外传感器............................................... - 16 -

3.8本章小结.................................................. - 16 -

第四章 RFID门禁系统软件设计..................................... - 17 -

4.1 RFID门禁系统软件模块框图................................. - 17 -

4.2 门禁系统主程序介绍....................................... - 18 -

4.3 读卡过程及程序设计流程图................................. - 19 -

4.3.1 寻卡................................................ - 20 -

4.3.2 防冲突.............................................. - 20 -

4.3.3 选择卡片............................................ - 20 -

4.3.4 验证................................................ - 20 -

4.3.5 读取卡号............................................ - 21 -

4.3.6 卡挂起.............................................. - 21 -

4.4 其他程序设计流程图....................................... - 21 -

4.4.1 LCD1602显示程序设计................................ - 21 -

4.4.2 按键控制程序设计.................................... - 23 -

4.4.3 定时器模块程序设计.................................. - 24 -

4.4.4 存储程序设计........................................ - 25 -

4.4.5 开门模块程序设计.................................... - 26 -

4.5 程序编译与调试........................................... - 27 -

4.5.1 建立项目工程........................................ - 27 -

4.5.2 程序编译调试........................................ - 28 -

4.6 本章小结................................................. - 28 - 结论............................................................. - 29 - 参考文献......................................................... - 30 - 致谢............................................................. - 31 -

第一章绪论

1.1 课题背景及意义

1.1.1 课题背景

射频识别,RFID(Radio Frequency Identification)技术,又称无线射频识别,是一种通信技术,可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据,而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。RFID技术具有防水、防磁、耐高温、使用寿命长、读取距离大、标签上数据可以加密、存储数据容量更大、存储信息更改自如等优点,应用在各领域;经济水平的高速发展让人们越来越关心建筑内部的安全性。为了适应信息时代的需要,保证建筑内部的安全性,智能门禁系统由此而研发。门禁系统集电脑技术、电子技术、机械技术、磁电技术和射频识别技术于一体,以智能卡的方式来控制门锁的开启,它不仅给管理者提供了更安全、更快捷、更自动化的管理模式,而且也给使用者带来了极大的方便。本文研究的基于51单片机的RFID门禁系统就是这样的一种系统。

1.1.2 课题意义

随着时代的进步,科技的发展;机械锁已经无法满足人们对于门的安全要求,智能化的门禁系统已成为现代化管理的重要手段。智能门禁系统是智能建筑楼宇自动化系统中的安全系统,作为一种新型现代化安全管理系统,智能门禁系统把自动识别技术和现代安全管理措施结合起来。本课题提出了基于51单片机的RFID门禁系统,具体分析和研究了其中的一个重要部分“门禁控制系统”。门禁控制系统作为居民人身和财产安全的重要措施,其研究结果具有深远的现实意义。

1.2 RFID门禁系统国内研究现状及发展趋势

1.2.1 门禁系统国内研究现状

我国本土厂商(如爱迪尔、华本、芯微)等已经成功研发了指纹识别芯片,国内对门禁系统的研究已经从认识研究阶段发展到自主研究阶段,而在系统的结构方面,国内的门禁系统的核心就是控制器,门控器大多由国外企业开发研制,但国内大部分厂家对门禁系统的研究仍然处于仿制阶段,没有对门禁系统核心技术惊醒自主研究开发[1]。

1.2.2 门禁系统发展趋势

传统的机械门锁仅仅是单纯的机械装置,无论结构设计多么合理,材料多么坚固,人们总能通过各种手段把它打开。在出入人很多的通道(像办公室,酒店客房)钥匙的管理很麻烦,钥匙丢失或人员更换都要把锁和钥匙一起更换。为了解决这些问题,就出现了电子磁卡锁,电子密码锁,这两种锁的出现从一定程度上提高了人们对出入口通道的管理程度,使通道管理进入了电子时代,但随着这两种电子锁的不断应用,它们本身的缺陷就逐渐暴露,磁卡锁的问题是信息容易复制,卡片与读卡机具之间磨损大,故障率高,安全系数低。密码锁的问题是密码容易泄露,又无从查起,安全系数很低。同时这个时期的产品由于大多采用读卡部分(密码输入)与控制部分合在一起安装在门外,很容易被人在室外打开锁。这个时期的门禁系统还停留在早期不成熟阶段,因此当时的门禁系统通常被人称为电子锁,应用也不广泛。

最近几年随着感应卡技术,生物识别技术的发展,门禁系统得到了飞跃式的发展,进入了成熟期,出现了感应卡式门禁系统,指纹门禁系统,虹膜门禁系统,面部识别门禁系统,乱序键盘门禁系统等各种技术的系统,它们在安全性,方便性,易管理性等方面都各有特长,门禁系统的应用领域也越来越广[2]。

1.3 本文主要内容与结构

1.3.1 本文主要内容

本文针对国内目前的市场需求情况,通过51单片机实现了一套基于RFID的门禁系统。论文在探讨了基于射频识别技术的门禁系统的发展现状和技术基础上,设计了门禁系统的硬件设计和软件设计,给出了以51单片机和RFID读卡器为核心的门禁系统设计方案,包括设计主程序流程图和模块子程序,并进行实际电路调试。

1.3.2 本文结构

第一章:绪论。简要论述了课题的背景及意义、探讨目前国内外研究现状以及发展趋势和论文结构等。

第二章:RFID门禁系统理论基础。主要概述了射频识别技术,说明了它的工作原理以及典型结构,介绍了门禁系统设计的基本原则,并且提出了论文拟解决的关键问题和

解决方法。

第三章:门禁系统硬件电路设计。主要讲述门禁系统基本工作原理和设计框图及外围模块电路的设计以及展示了门禁系统的硬件实物。

第四章:门禁系统软件设计。主要讲述软件设计框图、主程序设计流程和各个子程序模块的设计,并且对程序的编译与调试做出了简要的说明。

第二章RFID门禁系统理论

2.1 射频识别技术及其原理

2.1.1 射频识别技术

射频识别技术(Radio Frequency Identification)是从八十年代逐渐走向成熟的一种自动识别技术,它是一项利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。射频识别是无线电识别的简称,它源于无线电通信技术,综合了现代计算机智能控制、智能识别等高新技术,顺应了电子商务、交通运输、物流管理的发展需要。是当前最受人们关注的技术之一。射频识别技术具有非接触、自动完成识别过程、不易损坏、可识别高速运动物体、数据存储量大等优点,极大地加速了有关信息的收集和处理,在近年来获得了极为迅速的发展[3]。

2.1.2 射频识别技术原理

通常情况下,RFID的应用系统主要由读写器和RFID卡两部分组成的,

如图2-1所示:

读写器计算机射频前端逻辑控制存储器应答器

图2-1 射频识别系统原理图

其中,读写器一般作为计算机终端,用来实现对RFID卡的数据读写和存储,它是由控制单元、高频通讯模块和天线组成。而RFID卡则是一种无源的应答器,主要是由一块集成电路芯片及其外接天线组成,其中RFID卡芯片通常集成有射频前端、逻辑控制、存储器等电路,有的甚至将天线一起集成在同一芯片上。

RFID 应用系统的基本工作原理是RFID卡进入读写器的射频场后,由其天线获得的感应电流经升压电路作为芯片的电源,同时将带信息的感应电流通过射频前端电路检得

数字信号送入逻辑控制电路进行信息处理,所需回复的信息则从存储器中获取经由逻辑控制电路送回射频前端电路,最后通过天线发回给读写器。可见,RFID 卡与读写器实现数据通讯过程中起关键的作用是天线。一方面,无源的RFID卡芯片要启动电路工作需要通过天线在读写器天线产生的电磁场中获得足够的能量;另一方面,天线决定了RFID 卡与读写器之间的通讯信道和通讯方式[4]。

2.2 RFID系统结构

射频识别系统的典型结构如图2-2所示:主要是由两部份组成:读写器和射频卡。

收发模块天

线天线

控制模块

接口模块计算机

存储器

控制模块

收发模块数据

能量

射频卡

读写器

图2-2 RFID系统典型结构

读写器同RFID卡之间通过无线方式通讯,因此它们都有无线收发模块及天线(或感应线圈)。RFID卡中有存储器,内存容量为几个比特到几十千比特。可以存储永久性数据和非永久性数据。永久性数据可以是RFID卡序列号,它是用来作为RFID卡的唯一身份标识,不能更改;非永久性数据写在EEPROM等可重写的存储器内,用以存储用户数据。RFID卡可以根据读写器发出的指令对这些数据进行相应的实时读写操作。控制模块完成接收、译码及执行读写器的命令,控制读写数据,负责数据安全等功能。RFID 卡分无源卡和有源卡两种,有源卡内置天线和电池,而无源卡只有内置天线没有电池,

其能量由读写器提供,由于无源卡无需电池因此其尺寸较小且使用寿命长,应用越来越广泛。读写器内的控制模块往往具有很强的处理功能,除了完成控制射频卡工作的任务,还要实现相互认证、数据加解密、数据纠错、出错报警及与计算机通信等功能。计算机的功能是向读写器发送指令,并与读写器之间进行数据交换[5]。

2.3 RFID门禁系统设计基本原则

门禁系统作为一项先进的高科技技术防范手段,在经济发达国家的智能大厦及酒店、银行、医疗监护、监狱等得到了广泛应用,特别是由于系统本身具有隐蔽性、及时性等特点,其应用领域越来越广泛。门禁系统既要处于技术的尖端,具有智能性、高可靠性、实时性,又要能符合实际需要。因此,系统的设计应遵循下列原则:

(1)实用性:

门禁系统的内容应符合实际需要,不能华而不实。如果片面追求系统的超前性,势必造成投资过大,离实际需要偏离太远。因此,系统的实用性是首先应遵循的第一原则。

(2)实时性:

如果门禁系统中任何一个关键系统出现差错或停机将直接影响到整个系统的运作情况。因此,门禁系统各子系统应尽可能属于不停机系统,以保证工作正常运行。

(3)完整性:

一个完整的门禁系统是建筑整体形象的重要标志。功能完善,设备齐全,管理方便是设计应考虑的一个因素。

(4)系统的安全性:

门禁系统中的所有设备及配件在性能安全可靠运转的同时,还应符合中国或国际有关的安全标准,并可在非理想环境下有效工作另外,系统安全性还应体现在信息传输及使用过程中,不易被劫获和窃取等方面。

(5)可扩展性:

门禁系统的技术不断向前发展,用户需求也在发生变化因此门禁系统的设计与实施应考虑到将来可扩展的实际需要,亦即:可灵活增减或更新各个子系统,满足不同时期的需要,保持长时间领先地位,成为智能建筑的典范。

系统设计时,对需要实现的功能进行了合理配置,并且这种配置是可以改变的,设置甚至在工程完成后,这种配置的改变也是可能的和方便的。系统软件根据需求进行相应的升级和完善。

(6)易维护性:

即可工作,插上就能运行的程度。从计算机的配置到系统的配置,都充分仔细地考

虑了系统可靠性"在做到系统故障率最低的同时,也要考虑到即使因为意想不到的原因而发生问题时,保证数据的方便保存和快速恢复,并且保证紧急时能迅速地打开通道。整个系统的维护是在线式的,不会因为部分设备的维护,而停止所有设备的正常运作。

(7)稳定性:

门禁系统和我们的生活和工作联系非常紧密,门禁系统的职能是保护人身和财产的安全,一旦系统开始工作就要求连续不间断的运行,所以稳定性对于门禁系统来说就显得非常重要[6]。

2.4 本章小结

本章主要说明了基于RFID门禁系统设计的理论知识,首先概述了射频识别技术,说明了它的工作原理并介绍了RFID系统典型结构,此外还介绍了门禁系统设计的基本原则,包括:实用性、实时性、完整性、安全性、可扩展性、易维护性、稳定性,最后并提出了论文拟解决的关键问题且给出了解决方法。

第三章 RFID 门禁系统电路设计

3.1 RFID 门禁系统原理及电路设计主框图

此次设计的门禁系统主要有读卡模块、单片机控制模块、步进电机电路、红外传感器模块、存储模块、定时器、蜂鸣器提示电路、显示电路。其中高频读卡器模块FM1702Sl 能读写荷兰Philips 公司的Mifare 非接触式RFID 卡,读卡距离约10cm 。控制模块采用STC89C52RC 单片机,它具有8K 可编程Flash 存储器。单片机与读卡器通信是采用SPI 通信。其硬件主框图如图所示:

图3-1 门禁系统硬件主框图

51单片机 刷卡模块 RFID 卡 键盘输入 电源供电 晶振、复位电路

步进电机

红外传感器

存储器

LCD1602

时钟芯片

3.2 FM1702SL读卡器

FM1702SL是复旦微电子股份有限公司设计的,基于ISO14443标准的非接触卡读卡机专用芯片,采用0.6微米CMOS EEPROM工艺,支持ISO14443 typeA协议,支持MIFARE 标准的加密算法。芯片内部高度集成了模拟调制解调电路,只需最少量的外围电路就可以工作,支持SPI接口,数字电路具有TTL、CMOS两种电压工作模式。该芯片的三路电源都可适用于低电压。可兼容Philips的RC500、RC530、RC531及RC632等读卡机芯片。芯片内部高度集成了模拟调制解调电路,只需最少量的外围电路就可以工作,支持6种微处理器接口,数字电路具有TTL、CMOS两种电压工作模式。适用于各类计费系统的读卡器的应用。尤其FM17XXL系列芯片,其三路电源的最低工作电压均可达2.9V,这一特性优于其他公司的同类产品[7]。

图3-2 FM1702Sl读卡器实物图

图3-2为FM1702SL读卡器实物图。本文中FM1702Sl读卡器主要是通过SPI总线协议,下面主要对它进行介绍。

3.2.1 SPI总线协议

SPI( Serial Peripheral Interface串行外设接口)总线系统是一个同步串行外设接口。它允许CPU与各种外围接口器件以串行方式进行通讯,交换信息。外围接口器件包括简单的TTL移位寄存器(用作并行输入或输出)、A/D或D/A转换器、实时时钟(RTO)、存储器以及LCD和LED显示驱动器等。SPI系统可与各个厂家生产的多种标准SPI外围器件直接接口,它使用四条线:串行时钟(SCK),主设备输入/从设备输出数据线(MISO),主设备输出/从设备输入数据线(MOSI)和低电平有效的从设备选通线。由于SPI系统总线只需3~4根数据线和控制线即可扩展具有SPI接口的各种I/O器件,而并行总线扩展方法需8根数据线、8~16位地址线、2~3位控制线,因而SPI总线的使用可以简化电路设计,提高设计的可靠性[8]。

图3-3 SPI工作原理图

SPI工作原理示意图见图3-3。电路包括3个主要部分:移位寄存器、发送缓冲器和接收缓冲器。其中,发送缓冲区与数据总线相连,可以由用户程序写入欲发送的数据,然后自动向移位寄存器装载数据;接收缓冲器也与数据总线相连,可以由用户程序读取接收到的数据。移位寄存器负责收发数据,他有移入和移出两个端口,分别与收和发两条通信线路连接,与通信对端单片机的移位寄存器,恰好构成一个“环形”结构。SPI 接口工作可分为半双工通信和全双工通信两种操作过程。下面以全双工通讯为例说明SPI工作的操作过程。

首先主机把欲发送给从机的数据写入发送缓冲器A,随即该数据被自动装入移位寄存器A;同时从机把欲发送给主机的数据写入发送缓冲器B随即该数据被自动装入移位寄存器B。

然后主机启动发送过程,送出时钟脉冲信号,寄存器A中的数据经过MOSI线一位一位地移入寄存器B;同时,寄存器B中的数据经过MISO线一位一位的移入寄存器A。

其次在8个时钟脉冲过后,时钟停顿,寄存器A中的8位数据全部移入寄存器B,随即又被自动装入接收缓冲器B,并且将从机接收缓冲器B满标志位置1。同理,寄存器B中的8位数据全部移入寄存器A,随即又被自动装入接收缓冲器A,并且将主机接收缓冲器A满标志位置1。

最后主机CPU 检测到接收缓冲器A满标志位后,就可以读取接收缓冲器A;同样从机CPU检测到接收缓冲器B满标志位后,就可以读取接收缓冲器B。完成一个字节的互换通信过程。

3.3 Mifare射频卡介绍

本文中采用的RFID卡为Mifare卡,其核心是Philips公司的Mifare1IC S50系列微芯片。卡片上无源,工作时的电源能量由卡片读写器天线发送无线电载波信号祸合到卡片上天线而产生电能,一般可达2V以上,供卡片上IC工作。工作频率13.56MHZ。

Mifare的主要指标:

1)容量为8K位EEPROM

2)分为16个扇区,每个扇区为4块,每块16个字节,以块为存取单位

3)每个扇区有独立的一组密码及访问控制

4)每张卡有唯一序列号,为32位

5)具有防冲突机制,支持多卡操作

6)无电源,自带天线,内含加密控制逻辑和通讯逻辑电路

7)数据保存期为10年,可改写10万次,读无限次

8)工作频率:13.56MHZ

9)通信速率:106KBPS

10)读写距离:10mm以内(与读写器有关)

首先卡与读写器的通讯为:

(1)复位应答 Mifare卡的通讯协议和通讯波特率是定义好的,当有卡片进入读写器的操作范围时,读写器以特定的协议与它通讯,从而确定该卡是否为M1射频卡,即验证卡片的卡型。

(2)防冲突机制当有多张卡进入读写器操作范围时,防冲突机制会从其中选择一张进行操作,未选中的则处于空闲模式等待下一次选卡,该过程会返回被选卡的序列号。

(3)选择卡片选择被选中的卡的序列号,并同时返回卡的容量代码。

(4)三次互相确认选定要处理的卡片之后,读写器就确定要访问的扇区号,并对该扇区密码进行密码校验,在三次相互认证之后就可以通过加密流进行通讯。(在选择

另一扇区时,则必须进行另一扇区密码校验。)

其次系统的工作方式为:

STC89C52RC控制FM1702SL,驱动天线对Mifare卡进行读写操作;然后根据所得的数据对其他器件进行操作,如当刷卡成功时要把卡号存到存储器EEPROM,以便判断卡号是否合法刷卡开门。整个系统由5V电源供电。

最后它的工作原理为:

系统数据存储在无源Mifare中。读写器的主要任务是传输能量给Mifare卡,并建立与之的通信。单片机控制FM1702SL,读取RFID中的卡号,单片机再控制存储器EEPROM 将其接收到的卡号保存,这就是注册模式。在正常情况下读卡器一只检测是否刷卡,并判断RFID卡是否合法,已注册的卡则可以开门,式步进电机转动[9]。

3.4 串行EEPROM存储电路

基于RFID的门禁系统要求实现RFID卡的登记(注册),单片机通过读卡模块FM1702Sl可以读出RFID卡中卡号,要想实现RFID卡的注册,只要把读出的卡号保存起来,下次再刷卡时则与保存起来的卡号对比,如果相同则说明是已注册过的RFID卡,即注册过的卡具有合法性可以开门。因此要把卡号存入存储器EEPROM中,实现对于RFID 卡的登记。

存储器有并行存储器和串行存储器之分,其中并行存储器存储容量较大,数据传送速度快、效率高,但芯片体积大、而且长时间的工作会造成大量打发热,管脚多、需要占用CPU大量的I/O口,外部扩展复杂。然而串行存储器体积小,与CPU接口简单,一般只要占用CPU的2至3个I/O端口。在由上比较,此次设计中我们选用串行存储器。在此设计中选用AT24C02,它与更高容量的存储器兼容,出现问题时易于更换。AT24C02由SCL、SDA引脚进行串行通信的读写存储器。AT24C02与单片机的接口电路如图所示:

图3-4 AT24C02与单片机连接电路

AT24C02与单片机连接的线是:

1)SCL接单片机的P2.1,同步时钟输入。

2)SDA接单片机的P2.0,串行数据输入/输出。

3)WE接地,写保护脚,WE=0芯片允许读写操作。

4)E0,E1,E2接地,芯片地址引脚,都要接固定电平。

3.4.1 EEPROM存储器接口

存储器AT24C02为8引脚DIP封装,管脚的含义:

1)E0到E2是地址输入线,为硬连线,通过这个地址单片机最多可寻址8个AT24C02,8个芯片都有固定的地址,分别对应E0,El,E2为000到111,我们用E0E1E2=000。

2)SDA是双向串行数据/地址脚,用于数据的发送和接收,SDA是一个开漏输出管脚,可与其它开漏输出或集电极开路输出进行线或(Wire-OR)。

3)SCL是串行时钟输入线,用于产生串行数据发送或接收的时钟。

4)WE是写保护线,接到VCC为存储器写保护,接地为允许读写操作。

3.4.2 I2C总线协议

I2C(Intel-Integrated Circuit)总线是荷兰Philips公司于八十年代初推出的一种芯片间串行总线扩展技术。它用两根线(数据线SDA、时钟线SCL)可以完成总线上主机与器件的全双工同步数据传送。每一个时钟脉冲传输一位数据,在标准模式下可达100kbit/s,高速模式下可达400kbit/s。

1)SDA和SCL两线都是高电平定义为总线空闲状态。

2)只有在总线空闲时才允许启动数据传送。

3)在数据传送过程中,SCL为高,SDA状态必须保持稳定:SCL为低才允许SDA状态变化。

4)SCL为高时SDA的任何电平变化将被看作总线的起始或停止信号。SCL保持高电平期间,SDA出现由高到低的跳变作为I2C总线的起始信号,出现山低到高的跳变作为I2C总线的停止信号。起停信号由主器件发出。

5)串行数据首先传送最高位,每传送一个字节后必须跟一个应答位。低电平为应答信号,高电平为非应答信号。

6)接收器输出应答信号时,发送器必须释放数据线(SDA为高)芯片接收到停止信

号后置于低功耗的备用方式(StandbyMode),起始/停止时序见图3-5所示[10]。

SDA

SCL

START STOP

图3-5 数据传输起始/停止时序

3.5 时钟芯片

此次门禁系统设计要求能够实现期限管理,即对于RFID卡实现期限管理,本已注册过的RFID卡在一段时间之后会无法开门,它的合法性受到时间的限制。因此要想实现此功能需加入时钟芯片达到计时效果,门禁系统开机后,时钟芯片便会计时,可以在程序中设定时间当时钟芯片到达指定时间后,便会使存储器清空,清除注册过的卡号,从而达到RFID卡的期限管理效果。

本次实际中所用到的时钟芯片是DS1302,DALLAS 公司推出的涓流充电时钟芯片DS1302,它拥有31个字节的静态RAM和实时时间,通过简单的串行接口连接可以与单片机进行实时时钟通信。提供秒、分、时日、日期、月及年份信息,每月的天数和闰年的天数都会系统自动调整计算。时钟操作可通过AM/PM 指示决定采用24或12小时格式。DS1302时钟芯片与单片机之间的信息传递通过简单地同步串行的方式进行通信,仅需用到 RES 复位、 I/O 数据线、SCLK串行时钟。时钟的读/写数据以一个字节或多个个字节、最高可达到满状态的31字节的字符组方式通信。其与单片机的连接方式如图3-6所示:

图3-6 时钟芯片与单片机连接电路

DS1302的引脚图及外围的电路如图3-6所示,X1 X2 接32.768KHz 晶振,为时钟芯片提供时钟脉冲。复位脚CE、数据I/O 及串行时钟引脚SCLK,VCC1,VCC2接电管脚,VCC2接+5V系统电源,VCC1接系统备用电源。对与单片机的时间进行实时通信采用串行通信方式,CE为通信允许信号,当CE=1允许进行实时通讯,CE=0时禁止通信;I/O为双向串行数据传送信号,SCLK为串行数据的位同步脉冲信号。实时时钟芯片DS1302通过CE、SCLK和I/O三个管脚与单片机实现两芯片间的实时数据传送[11]。

3.6 步进电机电路

本文所做的是用51单片机实现基于RFID的门禁系统设计,顾名思义门禁系统要用RFID卡来控制门的开与关,因此本文中用步进电机的正转与反转来实现门的开与关。

步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载情况下,电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变化的影响,即给电机加一个脉冲信号,电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在,加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点,使得步进电机在速度、位置等控制领域的控制操作非常简单。

本次设计使用的是达林顿驱动器ULN2003来驱动步进电机,使用的是五线四相异步电机,其驱动电路如图3-7所示。

图3-7 步进电机驱动电路

3.7 红外传感器

当RFID卡能够开门时,即该卡已经被注册后,再次刷卡后步进电机就会转动模拟开门效果,然而开门之后什么时候关门便值得思考。一定要保证刷卡者确实已通过,不会造成在进门过程中突然关门,因此要加入红外传感器时时监测是否刷卡者已通过,当检测不到障碍物时才使步进电机反转回原来位置,形成关门效果。

图3-8 红外传感器实物图

该传感器模块对环境光线适应能力强,其具有一对红外线发射与接收管,发射管发射出一定频率的红外线,当检测方向遇到障碍物(放射面)时,红外线反射回来被接收管接收,经过比较器电路处理之后,绿色指示灯会亮起,同时信号输出接口输出数字信号(一个低电平信号),可通过电位器旋钮调节检测距离,有效距离范围2~30cm,工作电压3.3V~5V。该传感器的探测距离可以通过电位器调节、具有干扰小、便于装配、使用非常方便等特点[12]。

3.8本章小结

本章主要介绍了基于RFID门禁系统的硬件设计。首先从总体上说明了门禁系统的工作原理,并且给出了硬件电路主框图,把硬件分成了几个模块;然后分别细致的介绍了主要模块的硬件设计,包括读卡器模块FM1702SL、Mifare射频卡、存储器EEPROM:AT24C02、时钟芯片DS1302、步进电机和红外传感器所组成的开门电路。除此之外还详细介绍了所用到的两个重要协议:SPI总线协议和I2C总线协议。

单片机类毕业设计题目汇总

单片机类毕业设计题目汇总

单片机类毕业设计题目汇总 1.孔子时钟的设计 2.?全自动节水灌溉系统--硬件部分 3.?数字式温度计的设计 4.?温度监控系统设计 5.?基于单片机的语音提示测温系统的研究 6.?简易无线电遥控系统 7.?数字流量计 8.?基于单片机的全自动洗衣机 9.冰塔智能水位控制系统 10.?温度箱模拟控制系统 11.?超声波测距仪的设计 12.?基于51单片机的LED点阵显示屏系统的设计与实现 16X16点阵显示屏 13.?基于AT89S51单片机的数字电子时钟 14.?基于单片机的步进电机的控制 15.?基于单片机的交流调功器设计 16.?基于单片机的数字电压表的设计 17.弹片机的数字钟设计 18.?智能散热器控制器的设计 19.弹片机打铃系统设计 20.?基于单片机的交通信号灯控制电路设计 21.?基于单片机的电话远程控制家用电器系统设计 22.?基于单片机的安全报警器 23.?基于单片机的八路抢答器设计 24.?基于单片机的超声波测距系统的设计 25.?基于MCS-51数字温度表的设计 26.?电子体温计的设计 27.?基于AT89C51的电话远程控制系统 28.?基于AVR单片机幅度可调的DDS信号发生器 29.?基于单片机的数控稳压电源的设计 30.?基于单片机的室内一氧化碳监测及报警系统的研究 31.?基于单片机的空调温度控制器设计

32.?基于单片机的可编程多功能电子定时器 33.?单片机的数字温度计设计 34.?红外遥控密码锁的设计 35.?基于51单片机的语音识别系统设计 36.?家用可燃气体报警器的设计 37.?基于数字温度计的多点温度检测系统 38.?基于凌阳单片机的语音实时采集系统设计 39.?基于单片机的数字频率计的设计 40.?基于单片机的数字电子钟设计 41.?设施环境中温度测量电路设计 42.?汽车倒车防撞报警器的设计 43.?篮球赛计时记分器 44.?基于单片机的家用智能总线式开关设计 45.?设施环境中湿度检测电路设计 46.?基于单片机的音乐合成器设计 47.?设施环境中二氧化碳检测电路设计 48.?基于单片机的水温控制系统设计 49.?基于单片机的数字温度计的设计 50.?基于单片机的火灾报警器 51.?基于单片机的红外遥控开关设计 52.?基于单片机的电子钟设计 53.?基于单片机的红外遥控电子密码锁 54.?大棚温湿度自动监控系统 55.?基于单片机的电器遥控器的设计 56.?单片机的语音存储与重放的研究 57.?基于单片机的电加热炉温度控制系统设计 58.次外遥控电源开关 59.?基于单片机的低频信号发生器设计 60.?基于单片机的呼叫系统的设计 61.?基于PIC16F876A单片机的超声波测距仪 62.?基于单片机的密码锁设计 63.?单片机步进电机转速控制器的设计 64.術AT89C51控制的太阳能热水器

基于51单片机课程设计

基于51单片机课程设计报告 院系:电子通信工程 团组:电子设计大赛1组 姓名: 指导老师:

目录 一、摘要 (3) 二、系统方案的设计 (3) 三、硬件资源 (5) 四、硬件总体电路搭建 (13) 五、程序流程图 (14) 六、设计感想 (14) 七、参考文献 (16) 附录 (17) 附录 1 程序代码 (17)

一、摘要 本设计以STC89C51单片机为核心的温度控制系统的工作原理和设计方法。温度信号由温度芯片DS18B20采集,并以数字信号的方式传送给单片机。文中介绍了该控制系统的硬件部分,包括:温度检测电路、温度控制电路。单片机通过对信号进行相应处理,从而实现温度控制的目的。文中还着重介绍了软件设计部分,在这里采用模块化结构,主要模块有:数码管显示程序、键盘扫描及按键处理程序、温度信号处理程序、led控制程序、超温报警程序。 关键词:STC89C51单片机 DS18B20温度芯片温度控制 ,LED报警提示. 二、系统方案的设计 1、设计要求 基本功能: 不加热时实时显示时间,并可手动设置时间; 设定加热水温功能。人工设定热水器烧水的温度,范围在20~70度之间,打开开关后,根据设定温度与水温确定是否加热,及何时停止加热,可实时显示温度; 设定加热时间功能。限定烧水时间,加热时间内超过温度上限或低于温度下限报警,并可实时显示温度。 2、系统设计的框架

本课题设计的是一种以STC89C51单片机为主控制单元,以DS18B20为温度传感器的温度控制系统。该控制系统可以实时存储相关的温度数据并记录当前的时间。其主要包括:电源模块、温度测量及调理电路、键盘、数码管显示、指示灯、报警、继电器及单片机最小系统。 图1 系统设计框架 3 工作原理 温度传感器 DS18B20 从设备环境的不同位置采集温度,单片机STC8951获取采集的温度值,经处理后得到当前环境中一个比较稳定的温度值,再根据当前设定的温度上下限值,通过加热和降温对当前温度进行调整。当采集的温度经处理后超过设定温度的上限时,单片机通过三极管驱动继电器开启降温设备(压缩制冷器) ,当采集的温度经处理后低于设定温度的下时 , 单片机通过三极管驱动继电器开启升温设备 (加热器) ,这里采用通过LED1和LED2取代!!! 当由于环境温度变化太剧烈或由于加热或降温设备出现故障,或者温度传感头出现故障导致在一段时间内不能将环境温度调整到规定的温度限内的时候,单片机通过三极管驱动扬声器发出警笛声,这里采用HLLED提示。

本科毕业设计--基于51单片机的电子日历设计

成都电子机械高等专科学校成教院毕业设计(论文) 论文题目:基于51单片机的电子日历设计 教学点:重庆科创职业学院 指导老师:张忠雨职称:讲师 学生姓名:聂燕学号: 2011700558 专业:应用电子技术 成都电子机械高等专科学校成教院制 2012 年 3 月 9 日

成都电子机械高等专科学校成教院毕业设计(论文)任务书 题目:基于51单片机的电子日历设计 任务与要求: 通过单片机设计电子日历数码管正常显示阳历、阴历日期,显示的格式为年-月-日,利用外部按键的操作实现阳历和阴历之间的 转换,实现阴历和阳历显示的暂停、运行等功能。 时间:2011年12月15日至2012 年3月15日共12 周教学点:重庆科创职业学院 学生姓名:聂燕学号:2011700558 专业:应用电子技术 指导单位或教研室: 指导教师:张忠雨职称:讲师 成都电子机械高等专科学校成教院制

毕业设计(论文)进度计划表

摘要 设计以单片机AT89C51为核心部件的电子日历,利用74LS245作为驱动器,74LS138作为译码器使用,六个七段数码管均采用共阴极的方式,P0口作为段选码输出口,P2口作为位选码输出口。 本次设计的题目是基于单片机的电子日历设计,可以正常的显示年、月、日,还可以利用外部按键实现阴历和阳历之间的转换以及暂停等功能。电子日历具有性能稳定、精确度高、成本低、易于产品化,以及方便、实用等特点。适用于家庭、公司、机关等众多场所。为人们的日常生活、出行安排提供了方便,成为人们日常生活中不可缺少的一部分。 本次设计可分为两部分:硬件系统、软件系统。 硬件系统包括:AT89S51单片机、74LS245驱动器、74LS138译码器、RC复位电路、+5V直流电源电路、去抖电路、动态显示扫描电路。 软件系统主要有单片机的编程构成。 关键词:单片机,日历,位码,段码,显示

基于51单片机简易电子琴的课程设计

基于51单片机简易电子琴 1 课题背景 单片微型计算机室大规模集成电路技术发展的产物,属于第四代电子计算机它具有高性能、高速度、体积小、价格低廉、稳定可靠、应用广泛的特点。他的应用必定导致传统的控制技术从根本上发生变革。因此,单片机的开发应用已成为高科技和工程领域的一项重大课题。 电子琴是现代电子科技与音乐结合的产物,是一种新型的键盘乐器。它在现代音乐扮演重要的角色,单片机具有强大的控制功能和灵活的编程实现特性,它已经溶入现代人们的生活中,成为不可替代的一部分。本文的主要内容是用AT89S52单片机为核心控制元件,设计一个电子琴。以单片机作为主控核心,与键盘扬声器等模块组成核心主控制模块,在主控模块上设有8个按键,和一个复位按键。 主要对使用单片机设计简易电子琴进行了分析,并介绍了基于单片机电子琴硬件的组成。利用单片机产生不同频率来获得我们要求的音阶,最终可随意弹奏要表达的音符。并且分别从原理图,主要芯片,个模块原理及各莫奎的程序的调试来详细阐述。 一首音乐是许多不同的音阶组成的,而每个音阶对应着不同的频率,这样我们就可以利用不同的频率的组合,构成我们想演奏的那首曲目。当然对于单片机来产生不同的频率非常方便,我们可以利用单片机的定时/计数器T0来产生这样的方波频率信号,因此,我们只要把一首歌曲的音阶对应频率关系编写正确就可以达到我们想要的曲目。 2 任务要求与总体设计方案 2.1 设计任务与要求 利用所给键盘的1,2,3,4,5,6,7,8八个键,能够发出7个不同的音调,而且有一个按键可以自动播放歌曲,要求按键按下时发声,松开延时一小段时间,中间再按别的键则发另外一音调的声音,当系统扫描到键盘按下,则快速检测出是哪一个按键被按下,然后单片机的定时器启动,发出一定频率的脉冲,该频率的脉冲经喇叭驱动电路放大滤波后,就会发出相应的音调。如果在前一个按下的键发声的同时有另一个按键被按下,则启动中断系统。前面的发音停止,转到后按的键的发音程序。发出后按的键的音调。 2.2 设计方案 2.2.1 播放模块 播放模块是由喇叭构成,它几乎不存在噪声,音响效果较好,而且由于所需驱动功率较小,且价格低廉,所以,被广泛应用。 2.2.2 按键控制模块

51单片机课程设计

课程设计说明书
课程设计名称






学生姓名
指导教师
单片机原理及应用课程设计 电子信息工程 140405 20141329 李延琦 胡黄水
2016 年 12 月 26 日

课程设计任务书
课程设计 题目
酒精测试仪
起止日期
2016 年 12 月 26 日— 2017 年 1 月 6 日
设计地点
计算机科学与工程学 院单片机实验室 3409
设计任务及日程安排: 设计任务:分两部分: (一)、设计实现类:进行软、硬件设计,并上机编程、联线、调试、 实现; 1.电子钟的设计 2.交通灯的设计 3.温度计的设计 4.点阵显示 5.电机调速 6.电子音乐发声(自己选曲) 7.键盘液晶显示系统 (二)、应用系统设计类:不须上机,查资料完成软、硬件设计画图。 查资料选定题目。 说明:第 1--7 题任选其二即可。(二)里题目自拟。 日程安排: 本次设计共二周时间,日程安排如下: 第 1 天:查阅资料,确定题目。 第 2--4 天:进实验室做实验,连接硬件并编写程序作相关的模块实验。 第 5--7 天:编写程序,并调试通过。观察及总结硬件实验现象和结果。 第 8--9 天:整理资料,撰写课程设计报告,准备答辩。 第 10 天:上交课程设计报告,答辩。 设计报告要求:
1. 设计报告里有两个内容,自选题目内容+附录(实验内容),每 位同学独立完成。 2. 自选题目不须上机实现,要求能正确完成硬件电路和软件程序 设计。内容包括: 1) 设计题目、任务与要求 2)硬件框图与电路图 3) 软件及流程图 (a)主要模块流程图 (b)源程序清单与注释 4) 总结 5) 参考资料 6)附录 实验上机调试内容
注:此任务书由指导教师在课程设计前填写,发给学生做为本门课程设计 的依据。

基于51单片机-数字秒毕业设计

物理与电子工程学院 《数字式秒表》 课程设计报告书 设计题目:数字式秒表 专业:自动化 班级:xxx 接本 学生姓名: xxxx 学号:201xx343xxx 指导教师:xxxxx 2015年6 月14 日

物理与电子工程学院课程设计任务书

摘要 数字式秒表是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置,无机械装置,具有较长的使用寿命,因此得到了广泛的使用。数字式秒表从原理上讲是一种典型的数字电路,其中包括了组合逻辑电路和时序电路。本次实验所做数字式秒表由信号发生系统和计时系统构成。由于需要比较稳定的信号,所以信号发生系统555定时器与电阻和电容组成的多谐振荡器构成,信号频率为100HZ。计时系统由计数器、译码器、显示器组成。计数器由74 LS160构成,由十进制计数器组成了一百进制和六十进制计数器,采用异步进位方式。译码器由74LS48构成,显示器由数码管构成。具体过程为:由晶体震荡器产生100HZ脉冲信号,传入计数系统,先进入计数器,然后传入译码器,将4位信号转化为数码管可显示的7位信号,结果以“秒”、“毫秒”依次在数码管显示出来。该秒表最大计时值为9.9秒。 关键词:数字式秒表;计时;精度;计数器;显示器

目录 1 设计目的 (1) 1.1 设计目的 (1) 1.2 设计内容和要求 (1) 1.3 设计思路 (1) 2 设计原理分析 (1) 2.1 十秒秒表系统设计 (1) 2.2 十秒秒表系统的功能要求 (1) 2.3 十秒秒表系统的基本构成及原理 (2) 3 系统硬件电路的设计 (4) 3.1 系统硬件总电路构成及原理 (4) 3.2 主控制部分――AT89C51单片机简介 (4) 3.3 其它器件 (6) 3.4 十秒秒表系统原理图 (7) 3.5 运行步骤 (7) 4 系统软件程序的简单设计 (8) 4.1 程序框图 (8) 4.2仿真结果图 (9) 总结 (11) 参考文献 (12) 附录 (13)

基于单片机的毕业论文题目有哪些

基于单片机的毕业论文题目有哪些 很多物联网专业的学生对单片机非常感兴趣,不光是对专业的热爱,另外由于单片机是集成电路芯片,是控制整个流程最基础的环节,大多数理科生对这种控制式设计充满着好奇,下面,我们学术堂整理了多个基于单片机的毕业论文题目,欢迎各位借鉴。 基于单片机的毕业论文题目一: 1、基于单片机的压电加速度传感器低频信号采集系统的设计 2、基于单片机的超声测距系统 3、基于C8051F005单片机的两相混合式直线步进电机驱动系统的设计 4、基于单片机的工业在线数字图像检测系统研究与实现 5、基于FPGA的8051单片机IP核设计及应用 6、基于单片机的军需仓库温湿度测控系统研究 7、单片机多主机通信模式在粮库温湿度监控系统中的应用 8、基于单片机的中小水电站闸门控制系统 9、基于单片机的正弦逆变电源研制 10、单片机实验教学仿真系统的设计与开发 11、基于单片机的温湿度检测系统的设计 12、基于单片机的蓝牙接口设计及数据传输的实现 13、基于单片机的多功能温度检测系统的设计与研究 14、基于单片机的温度控制系统的研究 15、行为导向教学策略在职校单片机课程教学中的应用研究 16、逻辑电路与单片机的虚拟实验系统设计与实现

17、基于单片机的LED显示系统 18、基于单片机的校园安防系统 19、基于MSP430单片机的红外甲烷检测仪设计及实现 20、基于高性能单片机的无线LED彩灯控制系统的设计与实现 21、基于AVR单片机教学实验板的设计 22、基于单片机的阀岛控制系统的研究 23、基于AT89S51单片机实验开发系统设计 24、基于单片机和GPRS数据传输技术的研究 25、基于HCS12单片机的智能车底层控制系统研究 26、单片机GPRS智能终端及远程工业监控技术研究 27、基于单片机的MODBUS总线协议实现技术研究 28、基于单片机的室内智能通风控制系统研究 29、基于单片机的通用控制器设计与实现 30、基于单片机控制的PTCR阻温特性测试系统的设计与实现 31、Proteus在单片机教学中的应用 32、基于单片机的变频变压电源设计 33、基于单片机的监控系统控制部分的设计 34、基于单片机的葡萄园防盗报警系统设计 35、基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现 36、基于单片机的远程抄表系统的设计与研究 37、基于单片机的温度测控系统在温室大棚中的设计与实现 38、基于单片机的高精度随钻测斜仪系统开发 39、基于16位单片机MC9S12DG128B智能车系统的设计 基于单片机的毕业论文题目二: 40、基于单片机的压力/液位控制系统的设计研究 41、单片机与Internet网络的通信应用研究 42、基于单片机控制的温室环境测控装置研究 43、具有新型接口的MCS-51单片机实验系统设计 44、基于单片机控制的直流恒流源的设计 45、基于单片机的模糊控制方法及应用研究 46、基于AT89S52单片机的煤矿瓦斯监测系统的研制 47、基于AT89C51单片机的脉象信号采集系统研究 48、基于DTMF技术的单片机远程通信系统研究 49、基于单片机的GPRS无线数据采集与传输系统的设计 50、基于单片机控制的柴油机喷油泵数据采集系统的设计与实现 51、基于谐振技术及MK单片机的多路升压器研究设计 52、基于单片机的数据串口通信 53、基于单片机的智能寻迹系统设计 54、压电式阀门定位器与单片机实验装置研制 55、基于单片机的微型电子琴研究与实现 56、基于单片机的恒温恒湿孵化器系统设计 57、基于16位单片机MC9S12XS128的两轮自平衡智能车的系统研究与开发

门禁系统毕业设计论文

浙江长征职业技术学院 题目门禁系统 系别信息系 专业08电子信息工程技术学号0802030110 学生姓名陈财探 指导教师张晓燕 完成日期2011年6月

第一章绪论 (5) 1.1、选题背景与意义 (5) 1.2、IC卡 (6) 1.2.1、IC卡简介 (6) 1.2.1、IC卡的发展状况及分类选型 (6) 1.3、门禁系统 (9) 1.3.1、门禁系统概述 (9) 1.3.2、门禁系统的分类 (9) 1.4、设计原则 (11) 第二章总体设计方案 (13) 2.1、系统整体结构 (13) 2.1.1、系统功能描述 (13) 2.1.2、系统硬件设计及工作原理 (14) 2.1.3、系统软件设计 (15) 第三章管理软件设计 (18) 3.1、系统分析与设计 (18) 3.2、IC卡管理模块设计 (24) 3.2.1、模块功能 (24) 3.2.2、界面设计 (25) 3.2、3门禁系统程序流程图 (28) 第四章结论 致谢.................................................................................................................................................. 错误!未定义书签。参考文献 ........................................................................................................................................ 错误!未定义书签。

基于51单片机的电子琴设计课程设计

目录 前言 (2) 第1章基于51单片机的电子琴设计 (3) 1.1 电子琴的设计要求 (3) 1.2 电子琴设计所用设备及软件 (3) 1.3 总体设计方案 (3) 第2章系统硬件设计 (5) 2.1 琴键控制电路 (5) 2.2 音频功放电路 (6) 2.3 时钟-复位电路 (6) 2.4 LED显示电路 (6) 2.5 整体电路 (6) 第3章电子琴系统软件设计 (7) 3.1 系统硬件接口定义 (7) 3.2 主函数 (8) 3.2.1 主函数程序 (8) 3.3 按键扫描及LED显示函数 (9) 3.3.1 键盘去抖及LED显示子程序 (10) 3.4 中断函数 (11) 3.4.1 中断程序 (12) 第4章电子琴和调试 (12) 4.1 调试工具 (12) 4.2 调试结果 (13) 4.3 电子琴设计中的问题及解决方法 (14) 第5章电子琴设计总结 (15) 参考文献 (16) 附录 (17)

前言 音乐教育是学校美育的主要途径和最重要内容,它在陶冶情操、提高素养、开发智力,特别是在培养学生创新精神和实践能力方面发挥着独特的作用。近年来,我国音乐教育在理论与实践上都取得了有目共睹的成绩,探索并形成了具有中国特色的、较为完整的音乐教育教学体系。但我国音乐教育的改革力度离素质教育发展的要求还存在一定距离。如今,电子琴作为电子时代的新产物以其独特的功能和巨大的兼容性被人们广泛的接受和推崇。而在课堂教学方面,它拥有其它乐器无法比拟的两个瞬间:瞬间多元素思维的特殊的弹奏方法;瞬间多声部(包括多音色)展示的乐队音响效果的特点。结合电子琴自身强大的功能及独特的优点来进行音乐教育的实施,这样就应该大力推广电子琴进入音乐教室,让电子琴教学在音乐教育中发挥巨大的作用。现代乐器中,电子琴是高新科技在音乐领域的一个代表,体现了人类电子技术和艺术的完美结合。电子琴自动伴奏的稳定性、准确性,以及鲜明的强弱规律、随人设置的速度要求,都更便于人们由易到难、深入浅出的准确掌握歌曲节奏和乐曲风格,对其节奏的稳定性和准确性训练能起到非常大的作用。电子琴所包含的巨量的音乐信息和强大的音乐表现力可以帮助音乐教学更好地贯彻和落实素质教育,更有效地提高人们的音乐素质和能力。目前,市场上的电子琴可谓琳琅满目,功能也是越来越完备。以单片机作为主控核心,设计并制作的电子琴系统运行稳定,其优点是硬件电路简单、软件功能完善、控制系统可靠、性价比较高等,具有一定的实用与参考价值。这就为电子琴的普及提供了方便。 二、电子琴设计要求本设计主要是用AT89C51单片机为核心控制元件,设计一台电子琴。以单片机作为主控核心,与键盘、扬声器等模块组成核心主控制模块,在主控模块上设有7个按键和1个复位按键。本系统主要是完成2大功能:音乐自动播放、电子琴弹奏。关于声音的处理,使用单片机C语言,利用定时器来控制频率,而每个音符的符号只是存在自定义的表中。

51单片机课程设计 AD转换

课程设计报告 华中师范大学武汉传媒学院 传媒技术学院 电子信息工程2011 仅发布百度文库,版权所有.

AD转换 要求: A.使用单片机实现AD转换 B.可以实现一位AD转换,并显示(保留4位数字)设计框图:

方案设计: AD转换时单片机设计比较重要的实验。模数转换芯片种类多,可以满足不同用途和不同精度功耗等。 外部模拟量选择的是简单的电位器,通过控制电位器来改变模拟电压。显示电压值采用一般的四位七段数码管。而AD转换芯片采用使用最广的ADC0809 ADC0809芯片有28条引脚,采用双列直插式封装,如图所示。 下面说明各引脚功能: ?IN0~IN7:8路模拟量输入端。 ?2-1~2-8:8位数字量输出端。 ?ADDA、ADDB、ADDC:3位地址输入线,用于选通8路模拟输入中的一路。?ALE:地址锁存允许信号,输入端,高电平有效。 ?START: A/D转换启动脉冲输入端,输入一个正脉冲(至少100ns宽)使其启动(脉冲上升沿使0809复位,下降沿启动A/D转换)。 ?EOC: A/D转换结束信号,输出端,当A/D转换结束时,此端输出一个高电平(转换期间一直为低电平)。 ?OE:数据输出允许信号,输入端,高电平有效。当A/D转换结束时,此端输入一个高电平,才能打开输出三态门,输出数字量。 ?CLK:时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHz。

?REF(+)、REF(-):基准电压。 ?Vcc:电源,单一+5V。 ?GND:地 工作原理: 首先输入3位地址,并使ALE=1,将地址存入地址锁存器中。此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。START上升沿将逐次逼近寄存器复位。下降沿启动A/D转换,之后EOC输出信号变低,指示转换正在进行。直到A/D转换完成,EOC 变为高电平,指示A/D转换结束,结果数据已存入锁存器,这个信号可用作中断申请。当OE输入高电平时,输出三态门打开,转换结果的数字量输出到数据总线上。 本次实验采用中断方式 把表明转换完成的状态信号(EOC)作为中断请求信号,以中断方式进行数据传送。 不管使用上述哪种方式,只要一旦确定转换完成,即可通过指令进行数据传送。 首先送出口地址并以信号有效时,OE信号即有效,把转换数据送上数据总线,供单片机接受。 采用中断可以减轻单片机负担。并可以使程序有更多的空间作二次开发。

51单片机毕业设计论文

1.1核心芯片8051单片机 (2) 1.2 ADC0809转换芯片 (5) 1.2.1 ADC0809的逻辑结构 (5) 1.2.2 ADC0809 的通道选择 (6) 1.2.3 ADC0809的引脚图及各引脚作用 (6) 1.3 MC14499芯片 (8) 1.3.1.MC14499的结构及功能介绍 (8) 1.3.2 MC14499在单片机中的应用 (10) 1.4 74LS373芯片 (13) 1.5 LED数码管 (15) 1.5.1 LED数码管显示器的结构 (15) 1.5.2 LED数码管显示器的显示段码 (17) 1.5.3 LED显示器的参数 (18) 1.6 X25045 (18) 2 系统硬件设计 (20) 2.1系统设计原理和系统框图 (21) 2.1.1设计原理 (21) 2.1.2系统框图 (21) 2.2液位传感器设计 (22) 2.2.1 传感器原理 (22) 2.2.2 传感器的组成 (22) 2.2.3 测量原理 (23) 2.2.4 将电容转化成电信号部分 (24) 2.2.5 电信号放大电路设计 (25) 2.3 A/D0809模数转换 (25) 2.4 显示电路的设计 (27) 2.5 键盘电路 (29) 2.5.1矩阵式键盘的工作原理 (30) 2.5.2 硬件电路设计及电路图 (30) 2.6 继电器控制水泵加水电路 (31) 2.7 报警电路 (32) 2.8 电源电路 (33) 2.8.1 直流电源电路 (33) 2.8.2 备用电源切换电路 (34) 2.9看门狗电路 (35) 3 系统软件的设计 (38) 3.1 软件设计流程图 (38) 3.2矩阵键盘程序设计 (40) 3.2.1 程序设计内容 (40) 3.2.2系统程序 (40) 3.3 ADC0809模数转换流程图 (42) 4 结论 (45) 附录A (46)

基于单片机的毕业设计题目

单片机类 业设计 刷电子时钟的设计 刷全自动节水灌溉系统--硬件部 刷数 式温度计的设计 刷温度 控系统设计 刷基于单片机的语音提示测温系统的研究 刷简易无线电遥控系统 刷数 流 计 刷基于单片机的全自动洗衣机 刷水塔智能水 控 系统 刷温度箱模拟控 系统 刷超声波测距仪的设计 刷基于51单片机的L司号点阵显示屏系统的设计与实 16×16点阵显示屏 刷基于A切89分51单片机的数 电子时钟 刷基于单片机的步 电机的控 刷基于单片机的交流调 器设计 刷基于单片机的数 电压表的设计 刷单片机的数 钟设计 刷智能散热器控 器的设计 刷单片机打铃系统设计 刷基于单片机的交通信 灯控 电路设计 刷基于单片机的电话 程控 家用电器系统设计 刷基于单片机的安全 警器 刷基于单片机的 路抢答器设计 刷基于单片机的超声波测距系统的设计 刷基于MC分-51数 温度表的设计 刷电子体温计的设计 刷基于A切89C51的电话 程控 系统 刷基于A三R单片机幅度 调的号号分信 发生器 刷基于单片机的数控稳压电源的设计 刷基于单片机的室内一氧化碳 测及 警系统的研究 刷基于单片机的空调温度控 器设计 刷基于单片机的 编程多 能电子定时器 刷单片机的数 温度计设计 刷红外遥控密码锁的设计 刷基于61单片机的语音识别系统设计 刷家用 燃气体 警器的设计 刷基于数 温度计的多点温度检测系统 刷基于凌 单片机的语音实时采集系统设计 刷基于单片机的数 频率计的设计 刷基于单片机的数 电子钟设计 刷设施 境中温度测 电路设计 刷汽车倒车 撞 警器的设计 刷篮球赛计时记 器

刷基于单片机的家用智能总线式开关设计 刷设施 境中湿度检测电路设计 刷基于单片机的音乐合成器设计 刷设施 境中二氧化碳检测电路设计 刷基于单片机的水温控 系统设计 刷基于单片机的数 温度计的设计 刷基于单片机的火灾 警器 刷基于单片机的红外遥控开关设计 刷基于单片机的电子钟设计 刷基于单片机的红外遥控电子密码锁 刷大棚温湿度自动 控系统 刷基于单片机的电器遥控器的设计 刷单片机的语音 储与 放的研究 刷基于单片机的电 热炉温度控 系统设计 刷红外遥控电源开关 刷基于单片机的 频信 发生器设计 刷基于单片机的呼叫系统的设计 刷基于PIC16F876A单片机的超声波测距仪 刷基于单片机的密码锁设计 刷单片机步 电机转速控 器的设计 刷由A切89C51控 的太 能热水器 刷 盗与恒温系统的设计与 作 刷A切89分52单片机实验系统的开发与 用 刷基于单片机控 的数 气压计的设计与实 刷智能压力传感器系统设计 刷智能定时器 刷基于单片机的智能火灾 警系统 刷基于单片机的电子式转速 程表的设计 刷 交车汉 显示系统 刷单片机数 电压表的设计 刷精密三F转换器与MC分-51单片机的接口技术 刷基于单片机的居室安全 警系统设计 刷基于89C2051 IC卡读/写器的设计 刷PC机与单片机串行通信设计 刷球赛计时计 器设计 刷 系列PCL五层电 控 系统设计 刷自动起闭光控窗帘设计 刷单片机控 交通灯系统设计 刷基于单片机的电子密码锁 刷基于51单片机的多路温度采集控 系统 刷点阵电子显示屏-- 业设计 刷超声波测距仪-- 业设计 刷单片机对玩 小车的智能控 业设计论文 刷基于单片机控 的电机交流调速 业设计论文

单片机课程设计——基于51单片机的温度监控系统设计

单片机课程设计报告 题目:温度监控系统设计 学院:能源与动力工程学院 专业:测控技术与仪器专业 班级: 2班 成员:魏振杰 二〇一五年十二月

一、引言 温度是工业控制中主要的被控参数之一,特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中,具有举足重轻的作用。对于不同场所、不同工艺、所需温度高低范围不同、精度不同,则采用的测温元件、测方法以及对温度的控制方法也将不同;产品工艺不同、控制温度的精度不同、时效不同,则对数据采集的精度和采用的控制算法也不同,因而,对温度的测控方法多种多样。 随着电子技术和微型计算机的迅速发展,微机测量和控制技术也得到了迅速的发展和广泛的应用。利用微机对温度进行测控的技术,也便随之而生,并得到日益发展和完善,越来越显示出其优越性。 作为获取信息的手段——传感器技术得到了显著的进步,其应用领域较广泛。传感器技术已成为衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志之一。因此,了解并掌握各类传感器的基本结构、工作原理及特性是非常重要的。 为了提高对传感器的认识和了解,尤其是对温度传感器的深入研究以及其用法与用途,基于实用、广泛和典型的原则而设计了本系统。本系统利用传感器与单片机相结合,应用性比较强,本系统可以作为仓库温度监控系统,如果稍微改装可以做热水器温度调节系统、实验室温度监控系统,以及构成智能电饭煲等等。课题主要任务是完成环境温度监测,利用单片机实现温度监测并通过报警信号提示温度异常。本设计具有操作方便,控制灵活等优点。 本设计系统包括单片机,温度采集模块,显示模块,按键控制模块,报警和指示模块五个部分。文中对每个部分功能、实现过程作了详细介绍。整个系统的核心是进行温度监控,完成了课题所有要求。 二、实验目的和要求 2.1学习DS18B20温度传感芯片的结构和工作原理。 2.2掌握LED数码管显示的原理及编程方法。 2.3掌握独立式键盘的原理及使用方法。 2.4掌握51系列单片机数据采集及处理的方法。 三、方案设计

(完整版)基于51单片机简易计算器的设计毕业设计

本科毕业论文 题目:基于51单片机简易计算器的设计 院(系):物理与电子工程学院 专业:应用物理学 学生姓名:王彬 指导教师:王强 职称:

2014年11月5日 目录 摘要 (1) 关键字 (1) 引言 (1) 1、单片机及其应用 (2) 1.1 单片机介绍 (2) 1.2 单片机应用 (2) 1.3 AT89C51单片机 (3) 2、LCD1602和74LS08的工作理 (7) 2.1 选取LCD1602 ……………………………………………………… 2.2 LCD1602的功能和指令现………………………………………………… 2.3 74LS08的功能………………………………………… 3、系统实现模块框 架…………………………………………………………… 3.1 硬件设计电路框 图……………………………………………………… 3.2 实现原理框

图…………………………………………………………… 4、硬件设计及仿真…………………………………………………………… 4.1 晶振、复位电路的设 计………………………………………………… 4.2 按键电路的设计……………………………………………… 4.3 LCD1602显示电路的设计………………………………………… 5、软件设计…………………………………………………………… 6、总结…………………………………………………………… 7、参考文献…………………………………………………………… 8、附件…………………………………………………………… 摘要:简易计算器在人们的生活中应用极为广泛,由于它主要进行一些简单的运算,适用性强,并且方便携带,所以在许多的地方都必不可缺,比如在办公,交易等等。本系统主要介绍计算器实现简易计算的这个详细的过程,它的电路是以AT89C51单片机作为核心器件的,并且它的功耗低,能再3V的低压下工作,有时也可按照要求提升一定的电压。它的硬件部分主要由AT89C51单片机、按键、LCD1602显示屏、指示灯系统等部分构成。软件部分,是在Keil平台用C语言编写程序,包括运算、复位、延时、计算等。其次电路的设计会再proteus上面进行仿真,以保障硬件电路的正确。 关键字:AT89C51单片机;LCD1602显示屏;74LS08;按键;C语言。引言:计算器是日常学习和生活中的好帮手,比如对工科的学生来说,常常要用到基本的 +,-,* ,/ 运算,备有一个科学计算器在手边,可以把繁琐的计算迅速解决,对学习事半功倍。单片机是一种集成的电路芯片,它是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器

51单片机16X16LED点阵式汉字电子显示屏设计_毕业设计(论文)

毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名:日期: 指导教师签名:日期: 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名:日期:

学位论文原创性声明 本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名:日期:年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名:日期:年月日 导师签名:日期:年月日

电子门禁系统毕业设计论文修订稿

电子门禁系统毕业设计 论文 Coca-cola standardization office【ZZ5AB-ZZSYT-ZZ2C-ZZ682T-ZZT18】

1.绪论 随着现代化经济建设和管理的发展,各种酒店、宾馆、写字楼、智能大厦、政府机关和企事业单位、高级物业管理部门等,对门禁系统的需求正发生着重大的变化。 最近几年随着感应卡技术,生物识别技术的发展,门禁系统得到了飞跃式的发展,进入了成熟期,出现了感应卡式门禁系统,指纹门禁系统,虹膜门禁系统,面部识别门禁系统,乱序键盘门禁系统等各种技术的系统,它们在安全性,方便性,易管理性等方面都各有特长。在现今社会,随着人们对门禁系统各方面要求的不断提高,门禁系统的应用范围越来越广泛,因此门禁系 统的研发已成为现代科技领域的一个热门课题。 通过本论文的研究,我不仅了解门禁系统的相关知识,还掌握了89S52 单片机的性能特点及连接使用,编程方法,以及一些外围芯片的使用及模拟电路的设计。 2.系统设计 系统方案的比较 选题论证 在现今社会,随着人们对门禁系统各方面要求的不断提高,门禁系统的应用范围越来越广泛,因此门禁系统的研发已成为现代科技领域的一个热门课题。 目前,门禁系统已成为安全防范系统中极其重要的一部分,在一些发达国家,门禁系统正以远远高于其它类安防产品的进度迅猛发展;门禁系统之所以能在众多安防产品中脱颖而出,根本原因是因为其改变了以往安防产品,如:闭路监控,防盗报警等被动的安防方式,以主动的控制替代了被动监视的方式,通过对主要通道的控制,大大的防止了罪犯从正常通道的侵入,并且可以在罪案发生时通过对通道门的控制限制罪犯的活动范围,制止犯罪或减少损失。此外,人们对门禁系统的应用已不局限在单一的出入口控制,而且还要求它不仅可应用于智能大厦或智能社区的门禁控制、考勤管理、安防报警、停车场控制、电梯控制、楼宇自控等,还可与其它系统联动控制等多种控制功能。

单片机课程设计——基于C51简易计算器

单片机双字节十六进制减法实验设计 摘要 本设计是基于51系列的单片机进行的双字节十六进制减法设计,可以完成计 算器的键盘输入,进行加、减、3位无符号数字的简单运算,并在LED上相应的显示结果。 设计过程在硬件与软件方面进行同步设计。硬件方面从功能考虑,首先选择内部存储资源丰富的AT89C51单片机,输入采用5个键盘。显示采用3位7段共阴极LED动态显示。软件方面从分析计算器功能、流程图设计,再到程序的编写进行系统设计。编程语言方面从程序总体设计以及高效性和功能性对C语言和汇编语言进行比较分析,针对计算器四则运算算法特别是乘法和除法运算的实现,最终选用KEIL公司的μVision3软件,采用汇编语言进行编程,并用proteus 仿真。 引言 十六进制减法计算器的原理与设计是单片机课程设计课题中的一个。在完成理论学习和必要的实验后,我们掌握了单片机的基本原理以及编程和各种基本功能的应用,但对单片机的硬件实际应用设计和单片机完整的用户程序设计还不清楚,实际动手能力不够,因此对该课程进行一次课程设计是有必要的。 单片机课程设计既要让学生巩固课本学到的理论,还要让学生学习单片机硬件电路设计和用户程序设计,使所学的知识更深一层的理解,十进制加法计算器原理与硬软件的课程设计主要是通过学生独立设计方案并自己动手用计算机电路设计软件,编写和调试,最后仿真用户程序,来加深对单片机的认识,充分发挥学生的个人创新能力,并提高学生对单片机的兴趣,同时学习查阅资料、参考资料的方法。 关键词:单片机、计算器、AT89C51芯片、汇编语言、数码管、加减

目录 摘要 (01) 引言 (01) 一、设计任务和要求............................. 1、1 设计要求 1、2 性能指标 1、3 设计方案的确定 二、单片机简要原理............................. 2、1 AT89C51的介绍 2、2 单片机最小系统 2、3 七段共阴极数码管 三、硬件设计................................... 3、1 键盘电路的设计 3、2 显示电路的设计 四、软件设计................................... 4、1 系统设计 4、2 显示电路的设计 五、调试与仿真................................. 5、1 Keil C51单片机软件开发系统 5、2 proteus的操作 六、心得体会.................................... 参考文献......................................... 附录1 系统硬件电路图............................ 附录2 程序清单.................................. 一、设计任务和要求

51单片机课程设计实验报告

51单片机课程设计报告 学院: 专业班级: 姓名: 指导教师: 设计时间:

51单片机课程设计 一、设计任务与要求 1.任务:制作并调试51单片机学习板 2.要求: (1)了解并能识别学习板上的各种元器件,会读元器件标示; (2)会看电路原理图; (3)制作51单片机学习板; (4)学会使用Keil C软件下载调试程序; 用调试程序将51单片机学习板调试成功。 二、总原理图及元器件清单 1.总原理图 2.元件清单 三、模块电路分析 1. 最小系统: 单片机最小系统电路分为振荡电路和复位电路, 振荡电路选用12MHz 高精度晶振, 振荡电容选用22p和30p 独石电容;

图 1 图 2 复位电路使用RC 电路,使用普通的电解电容与金属膜电阻即可; 图 3 当单片机上电瞬间由于电容电压不能突变会使电容两边的电位相同,此时RST 为高电平,之后随着时间推移电源负极通过电阻对电容放电,放完电时RST 为低电平。正常工作为低电平,高电平复位。 2. 显示模块: 分析发光二极管显示电路: 图 4 发光二极管显示电路分析:它是半导体二极管的一种,可以把电能转化成光能,常简写为

LED。发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成,也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后,产生自发辐射的荧光。图中一共有五个发光二极管 其中一个为电源指示灯,当学习板通电时会发光以指示状态。其余四个为功能状态指示灯,实际作用与学习板有关 分析数码管显示电路 图 5 数码管显示电路分析:数码管按段数分为七段数码管和八段数码管,图中所用为八段数码管(比七段管多了一个小数点显示位),按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管.共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管。数码管主要用来显示经电路板处理后的程序的运行结果。图中使用了八个八段数码管,可以显示八个0-15的数字。使用数码管可以直观的得到程序运行所显示的结果.也可以显示预置在学习板上的程序,主要通过16个开关来控制。 四、硬件调试 1、是否短路 用万用表检查P2两端是短路。电阻为0,则短路,电阻为一适值,电路正常。 2、焊接顺序 焊接的顺序很重要,按功能划分的器件进行焊接,顺序是功能部件的焊接--调试--另一功能部件的焊接,这样容易找到问题的所在。 3、器件功能 1)检查原理图连接是否正确 2)检查原理图与PCB图是否一致 3)检查原理图与器件的DA TASHEET上引脚是否一致 4)用万用表检查是否有虚焊,引脚短路现象 5)查询器件的DA TASHEET,分析一下时序是否一致,同时分析一下命令字是否正确 6)通过示波器对芯片各个引脚进行检查,检查地址线是否有信号的 7)飞线。用别的的口线进行控制,看看能不能对其进行正常操作,多试验,

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