李嘉伟电子密码锁开题报告.docx
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李嘉伟电子密码锁开题报告
开题报告
毕业设计题目:
红外遥控电子密码锁
红外遥控电子密码锁的硬件设计
开题报告
一、选题目的
通过对单片机技术、红外线遥控技术等的认识。
联系实际需求，将所学的知识应用到现实生活当中去，通过对所学的知识的不断实践改良，使得单片机红外遥控密码锁这个技术更加能符合现实需求。
使得该技术具有更高的可操作性.
二、选题意义与可行性分析
由于现在使用的传统锁安全性低，钥匙容易被复制。
导致财产和人身安全受到威胁。
而一般的电子密码锁的操作屏蔽性较低，同样也容易被盗窃指令，安全性和实用性也不是最好的。
遥控电子密码锁就克服了这些困难，它的操作屏蔽性很高，不容易被窃取密码。
且操作简单快捷。
所以电子遥控密码锁的实用性是非常高的。
是非常具有现实意义的。
三、研究的基本内容与拟解决的主要问题
3.1研究的基本内容
本系统由STC89C52单片机系统（主要是STC89C52单片机最小系统）、4×4矩阵键盘、LCD1602显示和报警系统等组成，具有设置、修改六位用户密码、超次报警、超次锁定、密码错误报警等功能（本设计由P0口控制LCD显示，密码正确显示OPEN！
密码错误显示error！
超过三次输入错误自动锁定。
由P1口控制矩阵键盘含有0-9数字键和A-F功能键。
）。
除上述基本的密码锁功能外，依据实际的情况还可以添加遥控功能。
本系统成本低廉，功能实用。
本设计拟实现的性能指标如下:
1按键密码和遥控无线密码两种开锁方式；
2具有自动防护功能，三次密码错误即自锁；
3节能设计；密码修改和显示；
4工作状态显示；
5具有按键提示和密码错误报警等功能。
3.2拟要解决的问题
如何选择最佳的元器件？
如何画pcb图？
如何正确的焊接电路，如何保证不出现有虚焊，短路等现象？
四、总体研究思路（方法与技术路线）及预期研究成果
4.1单片机的选择和论证
方案一：
核心器件选择89C51单片机，此单片机是一种可编程可反复擦除1000次且内部只具有4KB字节存储空间的只读存储器,电压工作范围4.0～5.5V,但能够适应于3V的超低压状态下工作,而且与MCS-51产品指令系统完全兼容。
由于在实际电路设计中与仿真情况有很大的差异，需要对电路进行多次调试，在此过程中由于89C51不具备ISP在线编程功能,无法体现单片机程序修改无需从工作环境中剥离的优势，导致每次使用都需要插拔芯片，容易对芯片造成损坏，同时对电路板造成损坏，所以不选用89C51单片机。
方案二:
核心器件采用AT89S52单片机,此单片机兼容89C51的指令集和管脚，具有8K在线系统可编程FLASHROM，片上FLASH支持在线编程和传统方式编程，优点是当在对电路多次进行调试时，由于程序问题或者需要在原有电路基础上新增功能时候，芯片无需多次对进行插拔，可以直接通过相关软件进行下载，所以可以更好的保存数据，避免芯片损坏，所以选择采用AT89S52作为主控制系统核心器件。
4.2显示模块的选择和论证
方案一：
LED数码管是七个发光二极管组合在一起，经过专门的封装，组成的元器件。
发光二极管的压降为1.8V左右，组成数码管后分为共阴极和共阳极两类数码管。
数码管常用来显示十六进制数的各个数字和字符，内部封存有专门的电路引线，控制LED数码管的各段和公共电极。
在数码管选定的段由外部控制驱动电路加上电压时，加压后的段发光二极管被点亮，由各个段之间互相配合形成我们想要的字样。
驱动电路的设计方式灵活多变，一般使用静态和动态两类。
静态驱动过程中每一段都需要占用一个单片机I/O端口，优势在于驱动程序简单易懂，显示亮度高，不足之处在于占用太多单片机端口，影响其他电路功能，解决方法使用外部译码器进行驱动，但增加了硬件成本。
动态驱动相对静态驱动而言，占用单片机的I/O较少，功耗低，但是想要得到稳定无闪烁的效果，对于数码管的扫描速度有了更高的要求，同时显示功能单一等条件限制了本次多功能电子钟不采用LED数码管进行显示。
方案二：
LED液晶显示器同样是使用发光二极管芯片构成，不同之处在于它是一种独特的光学结构。
光学结构含有不同的发光段和发光点，这些发光段和发光点能够通过驱动显示字符形成LED液晶显示器。
又因为发光强度由各段正向电流决定，电流不同，发光强度不同。
不仅能够在低压环境下工作，功耗低显示屏可以续航较长时间，而且显示功能多样，例如笔记本电脑显示屏可以显示文字，图形等内容。
不足之处在于用在多功能电子钟上性价比不高，不利于节约成本，所以本次不采用LED显示屏。
方案三：
LCD1602液晶显示屏的内部自带存储器，储存英语字母、数字、符号等160个不同的字符图形，由固定的二进制代码表示每一个字符，需要使用时可以直接调用或者自编字符。
LCD1602只能识别ASCII码，使用时需要将其他数制转化为ASCII码。
同时LCD1602
液晶显示屏具有强大的显示功能，可以通过驱动电路方便的显示多样内容。
在性价比方面比LED液晶显示屏高，价格低廉而且显示清晰，更加符合本次设计的需求，故选择LCD1602
液晶显示屏当作显示电路模块的显示器
4.3键盘模块的选择和论证
方案一：
采用编码键盘，通过硬件电路产生被按按键的键码和选通信号脉冲，通过脉冲产生中断请求信号发向单片机，单片机执行相关键盘功能，使用方便，软件程序简单，硬件电路较为复杂，单片机使用很少，所以不采用本方案。
方案二：
采用非编码键盘中的矩阵式键盘，键盘电路连接复杂，单片机I/O利用率高，可以采用扫描法和线反转法对键盘进行控制，按键多，每个按键单独控制一个电路，可以重复使用按键，适合本设计的设计要求。
故选择矩阵键盘为本设计的设计键盘。
4.4预期研究成果
选择出需要用到的元器件，并进行pcb图的制作，购买元器件并制作出电路板完成硬件设计。
实现按键密码和遥控无线密码两种开锁方式；具有自动防护功能，三次密码错误即自锁；节能设计；密码修改和显示；工作状态显示；具有按键提示和密码错误报警等功能。
4.4系统结构框图
系统原理框图
五、实施计划
2014.11.1～2014.11.25
Protel原理图设计
2014.11.26～2015.1.14
单片机程序的编写
2015.1.26～2015.3.24
PCB烂板，焊接
2015.3.25～2015.3.28
下载机联合调试，测试功能
2015.3.29～2015.4.15
论文撰写
课题研究现状：
信号发生器也被称为函数发生器，主要作为试验用的信号源，是现金各种电子电路实验设计中不可或缺的仪器设备之一。
目前市场上常见的波形发生器多为纯硬件搭接而成，波形种类为锯齿波、正弦波、方波、三角波等各种波形。
用分立元件组成函数发生器，难以达到很高的频率，其工作也不稳定，用集成芯片的函数发生器则可以改善这一缺点。
既可以达到较高的频率，又能产生多种易于调试的波形。
利用单片集成芯片，成本也比较高。
课题研究目的：
当今是科技以及仪表设备高度智能化飞速发展的信息社会，电子技术的发展，给人们带来了根本性的转变。
现代电子领域中，单片机的应用正在不断地走向深入，这必将导致传统控制与检测技术日益革新。
单片机构成仪器具有高可靠性，高性价比，在智能仪表系统和办公自动化中得到广泛应用，因此，基于单片机的函数信号发生器普及是一种趋势。
课题研究内容：
本次设计信号发生器可以输出任意波形，包括：
三角波、正弦波、方波。
利用单片机采用程序方法，具有线路相对简单，结构紧凑，价格低廉，频率稳定程度较高，抗干扰能力强，用途广泛等特点。
能够对波形进行细微的调整，改良波形，使其能够满足系统的要求。
只要对电路稍加修改，调整程序即可实现功能升级，此次设计研究的重点和主要内容：
用80C51单片机和两片DAC0832数模转化器，组成数字式低频信号发生器。
在设计过程中用PROTEUS软件实现仿真，仿真后再在实物上实现设计功能，具有科学性和合理性
一、选题的背景与意义：
信号源是根据用户对其波形的命令来产生信号的电子仪器。
信号源主要给被测电路提供所需要的已知信号（各种波形），然后用其他仪表测量感兴趣的参数。
函数发生器是一种常用的信号源，广泛应用于电子电路、自动控制和科学试验等领域。
信号发生器是一种悠久的测量仪器，早在20年代电子设备刚出现时它就产生了。
随着通信和雷达技术的发展，40年代出现了主要用于测试各种接收机的标准信号发生器，使信号发生器从定性分析的测试仪器发展成定量分析的测量仪器。
同时还出现了可用来测量脉冲电路或用作脉冲调制器的脉冲信号发生器。
由于早期的信号发生器机械结构比较复杂，电路比较简单，但功耗比较大，因此发展速度比较慢。
直到1964年才出现第一台全晶体管的信号发生器。
自60年代以来信号发生器有了迅速的发展，出现了函数发生器，这个时期的信号发生器多采用模拟电子技术，由分立元件或模拟集成电路构成，其电路结构复杂，且仅能产生正弦波、方波、锯齿波和三角波等几种简单波形，由于模拟电路的漂移较大，使其输出的波形的幅度稳定性差，而且模拟器件构成的电路存在着尺寸大、价格贵、功耗大等缺点，并且要产生较为复杂的信号波形则电路结构非常复杂。
自从70年代为处理器出现以后，利用微处理器、模数转换器和数模转换器，硬件和软件使信号发生器的功能扩大，产生比较复杂的波形。
这时期的信号发生器多以软件为主，实质是采用微处理器对DAC的程序控制，就可以得到各种简单的波形。
软件控制波形的一个最大缺点就是输出波形的频率低，这主要是由CPU的工作速度决定的，如果想提高频率可以改进软件程序减少其执行周期时间或提高CPU的时钟周期，但这些办法是有限的，根本的办法还是要改进硬件电路。
随着现代电子、计算机和信号处理等技术的发展，极大地促进了数字化技术在电子测量仪器中的应用，使原有的模拟信号处理逐步被数字信号处理所代替，从而扩充了仪器信号的处理能力，提高了信号测量的准确度、精度和变换速度，克服了模拟信号处理的诸多缺点，数字信号发生器随之发展起来。
信号发生器作为电子领域不可缺少的测量工具，它必然将向更高性能，更高精确度，更高智能化方向发展，就象现在在数字化信号发生器的崛起一样。
但作为一种仪器，我们必然要考虑其所用领域，也就是说要因地制宜，综合考虑性价比，用低成本制作的集成芯片信号发生器短期内还不会被完全取代，还会比较广泛的用于理论实验以及精确度要求不是太高的实验。
因此完整的函数信号发生器的设计具有非常重要的实践意义和广阔的应用前景。
二、二、研究的基本内容与拟解决的主要问题：
本次毕业设计的课题是：
一个完整的函数信号发生器的设计。
要求：
实验课题设计以XR2206为核心配合外围电路设计函数信号发生器。
旨在通过本次设计，掌握方波-三角波-正弦波函数发生器的设计方法及其频率显示。
课题由两大块组成：
以XR2206为核心配合外围电路设计函数信号发生和以AT89C51为核心的频率计。
对于函数信号发生部分首先要研究它的基本原理和关键技术，只有弄清楚原理才好设计制作。
能产生高稳定度和高精度的正弦波，方波，三角波，并且信号可受外接电压控制，从而实现实现振幅调制和频率调制；电源质量的好坏，影响着电子设备工作的质量，如何设计稳定的电源电源电路；如何设计经济并适合整个电路的频率计数电路。
这些都是要解决的问题。
三、三、研究的方法与技术路线：
首先要研究各类函数信号发生器的研究，选择其中合适的方法设计所需的信号发生部分。
接着设计适合与本电路的电源电路。
然后比较设计一个频率计数器。
最后完成PCB板的设计并进行实物的制作及调试。
1、课题来源、选题依据和立论背景
函数发生器是一种常用的信号源广泛应用于电子电路、自动控制和科学实验等领域。
早在20年代电子设备刚出现时它就产生了但由于早期的信号发生器机械结构比较复杂电路比较简单但功耗比较大因此发展速度比较慢。
知道60年代信号发生器有了迅速的发展出现了函数发生器这个时期的信号发生器多采用模拟电子技术有分立元件或模拟集成电路构成其电路结构复杂切仅能产生正弦波、方波、锯齿波和三角波等几种简单的波形由于模拟电路的漂移较大使其输出的波形的幅度稳定性差而且模拟器件构成的电路存在着尺寸大、价格贵、功耗大等缺点并且要产生较为复杂的信号波形则电路结构非常复杂。
自从70年代微处理器出现以后利用微处理器、模数转换器和数模转换器硬件和软件使信号发生器的功能扩大产生比较复杂的波形。
随着现代电子、计算机和信号处理等技术的发展数字化技术在电子测量仪器中的广泛应用使原有的模拟信号处理逐步被数字信号处理所代替从而扩充了仪器信号的处理能力
2、课题研究目的、理论意义和实际应用价值
在科学研究、工程教育及生产实践中如工业过程控制、教学实验、机械振动实验、动态分析、材料实验、生物医学等领域常常需要用到低频信号发生器而在我们日常生活中以及一些科学研究中锯齿波和正弦波、矩形波信号是常用的基本测试信号譬如在示波器、电视机等仪器中为了使电子按照一定规律运动以利用荧光屏显示图像常用到锯齿波产生器作为时基电路信号发生器作为一种通用的电子仪器在生产、科研、测控、通讯等领域都得到了广泛的应用但市面上能看到的仪器在频率精度、带宽、波形种类及程控方面都已不能满足许多方面实际应用的需求。
加之各类功能的半导体集成芯片的快速生产都使我们研制一种低功耗、宽屏带能产生多种波形并且有程控等低频的信号发生器成为可能。
便携式和智能化越来越成为仪器的基本要求对传统仪器的数字化智能化集成化也就明显得尤为重要。
平时常用信号源产生正弦波方波三角波等常见
波形作为待测系统的输入测试系统的性能但在某些场合我们需要特殊波形对系统进行测试这是传统的模拟信号发生器和数字信号发生器很难胜任的。
利用单片机的强大功能设计合适的人机交互界面使用户能够通过手动的设定设置所需波形。
该设计课题的研究和制作全面说明对低频信号发生系统要有一个全面的解、对低频信号的发生原理要理解掌握以及低频信号发生器工作流程波形的设定D/A装换单片机51单片机显示电路键
盘控制显示和各模块的连接通
信等各个部分要熟练连接调试能够正确的了解常规芯片的使用方法、掌握简单信号发生器应用系统软硬件的设计方法进一步锻炼了我们在信号处理方面的实际工作能力。
一、课题目的：
XX文库-让每个人平等地提升自我信号发生器是一种能产生模拟电压波形的设备，这些波形能够校验电子电路的设计。
信号发生器广泛用于电子电路、自动控制系统和教学实验等领域,它是一种可以产生正弦波，方波，三角波等函数波形的一起，其频率范围约为几毫赫到几十兆赫，在工业生产和科研中利用信号发生器输出的信号，可以对元器件的性能鉴定，在多数电路传递网络中，电容与电感组合电路，电容与电阻组合电路及信号调制器的频率，相位的检测中都可以得到广泛的应用。
因此，研究信号发生器也是一个很重要的发展方向。
常用的信号发生器绝大部分是由模拟电路构成的，但这种模拟信号发生器用于低频信号输出往往需要的RC值很大，这样不但参数准确度难以保证，而且体积和功耗都很大，而本课题设计的函数信号发生器，由单片机构成具有结构简单，价格便宜等特点将成为数字量信号发生器的发展趋势。
本课题采用的是以89c51为核心，结合DAC0832实现程控一般波形的低频信号输出，他的一些主要技术特性基本瞒住一般使用的需要，并且它具有功能丰富，性能稳定，价格便宜，操作方便等特点，具有一定的推广作用。
二、课题意义：
（1）任意信号发生器主要在实验中用于信号源，是电子电路等各种实验必不可少的实验设备之一，掌握任意信号发生器的工作原理至关重要。
（2）任意信号发生器能产生某些特定的周期性时间任意波形（正波、方波、三角波）信号，频率范围可从几个微赫到几十兆赫任意信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。
（3）本课题主要研究开发一个基于51单片机的实验用任意信号发生器，不但成本较低而精度较高，最重要的是开发简单易于调试，具有一定社会价值和经济价值。
（4）任意信号发生器作为一种常见的电子仪器设备，既能够构成独立的信号源，也可以是高新能的网络分析仪，频谱仪以及自动测试装备的组成部分，任意信号发生器的关键技术是多种高性能仪器的支撑技术，因为它是能够提高质量的精密信号源及扫描源，可使相应系统的检测过程大大简化，降低检测费用并且提高检测精度。
三、国内外研究动态：
目前市场上的波形发生器多为纯硬件的搭接而成，通常是单信号发生器而且频率不高，其工作不很稳定，不易调试。
用集成电路芯片的任意发生器，可以达到很高的频率和产生多种波形的信号，但是电路复杂不易调试。
利用单片机集成芯片的信号发生器，能产生多种波形，达到较高的频率，而且易于调试；利用专用直接数字合成DDS芯片的信号发生器，能产生任意波形并且达到很高的频率，但是成本高。
我国已经开始研制任意信号波形发生器，并取得了可喜的成果。
但总的来说我国的任意信号波形发生器还没有形成真正的产业。
就目前国内的成熟产品来看，多为一些PC仪器插卡，独立的仪器和VXI系统的模块很少，并且我国目前在任意信号波形发生器的种类和性能都与国外同类产品存在较大的差距，因此加紧对这类产品的研制显得迫在眉睫。
美国安捷伦生产的33250A型任意波形发生器可以产生稳定，精度高和低失真的任意波形。
国产的S1000型数字扫描信号发生器通过采用新技术，新器件实现高精度，宽频带的扫描源，同时应用DDS和镜像技术。
目前市场上的信号发生器多种多样。
课题的主要内容（观点）：
一、课题的主要内容：
利用AT89C51单片机和两片DAC0832数模转化器，组成数字式低频信号发生器。
在设计过程中用到KeiluVision3软件实现仿真，仿真后再在实物上实现设计功能,具有科学性和合理性。
结合低频正弦波发生器和通用多波形发生器产生波形的特点,故我们将这两方面的缺点和优点结合起来加以改进，最大限度地利用单片机及其外围设备的资源，开发出能产生正弦、三角、方波、梯形、锯齿等多种波形和它们的谐波及组合波形，并可以根据实际情况的需要在波形存储器中写入不同的波形，可以随时添加，能满足一般的实验及演示的需要，并且成本很低，操作简洁方便。
技术要求：
1.具有产生正弦波、方波、三角波三种周期性波形的功能。
2.输出波形的频率范围100HZ～20KHZ，频率可调。
3.输出波形幅度范围0～5V（峰-峰值）。
4.具有显示输出波形的类型、频率（周期）和幅度的功能。
二、任意发生器的设计步骤：
（1）了解任意发生器的发展历史，并收集设计中要用到的参考资料。
（2）方案的选择比较，确定利用AT89C51单片机实现任意信号发生器的功能即（输出正弦波、三角波、方波）。
（3）硬件设计（4）系统软件设计
三、本次设计主要特点：
1.可产生正弦波、方波，锯齿波及三角波。
2.各种信号的频率范围为10HZ-24MHZ，本信号发生器既可实现产生低频信号，也可实现产生高频信号，产生的信号为特定频率信号。
3.波形及其参数可由软件设定，程序采用c语言编译，使编译比较简单。
4.基于89C51设计方法能产生低频信号，具有线路相对简单，结构紧凑，价格低廉，频率稳定度高，抗干扰能力强，用途广泛等优点，并且能够对波形进行细微的调整，改良波形，使其能够满足系统的要求。
只要对电路稍加修改，调整程序即可完成功能升级。
研究方法、设计方案和论文撰写提纲：
一、研究方法：
（1）到图书馆查找并阅读相关资料，了解基本的内容，利用需求分析文档对整个系统有个初步的架构。
（2）了解学术动态，掌握有关该课题的信息。
至少要看一些本相关的教材；阅读几篇类似的论文做参考。
（3）确定选题内容要坚持理论联系实际的原则。
（4）根据已有的资料并借助PROTEUS和KeiluVision3软件对系统个模块进行分析、设计、调试、测试，最终得到设计的波形。
二、设计方案
（1）利用AT89C51单片机采用程序设计方法产生正弦波、方波、三角波三种波形，再通过D/A转换器DAC0832将数字信号转换成模拟信号，滤波放大，最终由示波器显示出来，通过键盘来控制三种波形的类型选择、频率变化，最终输出显示其各自的类型以及数值。
二、设计方案
（1）利用AT89C51单片机采用程序设计方法产生正弦波、方波、三角波三种波形，再通过D/A转换器DAC0832将数字信号转换成模拟信号，滤波放大，最终由示波器显示出来，通过键盘来控制三种波形的类型选择、频率变化，最终输出显示其各自的类型以及数值。
（2）波形生成方案选择选择单片机控制双DA技术完成频率的改变这种方案。
频率改变方案采用了在低频时控制单片机的查表频率从而改变输出频率。
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