微机原理课程设计(电子密码锁)

一、设计目的

通过课程设计掌握控制系统设计的一般步骤，掌握系统总体控制方案的设计方法、8086微型计算机的应用方法、控制算法的设计及硬件设计方法。复习并学习用软件编程控制硬件。了解和掌握8086微机应用系统的软硬件设计过程、方法及实现，为以后设计实现8086微机应用系统打下良好的基础。 二、设计任务与要求

（1） 密码锁在输入密码正确时控制电控锁开启，同时显示00字样；当输入密码错误时，发出错误警告，并显示FF 字样；当3次误码输入时，产生报警；具有密码修改的功能。

（2） 选用8086和适当的存储器及接口芯片完成相应的功能，用LED 显示器显示电子锁的当前状态；画出详细的硬件连接图；给出程序设计思路、画出软件流程图；给出所有程序清单并加上必要注释；完成设计说明书（包括封面、目录、设计任务书、硬件设计思路、硬件原理图、软件设计思路、程序流程框图、程序清单、所用器件型号、总结体会、参考文献等）。 三、 整体功能描述

本设计为多功能密码锁，使用存储器保存密码防止断电后密码丢失。工作时按下按键蜂鸣器会发出声音提示按键有效并在数码管有“- -”闪烁字样，若相隔1分钟无按键按下，则清零。在输入密码正确的条件下输出开锁电平，控制电控锁开启，同时显示OPEN 字样。开锁后可按下“复位/修改密码键”实现修改密码功能的转入，之后先输入密码再输入同样的密码确认才可成功修改，修改成功后蜂鸣器会发出三声，数码管“00”闪烁三次提示修改密码成功。当输入密码错误时，发出错误警告声音，同时显示CLOSE 字样，当输入密码错误次数累积够3次后，蜂鸣器会产生90秒的报警声响进行报警。 四、总体设计方案

根据本次设计的设计目的及设计要求，可有下列两种方案： 4.1 方案一

在本次设计中，因为密码锁的基本功能使可以判断密码是否正确，以及完成对密码的修改，所以需要用到输入设备以及CPU 的接口电路以及相关存储设备；因为有报警提示功能，所以要用到相关的输出设备以及接口电路。因为要完成逻辑运算功能，所以必须要有CPU ，CPU 就选用我们最常用也最熟悉的8086，考虑到8255的端口兼具输入输出功能，灵活方便，所以选用一片8255作为输入输出设备与8086间的借口；采用0到9数字按键以及相关功能选择的输入；输出设备方面，采用两位数码管实现题目的状态提示要求，用一个蜂鸣器作为相关的警报，提示的声音输出。另外，为简化编程，采用8259中断控制器来触发中断实现密码锁工作模式的转换，其中的密码输入及判断功能与密码修改功能分别用两个外部中断来触发中断服务程序来实现。本设计的密码位数为6位。 4.2 方案二

用汇编语言编写程序实现应用程序的功能，从而实现简易计算器汇编程序的设计与实现。 4.2.1使用设备

含有Windows 汇编编译环境的MASM 软件及Office 2003软件的计算机一台。 4.2.2汇编程序编写

汇编程序编写，根据设计要求编写实现该功能的源程序代码。 4.2.3使用方法

在masm 环境下运行本程序，按提示输入正确密码，则在屏幕上显示00字样，否则显示FF 字样。

五、硬件设计

本设计使用了8086、8259A 、8255、8253、2764、74LS138、74LS148、地址锁存器、数码管以及74系列逻辑门、蜂鸣器、开关等芯片与元器件，实现了键盘输入、中断控制、计时、按键响应、开锁及报警等功能模块, 其硬件连接框图如图1所示。

图1 硬件连接框图

5.1 键盘

本设计8255A 的A 口与两片级联的74LS148组合接用于输入键盘，实现对输入键号的读入。工作时，8086通过程序扫描键盘，当无键盘按下时，74LS148工作于无输入状态，GS 口输出高电平，接到PA4作为识别有无按键按下信号，PA 口输入为10H ；当有按键输入时，74LS148输入口接到低电平，输入有效，经编码后键号转换为相应二进制编码送到PA 口，成为能为CPU 识别的代表键值的有效信号。读入的按键信号经8086判断后，根据不同的功能，输出不同的按键响

应，并转移到相对应的功能服务程序。

本设计总共用到11位按键，包括10位数码输入按键及一位“复位/修改密码”按键，电路设计总共可用按键有16位，供升级功能使用。键盘电路如下图2所示：

5.2 中断控制

用一片8259A 芯片作为中断控制接口电路。其中IR0与IR1中断开放，单片工作于非缓冲方式，电平触发，优先级是普通全嵌套方式。可通过编程开中断，通过编程或者8253计时器关中断。电路连接如图3所示：

图2 键盘连接图

5.3 计时

采用8253计时器控制中断的关断，实现单次输入密码超时则退出输入密码中断子程序、报警器响铃时间控制等功能。电路如图3所示。

图3 中断控制器连接图

5.4 输入输出接口

输入输出接口采用可编程的8255A ，8255A 是Intel 系列的并行接口芯片，常作为微机系统与外部设备接口。在连接电路时8255 的PC0、PC1接到数码管片选，电路连接如图3所示。同时用8255A 的B 口控制数码管的显示，C 口片PC0、PC1选数码管，PC2用来驱动SPEAK 发出报警电路如图4所示。

图4 按键响应、报警、开锁功能电路

5.5．储存器及片选电路

存储器及片选电路采用一片2764存储器和一片74LS138，连接电路如图5所示：

图5 片选及存储器电路

5.6 整机电路图：见附录一

六、软件设计

6.1 程序流程图

图6 程序流程图

6.2 程序清单：见附录二

七、设计总结与体会

通过本次课程设计，我对 8255,8253,8259等芯片的各引脚的功能、名称、

工作方式、内部结构有了更深层次的掌握, 对这三种芯片的编程从陌生转向熟练。通过这次的微机课程设计，对书本所学的知识有了进一步的巩固，并且对三种芯片各自的功能、工作方式有了明确性的区分。在设计过程中遇到问题时，遇到含糊不清或者看不懂的地方及时翻阅相关课本知识。有时看课本也没有结果时就和组员互相探讨。在设计过程中，才发现自己遗漏许多课本的相关知识，对各芯片的功能及其工作方式掌握的不够清楚。这说明在实践中才能真正的掌握从课本中所学的知识。这次的课程设计让我为一年后的毕业设计打下了基础。

八、参考资料 九、附录

附录一：电路基本连接图

附录二：程序清单（一）

DATA SEGMENT ;以下代码写入RAM

CODEIN DB 6 DUP(?) ;输入的密码保存的地址 CODECH DB 6 DUP(?) ;修改后的密码的保存地址 CODEOR DB 0,0,0,0,0,0 ;初始密码

ORG 01000H ;下面的代码写入ROM DTABLE DB 80H,02H,10H,3FH,79H,71H,60H,5BH DATA ENDS

STACKS SEGMENT STA DB 20 DUP(?) STACKS ENDS

CODE SEGMENT

ASSUME CS:CODE,DS:DATA,SS:STACKS START:

MOV SI,OFFSET CODEIN MOV DI,OFFSET CODEOR MOV BP,OFFSET DTABLE

MOV AL,09H ;(键盘输入中断) 设定密码输入的中断向量(即IR0的中断向量) MOV AH,25H INT 21H PUSH BX PUSH DS

MOV DX,SEG INPUT MOV DS,DX

MOV DX,OFFSET INPUT INT 21H

MOV AL,09H ;(键盘输入中断) 设定密码修改的中断向量(即IR1的中断向量) MOV AH,25H INT 21H PUSH BX PUSH DS

MOV DX,SEG CHANGE MOV DS,DX

MOV DX,OFFSET CHANGE INT 21H

MOV AL,1BH ;初始化8259

OUT 10H,AL ;单片工作，高电平有效 MOV AL,08H OUT 11H,AL MOV AL,03H OUT 11H,AL

MOV AL,0FCH

OUT 11H,AL ;开放IR0，IR1 MOV AL,20H OUT 10H,AL MOV AL,68H OUT 10H,AL

MOV AL,82H ;初始化8255 A口方式0输出，B 口方式0输入，C 口输出 OUT 06H,AL AA: STI MOV AL,00H

OUT 04H,AL ;

INPUT: ;CLI MOV DL,00H IN1:

CMP DL,06H ;JNZ IN2 ;

MOV CX,03FFH ;R1: MOV DH,3FH MOV AL,02H

OUT 00H,AL ;R2: DEC DH CMP DH,00H JNZ R2 LOOP R1

JMP IN4 ;IN2: ;MOV AL,[BP+4]

OUT 04H,AL ;MOV BX,0H

MOV CX,03H ;IN3:

MOV BP,OFFSET DTABLE MOV AL,[BP]

OUT 04H,AL ;输出低电平使数码管熄灭 密码输入程序 判断是否连续6次输入错误密码 若不是这继续输入 使蜂鸣器长鸣报警(通过延时实现) 输出高电平使蜂鸣器发声 报警完毕，跳至中断返回 输入密码 数码管显示‘--’提示输入密码 设置循环次数 数码管提示输入位数

CALL CCSCAN ;调用键盘扫描程序 CMP AL,0BH ;判断是否按下返回键 JZ IN4

MOV [BX+SI],AL ;保存输入密码 INC BX

INC BP

LOOP IN3

MOV BP,OFFSET DTABLE ;判断密码是否正确 CLD

MOV CX,03

MOV SI,OFFSET CODEIN

MOV DI,OFFSET CODEOR

REPZ CMPSB ;

JNZ WRO ;

MOV AL,[BP+3]

OUT 04H,AL ;

MOV AL,04H

OUT 00H,AL ;

XOR DL,AL

JMP IN4

WRO: ;

INC DL

MOV AL,[BP+5] ;

OUT 04H,AL

MOV CX,03H ;

W1:

MOV AL,02H ;

OUT 00H,AL

W2: ;

MOV BL,3FH

DEC BL

CMP BL,00H

JNZ W2

XOR AL,AL ;

OUT 00H,AL

W3: ;

MOV BL,3FH

DEC BL

CMP BL,00H

JNZ W3 判断密码是否正确 若错误就报警 若正确数码管就显示‘00‘且给LED 高电平使其点亮 出错报警部分 数码管显示’FF ‘提示错误设定蜂鸣器响的次数 使蜂鸣器发声 延时 输出低电平关蜂鸣器 延时

LOOP W1

JMP IN1 ;中断返回

IN4:

STI

IRET

CHANGE: ;密码修改程序 CLI

MOV DL,00H

INP1:

CMP DL,06H

JNZ INP2

MOV CX,03FFH

RR1:

MOV DH,3FH

MOV AL,02H

OUT 00H,AL

RR2:

DEC DH

CMP DH,00H

JNZ RR2

LOOP RR1

JMP C4

INP2:

MOV AL,[BP+4]

OUT 04H,AL

MOV BX,0000H

MOV CX,03H

INP3:

MOV BP,OFFSET DTABLE

MOV AL,[BP]

OUT 04H,AL

CALL CCSCAN

CMP AL,0BH

JZ IN4

MOV [BX+SI],AL

INC BX

INC BP

LOOP INP3

MOV BP,OFFSET DTABLE

CLD

MOV CX,03

MOV SI,OFFSET CODEIN

MOV DI,OFFSET CODEOR

REPZ CMPSB

JNZ WRRO

MOV AL,[BP+3]

OUT 04H,AL

XOR DL,DL

JMP CHANGE

WRRO:

INC DL

MOV AL,[BP+5]

OUT 04H,AL

MOV CX,03H

WW1:

MOV AL,02H

OUT 00H,AL

WW2:

MOV BL,3FH

DEC BL

CMP BL,00H

JNZ WW2

XOR AL,AL

OUT 00H,AL

WW3:

MOV BL,3FH

DEC BL

CMP BL,00H

JNZ WW3

LOOP WW1

JMP INP1 ;

CHAN: ;

MOV SI,OFFSET CODEIN

MOV DI,OFFSET CODECH

MOV AL,[BP+6] ;

OUT 04H,AL

MOV CX,03FFH

Y1:

LOOP Y1

MOV BP,OFFSET DTABLE

MOV BX,0H

MOV CX,03H 当密码输入正确时，转入密码修改部分修改密码部分 数码管提示第一次输入

C1:

MOV AL,[BP]

OUT 04H,AL

CALL CCSCAN

CMP AL,0BH

JZ C4

MOV [BX+SI],AL ;存放在输入密码缓冲区 INC BX

INC BP

LOOP C1

MOV BP,OFFSET DTABLE

MOV AL,[BP+7]

OUT 04H,AL ;

MOV CX,03FFH

Y2:

LOOP Y2

MOV BP,OFFSET DTABLE

MOV BX,0H

MOV CX,03H

C2:

MOV AL,[BP]

OUT 04H,AL

CALL CCSCAN

CMP AL,0BH

JZ C4

MOV [BX+DI],AL ;

INC BX

INC BP

LOOP C2

MOV BP,OFFSET DTABLE

REPZ CMPSB

JNZ CHAN ;

MOV DI,OFFSET CODEOR

MOV CX,03H

CLD

REP MOVSB ;

MOV AL,02H ;

OUT 00H,AL

MOV CX,03FFH

C3: LOOP C3

XOR AL,AL

OUT 00H,AL ;数码管提示第二次输入 存放在修改密码缓冲区 判断两次输入的密码是否一致若是相等那就保存密码 且蜂鸣器响一下提示修改成功中断返回

C4:

STI

IRET

CCSCAN PROC NEAR ;键盘扫描子程序 MOV AL,00H

OUT 00H,AL

IN AL,02H

NOT AL

AND AL,0FH

CMP AL,00H ;

JNZ K1

JMP CCSCAN

K1:

MOV CX,0EFFH ;

LOOP K1

IN AL,02H

CMP AL,00H

JZ CCSCAN

MOV AH,60H ;

K2:

MOV AL,AH

OUT 00H,AL

IN AL,02H

NOT AL

AND AL,0FH

CMP AL,00H ;

JNZ K3

OR AH,01H

ROR AH,1 ;

AND AH,0FH

JMP K2

K3:

ADD AL,AH

RET

CCSCAN ENDP

CODE ENDS

END START

程序清单（二）利用DOS 调用显示

DATA SEGMENT

TABLE DB '888' 判断是否有键按下延时 扫描第一列 判断是否有键按下扫描下一列

STRING1 DB 'Please enter a passward:',0DH,0AH,'$' STRING2 DB 'Wrong!',0DH,0AH,'$'

STRING3 DB 'OPEN！','$'

STRING4 DB 'CLOSE！','$'

BUFFER DB 40,?,40 DUP(0)

TAB_LEN EQU 26

DATA ENDS

;

STACK SEGMENT

DB 100 DUP(0)

STACK ENDS

;

CODE SEGMENT

ASSUME CS:CODE,DS:DATA,ES:DATA,SS:STACK

START:MOV AX,DATA

MOV DS,AX

MOV ES,AX

LEA DX,STRING1

MOV AH,09H

INT 21H

LEA DX,BUFFER

MOV AH,0AH

INT 21H

MOV SI,DX

INC SI

MOV BL,[SI]

MOV BH,0

INC SI

LEA DI,TABLE

MOV CX,TAB_LEN

CMP CX,BX

JNC GOON

LEA DX,STRING2

JMP EXIT

GOON: CLD

MOV AL,[SI]

SCAN:REPNZ SCASB

JZ MATCH

ERROR: LEA DX,STRING4

JMP EXIT

MATCH: INC CX

CMP CX,BX

JC ERROR PUSH CX PUSH SI PUSH DI MOV CX,BX DEC DI REPZ CMPSB POP DI POP SI POP CX JZ FOUND JCXZ ERROR JMP SCAN FOUND: DEC DI

LEA DX,STRING3 EXIT:MOV AH,09H INT 21H MOV AH,4CH INT 21H CODE ENDS

END START