嵌入式课程设计报告
设计题目:电子密码锁
、
摘要 随着科技和人们的生活水平的提高,实现防盗的问题也变得尤为突出,传统机械锁构造简单,电子锁的保密性高,使用灵活性好。根据需要设计运用W90P170开发板,制作一款电子密码锁,密码锁通过键盘输入密码,通过在LCD的文字和图片显示当前密码锁的状态。实现设置密码,密码验证,错误密码自锁、图片显示的功能。
目录
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一、选题意义及系统功能 ....................................................................... 3
二、硬件设计及描述 ....................................................................................... 4
三、软件设计及描述 ....................................................................................... 5
四、程序代码 ................................................................................................... 6
五、课程设计体会 ......................................................................................... 11
六、运行结果 ................................................................................................. 12
七、心得体会 ................................................................................................. 12
八、参考文献 ................................................................................................. 13
九、附录.......................................................................................................... 13 一、选题意义及功能描述
1、选题意义
电子密码锁是通过密码输入来控制电路或是芯片工作,从而控制机械的开关闭合、开锁的电子产品。随着科技提高和人们生活水平的提高,对电子密码锁的需求增加。电子密码做较传统的机械锁安全性能更高。
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特点如下:
(1)保密性好,编程量大,随机开锁的成功率几乎为零。
(2)密码可变,用户可以随时改变密码,防止密码被盗,同时也可以避免人员的更替而使锁的密级下降。
(3)误码输入保护,输入密码多次错误是,系统进行自锁。
(4)无活动零件,不会磨损,寿命长。
(5)使用灵活性好,无需佩戴钥匙,操作简单。
2、功能描述
基本功能:
(1)从键盘输入任意6位数字作为密码,将这六位数字经过USI总线存储到Flash芯片中,设置密码完成。
(2)从键盘输入密码,比较键盘输入的密码与Flash中存储的密码是否相同。
(3)如果密码正确,则LED灯点亮;如果密码不正确,则LED灯闪烁,而且如果连续三次输入密码错误则系统锁定,不允许再次输入密码。
扩展功能:
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(1)首先显示“请输入密码:”,显示密码锁背景图片1。
(2)如果密码正确则显示“密码正确”,显示成功进入系统的背景图片2。
(3)如果密码不正确则显示“密码不正确,请重新输入:”
(4)如果连续三次输入密码错误则显示“对不起,您已经连续三次输入密码错误,系统锁定”,显示图片1。
3、个人开发流程
(1)了解开发板的硬件结构编写适应其硬件结构的程序。
(2)掌握并编写LCD显示文本和图片程序。
(3)通过EBI对外部LED灯进行控制。
(4)键盘键值读取,及密码锁密码比对,密码锁状态转换的程序编写。
二、硬件设计及描述
1、LED灯模块
CPU的数据总线低8位连接到锁存器74HC273的信号输入端,CPU外部总线接口(EBI)的nECS0片选信号连接到锁存器的锁存控制信号,当CPU 访问BANK0的任一地址空间是,数据总线的低八位的数据被锁存输出,作为控制8个LED等的发光状态的控制信号,
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当写入0xff是,8个LED灯都灭,写0x00,8个LED灯都亮。硬件连接图如下。
2、KPI工作模块
行列式键盘以矩阵形式排列,每个键有一常开触点,其两端分别于输出扫描线和输入状态线相连,键盘中有无键按下,是由列线扫描输出、读入行线状态来判断。每个键都有一个键值和键号,通常将行、列按二进制顺序组合成酱汁,经过查表获得键号。硬件连接图如下
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3、LCD工作模块
该模块由40个引脚与外界电路相连,由于本身没有寄存器,需要W90P710提供的LCD控制寄存器来控制选择对应的液晶类型及显示形式,FIFO的使用,颜色的显示模式和时序的设置,并通过配置相应的寄存器就可实现。
四、软件设计及描述
1、KPI模块设计
实验中的GPIO为键盘模式,使用的是GPIO_CFG2,查找相应的寄存器进行设置,打开键盘中断,设定中断触发方式和优先级,扫描功能打开,时间约为100ms。
2、LCD显示模块
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初始化呢控制寄存器,设定lcd控制器和中断服务程序,并写到AIC中断向量表中。关闭FIFO1和FIFO0,关闭绿的控制器,重置控制器,再讲显示的数据发送到缓存区中,根据时序的配置,从缓冲区中将数据读入液晶。
3、整体模块设计及程序流程图
在主程序中进行按键初始化,在中断程序中实现,按键值的读取和存储,通过设定状态标志位,数组。对存储的密码和输入的密码进行比较,判断对错从而改变状态标志位,在中短结束,回到主程序后通过识别状态标志位,显示相应的图形和文字。
五、程序代码(主要程序,函数部分见附录)
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1、main.c
#include #include \"710defs.h\" /*头文件声明*/ #include \"HB_it.h\" #include \"main.h\" #include \"lcd_pattern.h\" extern U8 a[6]; extern int p; extern U32 KeyValue; int main(void) { U32 FLL; int cnt,i; 8 U8 wchar[]= \"设置密码\"; U8 wchar1[]= \"请输密码\"; U8 wchar2[]= \"密码正确\"; U8 wchar3[]= \"密码错误\"; U8 wchar4[]= \"对不起,您已经连续三次输入密码错误,系统锁定\"; LCD_IMAGE_T LCD_Size; /*声明结构体,结构体的具体定义在头文 LCD_LOCATION_T LCD_Location; 件中*/ LCDShowParameter LSP; LCD_Size.width = 480; /*定义lcd的显示的长宽像素值*/ LCD_Size.height = 240; LCD_Location.StartX = 0; /*设定显示的起始坐标*/ LCD_Location.StartY = 0; LCD_Location.EndX = 960; 9 LCD_Location.EndY = 240; LCDInit(); /*初始化*/ LCDShow(LCD_Size, LCD_Location); LCDFIFOBufferSet(BlackBoard); LCDDisplayOn(); KPIInit(); printf(\"Please press keys.\\n\"); USIInit(); //读器件ID printf(\"读器件ID:\"); USIRead_ID(); //擦除扇区0 printf(\"写使能:\\n\"); USIWriteEnable(); while(USICheckBusy()); /*将要显示的图片存入缓存中,以便显示*/ /*显示图片*/ /*按键初始化*/ /*并通过串口输出此时的键值*/ /*初始化flash芯片*/ 10 USISectorErease(0x0); EBILedInit(0x0); LSP.StartX = 8; LSP.StartY = 7; LSP.LibPlace = 0x400000; LSP.Color = 0x07ff; LSP.LetterChar = wchar1; LSP.LCDBuffer = BlackBoard; LCDOutputShow(LSP,4); EBILedSet(0x00); while(1) { if(p==6) 11 { LCDInit(); LCDShow(LCD_Size, LCD_Location); LCDFIFOBufferSet(BlackBoard); LCDDisplayOn(); LSP.StartX = 8; LSP.StartY = 7; LSP.LibPlace = 0x400000; LSP.Color = 0x07ff; LSP.LetterChar = wchar1; /*正确密码*/ LSP.LCDBuffer = BlackBoard; LCDOutputShow(LSP,4);Delay(10000000); } 12 if(p==1) { LCDInit(); LCDShow(LCD_Size, LCD_Location); LCDFIFOBufferSet(BlackBoard); LCDDisplayOn(); LSP.StartX = 5; LSP.StartY = 5; LSP.LibPlace = 0x400000; LSP.Color = 0x07ff; LSP.LetterChar = wchar2; /*正确密码*/ LSP.LCDBuffer = BlackBoard; LCDOutputShow(LSP,22);Delay(10000000); 13 } if(p==2) { LCDInit(); LCDShow(LCD_Size, LCD_Location); LCDFIFOBufferSet(BlackBoard); LCDDisplayOn(); LSP.StartX = 5; LSP.StartY = 5; LSP.LibPlace = 0x400000; LSP.Color = 0x07ff; LSP.LetterChar = wchar3; /*密码错误*/ LSP.LCDBuffer = BlackBoard; 14 LCDOutputShow(LSP,4);Delay(10000000); } if(p==3) { LCDInit(); LCDShow(LCD_Size, LCD_Location); LCDFIFOBufferSet(BlackBoard); LCDDisplayOn(); LSP.StartX = 5; LSP.StartY = 5; LSP.LibPlace = 0x400000; LSP.Color = 0x07ff; LSP.LetterChar = wchar4; /*请输密码*/ 15 LSP.LCDBuffer = BlackBoard; LCDOutputShow(LSP,22);Delay(10000000); } } return 0; } 2、中断服务程序 void KPI_Handler(void) { // U32 KeyValue, tmp; int cnt,sum=0; //int shuru; //int i; 16 tmp = REG_KPISTATUS; //取按键值 tmp &= 0x0000000f; //因为硬件连接关系,需要对按键进行处理 if((tmp > 0x7) && (tmp < 0xC)) { KeyValue = tmp - 4; } else if((tmp > 0x3) && (tmp < 0x8)) { KeyValue = tmp + 4; } else { KeyValue = tmp; 17 } printf(\"KPI interrupts. %x\\n\ if(c<6) {a[c]=KeyValue;} /*将设置的密码放在数组中*/ else if(c==6) { USIWriteEnable(); USIWrite(0x00, a); /*将设置的密码放在flash芯片中存储中*/ printf(\"Succeed\\n\"); /*将设置密码结束,更新状态位*/ Delay(100); P=6; } else if(c>6 && c<13) 18 { b[c-7]=KeyValue; /*输入密码*/ } else if(c==13) { USIRead(0x0,a); /*将输入密码放入在flash芯片中存储呢*/ for(cnt=0;cnt<6;cnt++) { if(a[cnt]==b[cnt]) /*比对密码*/ sum++; } if(sum==6) { 19 printf(\"测试成功.....%d\\n\密码正确状态位为1*/ p=1; } else { printf(\"测试失败.....%d\\n\ p=2; } } else if(c>13 && c<20) { b[c-14]=KeyValue;/*继续读取密码*/ } 20 else if(c==20)/*继续比对密码*/ { USIRead(0x0,a); for(cnt=0;cnt<6;cnt++) { if(a[cnt]==b[cnt]) sum++; } if(sum==6) { printf(\"测试成功.....%d\\n\ p=1; } 21 else { printf(\"测试失败.....%d\\n\ p=3; } } else if(c>20 && c<27) { b[c-21]=KeyValue; } else if(c==27)/*第三次比对*/ { USIRead(0x0,a); 22 for(cnt=0;cnt<6;cnt++) { if(a[cnt]==b[cnt]) sum++; } if(sum==6) { printf(\"测试成功.....%d\\n\ p=1; } else { printf(\"测试失败.....%d\\n\ 23 p=4; } } else/*这之后程序不再允许进行输入*/ { printf(\"invalid operations\\n\"); } c++; } 六、实验结果截图 (1)密码锁初始状态,显示设置密码,显示图片1。 24 (2)设置密码后显示,输入密码。 25 (3)当连续输入错误的密码,系统显示密码错误,并且锁定系统。 (4)当输入密码正确时,显示图片2。 26 七、课程设计体会 经过这次课程设计,我对arm芯片有了更深入的理解,同时在操作W90P710这款芯片开发板的过程中提高了动手能力。掌握了ADS集成开发环境及JTAG仿真器的使用。通过实践,不断更改调试程序的过程中,我对理论学习长得中断源程序的编写、GPIO控制寄存器、中断寄存器的控制、对库函数的调用有了更好的理解和掌握。 同时也意识到自己的不足,学好汇编和c语言基础是未来面向硬件编程的重要基础,在c语言部分,指针的知识与应用还需加强。本次课程设计的过程中体现出了arm系列芯片较传统mcu的优势,接口丰富,内部存储资源更充裕。但是本次课设主要是运用了芯片偏向mcu的功能,并没有在芯片中加载操作系统。Arm系列的学习才刚刚开始,仅在入门阶段,未来需要深入继续学习嵌入式知识,使自己的技能更上一层楼。 八、参考文献 [1]张毅坤,陈善久,裘雪红. 单片微型计算机原理及应用.西安电子科技大学出版社.2008年5月 27 [2] 华成英,童诗白. 模拟电子技术基础.高等教育出版社,2007年8月 [3] 唐俊翟等 单片机原理与应用 冶金工业出版社, 2003.9 [4] 刘瑞新等 单片机原理及应用教程 机械工业出版社, 2003.7 [5] 吴国经等 单片机应用技术 中国电力出版社, 2004.1 [6] 李全利,迟荣强编著 单片机原理及接口技术 高等教育出版社,2004.1 九、附录 /******************************************************************************* * Function Name : LCDInit * Description : LCD初始化 * Input : None * Output : None * Return : None *******************************************************************************/ 28 void LCDInit(void) { REG_GPIO_CFG6 = 0x555555; REG_LCD_LCDCON = 0x30c05; REG_LCD_FIFO1PRM = 0xa; REG_LCD_F1DREQCNT = 0x1e000f0; REG_LCD_FIFO1RELACOLCNT = 0x1e0; //LCD CLK REG_LCD_LCDTCON1 = 0x3b166; REG_LCD_LCDTCON2 = 0x3bf00f1; REG_LCD_LCDTCON3 = 0x105401; REG_LCD_LCDTCON4 = 0x20101; REG_LCD_LCDTCON5 = 0xe; 29 } /******************************************************************************* * Function Name : LCDShow * Description : 设置LCD显示位置 * Input : None * Output : None * Return : None *******************************************************************************/ void LCDShow(LCD_IMAGE_T Size, LCD_LOCATION_T Location) { REG_LCD_F1DREQCNT = (Size.width <<15 ) + Size.height; REG_LCD_FIFO1RELACOLCNT = (Size.width >> 1); REG_LCD_DISPWINS = (Location.StartY << 16) + Location.StartX; 30 REG_LCD_DISPWINE = (Location.EndY << 16) + Location.EndX; } /******************************************************************************* * Function Name : LCDFIFOBufferSet * Description : 指向LCD缓冲区存取图像内容 * Input : 数组名称 * Output : None * Return : None *******************************************************************************/ void LCDFIFOBufferSet(PUINT8 Buffer) { REG_LCD_F1SADDR = (U32) Buffer; } 31 /******************************************************************************* * Function Name : LCDDisplayOn * Description : 打开LCD * Input : None * Output : None * Return : None *******************************************************************************/ void LCDDisplayOn(void) { lcdIoctl(1, 1, 0); } /******************************************************************************* * Function Name : LCDDisplayOff 32 * Description : 关闭LCD * Input : None * Output : None * Return : None *******************************************************************************/ void LCDDisplayOff(void) { lcdIoctl(1, 2, 0); } /******************************************************************************* * Function Name : Delay * Description : 用于不精确延时 * Input : 延时时间 33 * Output : None * Return : None *******************************************************************************/ void Delay(U32 t) { do { t--; }while(t); } /******************************************************************************* * Function Name : StringShow * Description : 显示单个字符 34 * Input : LCD显示字符相关信息 * Output : None * Return : None *******************************************************************************/ void StringShow(LCDShowParameter LCDShowPara) { //用于取汉字点阵图 U32 Offset = 0, Length = 0; U8 PBuffer[32] = {0}; //用于将汉字点阵图转化为LCD显示图 U32 BitCounter = 8; //8 U32 ByteCounter = 0; //32 U32 temp; 35 U8 ColorHigh, ColorLow; //用于在LCD上显示汉字 U32 X = 0, Y = 0, Line = 0, Row = 0; U8 LBuffer[512] = {0}; Offset = ((LCDShowPara.LetterChar[0]-0xa1) * 0x5e + (LCDShowPara.LetterChar[1] - 0xa1)) << 5; for(Length = 0; Length < 32; Length++) { PBuffer[Length] = (* (unsigned int volatile *)(LCDShowPara.LibPlace + Offset + Length)); } ColorLow = (U8)(0x00ff & LCDShowPara.Color); ColorHigh = (U8)(0xff00 & LCDShowPara.Color >> 8); for(ByteCounter = 0; ByteCounter < 32; ByteCounter++) 36 { BitCounter = 8; temp = PBuffer[ByteCounter]; for(BitCounter = 0; BitCounter < 8; BitCounter++) { if((temp & 0x80) == 0x80) { LBuffer[(ByteCounter << 4) + (BitCounter << 1)] = ColorHigh; LBuffer[(ByteCounter << 4) + (BitCounter << 1) + 1] = ColorLow; } else { 37 LBuffer[(ByteCounter << 4) + (BitCounter << 1)] = 0x00; LBuffer[(ByteCounter << 4) + (BitCounter << 1) + 1] = 0x00; } temp <<= 1; } } for(Row = 0; Row < 16; Row++) { for(Line = 0; Line < 32; Line++) { X = (LCDShowPara.StartX << 5) + Line; Y = (LCDShowPara.StartY << 4)+ Row; LCDShowPara.LCDBuffer[X + 960 * Y] = LBuffer[Line + (Row << 5)]; 38 } } } /******************************************************************************* * Function Name : LCDOutputShow * Description : 显示多字符并自动换行 * Input : LCD显示字符相关信息及字数 * Output : None * Return : None *******************************************************************************/ void LCDOutputShow(LCDShowParameter LCDShowPara, U32 NUM) { U32 temp; 39 StringShow(LCDShowPara); for(temp=1; temp < NUM; temp++) { LCDShowPara.StartX = LCDShowPara.StartX + 1; if(LCDShowPara.StartX > 29) { LCDShowPara.StartY = LCDShowPara.StartY + 1; LCDShowPara.StartX = 0; } LCDShowPara.LetterChar = &LCDShowPara.LetterChar[2]; StringShow(LCDShowPara); } } 40 /******************************************************************************* * Function Name : USIInit * Description : 初始化USI,设置GPIO口为USI模式,配置SCLK串行时钟 * Input : None * Output : None * Return : None *******************************************************************************/ void USIInit(void) { REG_GPIO_CFG5 = 0x000AA000; REG_USI_DIVIDER = 0x1; REG_USI_CNTRL = 0x00000044; REG_USI_SSR=0x0; 41 } /******************************************************************************* * Function Name : USICheckBusy * Description : 检测Flash状态寄存器“忙”位 * Input : None * Output : None * Return : None *******************************************************************************/ U8 USICheckBusy(void) { REG_USI_Tx0 = 0x05; //读状态寄存器命令 REG_USI_CNTRL = 0x00000044; //发送8位 REG_USI_SSR = 0x1;//CS=0 42 REG_USI_CNTRL = REG_USI_CNTRL | 0x01;//启动发送 while(REG_USI_CNTRL & 0x1);//判断是否发送完成 while(1) { REG_USI_Tx0 = 0xff;//发送ff提供接收时钟,把状态寄存器的数据读回接收寄存器 REG_USI_CNTRL = 0x00000044;//发送8位 REG_USI_SSR=0x1;//CS=0 REG_USI_CNTRL =REG_USI_CNTRL|0x01;//启动发送 if(((REG_USI_Rx0 & 0xff) & 0x01) != 0x01)//等待检测状态寄存器的忙状态 { break; } } 43 printf(\"Busy=0x%x\\n\ REG_USI_SSR=0x0; //CS=1 return 0; } /******************************************************************************* * Function Name : USIWriteEnable * Description : 写使能,在写数据到flash存储器或者擦除操作时前要加上写使能 * Input : None * Output : None * Return : None *******************************************************************************/ void USIWriteEnable(void) { 44 REG_USI_Tx0 = 0x06;//写使能命令 REG_USI_CNTRL = 0x00000044; REG_USI_SSR = 0x1;//CS=0 REG_USI_CNTRL = REG_USI_CNTRL | 0x01;//启动发送 while(REG_USI_CNTRL & 0x1);//等待发送结束 REG_USI_SSR = 0x0;//CS=1 } /******************************************************************************* * Function Name : USIRead * Description : 从Flash读一个字节 * Input : None * Output : None * Return : None 45 *******************************************************************************/ void USIRead(U32 R_addr,U8 *Read_buff) { U32 Read_cnt; U8 Rx_temp; //传送8位命令 REG_USI_Tx0 = 0x03;//读数据命令 REG_USI_CNTRL = 0x00000044; REG_USI_SSR = 0x1; REG_USI_CNTRL = REG_USI_CNTRL | 0x01; while(REG_USI_CNTRL&0x1); //传送24位地址 REG_USI_Tx0 = R_addr; 46 REG_USI_CNTRL = 0x000000c4; REG_USI_CNTRL = REG_USI_CNTRL | 0x01; while(REG_USI_CNTRL & 0x1); //读出flash某一页的数据 for(Read_cnt = 0; Read_cnt < 6; Read_cnt++) { REG_USI_Tx0 = 0xff; REG_USI_CNTRL = 0x00000044; REG_USI_CNTRL = REG_USI_CNTRL | 0x01; while(REG_USI_CNTRL & 0x1); Rx_temp=REG_USI_Rx0; *(Read_buff++) =Rx_temp; printf(\"Address\\0x%x: \\%d\\n\ 47 } REG_USI_SSR=0x0; printf(\"接收完成.....\\n\"); } /******************************************************************************* * Function Name : USIWrite * Description : 向Flash写一个字节 * Input : None * Output : None * Return : None *******************************************************************************/ void USIWrite(U32 W_addr, U8 *W_buff) { 48 U16 Write_cnt; //传送8位命令 REG_USI_Tx0 = 0x02;//写命令 REG_USI_CNTRL = 0x00000044; REG_USI_SSR = 0x1; REG_USI_CNTRL = REG_USI_CNTRL | 0x01; while(REG_USI_CNTRL & 0x1); //传送24位地址 REG_USI_Tx0 = W_addr; REG_USI_CNTRL = 0x000000c4; REG_USI_CNTRL = REG_USI_CNTRL | 0x01; while(REG_USI_CNTRL & 0x1); //传送8位数据 49 for(Write_cnt=0;Write_cnt<6;Write_cnt++) { REG_USI_Tx0 = *(W_buff++); REG_USI_CNTRL = 0x00000044; REG_USI_CNTRL = REG_USI_CNTRL | 0x01; while(REG_USI_CNTRL & 0x1); } REG_USI_SSR = 0x0; while(USICheckBusy()); //检测是否写完 printf(\"写数据完成....\\n\"); } /******************************************************************************* * Function Name : USIRead_ID 50 * Description : 正确的ID=0xEF10 * Input : None * Output : None * Return : None *******************************************************************************/ void USIRead_ID(void) { U8 instruction_code = 0x90;//读ID命令 U32 Device_ID; REG_USI_SSR = 0x1; REG_USI_CNTRL = 0x00000004; REG_USI_Tx0 = instruction_code << 24; REG_USI_CNTRL = REG_USI_CNTRL | 0x01; 51 while(REG_USI_CNTRL & 0x1); REG_USI_Tx0 = 0xffff;//提供读数据时钟 REG_USI_CNTRL = REG_USI_CNTRL | 0x01; while(REG_USI_CNTRL & 0x1); Device_ID = REG_USI_Rx0; REG_USI_SSR = 0x0; printf(\"Device_ID=0x%x\\n\ } /******************************************************************************* * Function Name : chip_erease() * Description : * Input : None * Output : None 52 * Return : None *******************************************************************************/ void USISectorErease(U32 Erea_addr) { USIWriteEnable(); REG_USI_Tx0 = 0xD8;//扇区擦除命令 REG_USI_CNTRL = 0x00000044; REG_USI_SSR=0x1; REG_USI_CNTRL = REG_USI_CNTRL|0x01; while(REG_USI_CNTRL & 0x1); REG_USI_Tx0 = Erea_addr; REG_USI_CNTRL = 0x000000C4; REG_USI_CNTRL = REG_USI_CNTRL | 0x01; 53 while(REG_USI_CNTRL & 0x1); REG_USI_SSR = 0x0; while(USICheckBusy());//等待检测是否擦除结束 printf(\"擦除完成....\\n\"); } /******************************************************************************* * Function Name : Write_disable() * Description : OK * Input : None * Output : None * Return : None *******************************************************************************/ void USIWriteDisable(void) 54 { REG_USI_Tx0 = 0x04;//禁止写命令 REG_USI_CNTRL = 0x00000044; REG_USI_SSR = 0x1; REG_USI_CNTRL = REG_USI_CNTRL | 0x01; while(REG_USI_CNTRL & 0x1); REG_USI_SSR = 0x0; } /******************************************************************************* * Function Name : KPIInit * Description : KPI初始化 * Input : None * Output : None 55 * Return : None *******************************************************************************/ void KPIInit(void) { REG_GPIO_CFG2 |= 0x000aaaaa; //将GPIO设置为KPI模式 REG_GPIO_CFG2 &= 0xfffaaaaa; REG_AIC_SCR29 = 0x00000045; //将KPI中断设置为高电平有效,优先级为5 REG_AIC_MECR = 0x20000000; REG_KPICONF = 0x00142fff; } 56 因篇幅问题不能全部显示,请点此查看更多更全内容