1、1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： 2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93一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
2、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
3、所示，实验开发板 LED 数码管对应关系见图 5-2。4(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。 5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=1; /数据左移一位 (3) LED 数码管显示 图 5-5 共阴
4、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。6一旦有按
5、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
6、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；75) 例如：如果 Keyboard 的按键1按下，根据图 5-8，我们可以从读取按键值，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）
7、unsigned char c4; /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，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。uns
8、igned char Read_key(void) unsigned char c4; unsigned int key_value=0x00; unsigned int i; STB_high; STB_low; TM1638_Write(0x42); _delay_us(1); for(i=0;i4;i+) ci=TM1638_Read(); STB_high; if(c0 else if(c0 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;i16;i+) if(0x01i)=key_value) break; return i; /注意返
9、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.
10、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：8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。
