论文总字数：17905字

目 录

1. 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 研究意义 1

1.3 锁的分类与功能介绍 1

2. 系统设计方案 2

3. 系统硬件设计 3

3.1 MSP430 单片机模块 3

3.1.1 单片机概述 3

3.1.2 MSP430单片机最小系统 4

3.2 LCD1602液晶显示模块 5

3.2.1 LCD1602液晶显示模块概述 6

3.2.2 LCD1602指令说明 6

3.2.3 LCD1602时序 7

3.3 TTP229数字触摸传感器模块 8

3.3.1 TTP229数字触摸传感器简介 8

3.3.2 TTP229芯片原理图简介 8

3.4 L9110电路驱动模块 9

3.5存储模块 10

3.5.1存储模块AT24C02简介 10

3.5.2 24C02时序 11

3.6 PT2262/2272-M4无线遥控模块 12

3.6.1 PT2262/2272-M4简介 12

3.6.2 基于PT2262的无线编码模块 14

3.6.3 基于PT2272-M4的无线解码模块 14

4. 系统软件设计 15

4.1 IAR软件和C语言介绍 15

4.2 程序设计 15

4.2.1程序主要流程 16

4.2.2显示模块程序设计 18

4.2.3存储模块程序设计 18

4.2.4无线遥控模块 19

4.3 超级密码功能介绍 20

5. 焊接与调试 20

5.1 硬件电路的焊接 20

5.2 硬件调试及成果展示 21

5.2.1 液晶显示模块的调试 22

5.2.2 触摸键盘模块的调试 22

5.2.3 无线遥控模块的调试 23

5.2.4 电机驱动模块的调试 23

5.3 调试中发现的不足 24

6. 总结 24

参考文献 25

致谢 26

附录1：电路原理图 27

基于MSP430单片机的触摸按键电子密码锁设计

生啸天

, China

Abstract: With the increase of people's social security awareness, anti-theft has become an increasingly popular concern. So this design is designed to develop a single-chip based on the touch button electronic password lock. Mainly by the TI company's MSP430 microcontroller processor, TTP229B touch keypad, LCD1602 LCD screen, 24C02 memory modules and other components. With password input, modify and store functions and super code. The design is simple and convenient, practical, and cost-effective. It is a novel touch key lock design.

Keywords: MSP430, electronic password lock, touch button, motor control

1. 绪论

1.1 研究背景

在步入21世纪的今天，锁成了人们保障财产和信息安全的重要部分。早在东汉时期，我国的铁质三簧锁就已经相当的成熟。在之后1000多年的时间里，三簧锁一直有很大的用处^[1]。然而，这种机械锁存在很多弊端。例如，机械构造简单导致安全性不高，可以被暴力拆除；其次，长时间使用易老化磨损，导致开启或闭合困难。为了强化安全性和方便日常使用，越来越多的电子锁出现在生活中。电子锁凭借它的便捷性和保密性，成为了现代生活中不可替代的一部分，对人们的信息和财产的保护会起到更加深远的影响。并且电子密码锁还在不断地改进中，从而更加适应社会生活的需求。这次设计决定提升传统电子锁的性能，拓展其应用范围。

1.2 研究意义

设计此次电子密码锁的想法就是在于替代传统的机械锁和完成自身的优化。电子锁比机械锁更加的精密，体积更小，实用性也更好。相比其他按键密码锁，这次密码锁采用了触摸按键，防止了按键损坏老化，也更加方便。不但在操作性和安全性上超越以往的密码锁设计，为了避免密码被盗取、破解，最大程度的保障信息财产的安全，设想了更好的加密方式和远程开锁等功能。

1.3 锁的分类与功能介绍

目前，市面上常见的锁类有三大种：机械锁，磁力锁，电子锁。它们的特点如下。

（1）机械钥匙锁：

钥匙锁的锁孔中有样式复杂的凹槽，需要样式配套的钥匙才能插入转动转抽开锁，这也是生活中最为常见的锁类，应用于各处的门窗等。

（2）磁力锁：

它是由内部的磁力装置和螺栓搭建而成的，当特殊的钥匙插入时，锁内磁力会自动的释放，所有的螺栓也会移动，从而完成开锁。现在居住小区内一般都用磁力锁替代了机械锁。

（3）电子锁：

一般电子锁都有自己的控制芯片，是通过驱动电路来实现解锁^[2]，所以它不同于传统机械锁，它并不需要钥匙。以下是一些电子锁：

1. 卡片锁：这类锁有一种类似钥匙的“卡片钥匙”，当含有特殊信息的卡片插入或者放到感应区时，这时内部的继电器开关等会被短暂关闭，让人们这时间段内开门进入。
2. 指纹锁：不难理解指纹是解锁的关键密钥，它的内部可以存储一些的指纹信息，每个人指纹都是独有的，采集器会进行指纹的严格对比工作，识别到的指纹和录进去的指纹要完全的匹配锁才会打开。
3. DNA原理锁：类似指纹锁，DNA锁会存储个人的DNA基因信息，精度又上了一个层次，当检测到的DNA基因与存储的DNA基因完全匹配后，锁才会打开。
4. 电子密码锁：它是使用外设键入数字或字母密码，内部程序会自动识别输入，密码正确将会开锁。本文将重点设计这种方便快捷又安全的电子锁。

2. 系统设计方案

这次设计主要围绕硬件和软件两个方面开展的，包括硬件的选取，焊接与调试，模块程序的原理介绍和编写设计等^[3]。硬件系统的搭建主要是由MSP 430单片机的最小系统，触摸按键键盘，液晶显示器，电机驱动模块，存储芯片等构成。原因是它是传统经典的以单片机处理器作为主控制的系统。主要的软件程序和各个模块的程序是由C语言编写的，配合具体的硬件系统，从而实现目标功能。

设计的具体目标也是结合日常电子密码锁的需求而制定的，它运用到了了单片机技术和电子锁技术旨在设计出一个迎合市场需求的电子密码锁。再结合按键模块，显示模块，驱动模块，遥控模块完成一系列的功能。具体的设计步骤如下：

①正确的选取所需的器件和模块，了解其结构和工作原理；

②熟悉个芯片的引脚和功能介绍，绘制原理图；

③绘制PCB版图，送入工厂印刷，将元器件合理布局后焊接；

④编写各个模块的程序，完成程序的调试；

⑤连接硬件电路，烧写软件程序；

⑥进行系统的调试并且对故障和不足进行分析完善。

初步的设计方向明确后，进而确定总体的硬件设计框图，结合设计框图就能实现后续原理图的绘制，如图2-1 是具体的框图。

图2-1 硬件系统框图

完成这一系列设计后，就可以确定目标实现的功能了，具体实现功能如图2-2所示：

图2-2 系统设计的目标

3. 系统硬件设计

3.1 MSP430 单片机模块

单片机模块式这次设计的主要硬件组成，这一部分将详细对单片机的特点以及引脚功能进行说明，并介绍其最小系统的组成。

3.1.1 单片机概述

单片机全称为微型计算机，是一种使用率很高的微机，它的较小体积和低廉成本是其它计算机所不具备的，原理和指令操作起来也很简单易上手。一般单片机分为通用型和专用型两种类型，我们学习中常用的都是通用型单片机，它有详细的使用说明，主要是作为微控制器使用的。纵观全局的发展，单片机正围绕两个方向研发着，一个是数据运算，信息处理等方向，利用运算快，存储大的特点，在数据运算，网络通信，人工智能领域发挥作用；还有一个就是突出控制功能，应用于相对不复杂的控制领域，如仪表仪器，家电领域，通信设备，自动控制领域等等^[4]。

（一）MSP430单片机的介绍

MSP430是1996由德州公司生产并投入使用的一种16位低功耗混合信号处理器。顾名思义，混合处理器就是集大量模拟电路和数字电路以及微处理器于一体，利用集成工艺，“混合”在一个芯片上^[5]。它的闪存是60KB大小，2KB的读存储器，时钟频率为8MHZ，48个I/O接口，以及12个A/D模数转换器等。功能强大，外接口丰富，适合本次设计的需求。

（二）MSP430F149单片机的特点

（1）具有超低功耗。

（2）低电压供电，电源电压采用1.8V-3.6V。

（3）采用精简指令集，一个时钟可以执行一个指令。

（4）结合高性能模拟技术，片内外设丰富。

（5）环境温度为-40℃- 85℃的范围内都能稳定工作。

（6）中断处理功能完善。

（7）配有ESD保护，单片机运行稳定不易受干扰。

（三）MSP430F149单片机的端口设置说明

MSP430F149单片机的 P1，P2，P3，P4，P5和P6端口都是常用的，通常设置成作为输入和输出端等。

（1）P1，P2端口：可以作为I/O端口，同时又能设置实现定时器，比较器等系列功能；

（2）P3，P4，P5，P6端口：可作为I/O端口，具有A/D转换功能，它的 SPI，UART模式也很实用；

根据设计的不同，当要实现一些具体的功能时，端口包含的寄存器就可以被特定的设置。其中P1，P2端口拥有7个可控制寄存器，P3，P4，P5，P6端口拥有的控制寄存器是4个。具体能够实现以下功能：

（1）每个I/O位独立的编程；

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