基于单片机的电子存包柜的设计论文

基于单片机的电子存包柜的设计论文

基于单片机的电子存包柜的设计

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日 期：

使用授权说明

本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名： 日 期：

学位论文原创性声明

本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名： 日期： 年 月 日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名： 日期： 年 月 日 导师签名： 日期： 年 月 日

注 意 事 项

1.设计（论文）的内容包括：

1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作） 2）原创性声明

3）中文摘要（300字左右）、关键词 4）外文摘要、关键词

5）目次页（附件不统一编入） 6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论 7）参考文献 8）致谢

9）附录（对论文支持必要时） 2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。 4.文字、图表要求：

1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人

2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画

3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印 4）图表应绘制于无格子的页面上

5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档 5.装订顺序

1）设计（论文）

2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订

指导教师评阅书

指导教师评价： 一、撰写（设计）过程 1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、论文（设计）质量 1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 三、论文（设计）水平 1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 建议成绩：□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所选等级前的□内画“√”） 指导教师： （签名） 单位： （盖章） 年 月 日

评阅教师评阅书

评阅教师评价： 一、论文（设计）质量 1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、论文（设计）水平 1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 建议成绩：□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所选等级前的□内画“√”） 评阅教师： （签名） 单位： （盖章） 年 月 日

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教研室（或答辩小组）及教学系意见 教研室（或答辩小组）评价： 一、答辩过程 1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、对答辩问题的反应、理解、表达情况 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、学生答辩过程中的精神状态 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、论文（设计）质量 1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 三、论文（设计）水平 1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 评定成绩：□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 教研室主任（或答辩小组组长）： （签名） 年 月 日 教学系意见： 系主任： （签名） 年 月 日

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摘 要

本设计由硬件和软件两部分组成。硬件电路以STCC52单片机为核心，整个电路由STCC52单片机模块、GSM传输模块、键盘显示模块、执行模块、电源模块五部分部分组成，通过密码的对比完成存包取包过程。

STCC52单片机模块：由单片机STCC52单片机、复位电路、时钟电路等构成，是整个系统的核心。

GSM传输模块：以TC35为主构成,可以把柜号和系统产生的随机密码以短信形式发送到使用者手机上。

键盘显示模块：由键盘和LCD1602显示屏构成, 键盘有3*4共12个按键, 12个按键分别为2个功能键和10个数字键, LCD1602显示屏显示屏用于显示柜号、手机号和密码等。

执行模块：由红外感应器和LED 灯构成，模拟实时红外监测柜子中是否有物品和存包取包，并将监测的结果以LED 灯显示出来。

电源模块:为系统提供稳定的工作电压。

软件部分主要采用自己设定的算法来产生一组6位的随机密码，密码的产生过程对应存包过程,核对过程就对应取包的过程。

本系统特色如下：

（1）有两种开箱方式：一、直接输入密码,只要输入正确的密码就可以开箱

了；二、，如果未带手机或手机遗失，可再次输入手机号。

（2）系统直接发送柜号和随机密码以短信形式发送到使用者手机上,不使用

条形码纸条, 可防止使用者忘记柜号和提高安全性,绿色环保、操作简单且便于推广。

（3）能产生一组6位随机密码，密码使用一次有效。

(4) 不使用条码、微型打印机等高成本模块和热敏打印纸,环保低碳,同时大大降低了产品的开发成本具有很高的切实可行性。

关键词：STCC52单片机 GSM传输 自动存包柜 随机密码 红外监测 环保低碳

ABSTRACT

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The two parts of the design of hardware and software.The hardware circuit STCC52 microcontroller as the core, the entire circuit STCC52 microcontroller module, GSM transmission module, keyboard display module execution module consists of four parts, save the package to be inclusive process through the completion of the password comparison.

STCC52 microcontroller modules: microcontroller STCC52 single-chip, reset circuit, clock circuit constitute the core of the whole system.

The GSM transmission module: TC35 constitutes, the container number and the system-generated random password to the form of text messages sent to the user's mobile phone.

Keyboard modules: by a keyboard and LCD1602 display, 3 * 4 12 key keyboard, 12 keys were two function keys and 10 numeric keys, the the LCD1602 display screen for the display cabinet number, mobile phone number and password.

Execution module: by the infrared sensor and LED light, cabinet simulation of real-time infrared monitoring whether the items and save the package to be inclusive, will monitor the results of the LED display.

The software part mainly uses its own set of algorithms to generate a set of six random password, the password generation process corresponds to the bag storage process, the reconciliation process on the package's corresponding process.

The characteristics of this system are as follows:

(1) out of the box in two ways: First, enter the password, enter the correct password can be out of the box;, If you do not carry a cell phone or mobile phone is lost, enter the phone number again.

(2) system directly to the container number and a random password to the form of text messages sent to the user's mobile phone, do not use the bar code strip to prevent a user forgets the cabinet and improve security, environmental protection, simple operation and easy to promote.

(3) able to produce a set of 6-bit random password, the password is used once. (4) do not use the bar code gun, mini-printers and other high-cost module and thermal paper, environmental protection, low-carbon, while significantly reducing product development costs with high practicality.

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Key Words：STCC52 microcontroller GSM transmission Automatic lockers

Random passwords Infrared monitoring Environmental carbon

前 言

1

1系统概述 2

录

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目北京化工大学北方学院毕业设计（论文）

1．1 系统总体设计目标功能及要求 ············ 1．2 系统总体设计方案 ·················

1．2．1 系统原理简介 ··············· 1．2．2 系统设计方案 ···············

2 系统硬件电路设计 4

2．1 系统硬件电路 ··················· 2．2 STCC52单片机简介 ················2．2．1 单片机概述 ················2．2．2 STCC52主要性能 ·············2．2．3 STCC52芯片引脚功能 ···········2．3 单片机基本工作电路 ················2．3．1 单片机的最小系统电路 ···········2．3．2 显示电路 ·················2．3．3 键盘电路 ·················2．3．4 稳压电源 ·················3 系统软件设计

3．1 C语言程序设计 ··················3．1．1 C语言简介 ················3．1．2 C语言的特点 ···············3．1．3 C源程序的结构特点 ············3．2 软件设计 ·····················3．2．1 程序设计步骤 ···············3．2．2 程序各模块设计 ··············3．2．3 程序流程图 ················3．2．4 各模块的软件程序设计 ···········3．2．5 密码验证 ·················4 系统调试 21

4．1 硬件调试 ·····················4．2 软件调试 ·····················4．3 调试中遇到的问题及解决方法 ············4．3．1 硬件 ···················VI

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4．3．2 软件 ···················

结 论 参考文献 致 谢

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前 言

近年来,随着生活水平的提高,人们对于社会服务质量的要求不断提高。为了更好的服务于广大的顾客,在一些人比较多的公共场合，如超市、图书馆、车站等, 一般设有智能的自动存包柜,为顾客朋友们提供了方便。生活中自助式服务得到了广泛的推广,收银台存包柜、密码文件柜、商场存包柜,寄存柜等功能多样的自动存包柜已经在游泳池、图书馆、火车站、超市等公共场所得到了广泛的应用。现在大部分使用的条形码存包柜成本比较高，不利于环保节能。其内置的条码、微缩打印机和所使用的热敏纸都不便宜。每天都会有大量的人来存包，使用的热敏纸将是一个巨大的数字，耗费了大量资源。而且这样的存包柜安全性有待提高，它使用的密码纸条十分容易丢失。

随着经济和社会的发展，能源短缺问题变得越来越严重。而中国的人均能源资源拥有量在世界上处于较低的水平。所以，在当今世界范围的环保节能减排的大背景下，绿色低碳经济将是我国经济发展的主流方向。

综上所述，现有存包柜存在诸多不足之处，寻求一种环保节能的存包柜显得十分重要。因此，我们设计了这个新型的存包柜。此存包柜以STCC52单片机为基础设计而成，降低了成本，有利于推广。用户通过人机界面输入手机号存入物品，而后系统把柜号和密码以短信形式发送到用户手机上，可防止用户忘记柜号和提高安全性。使用这种方式，可以说基本上没有什么污染，是一种十分环保节能的方式。此外，我们还在存包柜中增加了红外感应器，实时监测柜子中是否有物品，并将监测的结果以LED 灯显示出来，这可以很好地避免遗漏物品的情况。

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1 系统概述

1．1 系统总体设计目标功能及要求

（1）完成存包取包的任务。 （2）存包时系统能产生随机密码。

（3）GSM传输模块实现柜号和随机密码以短信形式发送。 （4）LED灯模拟柜子和红外监测的实现。

1．2 系统总体设计方案

1．2．1 系统原理简介

本设计由硬件和软件两部分组成，它可以通过单片机完成密码的随机产生、密码的确认和显示以及用LED灯模拟柜子的开闭状态等功能。从硬件上看，它由五部分组成，分别是：键盘显示模块，键盘有12个按键，其中的十个分别为0——9的数字键，其他两个分别为存包键（产生随机密码）和取包键（对比密码）, 显示屏显示屏用于显示柜号、手机号和密码等；GSM传输模块,可以把柜号和系统产生的随机密码以短信形式发送到使用者手机上；STCC52单片机模块,是整个电路的核心部分，复位电路使CPU与系统中的其他部件处于一个确定的初始状态,振荡电路为CPU产生赖以工作的时序，；执行模块,利用显示屏和显示灯，显示和模拟相应的信息；电源模块,为系统提供稳定的5V工作电压。STCC52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash存储器。STCC52使用经典的MCS-51内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STCC52为众多嵌

本系统采用STCC52单片机进行控制，程序烧写进单片机后，与外围电路配合即可达到要求，若要增加功能，可改写程序，不必更改硬件电路。

入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。

本系统成本低廉功能可靠，有很高的实用价值和广阔的市场前景。

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1．2．2 系统设计方案 （1）控制系统

本系统采用的是用以STCC52为核心的单片机控制方案。利用单片机丰富的IO端口、灵活的编程设计和控制的准确性，不但能实现基本的密码锁功能，还能添加调电存储、声光提示甚至添加遥控控制等功能。本系统添加的功能是利用GSM传输模块把柜号和系统产生的随机密码以短信形式发送到使用者手机上。

（2）驱动显示电路

1602自带控制器，单片机驱动1602实际上就是驱动自带的控制器。控制好RS、RW、EN还有数据口,可以

单片机就可以直接驱动了。RS接P2.2，读写端R/W

接P2.3，使能端E接P2.4,数据线挂接总数据线。命令写入地址为E3FFH，数据写入地址为E7FFH，读状态地址为EBFFH，不需要生成新的字符，只要使用其内部字符库的字符即可，使用时送入需要显示数据的ASCII码值即可。

2 系统硬件电路设计

2．1 系统硬件电路

本系统的硬件电路以STCC52为核心，显示屏为LCD1602显示屏，3*4矩阵键盘作为输入， LED灯模拟存包箱柜，GSM传输模块把柜号和系统产生的随机密码以短信形式发送到使用者手机上。

硬件电路的系统方框图，如图2-1所示：

3*4矩阵键盘 电源 VI STC8GSM传输 模块 用户手北京化工大学北方学院毕业设计（论文）

图2-1 系统方框图

2．2 STCC52单片机简介

2．2．1 单片机概述

单片机诞生于1971年，经历了SCM、MCU、SOC三大阶段，早期的SCM单片机都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，此后在8031上发展出了MCS51系列MCU系统。基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。随着工业控制领域要求的提高，开始出现了16位单片机，但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。90年代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨大提高。随着INTEL i960系列特别是后来的ARM系列的广泛应用，32位单片机迅速取代16位单片机的高端地位，并且进入主流市场。而传统的8位单片机的性能也得到了飞速提高，处理能力比起80年代提高了数百倍。高端的32位Soc单片机主频已经超过300MHz，性能直追90年代中期的专用处理器，而普通的型号出厂价格跌落至1美元，最高端的型号也只有10美元。

当代单片机系统已经不再只在裸机环境下开发和使用，大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在全系列的单片机上。而在作为掌上电脑和手机核心处理的高端单片机甚至可以直接使用专用的Windows和Linux操作系统。

单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、电流、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。

一、 应用中的单片机品种繁多主要的单片机如下:

8051 单片机:最早有Intel公司推出8051/31类单片机,也是世界上使用量最大的几种单片机之一由于Intel公司将重点放在186,386,奔腾等与PC类兼容的高档芯片开发上,8051类单片机主要有Philips,三星,华帮等公司手这些公司在保持与8051单片机兼容基础改善了8051的许多特点。提高了速度,降低了时钟频率,放宽了电源电压的动态范围,降低了产品价格。

Atmel 单片机:ATMEL 公司是世界上著名的高性能低功耗非易失性存储器和数字集成电路的一流半导造公司ATMEL公司。最令人注目的是它的EEPROM 电可擦除技术闪速存储器技术和质量高可靠性的生产技术,在CMOS 器件生产领域中ATMEL

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的先进设计水平优秀的生产工艺及封装技术一直处于世界的领先地位。这些技术用于单片机生产使单片机也具有优秀的品质在结构性能和功能等方面都有明显的优势。ATMEL 公司的单片机是目前世界上一种独具特色而性能卓越的单片机。它在计算机外部设备通讯设备自动化工业控制宇航设备仪器仪表和各种消费类产品中都有着广泛的应用前景。其生产的AT90系列是增强型RISC内载FLASH单片机,通常称为AVR系列。AT91M系列是基于ARM7TDMI 嵌入式处理器的ATMEL 16/32 微处理器系列中的一个新成员,该处理器用高密度的16 位指令集实现了高效的32 位 RISC 结构且功耗很低。另外ATMAL的增强型51系列单片机目前在市场上仍然十分流行,其中ATS51十分活跃。

Microchip 单片机:Microchip 单片机是市场份额增长最快的单片机.他的主要产品是 16C 系列 8 位单片机,CPU采用 RISC 结构,仅 33 条指令,运行速度快,且以低价位著称,一般单片机价格都在 1 美元以下。Microchip 单片机没有掩膜产品,全部都是 OTP 器件(现已推出 FLASH 型单片机) 。Microchip 强调节约成本的最优化设计,是使用量大,档次低,价格敏感的产品。

TI 公司的 MSP430 系列单片机:MSP430 系列单片机是由 TI公司开发的 16 位单片机。其突出特点是超低功耗，非常适合于各种功率要求低的场合。有多个系列和型号，分别由一些基本功能模块按不同的应用目标组合而成。典型应用是流量计、智能仪表、医疗设备和保安系统等方面。由于其较高的性能价格比，应用已日趋广泛。

二、单片机基本组成：

它由 CPU 、存储器（包括 RAM 和 ROM ）、 I/O 接口、定时 / 计数器、中断控制功能等均集成在一块芯片上，片内各功能通过内部总线相互连接起来。

输入 / 输出引脚 P0 、 P1 、 P2 、 P3 的功能 ：P0.0~P0 。 7 ： P0 口是一个 8 位漏极开路型双向 I/O 端口。在访问片外存储器时，它分时作低 8 位地址和 8 位双向数据总线用。在EPROM 编程时，由 P0 输入指令字节，而在验证程序时，则输出指令字节。验证程序时，要求外接上拉电阻。 P0 能以吸收电流的方式驱动8个LSTTL 负载。

P1. 0 ~P1. 7 （ 1~8 脚）： P1 是一上带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口。在 EPROM 编程和验证程序时，由它输入低 8 位地址。 P1 能驱动 4 个 LSTTL 负载。

在 8032/8052 中， P1. 0 还相当于专用功能端 T2 ，即定时器的计数触发输

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入端； P1. 1 还相当于专用功能端T2EX ，即定时器 T2 的外部控制端。P2.0~P2.7 （ 21~28 脚）： P2 也是一上带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口。在访问外部存储器时，由它输出高 8 位地址。在对 EPROM 编程和程序验证时，由它输入高 8 位地址。 P2 可以驱动 4 个 LSTTL 负载。P3. 0 ~P3. 7 （ 10~17 脚）： P3 也是一上带内部上拉电阻的双向 I/O 口。在 MCS-51 中，这 8 个引脚还用于专门的第二功能。 P3 能驱动 4 个 LSTTL 负载。

P3. 0 RXD （串行口输入） P3. 1 TXD （串行口输出） P3. 2 INT0 （外部中断 0 输入） P3. 3 INT1 （外部中断 1 输入） P3. 4 T0 （定时器 0 的外部输入 P3. 5 T1 （定时器 1 的外部输入） P3. 6 WR （片外数据存储器写选通） P3. 7 RD （片外数据存储器读选通） 三、指令： MOVC ： ROM 传送 MOV ： 片内 RAM 传送 MOVX ： 片外 RAM 传送 INC ：加 1 DEC ：减 1 MUL ：乘法 DIV ：除法 ADD ：不带进位加 ADDC ：带进位加 SUBB ：带进位减 DAA ：调整

XCH ： 交换（和 A 交换） SWAP ： A 内半字节交换 四、MCS-51 的寻址方式：

1 、立即寻址 如： MOV A ， #40H 2 、直接寻址 如： MOV A ， 3AH

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3 、寄存器寻址 如： MOV A ， Rn 4 、寄存器间接寻址 如： MOV A ， @Rn 5 、基址加变址寻址 如： MOVC A ， @A+DPTR 6 、相对寻址 如： SJMP 08H 7 、位寻址 MOV 20H ， C 五、计数初值的计算

定时或计数方式下计数初值如何确定，定时器选择不同的工作方式，不同的操作模式其计数值均不相同。

因为 MCS-51 的两个定时器均为加 1 计数器，当初到最大值（ 00H 或 0000H ）时产生溢出，将 TF 位置 1 ，可发出溢出中断，因此计数器初值 X 的计算式为： X=M- 计数值式中的 M 由操作模式确定，不同的操作模式计数器的长不相同，故M值也不相同。而式中的计数值与定时器的工作方式有关。

计数工作方式时，计数脉冲由外部引入，是对外部冲进行计数，因此计数值根据要求确定。其计数初值： X=M- 计数值

MCS-51 有 5 个中断源，可分为 2 个中断优先级，即高优先级和低优先级，中断自然优先级：

外部中断 0 ；定时器 0 中断； 外部中断 1 ；定时器 1 中断 ； 串行口中断 ；定时器 2 中断

（ 1 ）同级或高优先级的中断正在进行中；

（ 2 ）现在的机器周期还不是执行指令的最后一上机器周期，即正在执行的指令还没完成前不响应任何中断；

（ 3 ）正在执行的是中断返回指令 RET1 或是访问专用寄存器 IE 或 IP 的指令，换而言之，在 RETI 或者读写 IE 或 IP 之后，不会马上响应中断请求，至少要在执行其它一要指令之扣才会响应。

中断响应条件

CPU 响应中断的条件有： （ 1 ）有中断源发出中断请求；

（ 2 ）中断总允许位 EA=1 ，即 CPU 开中断；

（ 3 ）申请中断的中断源的中断允许位为 1 ，即没有被屏蔽。 六、串行口工作方式及帧格式

MCS-51 单片机串行口可以通过软件设置四种工作方式：

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方式 0 ：这种工作方式比较特殊，与常见的微型计算机的串行口不同，它又叫同步移位寄存器输出方式。在这种方式下，数据从 RXD 端串行输出或输入，同步信号从 TXD 端输出，波特率固定不变，为振荡率的 1/12 。该方式是以 8 位数据为一帧，没有起始位和停止位，先发送或接收最低位。

方式 2 ：采用这种方式可接收或发送 11 位数据，以 11 位为一帧，比方式 1 增加了一个数据位，其余相同。第 9 个数据即 D8 位具有特别的用途，可以通过软件搂控制它，再加特殊功能寄存器 SCON 中的 SM2 位的配合，可使 MCS-51 单片机串行口适用于多机通信。方式 2 的波特率固定，只有两种选择，为振荡率的 1/ 或 1/32 ，可由 PCON 的最高位选择。

方式 3 ：方式 3 与方式 2 完全类似，唯一的区别是方式 3 的小组特率是可变的。而帧格式与方式 2- 样为 11 位一帧。所以方式 3 也适合于多机通信。

2．2．2 STCC52主要性能

STCC52提供以下标准功能：

4k 字节FLASH 闪速存储器，128 字节内部RAM，32 个I/O 口线，2 个16 位定时/计数器，一个5 向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，ATC51 降至0Hz 的静态逻辑操作，并支持两种可选的节电工作模式。空闲方式CPU 的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM 中的内容，但振荡器工作并禁止其他所有不见工作直到下一个硬件复位。

2．2．3 ATC51芯片引脚功能

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图2-2 ATC51元件图

·Vcc：电源电压·GND：地

·P0 口：P0 口是一组8 位漏极开路型双向I/O 口，也即地址/数据总线复用。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8 个TTL 逻辑门电路，对端口写“1”可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8 位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。在Flash 编程时，P0 口接受指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。

·P1 口：P1 是一个带内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P1 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个TTL 逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作为输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（IIL）。Flash 编程和程序校验期间，P1 接受低8 位地址。

·P2 口：P2 是一个带有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个TTL 逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作为输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（IIL）。在访问外部程序存储器或16 位四肢的外部数据存储器（例如执行MOVX @DPTR指令）时，P2 口送出高8 位地址数据，在访问8 位地址的外部数据存储器（例如执行MOVX @ RI 指令）时，P2 口线上的内容（也即特殊功能寄存器（SFR）区中R2 寄存器的内容），在整个访问期间不改变。Flash 编程和程序校验时，P2 也接收高位地址和其他控制信号。

·P3 口：P3 是一个带有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P3 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个TTL 逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作为输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（IIL）。P3 口还接收一些用于Flash

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闪速存储器编程和程序校验的控制信号。

·RST：复位输入。当振荡器工作时，RST 引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。

·ALE/PROG：当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8 位字节。即使不访问外部存储器，ALE 仍以时钟振荡频率的1/6 输出固定的正脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是，每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE 脉冲。对Flash 存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH 单元D0 位置位，可禁止ALE 操作。该位置位后，只有一条MOVX 和MOVC 指令ALE 才会被激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE 无效。

·PSEN：程序存储允许输出是外部程序存储器的读选通型号，当C51 由外部存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN 有效，即输出两个脉冲。在此期间，当访问外部数据存储器，这两次有效的PSEN 信号不出现。

·EA/VPP：外部访问允许。欲使CPU 仅访问外部程序存储器（地址为0000H—FFFFH），EA 端必须保持低电平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1 被编程，复位时内部会锁存EA 端状态。如EA 端为高电平（接Vcc 端），CPU 则执行内部程序存储器中的指令。Flash 存储器编程时，该引脚加上+12v 的编程允许电源Vpp，当然这必须是该器件使用12v 编程电压Vpp。

·XTAL1：振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。

·XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。C51 中有一个用于构成内部振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1 和XTAL2分别是该放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外石英晶体或陶瓷谐振器一起构成自激振荡器，振荡电路参见图5。外接石英晶体或陶瓷谐振器及电容C1、C2 接在放大器的反馈回路中构成并联振荡电路。对电容C1、C2 虽没有十分严格的要求，但电容容量的大小会轻微影响振荡频率的高低、振荡器工作的稳定性、起振的难易程度及温度稳定性，如果使用石英晶体，我们推荐电容使用30Pf±10 Pf，而如使用陶瓷谐振器建议选择40Pf±10Pf。用户也可以采用外部时钟。这种情况下，外部时钟脉冲接到XTAL1 端，即内部时钟发生器的输入端XTAL2 则悬空。

掉电模式：

在掉电模式下，振荡器停止工作，进入掉电模式的指令是最后一条被执行的指

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令，片内RAM 和特殊功能寄存器的内容在终止掉电模式前被冻结。推出掉电模式的唯一方法是硬件复位，复位后将重新定义全部特殊功能寄存器但不改变RAM 中的内容，在Vcc 恢复到正常工作电平前，复位应无效，且必须保持一定时间以使振荡器重启动并稳定工作。C51 的程序存储器阵列是采用字节写入方式编程的，每次写入一个字符，要对整个芯片的EPROM 程序存储器写入一个非空字节，必须使用片擦除的方法将整个存储器的内容清楚。

2．3 单片机基本工作电路

2．3．1 单片机的最小系统电路

单片机最小系统是利用最少的外围器件而使单片机工作的电路组织形式。最小系统只包含单片机、振荡器、复位电路和

电源。如图2-3为最小系统电路图。

时钟信号：单片机的XTAL2和XTAL1接晶振，这种结构通过晶振电容C1、C2与单片机内部结构组成一个时钟信号源，晶振的频率决定系统的时钟频率。对于时间要求不是很高的系统，只要按图进行设计就能使系统可靠起振并稳定运行。但由于图中

的电容C1、C2起着系统时钟频率微调和稳定的作用。因此，在实际应用中一定要注意正确选择参数（30±10PF），并保证对称性（尽可能匹配）。

复位电路：最简单的复位电路就是在RST与VCC之间连接一个10UF电解电容，当通电时，RST维持一段很短的高电平状态，使单片机复位，很快电容充电满后，RST电平被拉低。单片机进入正常工作中。

一般应复位电路有手动或上电复位电路[4]。复位电路的实现通常有两种方式：1）RC复位电路；2）专用µP监控电路。前者实现简单，成本低，但复位可靠性相对较低；后者成本较高，但复位可靠性高，尤其是高可靠重复复位。对于复位要求高并对电源电压进行监视的场合，大多采用这种方式。

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图2-3 最小系统电路图

（1）RC复位电路

本系统采用的是这种复位方式。RC复位电路的实质是一阶充放电电路。系统上电时该电路提供有效的复位信号RST（高电平）直至系统电源稳定后撤销复位信号（低电平）。理论上说，51系列单片机复位引脚只要外加2个机器周期的有效信号即可复位，即只要保证t＝RC>2M（机器周期）便可，但实际设计中，通常取C3为10µF以上，R2通常取10K左右。实践发现R2如果取值太小，例如1K，则会导致RST信号驱动能力变差而无法使系统可靠复位。

外部程序存储器访问控制端EA/VPP:

由于没有使用外部程序存储器拓展,所以在这里EA/VPP接高电平。

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(2)专用µP监控电路

专用µP监控电路又称电源监视电路，具有上电时可靠产生复位信号和电源电压跌落到“门槛值”时可靠产生复位信号功能。按有效电平分，有高电平输出、低电平输出两种；按功能分，有简单的电源监视复位电路、带“看门狗”定时器（WATCH DOG，又简称“WDT”）的监控电路、和WDT＋EEPROM的监控电路等多种类型。比较常见的生产厂家有MAXIM、PHILIPS、IMP以及DALLS等，51系列微处理器中常用的型号有MAX813L、MAX809、X25043/5等。 2．3．2 显示电路

LCD显示屏已经很普遍了，市面上字符液晶绝大多数是基于HD44780液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此HD44780写的控制程序可以很方便地应用与市面上大部分的字符型液晶。字符型LED通常有14条引脚或16 条引脚的LED，多出来的2条线是背光电源线VCC（15脚）和地线GND（16脚），其控制原理与14脚的LED完全一样。

LCD1602可以在LCD显示屏上完整显示32个英文字符和日文等一些字符,适合显示英文文字信息量较小的地方.可以应用在计算器,频率计,信号发生器,时钟等产品上.

LED 的基本参数及引脚功能

LED 分为带背光和不带背光两种，基控制器大部分为HD44780，带背光的比不带背光的厚，是否带背光在应用中并无差别。

LED 主要技术参数： 显示容量:16×2 个字符 芯片工作电压:4.5—5.5V 工作电流:2.0 mA(5.0V) 模块最佳工作电压:5.0V

字符尺寸:2.95×4.35(W×H) mm

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编符号 引脚说明 号 1 VSS 3 4 VL RS 电源地 液晶显示偏压 数据/命令选择 使能信号 数据 数据 2 VDD 电源正极

编符号 号 9 D2 10 D3 11 D4 12 D5 引脚说明 数据 数据 数据 数据 数据 数据 背光源正极 背光源负极 5 R/W 读/写选择 13 D6 6 7 8 E D0 D1 14 D7 15 BLA 16 BLK 图2-4 引脚接口说明表 VI

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图2-5 LCD与单片机的接口图

引脚功能说明:

第1 脚：VSS 为地电源。 第2 脚：VDD 接5V 正电源。

第3 脚：VL 为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最

高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K 的电位器调整对比度。

第4 脚：RS 为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。 第5 脚：R/W 为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS 和

R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS 为低电平R/W 为高电平时可以读忙信号，当RS 为高电平R/W 为低电平时可以写入数据。

第6 脚：E 端为使能端，当E 端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。 第7～14 脚：D0～D7 为8 位双向数据线。 第15 脚：背光源正极。 第16 脚：背光源负极。

本设计通过用LED显示屏显示两行信息，其中第一行显示柜号，第二行则主要显示手机号和密码等相关提示信息。

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2．3．3 键盘电路

键盘按结构的不同可分为式按键键盘和行列式键盘两类,一般在小型仪器仪表和控制系统中，使用较多的是行列式和式的非编码键盘；如果系统要求实现多键同时按下的处理，则用非编码方式较为合适。

本系统中键盘的功能主要用于用户输入和修改密码。键盘需要设计12个按键，其中0—9数字键用于密码的输入和修改。功能键两个，一个为“确认”键，用于密码输入结束后确认，一个为“修改／重置”键，用于修改密码及存包后恢复红外监测工作的控制。键盘采用行列式设计，12个按键排成3×4矩阵。设计中用单片机P1口的P1．0一P1．3接键盘的4根行线，P1．4一P1．6接3根列线。

图2-6 键盘与单片机的连接

2．3．4 稳压电源

如图2-6为稳压电源设计电路

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图2-7 稳压电源设计电路

LM7805是一个稳压三极管，它可以支持5V到12V 的电源输入，经过降压后，稳定输出5V 的直流电压。一般在输入电源的正负级之间并上一个无极性陶瓷电容和一个220U 的电解电容，起到对电源滤波的作用。由于本设计使用干电池供电，电源干扰少些，所以没有加上220U 的电解电容。单片机要求在稳定的电源下才能正常工作，本身单片机工作在晶震12M下，产生的干扰信号也是大的。所以需要提供一个稳定的直流电源给单片机，这样能保证单片机稳定的工作。

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3 系统的软件设计

3．1 C语言程序设计

3．1．1 C语言简介

自从1946年第一台电子数字计算机ENIAC问世以来，随着计算机应用领域的不断扩大，促进了计算机技术的高速发展，尤其是近年来计算机的硬件和软件都是日新月异。作为应用计算机的一种工具—程序设计语言，得到不断的充实和完善。每年都有新的程序设计语言问世，老的程序设计语言不断地更新换代。20世纪60年代，Martin Richards开发了BCPL语言(Basic Combined Programming Language)。1970年，Ken Thompson在继承BCPL语言的许多优点的基础上发明了实用的B语言。到了1972年，贝尔实验室的Dennis Ritchie和Brian kernighan在B语言的基础上,作了进一步的充实和完善，设计出了C语言。当时，设计C语言是为了编写UNIX操作系统的， C吸收了其它语言的优点逐步成为实用性很强的语言。以后,C语言经过多次改进,并开始流行。

C语言是一种结构化语言。它层次清晰，便于按模块化方式组织程序，易于调试和维护。C语言的表现能力和处理能力极强。它不仅具有丰富的运算符和数据类型，便于实现各类复杂的数据结构。它还可以直接访问内存的物理地址，进行位(bit)一级的操作。由于C语言实现了对硬件的编程操作，因此C语言集高级语言和低级语言的功能于一体。既可用于系统软件的开发，也适合于应用软件的开发。此外，C语言还具有效率高，可移植性强等特点。因此广泛地移植到了各类各型计算机上，形成了多种版本的C语言。

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C语言对操作系统和系统使用程序以及需要对硬件进行操作的场合，用C语言明显优于其它高级语言，许多大型应用软件都是用C语言编写的。

C语言具有绘图能力强，可移植性，并具备很强的数据处理能力，因此适于编写系统软件，三维，二维图形和动画它是数值计算的高级语言。

3．1．2 C语言的特点

1、语言简洁、紧凑，使用方便、灵活。

2、运算符丰富。C的运算符包含的范围广泛，共有34种运算符。C将括号、赋值、强制类型转换等都作为运算符处理。

3、数据结构丰富，具有现代化语言的各种数据结构。 4、具有结构化的控制语句。

5、语法不太严格，程序设计自由度大。

6、C语言允许直接访问物理地址，能进行位操作，能实现汇编语言的大部分功能，可以直接对硬件进行操作。

7、生成目标代码质量高，程序执行效率高。 8、C程序适用范围大,可移植性好。 3．1．3 C源程序的结构特点

（1）一个C语言源程序可以由一个或多个源文件组成。

（2）一个源程序不论由多少个文件组成，都有一个且只能有一个main函数，即主函数。

（3）每个源文件可由一个或多个函数组成。

（4）每一个说明，每一个语句都必须以分号结尾。但预处理命令，函数头和花括号“}”之后不能加分号。

（5）源程序中可以有预处理命令(include 命令仅为其中的一种)，预处理命令通常应放在源文件或源程序的最前面。

（6）标识符，关键字之间必须至少加一个空格以示间隔。若已有明显的间隔符，也可不再加空格来间隔。

3．2 软件设计

软件设计思想：

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系统运行时，主程序调度LED先进行程序初始化，若有人输入手机号按下“存包键”时先由随机数模块产生一个随机数和手机号一起保存在单片机内部数组中，同时要存包的柜子打开,并将产生的密码和柜号发送到输入的手机号上。存包的过程也就此结束。

当有取包时必然先要输入存包时所显示的密码，输入密码时运行键盘扫描模块扫描所输入的按键值并按下“取包键”，假如输入的密码是正确的，系统将通过LED显示所输入的密码是正确的并且系统将打开你存包时所打开的箱子。

3．2．1 程序设计步骤

程序设计就是用计算机所能接受的语言把所需解决问题的步骤逐一描述出来，也就是编制计算机的程序，在设计应用系统时，软件的编制是重要环节。软件的质量直接影响整个系统功能的实现。应用程序的设计因系统而异，但程序设计总是有共同特点及其规律的。在编写程序时，采取如下几个步骤：

(1) 分析问题，明确所要解决问题的要求，将软件分成若干个相对的部分。根据功能关系和时序关系，设计出合理的软件总体结构。

(2) 定程序框图，即根据所选择的计算方法制定框图，这不仅是程序设计的一个重要组成，而且是决定成败的关键部分。

(3) 合理分配系统资源，包括定时器/计数器、中断、堆栈等。分配好单元后，进一步将程序框图画成详细的操作流程。

(4) 根据程序的流程图和指令系统编写出程序。注意在程序的有关位置处写上功能注释，提高程序的可读性。

(5) 程序调试。通过编辑软件编辑出的源程序，必须用编译程序汇编后生成目标代码。如果源程序有语法错误，需修改源文件后继续编译，直到无语法错误为止，然后利用目标代码通过仿真器进行程序调试，排除设计和编程中的错误直到成功。

(6) 程序优化。使各功能程序模块化，子程序化，缩短程序的长度，加快运算速度和节省数据存储空间，减少程序执行的时间。

3．2．2 程序各模块设计

本系统由四个程序模块和一个主程序组成，四个程序模块分别为随机数模块、箱柜模块、LED模块、键盘扫描模块组成。

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3．2．3 程序流程图

开 存包过程

无键按下 LED初键盘 有键按下 主程序 返回 主程 打开存包键Y VI 产生随返回主程序并GCM发送显北京化工大学北方学院毕业设计（论文）

无键按下 键盘图3-1 程序流程图 有键按下 取包过程 3．2．4 各模块的软件程序设计 主程序 （1）随机模块：下图为随机模块的程序框架。

6位密码输入 提箱N 返回主 密码示子程序并 Y 删除密显LCD提 打 开对示示打开

图3-2 随机模块程序框图 开3．2．5 密码验证

产生包时输入密码或手机号,将输入的密码或手机号与存储的密码和手机号进行对比。相一个经计同则执行开柜命令,不同则提示错误。 产生

一个6

当键盘输入手机号时，系统内部产生随机密码,并将密码与手机号进行存储,取

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4 系统调试

本系统的调试主要分为硬件调试、软件调试等两大部分。经过初步的分析设计后，在制作硬件电路的同时，调试也在穿插进行。这样有利于问题的分析和解决，不会造成问题的积累，而且不会因为一个小问题而进行整体电路的检查，从而可以节约大量的调试时间。软件编程中，首先完成单元功能模块的调试，然后进行系统调试，整体上与硬件调试的方法差不多。联机调试是最重要的一部分，同时也是本设计成功的关键。

4．1 硬件调试

首先电路板焊接完毕之后想用万用测一下电源、地之间是否短路，如果正常在上电。第二:上电之后用万用表测各个电压是否正常；第三：下载程序，按各个功能模块一步一步调试。

4．2 软件调试

将事先编写好的程序写入仿真软件里的单片机中，然后通过Proteus仿真软件进

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行仿真。如有错误或实现不了预想的功能，则要对程序进行修改,以达到设计的最终目的。

4．3调试中遇到的问题及解决方法

4．3．1硬件

遇到的问题:没有输出，没供电，有虚焊、错焊、漏焊等。

解决方法:检查每一个焊点是否有虚焊、错焊、漏焊等情况, 上电之后用万用表测各个电压是否正常。

4．3．2 软件

遇到的问题:程序出错导致无法实现设计目的,如数据类型定义错误等。

解决方法:认真修改程序,再调试,直至无错误为止。

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结 论

在本系统中，实现了模拟电子存包的功能。用STCC52为核心CPU进行系统计算控制，各个模块通过系统主程序来调度实现系统所需要的功能。通过本次设计,使我更加深入地了解了51系列单片机的功能特点,及其具体使用，比如寄存器、定时器、RAM、ROM。通过本次设计遇到的很多问题，使自己真正了解到自己在一些方面知识的匮乏，如单片机的P3接口的驱动能力很强不是很适合输入输出数字。在自己的不断摸索中和导师的指导下，终于完成了此次的设计任务，达到了最终的目的。

在以后的学习当中，一定要不断克服，自己在相关知识方面的欠缺，不断提高自己。

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参考文献

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致 谢

伴随着文章的末尾,我大学本科的学习生涯也即将结束，在这短暂的大学四年里,许多老师和同学都给予了我莫大的帮助,感谢那些在我这青春最美好的阶段陪我过的每一个人。

四年就要过去了，我学到了许多，不只是知识，更有做人的道理，我要感谢这四年来所有教授我的老师，衷心地对每一位老师说一句：您辛苦了！

此外，我还要感谢陈晓芳老师在我的论文初期选题、制定计划及中期检查、后期修改等方面都给予我的精心指导。指导过程中，老师对待同学有耐心、细致入微；对待知识严谨、专注、博学。老师治学、为人之态度使我深有感触，论文的顺利完成与老师的悉心教导密不可分。

再次感谢同学、老师以及家人对我学习、成长中的关心与帮助，我相信，毕业不是结束，而是人生另一个辉煌的开始！

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