毕业论文：自动取款机系统设计

毕业设计（论文）

题目： 自动取款机系统设计

院（系） 　信息科学与工程学院 　　 　
专 业 　　　电子信息工程　　 　　
届 别 　　　2012届　　 　



摘 要

随着电子技术的迅速发展，特别是随着大规模集成电路的出现，给人类生活带来了根本性的改变。尤其是单片机技术的应用产品已经走进了千家万户，如ATM自动取款机的出现给人们的生活带来了诸多方便。
本文描述了系统硬件工作原理，并附以系统结构框图加以说明，着重介绍了本系统所应用的各硬件及其接口技术和各硬件模块的功能及工作过程；其次，详细阐述了程序的各个模块和实现过程。本设计以数字集成电路技术为基础，单片机技术为核心。编写的主导思想软硬件相结合，以硬件为基础，来进行各功能模块的编写。
本系统为了便于扩展和更改，软件的设计采用模块化结构，使程序设计的逻辑关系更加简洁明了。系统通过按键操作来控制LCD显示。
　

关键词：ATM自动取款机；单片机；存储器；液晶显示屏


ABSTRACT


Along with electronic technologys rapidly e*pand, specially along with large scale integrated circuits appearance, lived for the humanity has brought the fundamental change. Especially the monolithic integrated circuit technologys application product already entered everyone, if the electronic ten thousand calendars appearances have brought conveniently many for peoples life.
This article described the system hardware principle of work, and attaches by the system structure diagram e*plained that introduced emphatically this system applies various hardware and connection technology and various hardware module function and work process; Ne*t, elaborated in detail procedure each module and realizes the process. This design take the digital integrated circuit technology as the foundation, the monolithic integrated circuit technology is a core. The compilation guiding ideology software and hardware unifies, take the hardware as the foundation, carries on various functional module the compilation.
This system for ease of the e*pansion and the change, softwares design uses the modular structure, causes the programming the logical relation even more simple and brief.The system through the key operate to control the LCD display.

keywords：ATM automatic teller machine; Monolithic integrated circuit; memorizer；liquid crystal display

目 录

摘 要 I
ABSTRACT II
第一章 引言 1
1.1课题的背景及其意义 1
1.2ATM的发展与现状 1
1.3市场背景 2
第二章 设计方案 3
2.1课题题目 3
2.2课题要求 3
2.3方案论证 3
第三章 整机电路工作原理 6
3.1整机电
……（新文秘网https://www.wm114.cn省略3120字，正式会员可完整阅读）……　
图3-2
当要在屏幕显示字时，单片机P2.3、P2.4输出控制LCD左右半屏信号，控制左右半屏显示，同时通过P0口传递字符信息，使LCD显示想要的文字。
3.2.2 _部分

图3-3
每次按键按下，单片机P3.7都产生一个短暂的高电平，通过三极管Q1的放大驱动有源蜂鸣器发出嘟的响声，提示有按键按下。

3.3.3 按键部分










图3-4
该矩阵键盘用于输入银行卡密码，连接着单片机P3口，采用扫描法，识别按键是否按下。卡1、卡2、卡3低电平有效，当其中一个按键按下时，产生的低电平信号，使单片机产生一个控制信号，控制LCD显示密码输入界面。

3.2.4 CPU电路

图3-5

电路的整个控制都是单片机来实现的，本电路单片机与按键、LCD、喇叭相连，通过接收按键信息来控制LCD的显示，而且每次有按键按下都会使P3.7口产生一个短脉冲控制喇叭嘟一声。另外单片机内部还储存着一些初始数据，比如卡1、卡2、卡3的原始存款等。总之本设计的关键部分就是单片机的控制作用。

3.2.5电源电路
电源是正5V输出模块，为单片机、外部存储器、液晶显示器等芯片提供电源； 78系列采用电压控制型，为保证稳压效果，稳压器的输入和输出压差一般取4到6V，其中输入电压为交流220V，再进行整流。整流通过集成整流堆进行。后面所接电容C1、C2为滤波电容进行滤波，电解电容留有一定裕量，否则影响到滤波效果。



如图3-6所示。

图3-6
本电路中使用的稳压电容大小为1000uf，耐压为25伏。其不需要采用大容量的电解电容器，容量大小为100uF，耐压为25伏，再接入0.1µF的电容器，便可减少因为电源波动的影响和滤去纹波，很好地改善负载的瞬态响应。由于负载和电源公共地未接通，所以增加一个二极管，起到保护作用。
3.3软件部分
本设计的重点跟难点就是软件部分，搭建好基本的硬件平台后，所以电路的控制和数据的改变都是通过控制程序来实现的。单片机通过端口与按键、LCD、喇叭等相连，接收或者输出高低电平，实现与各部件的信息交换。整个的系统功能都是通过程序设计来实现。













程序流程如图：


图3-7




详细程序见附录


第四章 主要元器件功能参数
4.1主要元器件参数
4.1.1STC90C516RD+单片机
STC90C516RD+是一种带61K字节闪烁可编程可檫除只读存储器（FPEROM-Flash Programable and Erasable Read Only Memory ）的低电压，高性能COMOS8的微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL搞密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
单片机总控制电路如下图4-1：


图4-1
1.时钟电路
STC90C516RD+内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚R*D和T*D分别是此放大器的输入端和输出端。时钟可以由内部方式产生或外部方式产生。内部方式的时钟电路如图4-2(a) 所示，在R*D和T*D引脚上外接定时元件，内部振荡器就产生自激振荡。定时元件通常采用石英晶体和电容组成的并联谐振回路。晶体振荡频率可以在1.2～12MHz之间选择，电容值在5～30pF之间选择，电容值的大小可对频率起微调的作用。
外部方式的时钟电路如图4-2（b）所示，R*D接地，T*D接外部振荡器。对外部振荡信号无特殊要求，只要求保证脉冲宽度，一般采用频率低于12MHz的方波信号。片内时钟发生器把振荡频率两分频，产生一个两相时钟P1和P2，供单片机使用。
示，R*D接地，T*D接外部振荡器。对外部振荡信号无特殊要求，只要求保证脉冲宽度，一般采用频率低于12MHz的方波信号。片内时钟发生器把振荡频率两分频，产生一个两相时钟P1和P2，供单片机使用。
R*D接地，T*D接外部振荡器。对外部振荡信号无特殊要求，只要求保证脉冲宽度，一般采用频率低于12MHz的方波信号。片内时钟发生器把振荡频率两分频，产生一个两相时钟P1和P2，供单片机使用。


（a）内部方式时钟电路 （b）外部方式时钟电路
图4-2
2.复位及复位电路
（1）复位操作
复位是单片机的初始化操作。其主要功能是把PC初始化为0000H，使单片机从0000H单元开始执行程序。除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需按复位键重新启动。
除PC之外，复位操作还对其他一些寄存器有影响，它们的复位状态如表一所示。
表4-1 一些寄存器的复位状态
寄存器 复位状态 寄存器 复位状态
PC 0000H TCON 00H
ACC 00H TL0 00H
PSW 00H TH0 00H
SP 07H TL1 00H
DPTR 0000H TH1 00H
P0-P3 FFH SCON 00H
IP **000000B SBUF 不定
IE 0*000000B PCON 0***0000B
TMOD 00H

（2）复位信号及其产生
RST引脚是复位信号的输入端。复位信号是高电平有效，其有效时间应持续24个振荡周期(即二个机器周期)以上。若使用颇率为6MHz的晶振，则复位信号持续时间应超过4us才能完成复位操作。
产生复位信号的电路逻辑如图12所示：

图4-3
整个复位电路包括芯片内、外两部分。外部电路产生的复位信号(RST)送至施密特触发器，再由片内复位电路在每个机器周期的S5P2时刻对施密特触发器的输出进行采样，然后才得到内部复位操作所需要的信号。
复位操作有上电自动复位相按键手动复位两种方式。
上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的，其电路如图4-4（a）所示。这佯，只要电源Vcc的上升时间不超过1ms，就可以实现自动上电复位，即接通电源就成了系统的复位初始化。
按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种。其中，按键电平复位是通过使复位端经电阻与Vcc电源接通而实现的，其电路如图4-4（b）所示；而按键脉冲复位则是利用RC微分电路产生的正脉冲来实现的，
其电路如图4-4所示：
（a）上电复位 （b）按键电平复位 （c）按键脉冲复位
图4-4

上述电路图中的电阻、电容参数适用于6MHz晶振，能保证复位信号高电平持续时间大于2个机器周期。
本系统的复位电路采用图4-4（b）上电复位方式。

STC90C516RD+具体介绍如下：
① 主电源引脚（2根）
VCC(Pin40)：电源输入，接＋5V电源
GND(Pin20)：接地线
②外接晶振引脚（2根）
*TAL1(Pin19)：片内振荡电路的输入端
*TAL2(Pin20)：片内振荡电路的输出端
③控制引脚（4根）
RST/VPP(Pin9)：复位引脚，引脚上出现2个机器周期的高电平将使单片机复位。
ALE/PROG(Pin30)：地址锁存允许信号
PSEN(Pin29)：外部存储器读选通信号
EA/VPP(Pin31)：程序存储器的内外部选通，接低电平从外部程序存储器读指令，如果接高电平则从内部程序存储器读指令。
④可编程输入/输出引脚（32根）
STC90C516RD+单片机有4组8位的可编程I/O口，分别位P0、P1、P2、P3口，每个口有8位（8根引脚），共32根。
PO口（Pin39～Pin32）：8位双向I/O口线，名称为P0.0～P0.7
P1口（Pin1～Pin8）：8位准双向I/O口线，名称为P1.0～P1.7
P2口（Pin21～Pin28）：8位准双向I/O口线，名称为P2.0～P2.7
P3口（Pin10～Pin17）：8位准双向I/O口线，名称为P3.0～P3.7

STC90C516RD+主要功能如表4-2所示。
表4-2 STC90C516RD+主要功能
主要功能特性
兼容MCS51指令系统 61K可反复擦写Flash ROM
32个双向I/O口 1280*8bit内部RAM
3个16位可编程定时/计数器中断 时钟频率0-40MHz
2个串行中断 可编程UART串行通道
2个外部中断源 共6个中断源
2个读写中断口线 3级加密位
低功耗空闲和掉电模式 软件设置睡眠和唤醒功能
4.1.2 AT24C02存储芯片
概述
　　AT24C02是一个串行CMOS PROM， 内部含有256个8位字节，CATALYST公司的先进CMOS技术实质上减少了器件的功耗。AT24C02有一个16字节页写缓冲器。该器件通过 C总线接口进行操作，有一个专门的写保护功能。
　　
管脚配置
　
图4-5
极限参数
　　工作温度工业级-55℃ +125℃
　　商业级0 ℃+75℃
　　贮存温度-65℃ +150℃
　　各管脚承受电压-2.0 Vcc+2.0V
　　Vcc管脚承受电压-2.0 +7.0V
　　封装功率损耗（Ta=25℃） 1.0W
　　焊接温度(10 秒) 300℃
　　输出短路电流100mA
　　
功能描述
AT24C02支持 C，总线数据传送协议 C，总线协议规定任何将数据传送到总线的器件作为发送器。任何从总线接收数据的器件为接收器。数据传送是由产生串行时钟和所有起始停止信号的主器件控制的。主器件和从器件都可以作为发送器或接收器，但由主器件控制传送数据（发送或接收）的模式，通过器件地址输入端A0、A1和A2可以实现将最多8个AT24C02器件连接到总线上。




管脚描述　
表4-3

SCL 串行时钟
　　AT24C02串行时钟输入管脚用于产生器件所有数据发送或接收的时钟，这是一个输入管脚。
　　SDA 串行数据/地址
　　AT24C02 双向串行数据/地址管脚用于器件所有数据的发送或接收，SDA 是一个开漏输出管脚，可与其它开漏输出或集电极开路输出进行线或（wire-OR）。
　　A0、A1、A2 器件地址输入端
　　这些输入脚用于多个器件级联时设置器件地址，当这些脚悬空时默认值为0。当使用AT24C02 时最大可级联8个器件。如果只有一个AT24C02被总线寻址，这三个地址输入脚（A0、A1、A2 ）可悬空或连接到Vss，如果只有一个AT24C02被总线寻址这三个地址输入脚（A0、A1、A2 ）必须连接到Vss。
　　WP 写保护
如果WP管脚连接到Vcc，所有的内容都被写保护只能读。当WP管脚连接到Vss 或悬空允许器件进行正常的读/写操作
4.2 LCD液晶显示
概述
12864B是一种图形点阵液晶显示器,它主要由行驱动器/ 列驱动器及128*64全点阵液晶显示器组成.可完成图形显示,也可以显示8*4个(16*16点阵)汉字.
主要技术参数和性能:
1.电源:VDD:+5V；LCD外接驱动电压为 -3.0∽-8.0V
2.显示内容:128(列)*64(行)点
3.全屏幕点阵
4.七种指令
5.与CPU接口采用8位数据总线并行输入输出和8条控制线.
6.占空比1/64
7.工作温度: 0℃ ∽ +60℃ ,存储温度: -20℃ ∽ +70℃
外形尺寸图

图4-6
模块主要硬件构成说明

IC3为行驱动器.IC1,IC2为列驱动器.IC1,IC2,IC3含有如下主要功能器件.了解如下器件有利于对LCD模块之编程.
1.指令寄存器(IR)
IR是用来寄存指令码,与数据寄存器寄存数据相对应.当D/I=1 时,在E信号下降沿的作用下,指令码写入IR.
2.数据寄存器(DR)
DR是用来寄存数据的,与指令寄存器寄存指令相对应.当D/I=1时,在E信号的下降沿作用下,图形显示数据写入DR,或在E信号高电平作用下由DR读到DB7~DB0 数据总线.DR 和DDRAM之间的数据传输是模块内部自动执行的.
3.忙标志:BF
BF标志提供内部工作情况.BF=1表示模块在进行内部操作,此时模块不接受外部指令和数据.BF=0时,模块为准备状态,随时可接受外部指令和数据.
利用STATUS READ 指令,可以将BF读到DB7总线,从而检验模块之工作状态.
4.显示控制触发器DFF
此触发器是用于模块屏幕显示开和关的控制。DFF=1为开显示（DISPLAY ON),DDRAM 的内容就显示在屏幕上，DDF=0为关显示（DISPLAY OFF)。
DDF 的状态是指令DISPLAY ON/OFF和RST信号控制的。
5.*Y地址计数器
*Y地址计数器是一个9位计数器。高三位是*地址计数器，低6位为Y地址计数器，*Y地址计数器实际上是作为DDRAM的地址指针，*地址计数器为DDRAM的页指针，Y地址计数器为DDRAM的Y地址指针。
*地址计数器是没有记数功能的，只能用指令设置。
Y地址计数器具有循环记数功能，各显示数据写入后，Y地址自动加1，Y地址指针从0到63。
6.显示数据RAM(DDRAM)
DDRAM是存贮图形显示数据的。数据为1表示显示选择，数据为0表示显示非选择。DDRAM与地址和显示位置的关系见DDRAM地址表（见第6页）。
7.Z地址计数器
Z地址计数器是一个6位计数器，此计数器具备循环记数功能，它是用于显示行扫描同步。当一行扫描完成，此地址计数器自动加1，指向下一行扫描数据，RST复位后Z地址计数器为0。
Z地址计数器可以用指令DISPLAY START LINE 预置。因此，显示屏幕的起始行就由此指令控制，即DDRAM的数据从哪一行开始显示在屏幕的第一行。此模块的DDRAM共64行，屏幕可以循环滚动显示64行。


模块的外部接口如表4-4

表4-4
表 2 管脚号 管脚名称 LEVER 管脚功能描述
1 VSS 0V 电源地
2 VDD 5.0V 电源电压
3 V0 - 液晶显示器驱动电压
4 RS H/L D/I=“H”,表示DB7~DB0为显示数据
D/I=“L”,表示DB7~DB0为显示指令数据
5 R/W H/L R/W=“H”,E=“H”,数据被读到DB7~DB0
R/W=“L”,E=“H→L”, DB7~DB0的数据被写到IR或DR
6 E H/L 使能信号：R/W=“L”,E信号下降沿锁存DB7~DB0
R/W=“H”,E=“H” DRAM数据读到
DB7~DB0
7 DB0 H/L 数据线
8 DB1 H/L 数据线
9 DB2 H/L 数据线
10 DB3 H/L 数据线
11 DB4 H/L 数据线
12 DB5 H/L 数据线
13 DB6 H/L 数据线
14 DB7 H/L 数据线
15 CS1 H/L H:选择芯片(右半屏)信号
16 CS2 H/L H:选择芯片(左半屏)信号
17 RET H/L 复位信号,低电平复位
18 VOUT -10V LCD驱动负电压
19 LED+ DC+5V LED背光板电源
20 LED- DC0V LED背光板电源



指令表如表4-5
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