畢業(yè)論文：自動取款機系統(tǒng)設(shè)計

畢業(yè)設(shè)計（論文）

題目： 自動取款機系統(tǒng)設(shè)計

院（系） 　信息科學(xué)與工程學(xué)院 　　 　
專 業(yè) 　　　電子信息工程　　 　　
屆 別 　　　2012屆　　 　



摘 要

隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是隨著大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，給人類生活帶來了根本性的改變。尤其是單片機技術(shù)的應(yīng)用產(chǎn)品已經(jīng)走進了千家萬戶，如ATM自動取款機的出現(xiàn)給人們的生活帶來了諸多方便。
本文描述了系統(tǒng)硬件工作原理，并附以系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖加以說明，著重介紹了本系統(tǒng)所應(yīng)用的各硬件及其接口技術(shù)和各硬件模塊的功能及工作過程；其次，詳細闡述了程序的各個模塊和實現(xiàn)過程。本設(shè)計以數(shù)字集成電路技術(shù)為基礎(chǔ)，單片機技術(shù)為核心。編寫的主導(dǎo)思想軟硬件相結(jié)合，以硬件為基礎(chǔ)，來進行各功能模塊的編寫。
本系統(tǒng)為了便于擴展和更改，軟件的設(shè)計采用模塊化結(jié)構(gòu)，使程序設(shè)計的邏輯關(guān)系更加簡潔明了。系統(tǒng)通過按鍵操作來控制LCD顯示。
　

關(guān)鍵詞：ATM自動取款機；單片機；存儲器；液晶顯示屏


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 錄

摘 要 I
ABSTRACT II
第一章 引言 1
1.1課題的背景及其意義 1
1.2ATM的發(fā)展與現(xiàn)狀 1
1.3市場背景 2
第二章 設(shè)計方案 3
2.1課題題目 3
2.2課題要求 3
2.3方案論證 3
第三章 整機電路工作原理 6
3.1整機電
……（新文秘網(wǎng)http://jey722.cn省略3120字，正式會員可完整閱讀）……　
圖3-2
當要在屏幕顯示字時，單片機P2.3、P2.4輸出控制LCD左右半屏信號，控制左右半屏顯示，同時通過P0口傳遞字符信息，使LCD顯示想要的文字。
3.2.2 _部分

圖3-3
每次按鍵按下，單片機P3.7都產(chǎn)生一個短暫的高電平，通過三極管Q1的放大驅(qū)動有源蜂鳴器發(fā)出嘟的響聲，提示有按鍵按下。

3.3.3 按鍵部分










圖3-4
該矩陣鍵盤用于輸入銀行卡密碼，連接著單片機P3口，采用掃描法，識別按鍵是否按下�？�1、卡2、卡3低電平有效，當其中一個按鍵按下時，產(chǎn)生的低電平信號，使單片機產(chǎn)生一個控制信號，控制LCD顯示密碼輸入界面。

3.2.4 CPU電路

圖3-5

電路的整個控制都是單片機來實現(xiàn)的，本電路單片機與按鍵、LCD、喇叭相連，通過接收按鍵信息來控制LCD的顯示，而且每次有按鍵按下都會使P3.7口產(chǎn)生一個短脈沖控制喇叭嘟一聲。另外單片機內(nèi)部還儲存著一些初始數(shù)據(jù)，比如卡1、卡2、卡3的原始存款等�？傊驹O(shè)計的關(guān)鍵部分就是單片機的控制作用。

3.2.5電源電路
電源是正5V輸出模塊，為單片機、外部存儲器、液晶顯示器等芯片提供電源； 78系列采用電壓控制型，為保證穩(wěn)壓效果，穩(wěn)壓器的輸入和輸出壓差一般取4到6V，其中輸入電壓為交流220V，再進行整流。整流通過集成整流堆進行。后面所接電容C1、C2為濾波電容進行濾波，電解電容留有一定裕量，否則影響到濾波效果。



如圖3-6所示。

圖3-6
本電路中使用的穩(wěn)壓電容大小為1000uf，耐壓為25伏。其不需要采用大容量的電解電容器，容量大小為100uF，耐壓為25伏，再接入0.1µF的電容器，便可減少因為電源波動的影響和濾去紋波，很好地改善負載的瞬態(tài)響應(yīng)。由于負載和電源公共地未接通，所以增加一個二極管，起到保護作用。
3.3軟件部分
本設(shè)計的重點跟難點就是軟件部分，搭建好基本的硬件平臺后，所以電路的控制和數(shù)據(jù)的改變都是通過控制程序來實現(xiàn)的。單片機通過端口與按鍵、LCD、喇叭等相連，接收或者輸出高低電平，實現(xiàn)與各部件的信息交換。整個的系統(tǒng)功能都是通過程序設(shè)計來實現(xiàn)。













程序流程如圖：


圖3-7




詳細程序見附錄


第四章 主要元器件功能參數(shù)
4.1主要元器件參數(shù)
4.1.1STC90C516RD+單片機
STC90C516RD+是一種帶61K字節(jié)閃爍可編程可檫除只讀存儲器（FPEROM-Flash Programable and Erasable Read Only Memory ）的低電壓，高性能COMOS8的微處理器，俗稱單片機。該器件采用ATMEL搞密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。
單片機總控制電路如下圖4-1：


圖4-1
1.時鐘電路
STC90C516RD+內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳R*D和T*D分別是此放大器的輸入端和輸出端。時鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。內(nèi)部方式的時鐘電路如圖4-2(a) 所示，在R*D和T*D引腳上外接定時元件，內(nèi)部振蕩器就產(chǎn)生自激振蕩。定時元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。晶體振蕩頻率可以在1.2～12MHz之間選擇，電容值在5～30pF之間選擇，電容值的大小可對頻率起微調(diào)的作用。
外部方式的時鐘電路如圖4-2（b）所示，R*D接地，T*D接外部振蕩器。對外部振蕩信號無特殊要求，只要求保證脈沖寬度，一般采用頻率低于12MHz的方波信號。片內(nèi)時鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產(chǎn)生一個兩相時鐘P1和P2，供單片機使用。
示，R*D接地，T*D接外部振蕩器。對外部振蕩信號無特殊要求，只要求保證脈沖寬度，一般采用頻率低于12MHz的方波信號。片內(nèi)時鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產(chǎn)生一個兩相時鐘P1和P2，供單片機使用。
R*D接地，T*D接外部振蕩器。對外部振蕩信號無特殊要求，只要求保證脈沖寬度，一般采用頻率低于12MHz的方波信號。片內(nèi)時鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產(chǎn)生一個兩相時鐘P1和P2，供單片機使用。


（a）內(nèi)部方式時鐘電路 （b）外部方式時鐘電路
圖4-2
2.復(fù)位及復(fù)位電路
（1）復(fù)位操作
復(fù)位是單片機的初始化操作。其主要功能是把PC初始化為0000H，使單片機從0000H單元開始執(zhí)行程序。除了進入系統(tǒng)的正常初始化之外，當由于程序運行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為擺脫困境，也需按復(fù)位鍵重新啟動。
除PC之外，復(fù)位操作還對其他一些寄存器有影響，它們的復(fù)位狀態(tài)如表一所示。
表4-1 一些寄存器的復(fù)位狀態(tài)
寄存器 復(fù)位狀態(tài) 寄存器 復(fù)位狀態(tài)
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）復(fù)位信號及其產(chǎn)生
RST引腳是復(fù)位信號的輸入端。復(fù)位信號是高電平有效，其有效時間應(yīng)持續(xù)24個振蕩周期(即二個機器周期)以上。若使用頗率為6MHz的晶振，則復(fù)位信號持續(xù)時間應(yīng)超過4us才能完成復(fù)位操作。
產(chǎn)生復(fù)位信號的電路邏輯如圖12所示：

圖4-3
整個復(fù)位電路包括芯片內(nèi)、外兩部分。外部電路產(chǎn)生的復(fù)位信號(RST)送至施密特觸發(fā)器，再由片內(nèi)復(fù)位電路在每個機器周期的S5P2時刻對施密特觸發(fā)器的輸出進行采樣，然后才得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號。
復(fù)位操作有上電自動復(fù)位相按鍵手動復(fù)位兩種方式。
上電自動復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實現(xiàn)的，其電路如圖4-4（a）所示。這佯，只要電源Vcc的上升時間不超過1ms，就可以實現(xiàn)自動上電復(fù)位，即接通電源就成了系統(tǒng)的復(fù)位初始化。
按鍵手動復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。其中，按鍵電平復(fù)位是通過使復(fù)位端經(jīng)電阻與Vcc電源接通而實現(xiàn)的，其電路如圖4-4（b）所示；而按鍵脈沖復(fù)位則是利用RC微分電路產(chǎn)生的正脈沖來實現(xiàn)的，
其電路如圖4-4所示：
（a）上電復(fù)位 （b）按鍵電平復(fù)位 （c）按鍵脈沖復(fù)位
圖4-4

上述電路圖中的電阻、電容參數(shù)適用于6MHz晶振，能保證復(fù)位信號高電平持續(xù)時間大于2個機器周期。
本系統(tǒng)的復(fù)位電路采用圖4-4（b）上電復(fù)位方式。

STC90C516RD+具體介紹如下：
① 主電源引腳（2根）
VCC(Pin40)：電源輸入，接＋5V電源
GND(Pin20)：接地線
②外接晶振引腳（2根）
*TAL1(Pin19)：片內(nèi)振蕩電路的輸入端
*TAL2(Pin20)：片內(nèi)振蕩電路的輸出端
③控制引腳（4根）
RST/VPP(Pin9)：復(fù)位引腳，引腳上出現(xiàn)2個機器周期的高電平將使單片機復(fù)位。
ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號
PSEN(Pin29)：外部存儲器讀選通信號
EA/VPP(Pin31)：程序存儲器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存儲器讀指令，如果接高電平則從內(nèi)部程序存儲器讀指令。
④可編程輸入/輸出引腳（32根）
STC90C516RD+單片機有4組8位的可編程I/O口，分別位P0、P1、P2、P3口，每個口有8位（8根引腳），共32根。
PO口（Pin39～Pin32）：8位雙向I/O口線，名稱為P0.0～P0.7
P1口（Pin1～Pin8）：8位準雙向I/O口線，名稱為P1.0～P1.7
P2口（Pin21～Pin28）：8位準雙向I/O口線，名稱為P2.0～P2.7
P3口（Pin10～Pin17）：8位準雙向I/O口線，名稱為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指令系統(tǒng) 61K可反復(fù)擦寫Flash ROM
32個雙向I/O口 1280*8bit內(nèi)部RAM
3個16位可編程定時/計數(shù)器中斷 時鐘頻率0-40MHz
2個串行中斷 可編程UART串行通道
2個外部中斷源 共6個中斷源
2個讀寫中斷口線 3級加密位
低功耗空閑和掉電模式 軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能
4.1.2 AT24C02存儲芯片
概述
　　AT24C02是一個串行CMOS PROM， 內(nèi)部含有256個8位字節(jié)，CATALYST公司的先進CMOS技術(shù)實質(zhì)上減少了器件的功耗。AT24C02有一個16字節(jié)頁寫緩沖器。該器件通過 C總線接口進行操作，有一個專門的寫保護功能。
　　
管腳配置
　
圖4-5
極限參數(shù)
　　工作溫度工業(yè)級-55℃ +125℃
　　商業(yè)級0 ℃+75℃
　　貯存溫度-65℃ +150℃
　　各管腳承受電壓-2.0 Vcc+2.0V
　　Vcc管腳承受電壓-2.0 +7.0V
　　封裝功率損耗（Ta=25℃） 1.0W
　　焊接溫度(10 秒) 300℃
　　輸出短路電流100mA
　　
功能描述
AT24C02支持 C，總線數(shù)據(jù)傳送協(xié)議 C，總線協(xié)議規(guī)定任何將數(shù)據(jù)傳送到總線的器件作為發(fā)送器。任何從總線接收數(shù)據(jù)的器件為接收器。數(shù)據(jù)傳送是由產(chǎn)生串行時鐘和所有起始停止信號的主器件控制的。主器件和從器件都可以作為發(fā)送器或接收器，但由主器件控制傳送數(shù)據(jù)（發(fā)送或接收）的模式，通過器件地址輸入端A0、A1和A2可以實現(xiàn)將最多8個AT24C02器件連接到總線上。




管腳描述　
表4-3

SCL 串行時鐘
　　AT24C02串行時鐘輸入管腳用于產(chǎn)生器件所有數(shù)據(jù)發(fā)送或接收的時鐘，這是一個輸入管腳。
　　SDA 串行數(shù)據(jù)/地址
　　AT24C02 雙向串行數(shù)據(jù)/地址管腳用于器件所有數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收，SDA 是一個開漏輸出管腳，可與其它開漏輸出或集電極開路輸出進行線或（wire-OR）。
　　A0、A1、A2 器件地址輸入端
　　這些輸入腳用于多個器件級聯(lián)時設(shè)置器件地址，當這些腳懸空時默認值為0。當使用AT24C02 時最大可級聯(lián)8個器件。如果只有一個AT24C02被總線尋址，這三個地址輸入腳（A0、A1、A2 ）可懸空或連接到Vss，如果只有一個AT24C02被總線尋址這三個地址輸入腳（A0、A1、A2 ）必須連接到Vss。
　　WP 寫保護
如果WP管腳連接到Vcc，所有的內(nèi)容都被寫保護只能讀。當WP管腳連接到Vss 或懸空允許器件進行正常的讀/寫操作
4.2 LCD液晶顯示
概述
12864B是一種圖形點陣液晶顯示器,它主要由行驅(qū)動器/ 列驅(qū)動器及128*64全點陣液晶顯示器組成.可完成圖形顯示,也可以顯示8*4個(16*16點陣)漢字.
主要技術(shù)參數(shù)和性能:
1.電源:VDD:+5V；LCD外接驅(qū)動電壓為 -3.0∽-8.0V
2.顯示內(nèi)容:128(列)*64(行)點
3.全屏幕點陣
4.七種指令
5.與CPU接口采用8位數(shù)據(jù)總線并行輸入輸出和8條控制線.
6.占空比1/64
7.工作溫度: 0℃ ∽ +60℃ ,存儲溫度: -20℃ ∽ +70℃
外形尺寸圖

圖4-6
模塊主要硬件構(gòu)成說明

IC3為行驅(qū)動器.IC1,IC2為列驅(qū)動器.IC1,IC2,IC3含有如下主要功能器件.了解如下器件有利于對LCD模塊之編程.
1.指令寄存器(IR)
IR是用來寄存指令碼,與數(shù)據(jù)寄存器寄存數(shù)據(jù)相對應(yīng).當D/I=1 時,在E信號下降沿的作用下,指令碼寫入IR.
2.數(shù)據(jù)寄存器(DR)
DR是用來寄存數(shù)據(jù)的,與指令寄存器寄存指令相對應(yīng).當D/I=1時,在E信號的下降沿作用下,圖形顯示數(shù)據(jù)寫入DR,或在E信號高電平作用下由DR讀到DB7~DB0 數(shù)據(jù)總線.DR 和DDRAM之間的數(shù)據(jù)傳輸是模塊內(nèi)部自動執(zhí)行的.
3.忙標志:BF
BF標志提供內(nèi)部工作情況.BF=1表示模塊在進行內(nèi)部操作,此時模塊不接受外部指令和數(shù)據(jù).BF=0時,模塊為準備狀態(tài),隨時可接受外部指令和數(shù)據(jù).
利用STATUS READ 指令,可以將BF讀到DB7總線,從而檢驗?zāi)K之工作狀態(tài).
4.顯示控制觸發(fā)器DFF
此觸發(fā)器是用于模塊屏幕顯示開和關(guān)的控制。DFF=1為開顯示（DISPLAY ON),DDRAM 的內(nèi)容就顯示在屏幕上，DDF=0為關(guān)顯示（DISPLAY OFF)。
DDF 的狀態(tài)是指令DISPLAY ON/OFF和RST信號控制的。
5.*Y地址計數(shù)器
*Y地址計數(shù)器是一個9位計數(shù)器。高三位是*地址計數(shù)器，低6位為Y地址計數(shù)器，*Y地址計數(shù)器實際上是作為DDRAM的地址指針，*地址計數(shù)器為DDRAM的頁指針，Y地址計數(shù)器為DDRAM的Y地址指針。
*地址計數(shù)器是沒有記數(shù)功能的，只能用指令設(shè)置。
Y地址計數(shù)器具有循環(huán)記數(shù)功能，各顯示數(shù)據(jù)寫入后，Y地址自動加1，Y地址指針從0到63。
6.顯示數(shù)據(jù)RAM(DDRAM)
DDRAM是存貯圖形顯示數(shù)據(jù)的。數(shù)據(jù)為1表示顯示選擇，數(shù)據(jù)為0表示顯示非選擇。DDRAM與地址和顯示位置的關(guān)系見DDRAM地址表（見第6頁）。
7.Z地址計數(shù)器
Z地址計數(shù)器是一個6位計數(shù)器，此計數(shù)器具備循環(huán)記數(shù)功能，它是用于顯示行掃描同步。當一行掃描完成，此地址計數(shù)器自動加1，指向下一行掃描數(shù)據(jù)，RST復(fù)位后Z地址計數(shù)器為0。
Z地址計數(shù)器可以用指令DISPLAY START LINE 預(yù)置。因此，顯示屏幕的起始行就由此指令控制，即DDRAM的數(shù)據(jù)從哪一行開始顯示在屏幕的第一行。此模塊的DDRAM共64行，屏幕可以循環(huán)滾動顯示64行。


模塊的外部接口如表4-4

表4-4
表 2 管腳號 管腳名稱 LEVER 管腳功能描述
1 VSS 0V 電源地
2 VDD 5.0V 電源電壓
3 V0 - 液晶顯示器驅(qū)動電壓
4 RS H/L D/I=“H”,表示DB7~DB0為顯示數(shù)據(jù)
D/I=“L”,表示DB7~DB0為顯示指令數(shù)據(jù)
5 R/W H/L R/W=“H”,E=“H”,數(shù)據(jù)被讀到DB7~DB0
R/W=“L”,E=“H→L”, DB7~DB0的數(shù)據(jù)被寫到IR或DR
6 E H/L 使能信號：R/W=“L”,E信號下降沿鎖存DB7~DB0
R/W=“H”,E=“H” DRAM數(shù)據(jù)讀到
DB7~DB0
7 DB0 H/L 數(shù)據(jù)線
8 DB1 H/L 數(shù)據(jù)線
9 DB2 H/L 數(shù)據(jù)線
10 DB3 H/L 數(shù)據(jù)線
11 DB4 H/L 數(shù)據(jù)線
12 DB5 H/L 數(shù)據(jù)線
13 DB6 H/L 數(shù)據(jù)線
14 DB7 H/L 數(shù)據(jù)線
15 CS1 H/L H:選擇芯片(右半屏)信號
16 CS2 H/L H:選擇芯片(左半屏)信號
17 RET H/L 復(fù)位信號,低電平復(fù)位
18 VOUT -10V LCD驅(qū)動負電壓
19 LED+ DC+5V LED背光板電源
20 LED- DC0V LED背光板電源



指令表如表4-5
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