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AVR单片机

嵌入式系统入门

作业题目：基于AVR单片机mega16的

密码防盗键盘设计

学生姓名：XXX

专业班级：自动化09-1

学号：5409010101xx

院系：电气信息工程学院

密码防盗键盘

摘要：本试验是基于AVRmega16单片机所设计的，可以实现键位与数字动态显示

的一种型密码防盗键盘。通过单片机内部产生随机数，使用LED数码七段数码管予以显示

，每一个数码管对应一个键位。单片机对各个键位进展扫描，确定键位的输入。

关键词：mega16七段数码管ULN2003密码防盗

一、目的、用途、功能

1.目的：

设计一种投资少，简洁易行，仅仅只是在现在的设备的根底之上稍加改造，又能从根

本上解决摄像头拍摄盗取密码的设备。

2.用途与功能：

我们就设想让键上的10个数字位置分布可变。10个键上的数字是由七段数码管显示。

每次取款时，键盘上数字的分布都会随机变化。因而知道了键的位置并不能确定推断出键上的

数字是多少。因此会给犯罪分子获得提款人的密码造成麻烦，从而解决摄像头盗取密码的难题

。

二、硬件设计

2.1硬件设计思想

键盘的数字和键位关系不固定，而且通过单片机内部产生随机数，通过LED数码管显示

出来，每一个数码管对应一个键位。根本设备是基于AVR单片机，外围设备承受的是12个

七段数码管，2个ULN2003芯片，11个七段数码管，1个74LS248芯片，假设干电阻，电

源电池。

局部硬件方案论述

1.七段数码管扫描显示方式的方案比较

方案一：静态显示方式：静态显示方式是指当显示器显示某一字符时，七段数码管的

每段发光二极管的位选始终被选中。在这种显示方式下，每一个LED数码管显示器都需要一

个8位的输出口进展掌握。静态显示主要的优点是显示稳定，在发光二极管导通电流肯定的状

况下显示器的亮度大，系统运行过程中，在需要更显示内容时，CPU才去执行显示更子程序

，这样既节约了CPU的时间，又提高了CPU的工作效率。其缺乏之处是占用硬件资源较多，

每个LED数码管需要独占8条输出线。随着显示器位数的增加，需要的I/O口线也将

增加。

方案二：动态显示方式：动态显示方式是指一位一位地轮番点亮每位显示器〔称为扫

描〕，即每个数码管的位选被轮番选中，多个数码管公用一组段选，段选数据仅对位选选中

的数码管有效。对于每一位显示器来说，每隔一段时间点亮一次。显示器的亮度既与导通电流有

关，也与点亮时间和间隔时间的比例有关。通过调整电流和时间参数，可以既保证亮度，又保证显

示。假设显示器的位数不大于8位，则显示器的公共端只需一个8位I/O口进展动态

扫描〔称为扫描口〕，掌握每位显示器所显示的字形也需一个8位口〔称为段码输出〕。动态

显示器的优点是节约硬件资源，本钱较低。但在掌握系统运行过程中，要保证显示器正常显示

，CPU必需每隔一段时间执行一次显示子程序，占用CPU大量时间，降低了CPU的工作效率

，同时显示亮度较静态显示器低。

由于AVRATmega16单片机本身供给的I/O口有限，因此我们选择方案二——动态扫描

方式。扫描方式中在轮番点亮扫描过程中，每位显示器的点亮时间是极为短暂的约1ms，但

由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位显示器并非同时点亮，但

只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪耀感。节约了电

能，节约了I/O口。

2.键盘连接方式方案比较

方案一：独立式键盘

一个具有4个按键的独立式键盘，每一个按键的一端都接地，另一端接mega16的I/O

口。独立式键盘每一按键都需要一根I/O线，占用mega16的硬件资源较多。因此独立式键

盘只适合按键较少的场合。键盘是一组按键或开关的集合，键盘接口向计算机供给被按键的