畢業(yè)設(shè)計（論文）基于51單片機的硬件加密鎖的設(shè)計與實現(xiàn)摘要單片機是把主要計算機功能部件都集成在一塊芯片上的微型計算機。單片機即單片微型計算機（SINGLECHIPMICROCOMPUTER），是集CPU,RAM,ROM,定時，計數(shù)和多種接口于一體的微控制器。其中51單片機是各種單片機中最為典型和最有代表性的一種,廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。本課題選擇MCS51單片機為核心控制元件，設(shè)計了一個日常生活中用到的硬件加密鎖系統(tǒng)。該系統(tǒng)是由單片機系統(tǒng)及MAX232組成。使用單片機匯編語言進(jìn)行編程，實現(xiàn)了硬件加密鎖的功能本論文主要介紹了硬件加密鎖的軟、硬件部分的設(shè)計，以及在設(shè)計、調(diào)試過程中遇到的問題及解決方案。經(jīng)過實踐證明，本課題設(shè)計的該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定，造價成本低，功能完全，具有很強的實用性。關(guān)鍵詞8051單片機；硬件加密鎖系統(tǒng)；MAX232ABSTRACTTHESINGLESLICEMACHINEISTHEMICROCOMPUTERWHICHALLINTEGRATESMAINCALCULATORFUNCTIONPARTSESONAPIECEOFCHIPSINGLESLICEMACHINENAMELYSINGLESLICEMICROCOMPUTERTHEMICROCOMPUTEROFTHESINGLECHIP,GATHERCPU,RAM,ROM,COUNTTOCONNECTINTHETINYCONTROLLEROFINTEGRALWHOLEWITHVARIETYINFIXEDTIMEAMONGTHEM51SINGLESLICEMACHINESISVARIOUSSINGLESLICEMACHINEINISATYPICALMODELMOSTANDHAVEREPRESENTATIVE1KINDMOST,EXTENSIVELYAPPLIEDINEACHREALMTHISTOPICCHOICEMCS51SINGLESLICEMACHINEISACORECONTROLCOMPONENT,DESIGNEDADAILYLIFECONVENIENTARRIVEOFTHEHARDWAREENCRYPTLOCKSYSTEMTHATSYSTEMCONSTITUTESTOFROMSINGLESLICEMACHINESYSTEMANDMAX232USINGTHESINGLESLICEMACHINEEDITSCOLLECTEDMATERIALSLANGUAGETOCARRYONWEAVINGADISTANCE,THEFUNCTIONWHICHCARRIESOUTHARDWARETOENCRYPTALOCKORIGINALLYTHETHESISMAINLYINTRODUCEDHARDWARETOENCRYPTTOLOCKOFSOFT,THEDESIGNOFHARDWAREPART,ANDMEETINTHEDESIGN,ADJUSTTRYTHEPROCESSOFTHEPROBLEMANDTHESOLUTIONPASSBYTOPRACTICEACERTIFICATE,THESYSTEMSSTRUCTUREOFWITHTHISTOPICDESIGNSIMPLE,STABILIZE,BUILDPRICECOSTLOW,FUNCTIONCOMPLETE,HAVEVERYSTRONGFUNCTIONKEYWORDSSINGLECHIPCOMPUTER805151THEHARDWAREENCRYPTSLOCKSYSTEMMAX232目錄摘要IABSTRACTII第1章緒論111課題背景1111課題的國內(nèi)外現(xiàn)狀1112課題的發(fā)展趨勢3113本文研究的主要內(nèi)容712本章小結(jié)7第2章總體方案與論證5218051單片機52118051的介紹522本章小結(jié)11第3章硬件電路設(shè)計1131設(shè)計部分11311硬件部分1134本章小結(jié)17第4章軟件電路設(shè)計1941程序框圖19411軟件系統(tǒng)中的主程序流程圖19412軟件電路設(shè)計2042系統(tǒng)調(diào)試2043測試過程2144本章小結(jié)21結(jié)論23參考文獻(xiàn)24附錄125附錄231附錄334附錄447致謝1第1章緒論11課題背景111課題的國內(nèi)外現(xiàn)狀隨著PC機的普及，各種不同功能的計算機軟件相繼產(chǎn)生，使PC機的功能不斷增強，方便了人們的學(xué)習(xí)，工作，和生活。但是在利益的驅(qū)使下，軟件盜版盜用的現(xiàn)象日益嚴(yán)重。如何保護(hù)軟件開發(fā)者的知識產(chǎn)權(quán)和經(jīng)濟利益，保證正版軟件用戶的利益是一個急需解決的問題。單純的軟件加密顯然是不夠的。因此我們需要一種更為有效的硬件加密方式。硬件加密鎖，俗程“加密狗”。它通過硬件設(shè)備實現(xiàn)防止軟件在使用過程中被非法復(fù)制和盜版。在當(dāng)今中國市場上最主要的加密鎖品牌有1。美國彩虹公司（也是最早做硬件加密的公司）的國產(chǎn)品牌“加密狗”、美國品牌“圣天諾軟件加密鎖”；2。阿拉丁的“HASP”系列加密鎖；3。德國威博公司的“WBUKEY”加密鎖；4。深思洛克的“深思加密鎖”；5。藍(lán)宇風(fēng)公司的“金盾加密鎖”；6。飛天公司的“ROCKEY”加密鎖等幾個主要品牌。以上加密鎖品牌的工作原理都是大同小異被保護(hù)的軟件加密鎖之間形成一一對映的關(guān)系，被保護(hù)的軟件在運行的過程當(dāng)中不斷通過其API函數(shù)向加密鎖發(fā)指令來判斷加密鎖是否存在于，軟件離開保護(hù)鎖不能運行。第一代硬件保護(hù)鎖，只是通過一個簡單查詢函數(shù)來驗證并口的硬件保護(hù)鎖是否存在，存在則程序繼續(xù)運行，不再則軟件終止運行，來完成并保護(hù)軟件開發(fā)商的利益；第二代的硬件加密鎖與第一代的產(chǎn)品相比較最大的改變在于加密鎖硬件里頭的運算芯片由RAINBOW公司寫入了一個固定的“加密算法”，但這個算法是單一的固定的。以上兩種產(chǎn)品對于軟件開發(fā)商來說有一個相當(dāng)大的風(fēng)險。如果RAINBOW把相同的產(chǎn)品出售給別人的話，別人拿到這個加密鎖就能使用開發(fā)商的軟件；第三代的硬件加密產(chǎn)品，這種產(chǎn)品徹底解決了軟件開發(fā)商的后顧之憂。這種產(chǎn)品其運算芯片中內(nèi)置了28種算法，共分為56個單元，每兩個單元可以單獨保護(hù)一個應(yīng)用程序，故用RAINBOW公司的說法其一把鎖可以保護(hù)28個應(yīng)用程序；且這種加密鎖的每個算法單元所采用的算法因子是由軟件開發(fā)商自己設(shè)定的，當(dāng)其寫入加密鎖后對于外界來說就相當(dāng)于一個暗箱，是任何人也讀不出來的。但隨著解密者的技術(shù)的不斷提高，RAINBOW中國公司研發(fā)出了第四代的產(chǎn)品智能狗，與現(xiàn)今的差不多所有品牌的加密鎖相比較，這種狗有了一個質(zhì)的飛躍其通過在開發(fā)過程中把一段代碼加密后寫入加密狗，當(dāng)程序運行時再把加密狗里的代碼在加密狗里自行運行，程序調(diào)用其運算結(jié)果來完成軟件的加密，如此就從理論上杜絕了軟件被破解的可能?，F(xiàn)在市面上的加密狗的工作原理不外乎RAINBOW的這兩種形式1、程序發(fā)命令查詢加密狗運算后相應(yīng)程序；2、把源代碼放入加密狗內(nèi)部執(zhí)行。112課題的發(fā)展趨勢盜版既是軟件行業(yè)的問題，也是一個社會問題。在軟件行業(yè),所有的軟件開發(fā)商、銷售商都為來自光盤、來自INTERNET的全球范圍內(nèi)的軟件盜版而困擾。從軟件使用者的角度來講，往往只看到購買盜版“所占到的便宜”，而忽視了服務(wù)無法保證、系統(tǒng)安全風(fēng)險等諸多問題的存在，也正是由于這種“忽視”，在很大程度上限制了軟件產(chǎn)業(yè)特別是民族軟件產(chǎn)業(yè)的成長。我們回想一下有多少軟件企業(yè)被盜版而扼殺在搖籃里又有多少企業(yè)倒在了反盜版的路上軟件企業(yè)要生存，軟件行業(yè)要持續(xù)、健康發(fā)展，因此軟件保護(hù)才應(yīng)運而生，大部分軟件商最初采用的保護(hù)方式主要是軟加密，主要有密碼方式、軟件自校驗方式和鑰匙盤方式等純軟件的手段，但是隨著軟件保護(hù)行業(yè)的發(fā)展，解密技術(shù)也隨之出現(xiàn)并快速的發(fā)展起來，軟加密的方式已經(jīng)“不堪一擊”；在這種情況下，依賴于硬件的保護(hù)開始被廣泛應(yīng)用，成為最常用的保護(hù)手段。加密卡、加密狗（加密鎖）等也成為了軟件保護(hù)技術(shù)進(jìn)步下的產(chǎn)物。但是，加密與解密的斗爭是永無休止的；很快，普通的硬件保護(hù)技術(shù)受到了挑戰(zhàn)于是，2001年以后，軟件保護(hù)行業(yè)形成一輪新的技術(shù)升級浪潮，突破性地在金融、軍隊、網(wǎng)絡(luò)身份認(rèn)證等對安全性、穩(wěn)定性要求極高的領(lǐng)域廣泛使用的智能卡（SMARTCARD）技術(shù)來對商業(yè)軟件的進(jìn)行保護(hù)。以智能卡技術(shù)為核心構(gòu)建的新一代的軟件保護(hù)系統(tǒng)，對用戶的軟件代碼和重要數(shù)據(jù)提供了全方位、高安全度的保護(hù)，被稱為軟件盜版的“終結(jié)者”。在與盜版的激烈斗爭中，中國軟件保護(hù)行業(yè)市場逐步形成并在市場的強烈激發(fā)和需求下快步的蓬勃發(fā)展，深思洛克、阿拉丁、彩虹天地（現(xiàn)為美國賽孚耐）等都是其中的佼佼者。時至今日，在以智能卡技術(shù)為基礎(chǔ)構(gòu)建的軟件保護(hù)技術(shù)已經(jīng)非常完善，以深思洛克的代表產(chǎn)品精銳IV加密鎖為例。她所采用的芯片是目前國際上唯一通過EAL5的安全芯片，以其優(yōu)秀的防物理攻擊、電子探測功能為加密鎖提供了一個安全的“芯”。利用她強大的處理能力，軟件開發(fā)商可以將軟件中一段或幾段關(guān)鍵的代碼移植到加密鎖中運行，或?qū)④浖\行所需的關(guān)鍵數(shù)據(jù)保存在鎖內(nèi)，外部軟件通過接口函數(shù)訪問硬件中的關(guān)鍵代碼或數(shù)據(jù)，由于這些代碼和數(shù)據(jù)在PC端沒有副本存在，解密者根本無從猜測算法或竊取數(shù)據(jù)。然而，就在軟件保護(hù)行業(yè)正在為技術(shù)變革帶來的高安全性而欣喜的時候，軟件開發(fā)商卻提出了新的需求要求加密鎖將軟件銷售渠道、加密鎖生產(chǎn)、發(fā)行管理起來。目前，我國軟件開發(fā)商大多采用代理制、分銷制的發(fā)行方式，在享受其帶來的諸多優(yōu)勢的同時，也給軟件發(fā)行管理帶來了諸多問題，而這是傳統(tǒng)加密鎖根本無法解決的，事實證明所謂的這類普通加密鎖已經(jīng)在逐漸失去其存在的價值和意義。首先，如果軟件開發(fā)商是采用傳統(tǒng)加密鎖進(jìn)行軟件保護(hù)的，那么在軟件升級及功能更新時候，必須將加密鎖通過郵寄的方式往返于軟件開發(fā)商和最終用戶，這種方式大大增加了運輸和管理成本；其次傳統(tǒng)加密鎖采用的是普通的單片機，所以單純從硬件來說很難抵御目前快速發(fā)展的解密技術(shù)攻擊，硬克隆這種完全的破解對于解密者來說也并非難事，傳統(tǒng)的加密鎖存在極大的被解密的風(fēng)險；另外，傳統(tǒng)的加密鎖由于天生的安全缺陷，無法幫助軟件企業(yè)對發(fā)行渠道進(jìn)行有效地控制和管理，所以對渠道過程中“兼守自盜”束手無策，然而往往一些軟件的盜版壓力就來自發(fā)行渠道?；谝陨县酱鉀Q的問題，深思洛克率先在2002年推出基于安全智能卡芯片的高強度加密鎖，輔以及安全、高效的加密解決方案，使數(shù)千套軟件得到安全無憂的保護(hù)，并利用智能卡所具有的網(wǎng)絡(luò)安全特質(zhì)，將加密鎖的遠(yuǎn)程升級功能，以及軟件授權(quán)管理功能賦予了安全的智能卡加密鎖，從而成功的解決了軟件企業(yè)及軟件保護(hù)行業(yè)共同面臨的難題。如果說智能卡加密鎖的安全解決方案以及“遠(yuǎn)程更新”技術(shù)是實現(xiàn)軟件銷售管理的基礎(chǔ)，那么授權(quán)管理技術(shù)則是這一應(yīng)用得以實現(xiàn)的保障。他不僅可以成功解決軟件企業(yè)眼前的難題，更重要的是基于軟件授權(quán)管理可以打造全新的軟件銷售模式，為軟件行業(yè)帶來革命性的進(jìn)步?？蛻艨梢愿鶕?jù)自己的需求按使用時間或使用次數(shù)定制軟件，也可以按自己的要求定制使用的軟件種類與模塊組合，客戶只需要為自己必須的應(yīng)用功能或服務(wù)付款；并通過試用，確定符合自己的需求的基礎(chǔ)上，購買服務(wù)，并通過遠(yuǎn)程開通來使用這種服務(wù)可見，新的“加密鎖整體保護(hù)方案”與傳統(tǒng)“軟件加密”有太大不同。首先，軟件企業(yè)利用這種管理模式可以非常方便的管理自己的銷售渠道和最終用戶；其次，消費者可以通過遠(yuǎn)程申請使用滿足自己需求的軟件模塊，并且不需要初期昂貴的投資，而僅僅需要按次或按時支付固定的費用?？梢灶A(yù)見，軟件租賃服務(wù)一旦成為軟件銷售的主流形式，對軟件保護(hù)行業(yè)來說，則意味著許多商業(yè)機會，如財務(wù)、CRM、HR等需要較多服務(wù)的管理類軟件或建筑類、娛樂類對安全有較高要求，對客戶信息需要管理的軟件采用傳統(tǒng)的加密已遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足需求大多數(shù)軟件企業(yè)將采用這種新的管理模式，軟件企業(yè)關(guān)心的將不僅僅是盜版問題，而是在軟件安全的情況下如何提高服務(wù)質(zhì)量、如何輕松實現(xiàn)渠道、客戶信息的可控管理、如何保證授權(quán)管理的高安全性113本課題研究的主要內(nèi)容本設(shè)計目的使學(xué)生熟練掌握MCS51本操作和調(diào)試程序的各種指令。熟悉編程及調(diào)試程序的方法。掌握8051的工作原理和應(yīng)用編程方法，練習(xí)編寫中斷程序的方法。掌握8051的工作原理、工作方式及其應(yīng)用編程。本設(shè)計的要求1查閱與課題相關(guān)的文獻(xiàn)，了解硬件“看門狗”的作用及工作原理2實現(xiàn)硬件電路3實現(xiàn)單片機軟件算法4編制一個簡單的DEMO12本章小結(jié)本章簡單介紹了本次設(shè)計的課題國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢和研究的主要內(nèi)容，為以后的設(shè)計的設(shè)計作好準(zhǔn)備。第2章總體方案與論證218051單片機2118051簡介8051系列單片機是8051是MCS51系列單片機的典型產(chǎn)品，美國ATMEL公司前些年推出的一種新型高性能低價位、低電壓低功耗的8位CMOS微型計算機。8051單片機包含中央處理器、程序存儲器ROM、數(shù)據(jù)存儲器RAM、定時/計數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線，現(xiàn)在我們分別加以說明下圖是MCS51系列單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。中央處理器中央處理器CPU是整個單片機的核心部件，是8位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處理8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼，CPU負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運算和控制輸入輸出功能等操作。存儲器單片機的結(jié)構(gòu)有兩種類型，一種是程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器分開的形式，即哈佛HARVARD結(jié)構(gòu)，另一種是采用通用計算機廣泛使用的程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器合二為一的結(jié)構(gòu)，即普林斯頓PRINCETON結(jié)構(gòu)。INTEL的MCS51系列單片機采用的是哈佛結(jié)構(gòu)的形式，而后續(xù)產(chǎn)品16位的MCS96系列單片機則采用普林斯頓結(jié)構(gòu)。8051單片機的存儲器在物理結(jié)構(gòu)上分為程序存儲器空間和數(shù)據(jù)存儲器空間，共有4個存儲空間片內(nèi)程序存儲器、片外程序存儲器以及片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器、片外數(shù)據(jù)存儲器空間。這種程序存儲和數(shù)據(jù)存儲分開的結(jié)構(gòu)形式被稱為哈佛結(jié)構(gòu)。但從用戶的角度，8051存儲器地址空間可分為3類片內(nèi)、片外統(tǒng)一編址0000HFFFFH的64KB程序存儲器地址空間用16位地址；64KB片外數(shù)據(jù)存儲器地址空間，地址也從0000HFFFFH用16位地址編址；256B片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器地址空間用8位地址。上述4個存儲空間地址是重疊的，如圖所示。8051的指令系統(tǒng)設(shè)計了不同的數(shù)據(jù)傳送指令以區(qū)別這4個不同的邏輯空間CPU訪問片內(nèi)、片外ROM指令用MOVC，訪問片外RAM指令用MOVX，訪問片內(nèi)RAM指令用MOV。數(shù)據(jù)存儲器RAM8051內(nèi)部有128個8位用戶數(shù)據(jù)存儲單元和128個專用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶只能訪問，而不能用于存放用戶數(shù)據(jù)，所以，用戶能使用的的RAM只有128個，可存放讀寫的數(shù)據(jù)，運算的中間結(jié)果或用戶定義的字型表。程序存儲器ROM8051共有4096個8位掩膜ROM，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格。程序存儲器用于存放編好的程序和表格常數(shù)。程序通過16位程序計數(shù)器尋址，尋址能力為64KB。這使得指令能在64KB的地址空間內(nèi)任意跳轉(zhuǎn)，但不能使程序從程序存儲器空間轉(zhuǎn)移到數(shù)據(jù)存儲器空間。實際上，當(dāng)引腳EA接高電平時，8051的程序計數(shù)器PC執(zhí)行片內(nèi)ROM中的程序，當(dāng)指令地址超過片內(nèi)ROM地址時，就自動轉(zhuǎn)向片外ROM中去取指令。當(dāng)引腳EA接低電平接地時，8051片內(nèi)ROM不起作用，CPU只能從片外ROM中取指令，地址可以從0000H開始編址。8051從片內(nèi)程序存儲器和片外程序存儲器取指時的執(zhí)行速度相同。定時/計數(shù)器ROM8051不僅有豐富的可用端口，其還內(nèi)含有兩個16位的計時器/定時器，稱為計數(shù)器TO及計數(shù)器T1，以實現(xiàn)定時或計數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向。其主要作用有兩點第一，做一段特定時間長短的計時。第二，可以計算由TO或TL引腳的輸入脈沖數(shù)。前者在應(yīng)用上可以產(chǎn)生正確的時間延遲及定時去執(zhí)行中斷服務(wù)程序，這是MCU在軟件控制程序上常用到的技巧，而后者的應(yīng)用則是計數(shù)器或是頻率計的設(shè)計。這兩個計數(shù)器本身都有4種工作模式可以選用模式013位計時工作模式模式116位計時工作模式模式2具有從新載入計數(shù)值的8位計時模式模式3計數(shù)器TL停止計時工作，而計數(shù)器0分為兩個獨立的8位計數(shù)器由TLO和THO來負(fù)責(zé)計時工作。計數(shù)器的初值設(shè)定是由下面的公式來計算的，設(shè)C為要計數(shù)的次數(shù)則并行輸入輸出I/O口8051共有4組8位I/O口P0、P1、P2或P3，用于對外部數(shù)據(jù)的傳輸。P0口有三個功能1、外部擴展存儲器時,當(dāng)做數(shù)據(jù)總線（如圖1中的D0D7為數(shù)據(jù)總線接口）2、外部擴展存儲器時,當(dāng)作地址總線（如圖1中的A0A7為地址總線接口）3、不擴展時,可做一般的I/O使用,但內(nèi)部無上拉電阻,作為輸入或輸出時應(yīng)在外部接上拉電阻。P1口只做I/O口使用其內(nèi)部有上拉電阻。P2口有兩個功能1、擴展外部存儲器時,當(dāng)作地址總線使用2、做一般I/O口使用,其內(nèi)部有上拉電阻P3口有兩個功能除了作為I/O使用外（其內(nèi)部有上拉電阻）,還有一些特殊功能,由特殊寄存器來設(shè)置。全雙工串行口8051內(nèi)置一個全雙工串行通信口，用于與其它設(shè)備間的串行數(shù)據(jù)傳送，該串行口既可以用作異步通信收發(fā)器，也可以當(dāng)同步移位器使用。8051單片機的串行端口有4種基本工作方式,通過編程設(shè)置，可以使其工作在任一方式，以滿足不同應(yīng)用場合的需要。其中，方式0主要用于外接移位寄存器，以擴展單片機的IO電路；方式1多用于雙機之間或與外設(shè)電路的通信；方式2、3除有方式1的功能外，還可用作多機通信，以構(gòu)成分布式多微機系統(tǒng)。串行端口有兩個控制寄存器,用來設(shè)置工作方式、發(fā)送或接收的狀態(tài)、特征位、數(shù)據(jù)傳送的波特率每秒傳送的位數(shù)以及作為中斷標(biāo)志等。串行端口有一個數(shù)據(jù)寄存器SBUF在特殊功能寄存器中的字節(jié)地址為99H，該寄存器為發(fā)送和接收所共同。發(fā)送時，只寫不讀；接收時，只讀不寫。在一定條件下，向陽UF寫入數(shù)據(jù)就啟動了發(fā)送過程；讀SBUF就啟動了接收過程。串行通信的波特率可以程控設(shè)定。在不同工作方式中，由時鐘振蕩頻率的分頻值或由定時器TL的定時溢出時間確定，使用十分方便靈活。8051的串行I/O有4中工作模式可供選擇模式0此模式是做串行傳送1/0控制，而非真正的串行通信應(yīng)用。工作于此模式時由TXD引腳發(fā)送出同步移位脈沖，由RXD引腳送出或接收串行數(shù)據(jù)。串行數(shù)據(jù)形式是8位數(shù)據(jù)，同步脈沖的寬度也是固定的，為系統(tǒng)工作震蕩的1/12,等于8051的一個工作周期。模式1此模式為經(jīng)常使用的串行工作模式，串行數(shù)據(jù)位由TXD引腳傳送出去，由RXD引腳將對方發(fā)來的串行數(shù)據(jù)位接收進(jìn)來。至于傳輸?shù)牟ㄌ芈适怯捎嫊r器T1來規(guī)劃的，只要將不同的計數(shù)器初值載入計時器中，可以做不同的波特而在模式1和模式3下的波特率由內(nèi)部計數(shù)器T1來控制，此時應(yīng)使用計數(shù)器工作模式2，自動重新載入計時模式。在模式2下，使用的計數(shù)寄存器為TL1，而TH1則是在做自動載入計時值的設(shè)定。波特率的計算公式為將上式整理得中斷系統(tǒng)8051具備較完善的中斷功能，有兩個外中斷、兩個定時/計數(shù)器中斷和一個串行中斷，可滿足不同的控制要求，并具有2級的優(yōu)先級別選擇。8051單片機的中斷系統(tǒng)簡單實用，其基本特點是有5個固定的可屏蔽中斷源，3個在片內(nèi)，2個在片外，它們在程序存儲器中各有固定的中斷入口地址，由此進(jìn)入中斷服務(wù)程序；5個中斷源有兩級中斷優(yōu)先級，可形成中斷嵌套；2個特殊功能寄存器用于中斷控制和條件設(shè)置的編程。5個中斷源的符號、名稱及產(chǎn)生的條件如下INT0外部中斷0，由P32端口線引入，低電平或下跳沿引起。INT1外部中斷1，由P33端口線引入，低電平或下跳沿引起。T0定時器計數(shù)器0中斷，由T0計滿回零引起。T1定時器計數(shù)器L中斷，由T1計滿回零引起。TIRI串行IO中斷，串行端口完成一幀字符發(fā)送接收后引起。整個中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖見下圖一所示。由圖一可見，外部中斷有下跳沿引起和低電平引起的選擇；串行中斷有發(fā)送TI相接收R1的區(qū)別；各個中斷源打開與否，受中斷自身的允許位和全局允許位的控制，并具有高優(yōu)先級和低優(yōu)先級的選擇。中斷系統(tǒng)的控制寄存器中斷系統(tǒng)有兩個控制寄存器IE和IP，它們分別用來設(shè)定各個中斷源的打開關(guān)閉和中斷優(yōu)先級。此外，在TCON中另有4位用于選擇引起外部中斷的條件并作為標(biāo)志位。時鐘電路8051內(nèi)置最高頻率達(dá)12MHZ的時鐘電路，用于產(chǎn)生整個單片機運行的脈沖時序，但8051單片機需外置振蕩電容。后面章節(jié)詳細(xì)介紹。2本章小結(jié)本章介紹了8051單片機的結(jié)構(gòu)及工作原理，為以后的設(shè)計做準(zhǔn)備。第3章硬件電路設(shè)計31設(shè)計部分311硬件部分18051單片機的引腳介紹目前制造工藝為HMOS的MCS51的單片機都采用40只引腳的雙列直插封裝方式，40只引腳按其功能分，可分為三個部分圖111電源及時鐘引腳VCC,VSS；XTAL1XTAL22控制引腳PSEN、ALE、EA、RESET3I/O口引腳P0、P1、P2、P3,為4個8位I/O口的外部引腳。電源及時鐘引腳1電源引腳接入單片機的工作電源。VCC（40腳）接5V電源；VSS20腳接地。2時鐘引腳XTAL1、XTAL2。時鐘引腳接外接晶體與片內(nèi)的反相放大器構(gòu)成了一個振蕩器，它提供單片機的時鐘控制信號。時鐘引腳也可外接晶體振蕩器。3控制引腳此類引腳提供控制信號，有的還具有復(fù)制功能。4RST/VPD9腳當(dāng)振蕩器運行時，在此引腳外加上兩個機器周期的高電平將使單片復(fù)位（RST）。掉電期間，此引腳可接上備用電源（VPD），以保持內(nèi)部RAM的數(shù)據(jù)，當(dāng)VCC下掉到低于規(guī)定的值，而VPD在其規(guī)定的電壓范圍內(nèi)（505V）時，VPD就向內(nèi)部RAM提供備用電源。（5）ALE/PROG30腳當(dāng)訪問單片機外部存儲器時，ALE輸出脈沖的負(fù)跳沿用于16位地址的低8位的鎖存信號。即使不訪問外部存儲器，ALE端仍有正脈沖信號輸出，此頻率為時鐘頻率的1/6。但是，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，在兩個機器周期中ALE只出現(xiàn)一次，即丟失一個ALE脈沖。因此，嚴(yán)格來說，用戶不能用ALE做時鐘愿或定時。ALE端可以驅(qū)動8個TTL負(fù)載（6）PSEN（29腳）此角的輸出是單片機訪問外部程序存儲器的讀選通信號。在由外部程序存儲器取指令期間，每個機器周期PSEN有兩次有效。但在此期間，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的PSEN信號不出現(xiàn)。PSEN可以驅(qū)動8個TTL負(fù)載。（7）EA/VPP31腳當(dāng)EA端保持高電平時，單片機訪問內(nèi)部程序存儲器，但在PC只超過0FFFH時，將自動轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲器內(nèi)的程序。當(dāng)EA保持低電平時，則只訪問外部程序存儲器，不管是否有內(nèi)部程序存儲器。2MAX232的介紹MAX232一般說明MAX232是雙路驅(qū)動/接收器，內(nèi)部包括電容型的電壓生成器，可以將單5V電源轉(zhuǎn)換成符合EIA/TIA232E的電壓等級。接收器將EIA/TIA232E標(biāo)準(zhǔn)的輸入電平轉(zhuǎn)換成5VTTL/CMOS電平。接收器的典型臨界值是13V，典型磁滯是05V，可以接收30V的輸入信號。驅(qū)動器（發(fā)送器）將TTL/CMOS輸入電平轉(zhuǎn)換成EIA/TIA232E電平。特性單5V電源，LINBICMOS工藝，兩個驅(qū)動器和兩個接收器，30V的輸入電平，低工作電流8MA典型值，滿足和超過ANSIEIA/TIA232E和ITU推薦標(biāo)準(zhǔn)V28，可以和MAXIM的MAX232互換應(yīng)用，EIA/TIA232E標(biāo)準(zhǔn)，電池供電系統(tǒng)，終端MODEM計算機，ESD保護(hù)超過2000V（MILSTD883，METHOD3015）。3RS232的介紹RS232RS232接口就是串口，電腦機箱后方的9芯插座，旁邊一般有“|O|O|“樣標(biāo)識。一般機箱有兩個，新機箱有可能只有一個。筆記本電腦有可能沒有。有很多工業(yè)儀器將它作為標(biāo)準(zhǔn)通信端口。通信的內(nèi)容與格式一般附在儀器的用戶說明書中。計算機與計算機或計算機與終端之間的數(shù)據(jù)傳送可以采用串行通訊和并行通訊二種方式。由于串行通訊方式具有使用線路少、成本低，特別是在遠(yuǎn)程傳輸時，避免了多條線路特性的不一致而被廣泛采用。在串行通訊時，要求通訊雙方都采用一個標(biāo)準(zhǔn)接口，使不同的設(shè)備可以方便地連接起來進(jìn)行通訊。RS232C接口（又稱EIARS232C）是目前最常用的一種串行通訊接口。它是在1970年由美國電子工業(yè)協(xié)會（EIA）聯(lián)合貝爾系統(tǒng)、調(diào)制解調(diào)器廠家及計算機終端生產(chǎn)廠家共同制定的用于串行通訊的標(biāo)準(zhǔn)。它的全名是“數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）和數(shù)據(jù)通訊設(shè)備（DCE）之間串行二進(jìn)制數(shù)據(jù)交換接口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用一個25個腳的DB25連接器，對連接器的每個引腳的信號內(nèi)容加以規(guī)定，還對各種信號的電平加以規(guī)定。（1）接口的信號內(nèi)容實際上RS232C的25條引線中有許多是很少使用的，在計算機與終端通訊中一般只使用39條引線。RS232C最常用的9條引線的信號內(nèi)容見附表1所示（2）接口的電氣特性在RS232C中任何一條信號線的電壓均為負(fù)邏輯關(guān)系。即邏輯“1”，515V；邏輯“0”515V。噪聲容限為2V。即要求接收器能識別低至3V的信號作為邏輯“0”，高到3V的信號作為邏輯“1”3接口的物理結(jié)構(gòu)RS232C接口連接器一般使用型號為DB25的25芯插頭座,通常插頭在DCE端,插座在DTE端一些設(shè)備與PC機連接的RS232C接口,因為不使用對方的傳送控制信號,只需三條接口線,即“發(fā)送數(shù)據(jù)”、“接收數(shù)據(jù)”和“信號地”。所以采用DB9的9芯插頭座，傳輸線采用屏蔽雙絞線。（4）傳輸電纜長度由RS232C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定在碼元畸變小于4的情況下，傳輸電纜長度應(yīng)為50英尺，其實這個4的碼元畸變是很保守的，在實際應(yīng)用中，約有99的用戶是按碼元畸變1020的范圍工作的，所以實際使用中最大距離會遠(yuǎn)超過50英尺，美國DEC公司曾規(guī)定允許碼元畸變?yōu)?0而得出附表2的實驗結(jié)果。其中1號電纜為屏蔽電纜，型號為DECPNO9107723內(nèi)有三對雙絞線，每對由22AWG組成，其外覆以屏蔽網(wǎng)。2號電纜為不帶屏蔽的電纜。型號為DECPNO910585604是22AWG的四芯電纜。1RS232C是美國電子工業(yè)協(xié)會EIA（ELECTRONICINDUSTRYASSOCIATION）制定的一種串行物理接口標(biāo)準(zhǔn)。RS是英文“推薦標(biāo)準(zhǔn)”的縮寫，232為標(biāo)識號，C表示修改次數(shù)。RS232C總線標(biāo)準(zhǔn)設(shè)有25條信號線，包括一個主通道和一個輔助通道，在多數(shù)情況下主要使用主通道，對于一般雙工通信，僅需幾條信號線就可實現(xiàn)，如一條發(fā)送線、一條接收線及一條地線。RS232C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)據(jù)傳輸速率為每秒50、75、100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200波特。RS232C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，驅(qū)動器允許有2500PF的電容負(fù)載，通信距離將受此電容限制，例如，采用150PF/M的通信電纜時，最大通信距離為15M；若每米電纜的電容量減小，通信距離可以增加。傳輸距離短的另一原因是RS232屬單端信號傳送，存在共地噪聲和不能抑制共模干擾等問題，因此一般用于20M以內(nèi)的通信。2RS485總線,在要求通信距離為幾十米到上千米時，廣泛采用RS485串行總線標(biāo)準(zhǔn)。RS485采用平衡發(fā)送和差分接收，因此具有抑制共模干擾的能力。加上總線收發(fā)器具有高靈敏度，能檢測低至200MV的電壓，故傳輸信號能在千米以外得到恢復(fù)。RS485采用半雙工工作方式，任何時候只能有一點處于發(fā)送狀態(tài)，因此，發(fā)送電路須由使能信號加以控制。RS485用于多點互連時非常方便，可以省掉許多信號線。應(yīng)用RS485可以聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成分布式系統(tǒng)，其允許最多并聯(lián)32臺驅(qū)動器和32臺接收器。以往，PC與智能設(shè)備通訊多借助RS232、RS485、以太網(wǎng)等方式，主要取決于設(shè)備的接口規(guī)范。但RS232、RS485只能代表通訊的物理介質(zhì)層和鏈路層，如果要實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向訪問，就必須自己編寫通訊應(yīng)用程序，但這種程序多數(shù)都不能符合ISO/OSI的規(guī)范，只能實現(xiàn)較單一的功能，適用于單一設(shè)備類型，程序不具備通用性。在RS232或RS485設(shè)備聯(lián)成的設(shè)備網(wǎng)中，如果設(shè)備數(shù)量超過2臺，就必須使用RS485做通訊介質(zhì)，RS485網(wǎng)的設(shè)備間要想互通信息只有通過“主（MASTER）”設(shè)備中轉(zhuǎn)才能實現(xiàn)，這個主設(shè)備通常是PC，而這種設(shè)備網(wǎng)中只允許存在一個主設(shè)備，其余全部是從（SLAVE）設(shè)備。而現(xiàn)場總線技術(shù)是以ISO/OSI模型為基礎(chǔ)的，具有完整的軟件支持系統(tǒng)，能夠解決總線控制、沖突檢測、鏈路維護(hù)等問題。4電路圖的設(shè)計連接電路連接從計算機串口取電電路，實現(xiàn)系統(tǒng)供電連接MAX232接口電平轉(zhuǎn)換電路，實現(xiàn)邏輯電平與RS232的電平的相互轉(zhuǎn)換。51單片機有一個全雙工的串行通訊口，所以單片機和電腦之間可以方便地進(jìn)行串口通訊。進(jìn)行串行通訊時要滿足一定的條件，比如電腦的串口是RS232電平的，而單片機的串口是TTL電平的，兩者之間必須有一個電平轉(zhuǎn)換電路，我們采用了專用芯片MAX232進(jìn)行轉(zhuǎn)換，雖然也可以用幾個三極管進(jìn)行模擬轉(zhuǎn)換，但是還是用專用芯片更簡單可靠。我們采用了三線制連接串口，也就是說和電腦的9針串口只連接其中的3根線第5腳的GND、第2腳的RXD、第3腳的TXD。這是最簡單的連接方法，但是對我們來說已經(jīng)足夠使用了，電路如上圖所示，MAX232的第10腳和單片機的11腳連接，第9腳和單片機的10腳連接，第15腳和單片機的20腳連接。34本章小結(jié)本章介紹了硬件電路的總電路圖，以及各個模塊的理論原理。比較細(xì)致的學(xué)習(xí)各個模塊的工作原理。第4章軟件電路設(shè)計41程序框圖411軟件設(shè)計的主程序流程圖開始下位機發(fā)送數(shù)據(jù)下位機收到數(shù)據(jù)下位機算出數(shù)據(jù)比較數(shù)據(jù)下位機向上位機發(fā)送數(shù)據(jù)開始通信下位機不回應(yīng)上位機結(jié)束412軟件電路設(shè)計大多控制系統(tǒng)都把PC作為上位機，單片機系統(tǒng)作為下位機。單片機系統(tǒng)必需把采集的數(shù)據(jù)傳輸給PC機，以便進(jìn)行存儲和處理。PC機幾乎都具有RS232接口，因此，單片機通過RS232口與PC機通信最方便，也是嘴常用的方法。但是單片機并沒有RS232電氣接口，要進(jìn)行通信，必需要進(jìn)行接口擴展。本設(shè)計采用了接口擴展的方案，并根據(jù)自行設(shè)計的通訊協(xié)議，編寫了通信軟件。編寫程序編寫單片機單片機端串口結(jié)束電和發(fā)送程序；編寫上位機端串口發(fā)送和接受程序。以上是串口通信的一般流程。對于本設(shè)計的硬件加密鎖的設(shè)計。要求在下位機中設(shè)計一個算法。上位機發(fā)送數(shù)據(jù)。下位機接受數(shù)據(jù)，并根據(jù)算法計算出結(jié)果，然后比較數(shù)據(jù)如果一致就進(jìn)行串口通信。不一致就停止通信。程序見附錄42系統(tǒng)調(diào)試本次設(shè)計的最后一項任務(wù)是對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，并測試程序和硬件是否能按照要求工作。單片機應(yīng)用系統(tǒng)的程序存儲器必須放入調(diào)試好的應(yīng)用程序，系統(tǒng)才能運行。如果研制人員對單片機的結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)十分熟悉，能確保所編制的程序不會出錯時，可不需要開發(fā)工具，只要把所開發(fā)的軟件固化到系統(tǒng)的EPROM中即可。一般來說，都需要借助開發(fā)工具來調(diào)試應(yīng)用軟件。開發(fā)工具的主要作用是（1）系統(tǒng)硬件電路的診斷與檢查；（2）程序的輸入與修改；（3）程序的運行、調(diào)試，具有單步運行、狀態(tài)查詢等功能；（4）能將程序固化到EPROM芯片上去。本次測試的工具主要是面包板一個（用來進(jìn)行硬件連接），導(dǎo)線若干，偉幅仿真器一個（用來對便好的程序進(jìn)行調(diào)試，以及看最終結(jié)果是否符合設(shè)計要求），電源一臺（供給仿真器及單片機電源），萬用表一個。43測試過程測試過程的第一項任務(wù)是建立自己的項目文件，首先選擇菜單文件/新建文件功能在彈出的文件中輸入所編寫的程序。然后選擇菜單文件/保存文件或文件/令存為功能，給出文件所要保存的位置以及文件名，單擊保存。接下來的任務(wù)是建立新的項目選擇菜單文件/新建項目功能。此不工作要分三步完成。（A）加入模塊文件，在加入模塊文件的對話框中選擇剛才所保存的文件，按打開鍵。（B）加入包含文件，在加入包含文件的對話框中，選擇所要加入的包含文件。（C保存項目，在保存項目的對話框中輸入醒目的名稱，無需加后綴，軟件會自動將后綴設(shè)成“ASM“按保存鍵將項目保存在源程序相同的文件加下。項目保存好后，如果項目是打開的，可看到項目中的“模塊文件“已有一個模塊，并且就是你所保存的文件名，如果項目窗口沒有打開，可以選擇菜單窗口/項目窗口功能來打開。以上是編譯程序的初步階段，然后就是編譯程序了。選擇菜單項目/編譯功能或按編譯快捷圖標(biāo)，編譯項目。在編譯過程中，如果有錯誤可以在信息窗口中顯示出來，雙擊錯誤信息，可以在源程序定位所在的行。糾正錯誤后，再次編譯直到?jīng)]有錯誤后，就可調(diào)試程序了。下一步工作是單步調(diào)試程序，選擇執(zhí)行/跟蹤功能或按跟蹤快捷圖標(biāo)或按F7鍵進(jìn)行單步跟蹤調(diào)試程序，單步跟蹤調(diào)試程序就一條指令一條指令地執(zhí)行程序，若有子程序調(diào)用，也會跟蹤到子程序中去。在這個過程中，可以觀察程序每步執(zhí)行的結(jié)果。連接硬件仿真時，按照說明書，將仿真器通過串行電纜連接計算機上，將仿真頭連接到仿真器，檢查連線無誤后，接上電源，打開仿真器的電源開關(guān)，如果仿真器和仿真頭設(shè)置正確，并且硬件連接正確，就會出現(xiàn)“硬件仿真“的對話框，并顯示仿真器、仿真頭的型號及仿真器的序列號。重新編譯程序，全速執(zhí)行程序，就可仿真了。在這過程中遇到的最多困難是在程序的編譯過程中，因為有時候是子程序沒有定義而編譯不過去，有時候是指令寫得不對，這就要求我們對單片機的知識了解得比較精。44本章小結(jié)本章利用前面已經(jīng)掌握的知識設(shè)計出了軟件流程圖，并根據(jù)流程圖編寫出程序。然后將編好的主程序進(jìn)行調(diào)試，看是否能實現(xiàn)預(yù)期的功能，找出缺陷和不足并解決出現(xiàn)的問題。結(jié)論硬件加密鎖的設(shè)計通過運用以前所掌握的單片機知識，設(shè)計出所需要的能夠?qū)崿F(xiàn)加密鎖功能硬件電路，并在PROTEL99中把電路圖繪制完成。然后運用單片機知識進(jìn)行程序地編寫和編譯仿真，最后進(jìn)行硬件連調(diào)，并加上相應(yīng)的外部電路和連線，來對所設(shè)計的電路的功能進(jìn)行驗證。實驗結(jié)果完成了最初的設(shè)計預(yù)想,實現(xiàn)了設(shè)計所要達(dá)到的功能這次設(shè)計對我們的影響意義非凡。首先從選題來說，他的選題考慮到了我們大學(xué)四年所學(xué)的所有知識，既要求我們對知識掌握的牢固，又要求我們對知識能夠靈活運用。從運用到的知識面來說，它不僅要求我們運用所學(xué)過的知識還要求我們?nèi)ふ遥瑢W(xué)習(xí)，借鑒其他科目或門類的知識。從時間上來說，這次設(shè)計的時間是最長的，因此我們有足夠的時間去重新溫習(xí)學(xué)過的知識，更有充足的時間去搜集學(xué)習(xí)一些我們沒有涉獵過的知識。這樣不僅鍛煉了我們學(xué)習(xí)新知識的能力，同時也拓寬了我們的知識面。并且我們還有足夠時間去修改我們的設(shè)計中的缺陷，這也是對我們將來走入社會獨立完成一項課題的考驗。而對于我們來說最重要的是，這次實習(xí)告訴我們怎樣才能系統(tǒng)地完成一項實用的工作，他都需要哪些步驟。因此當(dāng)我們步入社會后對于公司給我們的一個實際的應(yīng)用項目將不會在感到陌生。參考文獻(xiàn)李華MCS51系列單片機實用接口技術(shù)北京航空學(xué)院出版社，199384吳金戌，沈慶陽，郭庭吉8051單片機實踐與應(yīng)用清華大學(xué)出版社，19947張毅剛,彭喜源,譚曉昀MCS51單片機應(yīng)用設(shè)計哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1997128樓然苗，李光飛51系列單片機設(shè)計實例北京航空航天大學(xué)出版社，2003310SHCHO,HKUMAGAI,ANDKMIDORIKAWA,FABRICATIONOFMULTICORESTRUCTUREINOPTICALFIBERSUSINGPLASMASELFCHANNELINGEXCITEDBYAFEMTOSECONDLASER,CLEOPACIFICRIMOL,JULY,2001,CHIBATUB2411INTELMICROCONTROLLERHANDBOOK198512INTELSOFTWAREHANDBOOK19841新編MCS51單片機應(yīng)用設(shè)計張毅剛著哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社3電子技術(shù)基礎(chǔ)康平光著高等教育出版社48051單片機嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用賴麒文著科學(xué)出版社58051單片機基礎(chǔ)教程陳明熒著科學(xué)出版社6MCS51系列單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計何立民著北京航空航天大學(xué)出版社7流行單片機實用子程序及應(yīng)用實例楊振江著西安電子科技大學(xué)出版社8增強型80C51單片機速成與實踐周立功著北京航空航天大學(xué)出版社9單片機系統(tǒng)設(shè)計與實驗汪道輝著電子工業(yè)出版社附錄1燕山大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告課題名稱基于51單片機的硬件加密鎖的設(shè)計和實現(xiàn)課題性質(zhì)實際課題來源自選學(xué)院（系）里仁學(xué)院專業(yè)電子信息工程年級四年級學(xué)生姓名楊強強指導(dǎo)教師李林2007年4月9日一、綜述本課題國內(nèi)外研究動態(tài)，說明選題的依據(jù)和意義隨著PC機的普及，各種不同功能的計算機軟件相繼產(chǎn)生，使PC機的功能不斷增強，方便了人們的學(xué)習(xí)，工作，和生活。但是在利益的驅(qū)使下，軟件盜版盜用的現(xiàn)象日益嚴(yán)重。如何保護(hù)軟件開發(fā)者的知識產(chǎn)權(quán)和經(jīng)濟利益，保證正版軟件用戶的利益是一個急需解決的問題。單純的軟件加密顯然是不夠的，。因此我們需要一種更為有效的硬件加密方式。通過比較軟件加密和硬件加密這兩種不同的途徑，我發(fā)現(xiàn)硬件加密顯然更適合自己。作為一個電子信息工程的學(xué)生，所學(xué)的專業(yè)就是偏硬件的一個專業(yè)又考慮到自己的知識背景和自己的愛好，所以我選擇了基于51單片機的硬件加密鎖為自己畢業(yè)設(shè)計的課題。作為當(dāng)代的大學(xué)生，應(yīng)抓住潮流立足于最新科技領(lǐng)域，而硬件加密鎖正是這樣的一個新的領(lǐng)域。這個課題可以培養(yǎng)我們把理論轉(zhuǎn)化為實際動手能力的能力，提高自己的綜合能力，為自己以后的就業(yè)和職業(yè)生涯提供資本。二、研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問題本設(shè)計要求基于51系列單片機設(shè)計出一種硬件加密鎖并加以實現(xiàn)。在設(shè)計中一共用到兩個芯片，一個是51系列單片機，另一個是MAX232。通過兩者的正確連接，在加上電源情況下構(gòu)成了硬件電路。主要解決的問題有五個第一搞清楚51板以及MAX232各引腳的功能。第二兩個芯片的連接方法以及電源的接法。第三51板的編程。第四主程序的編程。第五軟，硬件聯(lián)合調(diào)試。其中的難點是編程。三、研究步驟、方法及措施研究的步驟首先是查閱資料熟悉內(nèi)容。其次是硬件設(shè)計。然后是單片機程序設(shè)計。接下來是軟，硬件的聯(lián)合調(diào)試。最后是撰寫論文。軟件研究的方法是PC機，也就是上位機。向單片機即下位機發(fā)送數(shù)據(jù)。下位機收到數(shù)據(jù)，然后按照一定的算法得出一個結(jié)果。將收到數(shù)據(jù)與算法結(jié)果比較。如果一致，就回應(yīng)上位機向上位機返回數(shù)據(jù)。則串口進(jìn)行通信。否則，單片機，即下位機不回應(yīng)上位機，不返回數(shù)據(jù)。串口通信無法進(jìn)行。具體過程是導(dǎo)師指導(dǎo)和自己動手做相結(jié)合。導(dǎo)師先給出題目并安排任務(wù)，這樣學(xué)生有足夠的時間來完成課題的設(shè)計。學(xué)生有疑問的地方可隨時向?qū)熣埥?。?dǎo)師是按周來安排任務(wù)。研究的措施學(xué)校為學(xué)生提供機時，供學(xué)生上機課程設(shè)計，查閱資料用。在每周四下午導(dǎo)師召集學(xué)生討論解答學(xué)生疑問，并且作出指導(dǎo)。最后安排下一周的任務(wù)。四、研究工作進(jìn)度14周查閱資料和熟悉內(nèi)容主要的工作是去圖書館查閱相關(guān)文獻(xiàn)。58周硬件設(shè)計主要是設(shè)計硬件電路以及涉及達(dá)到的芯片或者器件了解起引腳的作用及連接方法。912周單片機程序設(shè)計。1316周軟，硬件聯(lián)合調(diào)試。1718撰寫論文。五、主要參考文獻(xiàn)新編MCS51單片機應(yīng)用設(shè)計張毅剛彭喜元編著。哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社單片機接口技術(shù)實用子程序陳小忠黃寧趙小俠編著人民郵電出版社8051單片機實踐與應(yīng)用吳金戌，沈慶陽，郭庭吉清華大學(xué)出版社，1994中國期刊網(wǎng)及相關(guān)電子資源。GOOLE,百度等相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)資源。六、導(dǎo)師意見指導(dǎo)教師（簽字）年月日七、審核意見審查結(jié)果1、通過；2、完善后通過；3、未通過負(fù)責(zé)人（簽字）年月日注本科畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告一般不少于1000字。附錄2燕山大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）文獻(xiàn)綜述課題名稱基于51單片機的硬件加密鎖的設(shè)計與實現(xiàn)課題性質(zhì)實際課題來源自選學(xué)院（系）里仁學(xué)院專業(yè)電子信息工程年級四年級學(xué)生姓名楊強強指導(dǎo)教師李林2007年4月9日一、課題國內(nèi)外現(xiàn)狀在中國，開發(fā)和銷售軟件離不開加密，因為我國的軟件保護(hù)法制還不太健全，人們的法制觀念也比較淡薄，盜版軟件有著豐富的土壤，并且因為軟件是一種非常特殊的商品，很容易復(fù)制，就其功能來講，正版和盜版的區(qū)別很小，如果開發(fā)出來的軟件不進(jìn)行加密的話，那么在中國就無法銷售出去，人們樂意使用盜版軟件而沒有一些道德罪孽感，因此軟件開發(fā)商有必要使用一些加密產(chǎn)品來保護(hù)軟件開發(fā)者的利益，防止軟件被盜版。如何保護(hù)軟件開發(fā)者的知識產(chǎn)權(quán)和經(jīng)濟利益，保證正版軟件用戶的利益是一個急需解決的問題。電腦狗，即加密狗，現(xiàn)在所說的加密狗，一般都是硬件加密狗。是一種類似于U盤一樣的東西，是一種防盜版的方式。一般是把程序的一小部分或解密部分集合到加密狗的硬件中，防止軟件的盜版。二、研究主要成果我國燈具研究的成果在當(dāng)今中國市場上最主要的加密鎖品牌有1。美國彩虹公司（也是最早做硬件加密的公司）的國產(chǎn)品牌“加密狗”、美國品牌“圣天諾軟件加密鎖”；2。阿拉丁的“HASP”系列加密鎖；3。德國威博公司的“WBUKEY”加密鎖；4。深思洛克的“深思加密鎖”；5。藍(lán)宇風(fēng)公司的“金盾加密鎖”；6。飛天公司的“ROCKEY”加密鎖等幾個主要品牌。以上加密鎖品牌的工作原理都是大同小異。三、發(fā)展趨勢隨著互聯(lián)網(wǎng)和電子商務(wù)的發(fā)展，USBKEY作為網(wǎng)絡(luò)用戶身份識別和數(shù)據(jù)保護(hù)的“電子鑰匙“，正在被越來越多的用戶所認(rèn)識和使用。USBKEY這個概念最早是由加密鎖廠家提出來的，加密鎖是用來防止軟件盜版的硬件產(chǎn)品，加密鎖的概念是使安裝在計算機內(nèi)的應(yīng)用程序脫離加密鎖硬件無法運行來達(dá)到保護(hù)軟件不被盜版的目的。隨著網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的不斷深入和應(yīng)用軟件銷售模式的改變，未來的軟件用戶可能不需要購買軟件在本地計算機上安裝運行，而是將要處理的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)上傳到專門運行該軟件服務(wù)的應(yīng)用服務(wù)器上處理，再通過網(wǎng)絡(luò)取得數(shù)據(jù)處理的結(jié)果，軟件開發(fā)商通過提供該應(yīng)用服務(wù)收取軟件費用。這個時候，軟件廠商面臨的問題就不再是如何防止本地軟件被復(fù)制，而是如何確認(rèn)網(wǎng)絡(luò)用戶的身份和用戶數(shù)據(jù)的安全。于是加密鎖廠商提出了USBKEY的概念，用于識別用戶身份。四、存在問題因特網(wǎng)（INTERNET）給大家的生活和工作帶來了日新月異的變化，同時也為盜版軟件在網(wǎng)絡(luò)上快速傳播與流通提供了良好的媒介。因而除了如何有效地通過外在的法律手段打擊盜版行為之外，深入學(xué)習(xí)軟件保護(hù)技術(shù)，增強軟件自身抵抗盜版流毒的免疫力也受到越來越多軟件開發(fā)商的重視。但限于大多數(shù)開發(fā)商對此方面技術(shù)了解的版面性，在實施軟件加密的過程中，很少有人能夠像分析軟件工程一樣對軟件加密進(jìn)行系統(tǒng)的分析，周密地計劃和設(shè)計加密方案，因而使得許多即使應(yīng)用了一定軟件保護(hù)技術(shù)的程序，仍然能夠被解密者輕松破解。如何避免軟件保護(hù)方案設(shè)計的通病，及如何減少軟件加密的薄弱環(huán)節(jié)成為廣大開發(fā)商比較困惑的問題之一。并且與軟件保護(hù)方面相關(guān)的專業(yè)文章也是非?！昂币姟钡模m然網(wǎng)上能夠搜索到大量的介紹破解方面的文章，但是要從這些破解的資料中總結(jié)出實用的加密心得，對于不精于破解的廣大開發(fā)商來說仍是一個不小的屏障。五、主要參考文獻(xiàn)新編MCS51單片機應(yīng)用設(shè)計張毅剛彭喜元編著。哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社單片機接口技術(shù)實用子程序陳小忠黃寧趙小俠編著人民郵電出版社8051單片機實踐與應(yīng)用吳金戌，沈慶陽，郭庭吉清華大學(xué)出版社，1994中國期刊網(wǎng)及相關(guān)電子資源。GOOLE,百度等相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)資源。附錄3單片機簡介與應(yīng)用1單片機簡介單片機是把主要計算機功能部件都集成在一塊芯片上的微型計算機。單片機即單片微型計算機（SINGLECHIPMICROCOMPUTER），是集CPU,RAM,ROM,定時，計數(shù)和多種接口于一體的微控制器。其中51單片機是各種單片機中最為典型和最有代表性的一種,廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。MCS51單片機是INTEL公司推出的世界上著名的高性能低功耗非易失性存儲器和數(shù)字集成電路的一流半導(dǎo)體，它的EEPROM電可擦除技術(shù)、閃速存儲器技術(shù)和質(zhì)量、高可靠性的生產(chǎn)技術(shù)。在CMOS器件生產(chǎn)領(lǐng)域中，INTEL的先進(jìn)設(shè)計水平、優(yōu)秀的生產(chǎn)工藝及封裝技術(shù)一直處于世界的領(lǐng)先地位，這些技術(shù)用于單片機生產(chǎn)使單片機