第一篇:數字密碼鎖設計-畢業論文
電子密碼鎖
摘要 本文的電子密碼鎖利用數字邏輯電路,實現對門的電子控制,并且有各種附加電路保證電路能夠安 工作,有極高的安全系數。
關鍵詞 電子密碼鎖 電壓比較器 555單穩態電路 計數器 JK觸發器
UPS電源。引言
隨著人們生活水平的提高,如何實現家庭防盜這一問題也變的尤其的突出,傳統的機械鎖由于其構造的簡單,被撬的事件屢見不鮮,電子鎖由于其保密性高,使用靈活性好,安全系數高,受到了廣大用戶的親呢。
設計本課題時構思了兩種方案:一種是用以AT89C2051為核心的單片機控制方案;另一種是用以74LS112雙JK觸發器構成的數字邏輯電路控制方案。考慮到單片機方案原理復雜,而且調試較為繁瑣,所以本文采用后一種方案。總體方案設計
2.1設計思路
共設了9個用戶輸入鍵,其中只有4個是有效的密碼按鍵,其它的都是干擾按鍵,若按下干擾鍵,鍵盤輸入電路自動清零,原先輸入的密碼無效,需要重新輸入;如果用戶輸入密碼的時間超過40秒(一般情況下,用戶不會超過40秒,若用戶覺得不便,還可以修改)電路將報警80秒,若電路連續報警三次,電路將鎖定鍵盤5分鐘,防止他人的非法操作。
2.2總體方框圖 3 設計原理分析
電路由兩大部分組成:密碼鎖電路和備用電源(UPS),其中設置UPS電源是為了防止因為停電 造成的密碼鎖電路失效,使用戶免遭麻煩。
密碼鎖電路包含:鍵盤輸入、密碼修改、密碼檢測、開鎖電路、執行電路、報警電路、鍵盤輸入次數鎖定電路。
3.1 鍵盤輸入、密碼修改、密碼檢測、開鎖及執行電路.其電路如下圖1所示:
.1245.74ls221IC5A62IC6A374ls08鎖定信號 E1D574LS1124SD74LS1124SD74LS1134SD74LS114420UVCCV3R213.3K消除報警信號C24500uT10T118JQJQJQJSD312R26531531531Q5C1376DISCLKCDIC1AQ6R25CLKCDIC2AQ6R24CLKCDIC3AQ6R2CLKKIC4AQ6THRTRIGGND555TC13QCVolt5R4電磁鎖清零信號 RD3KKK1515151K X 4 VCC15CD22221MR201C12清零信號 RD2.2kR27S1S2S3S4T129018C2547u10R2020k來自報警電路的清零信號C21C14K10.01UK2C150.01UK3C160.01UK4C170.01UK5C180.01UK6C190.01UK7C200.01U0.01UK8k9S?..圖1 鍵盤輸入、密碼修改、密碼檢測、開鎖、執行電路
開關K1~K9是用戶的輸入密碼的鍵盤,用戶可以通過開關輸入密碼,開關兩端的電容是為了提高開關速度,電路先自動將IC1~IC4清零,由報警電路送來的清零信號經C25送到T11基極,使T11導通,其集電極輸出低電平,送往IC1~IC4,實現清零。
密碼修改電路由雙刀雙擲開關S1~S4組成(如圖2所示), 它是利用開關切換的原理實現密碼的修改。例如要設定密碼為1458,可以撥動開關S1向左,S2向右,S3向左,S4向右,即可實現密碼的修改,由于輸入的密碼要經過S1~S4的選擇,也就實現了密碼的校驗。本電路有16組的密碼可供修改。
圖2 密碼修改電路
由兩塊74LS112(雙JK觸發器,包含IC1~IC4)組成密碼檢測電路。由于IC1處于計數狀態,當用戶按下第一個正確的密碼后,CLK端出現了一個負的下降沿,IC1計數,Q端輸出為高電平,用戶依次按下有效的密碼,IC2~IC3也依次輸出高電平,送入與門IC5,使其輸出開鎖的高電平信號送往IC13的2腳,執行電路動作,實現開鎖。
執行電路是由一塊555單穩態電路(IC13),以及由T10、T11組成的達林頓管構成。若IC13的2腳輸入一高電平,則3腳輸出高電平,使T10導通,T11導通,電磁閥開啟,實現開門,同時T10集電極上接的D5(綠色發光二極管)發亮,表示開門,20秒后,555電路狀態翻轉,電磁閥停止工作,以節電。其中電磁閥并聯的電容C24使為了提高電磁閥的力矩。3.2 報警電路
報警電路實現的功能是:當輸入密碼的時間超過40秒(一般情況下用戶輸入不會超過),電路報警80秒,防止他人惡意開鎖。
電路包含兩大部分,2分鐘延時和40秒延時電路。其工作原理是當用戶開始輸入密碼時,電路開始2分鐘計時,超出40秒,電路開始80秒的報警。如圖3所示
vccR33.3KD4D3C847UR16R15100Q3T73.3KT83.3K3.3KRVCC76DIS100T6Q3T57DISTHRIC10CVoltVCCTRIG90185R141MC7TRIGCVoltGNDGNDTP901862THRIC11RR112MR12蜂鳴器8484清零信號 RD報警次數進位 B12T***14C90.1uC60.01UC550U0.1u去密碼檢測電路清零信號接密碼檢測電路 消除報警信號
圖3 報警電路
有人走近門時,觸摸了TP端(TP端固定在鍵盤上,其靈敏度非常高,保證電路可靠的觸發),由于人體自身帶的電,使IC10的2腳出現低電平,使IC10的狀態發生翻轉,其3腳輸出高電平,T5導通(可以通過R12控制T1的基極電流),其集電極接的黃色發光二極管D3發光,表示現在電子鎖處于待命狀態,T6截止,C4開始通過R14充電(充電時間是40秒,此時為用戶輸入密碼的時間,即用戶輸入密碼的時間不能超過40秒,否則電路就開始報警, 由于用戶經常輸入密碼,而且知道密碼,一般輸入密碼的時間不會超過40秒),IC2開始進入延時40秒的狀態。
開始報警:當用戶輸入的密碼不正確或輸入密碼的時間超過40秒,IC11的2腳電位隨著C4的充電而下降,當電位下降到1/3Vcc時(即40秒延時結束時候),3腳變成高電位(延時時是低電平),通過R15使(R15的作用是為了限制T7的導通電流防止電流過大燒毀三極管)T7導通,其集電極上面接的紅色發光二極管D4發亮,表示當前處于報警狀態,T8也隨之而導通,使蜂鳴器發聲,令賊人生怯,實現報警.停止報警:當達到了80秒的報警時間,IC10的6,7腳接的電容C5放電結束,IC10的3腳變成低電平,T5截止,T6導通,強制使強制電路處于穩態,IC11的3腳輸出低電平,使T7,T8截止,蜂鳴器停止報警;或者用戶輸入的密碼正確,則有開鎖電路中的T10集電極輸出清除報警信號,送至T12(PNP),T12導通,強制使T7基極至低電位,解除報警信號。
3.3 報警次數檢測及鎖定電路
若用戶操作連續失誤超過3次,電路將鎖定5分鐘。其工作原理如下:當電路報警的次數超過3次,由IC9(74161)構成的3位計數器將產生進位,通過IC7,輸出清零信號送往74161的清零端,以實現重新計數。經過IC8(與門),送到IC12(555)的2腳,使3腳產生5分鐘的高電平鎖定脈沖(其脈沖可由公式T=1.1RC計算得出),經T9倒相,送IC6輸入端,使IC6輸出低電平,使IC13不能開鎖,到鎖定的目的。電路圖如下圖4所示: 來自報警電路的信號B1VCCVCCR19C10VCC3.3K65438RDRIC9P3P2P1P04TCQ3Q2Q1Q01072ETEPCP74LS161RCOLD1968u762DIS鎖定鍵盤信號 E1Q3THRTRIG555555CVoltIC12T990***41IC8A35R18215.2MGNDC1圖4 報警次數檢測及鎖定電路 3.4 備用電源電路
為了防止停電情況的發生,本電路后備了UPS電源,它包括市電供電電路,停電檢測電路,電子開關切換電路,蓄電池充電電路和蓄電池組成。其電路圖如下圖5所示:
220V市電通過變壓器B降壓成12V的交流電,再經過整流橋整流,7805穩壓到5V送往電子切換74ALS000.1U
電路,由于本電路功耗較少,所以選用10W的小型變壓器。
圖5 電源電路
由R8,R9,R6,R7及IC14構成電壓比較器,正常情況下,V+
5V 直流電源 A1蓄電池 A2R620K1蓄電池供電R105.1KVCC繼電器常開常閉R850K蓄電池 A25V 直流電源 A174123T39018R940KR730KIC14T49014
圖6 停電檢測及電子開關切換電路
T1,T2構成的蓄電池自動充電電路,它在電池充滿后自動停止充電,其中D1亮為正在充電,D2為工作指示。由R4,R5,T1構成電壓檢測電路,蓄電池電壓低,則T1,T2導通,實現對其充電;充滿后,T1,T2截止,停止充電,同時D1熄滅,電路中C4的作用是濾除干擾信號。其電路圖如圖7所示:
6V 充電電源6V 蓄電池電源 A2R43K3CG21R23KR13K蓄電池D1R5470C40.1UD2T19014
圖7
蓄電池自動充電電路總結與體會
以上為實習期間所設計的電子密碼鎖電路,它經過多次修改和整理,以是一個比較不錯的設計,可以滿足人們的基本要求,但因為水平有限,此電路中也存在一定的問題,譬如說電路的密碼不能遺忘,一旦遺忘,就很難打開,這可以通過增加電路解決,但過于復雜,本次設計未其中;用開關作74LS112的CLK脈沖,不是很穩定,可以調換其它高速開關或計數脈沖;電路密碼只有16種可供修改,但由于他人不知道密碼的位數,而且還要求在規定的時間內按一定的順序開鎖,所以他人開鎖的幾率很小;電路中未加顯示電路,但可通過其它數字模塊實現這一功能。這需要一段時間的進一步改進,如果有好的意見,希望老師給以支持。
通過這三周的學習,我感覺有很大的收獲:首先,通過學習使自己對課本上的知識可以應用于實際,使的理論與實際相結合,加深自己對課本知識的更好理解,同時實習也段練了我個人的動手能力:能夠充分利用圖書館去查閱資料,增加了許多課本以外的知識。能對protel 99、和EWB等仿真軟件操作,能達到學以致用。對我們學生來說,理論與實際同樣重要,這是我們以后在工作中說明自己能力的一個重要標準。
在實習中,我感受到了老師對學生的那種悔人不卷的精神,每天的固定時間,老師都來給我們指導,使我們少走彎路,順利完成實習任務,請允許我向你們致意崇高的敬意,感謝你們,老師!
參考文獻
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電子信息專業畢業設計(論文)任務書-----《數字密碼鎖的設計》-----許艷老師 [center]畢
業 設 計(論文)任 務 書[/center] 信息學部 電子信息專業 級(屆)班 學生
畢業設計(論文)題目:
數字密碼鎖的設計
畢業設計(論文)內容:
設計一種由AT89C2051編程實現的控制電路,具有按鍵有效指示、輸入錯誤指示、解碼有效指示、控制開鎖電平、定時中斷、控制報警、密碼修改等功能,可在意外泄密的情況下及時修改密碼。8位十進制密碼共一億組不重復,保密性強,靈活性高,適用范圍廣,特別適合家庭、賓館等場所。
畢業設計(論文)專題部分:
指導教師:(簽名)年 月 日
教研室主任:(簽名)年 月 日
學部主任:(簽名)年 月 日:
[left]江西理工大學 信息學院 01
級(2005屆)[/left] [center]學生畢業設計(論文)開題報告[/center]
設計(論文)題目 數字密碼鎖的設計
專業 電子信息工程 學生姓名 指導教師
[center]本課題研究的現狀[/center]
出于安全、方便等方面的需要,許多智能鎖(如指紋辯識、IC卡辯識)已相繼問世,但這些產品的特點是針對特定指紋或有效卡,只能適用于保密要求高且僅供個別人使用的箱、柜、房間等,而且卡片式IC卡還有易丟失等特點,加上其成本一般比較高,一定程度上限制了這類產品的普及和推廣。本數字密碼鎖成本則相對較小。
[center]學術價值和現實意義[/center]
數字密碼鎖的設計綜合應用之前所學的單片機、微機控制、電路設計等方面的知識。數字密碼鎖適合于多種場合的保密,特別適合于家庭、外出旅行。
“我將于茫茫人海尋訪我唯一靈魂之伴侶 得之,我幸; 不得,我命!”
-----徐志摩
現在我知道了,我是最幸運的!
寒塘鶴影(£璞祺£戕儀)
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★紅樓★ #2
發表于 2005-12-14 13:42 資料 主頁 個人空間 短消息
主要參考文獻
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第二篇:電子密碼鎖畢業論文(共)
畢業設計(論文)
論文題目:電子密碼鎖設計與制作
系
別: 電子工程系
專
業: 通信技術
班
級:
學
號:
學生姓名:
指導教師:
電子密碼鎖的設計與制作
摘要:在日常的生活和工作中, 住宅與部門的安全防范、單位的文件檔案、財務報表以及一些個人資料的保存多以加鎖的辦法來解決。若使用傳統的機械式鑰匙開鎖,人們常需攜帶多把鑰匙, 使用極不方便, 且鑰匙丟失后安全性即大打折扣。隨著科學技術的不斷發展,人們對日常生活中的安全保險器件的要求越來越高。為滿足人們對鎖的使用要求,增加其安全性,用密碼代替鑰匙的密碼鎖應運而生。電子密碼鎖具有安全性高、成本低、功耗低、易操作等優點。
論文首先簡要介紹了本課題的背景和主要工作,在接著講單片機電子密碼鎖中涉及到的理論知識,和一些主要器件做了簡要的闡述和說明。前面兩部分主要是用理論知識來支撐本課題的設計,第三部分則是對本課題的方案進行論證,和共組成部分的比較和選用,同時也包括了系統的調試和產品的加工包裝。
本次做的電子密碼鎖是以單片機STC89C52為核心,結合矩陣鍵盤、LCD顯示和報警系統組成。系統能完成開鎖、密碼錯誤超次鎖定、修改用戶密碼基本的密碼鎖的功能。達到制作簡易密碼的目的。
關鍵詞:
單片機
STC89C52
LCD
顯示
自動報警
目錄
第一章 概 述...................................................1
1.1背 景...................................................1
1.1.1簡介..............................................11.1.2發展趨勢..........................................1 1.2 主要工作...............................................2 第二章 電子密碼鎖理論...........................................3
2.1 原理圖..................................................3 2.2 鍵盤原理................................................3 2.3 主要元器件..............................................4
2.3.1 主控芯片STC89C52.................................42.3.2 AT24C02芯片簡介.................................52.3.3 LCD液晶顯示器...................................6 2.4 單片機最小系統..........................................6
2.4.1復位電路..........................................7
2.4.2晶振電路..........................................7
第三章 電子密碼鎖設計與調試....................................8
3.1 系統總體方案設計........................................8 3.2 單片機的選擇和論證......................................9 3.3 顯示器選擇和論證........................................9 3.4 鍵盤方案的選擇和論證...................................10 3.5 硬件設計...............................................10 3.5.1 按鍵電路.........................................10 3.5.2 報警電路.........................................11 3.5.3開鎖電路.........................................11 3.5.4 密碼存儲電路.....................................12 3.5.5 電路圖的繪制.....................................12 3.6軟件設計................................................14 3.6.1主程序設計流程圖.................................14 3.6.2 鍵功能程序流程圖.................................14 3.6.3開鎖程序流程圖...................................15 3.7系統調試................................................16 3.7.1 硬件調試.........................................16 3.7.2 軟件調試.........................................16 3.7.3 仿真調試.........................................17 3.8 產品封裝...............................................19 第四章 結論...................................................21 4.1 總結...................................................21 4.2 展望...................................................21
參考文獻.......................................................23 致謝...........................................................24
概述
第一章 概述
1.1背景
1.1.1簡介
電子密碼鎖是一種通過密碼輸入來控制電路或是芯片工作,從而控制機械開關的閉合,完成開鎖、閉鎖任務的電子產品[8]。它的種類很多,有簡易的電路產品,也有基于芯片的性價比較高的產品[10]。現在應用較廣的電子密碼鎖是以芯片為核心,通過編程來實現的。其性能和安全性已大大超過了機械鎖[11]。其特點如下:
1)保密性好,編碼量多,遠遠大于彈子鎖。隨機開鎖成功率幾乎為零。2)密碼可變,用戶可以隨時更改密碼,防止密碼被盜,同時也可以避免因人員的更替而使鎖的密級下降。3)誤碼輸入保護,當輸入密碼多次錯誤時,報警系統自動啟動,并且鍵盤鎖死短時間不能輸入。
4)無活動零件,不會磨損,壽命長。
5)使用靈活性好,不像機械鎖必須佩帶鑰匙才能開鎖。6)電子密碼鎖操作簡單易行,一學即會。
1.1.2發展趨勢
在日常生活和工作中,住宅與部門的安全防范、單位的文件檔案、財務報表以及一些個人資料的保存多以加鎖的辦法來解決。目前門鎖主要用彈子鎖,其鑰匙容易丟失;保險箱主要用機械密碼鎖,其結構較為復雜,制造精度要求高,成本高,且易出現故障,人們常需攜帶多把鑰匙,使用極不方便,且鑰匙丟失后安全性即大打折扣[10]。針對這些鎖具給人們帶來的不便若使用機械式鑰匙開鎖,為滿足人們對鎖的使用要求,增加其安全性,用密碼代替鑰匙的密碼鎖應運而生[10]。它的出現為人們的生活帶來了很大的方便,有很廣闊的市場前景。由于電子器件所限,以前開發的電子密碼鎖,其種類不多,保密性差,最基本的就是只依靠最簡單的模擬電子開關來實現的,制作簡單但很不安全,在后為多是基于EDA來實現的,其電路結構復雜,電子元件繁多,也有使用早先的20引腳的2051系列單片機來實現的,但密碼簡單,易破解[9]。隨著電子元件的進一步發展,電子密碼鎖也出現了很多的種類,功能日益強大,使用更加方便,安全保密性更強,由以前的單密碼輸入發展到現在的,密碼加感應元件,實現了真真的電子加密,用戶只有密碼或電子鑰匙中的一樣,是打不開鎖的,隨著電子元件的發展及人們對保密性需求的提高出現了越來越多的電子密碼鎖。
出于安全、方便等方面的需要許多電子密碼鎖已相繼問世。但這類產品的特點是針對特定有效卡、指紋或聲音有效,且不能實現遠程控制,只能適用于保密
福建信息職業技術學院畢業實習(論文)
要求高且供個人使用的箱、柜、房間等[8]。由于數字、字符、圖形圖像、人體生物特征和時間等要素均可成為鑰匙的電子信息,組合使用這些信息能夠使電子防盜鎖獲得高度的保密性,如防范森嚴的金庫,需要使用復合信息密碼的電子防盜鎖,這樣對盜賊而言是“道高一尺,魔高一丈”[10]。組合使用信息也能夠使電子防盜鎖獲得無窮擴展的可能,使產品多樣化,對用戶而言是“千挑百選,自得其所”。可以看出組合使用電子信息是電子密碼鎖以后發展的趨勢。
1.2 主要工作
隨著人們對安全的重視和科技的發展,許多電子智能鎖(指紋識別、IC卡辨認)已在國內外相繼面世。但是這些產品的特點是針對特定的指紋和有效卡,只能適用于保密要求的箱、柜、門等[8]。而且指紋識識別器若在公共場所使用存在容易機械損壞,IC卡還存在容易丟失、損壞等特點。加上其成本較高,一定程度上限制了這類產品的普及和推廣[9]。鑒于目前的技術水平與市場的接收程度,電子密碼鎖是這類電子防盜產品的主流。
該設計是基于52單片機的電子密碼鎖設計,是一種機電一體化設計的實例,其要求當外部鍵盤輸入的密碼和存儲器中所存的密碼相同時實現自動開鎖功能,而當輸入三次錯誤時則實現報警功能,具有防止被人試探而破解密碼的功能,即完善了市場上機械鎖的不便又減少因多輸入而被破解的缺陷。
系統設有六位原始密碼,使用期間,用戶還可以自行更改密碼的功能。當鍵盤輸入密碼時,按下確定按鈕,電路則將輸入密碼和原始密碼進行比較,若果相同則實現開鎖,錯誤則自動刷新,實現重新輸入功能。密碼輸入錯誤顯示器會出現錯誤提示,同時輸入錯誤3次時會鎖定鍵盤并報警。
本課題的實現,需要使用到以下關鍵技術: 1)基于52單片機簡單設計及外圍擴展電路 2)鍵盤輸入及單片機間的數據傳輸 3)LCD顯示技術、單片機間的數據傳輸 設計思路:
以52單片機為核心,利用單片機靈活的編程設計和豐富的I/O端口,及其控制的準確性,不但能實現基本的密碼鎖功能,還能添加掉電存儲。
密碼鎖電路包含:鍵盤輸入、時鐘電路、密碼儲存電路、復位電路、LCD顯示電路、開鎖電路、報警電路。
電子密碼鎖理論
第二章 電子密碼鎖理論
2.1 原理圖
電子密碼鎖原理圖如下:
圖2-1
2.2 鍵盤原理
矩陣鍵盤又稱為行列式鍵盤,它是用4條I/O線作為行線,4條I/O線作為列線組成的鍵盤。在行線和列線的每一個交叉點上,設置一個按鍵。這樣鍵盤中按鍵的個數是4×4個。這種行列式鍵盤結構能夠有效地提高單片機系統中I/O口的利用率。(如圖2-2)
福建信息職業技術學院畢業實習(論文)
圖2-2
2.3 主要元器件
2.3.1 主控芯片STC89C52
STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有 8K 在系統可編程Flash 存儲器。在單芯片上,擁有靈巧的8 位CPU 和在系統可編程Flash,使得STC89C52為眾多嵌入式控制應用系統提供高靈活、超有效的解決方案。具有以下標準功能: 8k字節Flash,512字節RAM,32 位I/O 口線,看門狗定時器,內置4KB EEPROM,MAX810復位電路,三個16 位 定時器/計數器,一個6向量2級中斷結構,全雙工串行口。另外 STC89C52 可降至0Hz 靜態邏輯操作,支持2種軟件可選擇節電模式。空閑模式下,CPU 停止工作,允許RAM、定時器/計數器、串口、中斷繼續工作。掉電保護方式下,RAM內容被保存,振蕩器被凍結,單片機一切工作停止,直到下一個中斷或硬件復位為止。最高運作頻率35Mhz,6T/12T可選。STC89C52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)
XTAL1(Pin19):片內振蕩電路的輸入端
STC89C52引腳圖 XTAL2(Pin20):片內振蕩電路的輸出端
電子密碼鎖理論
③控制引腳(4根)
RST/VPP(Pin9):復位引腳,引腳上出現,2個機器周期的高電平將使單片機復位。
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部程序存儲器讀指令。
④可編程輸入/輸出引腳(32根)
STC89C52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
2.3.2 AT24C02芯片簡介
AT24C02是一個2K位串行CMOS E2PROM,內部含有256個8位字節,CATALYST公司的先進CMOS技術實質上減少了5668件的功耗。AT24C02有一個16字節頁寫緩沖器。該器件通過IIC總線接口進行操作,有一個專門的寫保護功能。
AT24C02管腳圖
CL 串行時鐘:AT24C02串行時鐘輸入管腳用于產生器件所有數據發送或接收的時鐘,這是一個輸入管腳。
SDA 串行數據/地址:AT24C02 雙向串行數據/地址管腳用于器件所有數據的發送或接收,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時設置器件地址,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。
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2.3.3 LCD液晶顯示器
液晶顯示模塊已作為很多電子產品的通過器件,如在計算器、萬用表、電子表及很多家用電子產品中都可以看到,顯示的主要是數字、專用符號和圖形。1602型LCD顯示模塊具有體積小,功耗低,顯示內容豐富等特點。1602型LCD可以顯示2行16個字符,有8位數據總線D0-D7和RS,R/W,EN三個控制端口,工作電壓為5V,并且具有字符對比度調節和背光功能,其樣品(圖2-3-3)及管腳功能如下:
圖2-3-3 第1腳: VSS為地電源。
第2腳: VDD接5V正電源。
第3腳: VL為液晶顯示器對比度調整端,接正電源時對比度最弱,接地時對比度最高,對比度過高時會產生“鬼影”,使用時可以通過一個10K的電位器調整對比度。
第4腳: RS為寄存器選擇,高電平時選擇數據寄存器、低電平時選擇指令寄存器。
第5腳: R/W為讀寫信號線,高電平時進行讀操作,低電平時進行寫操作。當RS和R/W共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址,當RS為低電平R/W為高電平時可以讀忙信號,當RS為高電平R/W為低電平時可以寫入數據。
第6腳: E端為使能端,當E端由高電平跳變成低電平時,液晶模塊執行命令。
2.4 單片機最小系統
單片機最小系統,或者稱為最小應用系統,是指用最少的元件組成的單片機可以工作的系統.對52列單片機來說,最小系統一般應該包括:單片機、晶振電路、復位電路。如下圖:
電子密碼鎖理論
圖2-4 2.4.1復位電路
比電腦的重啟部分,當電腦在使用中出現死機,按下重啟按鈕電腦內部的程序從頭開始執行。單片機也一樣,當單片機系統在運行中,受到環境干擾出現程序跑飛的時候,按下復位按鈕內部的程序自動從頭開始執行。
2.4.2晶振電路
單片機系統里都有晶振,在單片機系統里晶振作用非常大,全程叫晶體振蕩器,他結合單片機內部電路產生單片機所需的時鐘頻率,單片機晶振提供的時鐘頻率越高,那么單片機運行速度就越快,單片接的一切指令的執行都是建立在單片機晶振提供的時鐘頻率。單片機晶振的作用是為系統提供基本的時鐘信號。通常一個系統共用一個晶振,便于各部分保持同步。有些通訊系統的基頻和射頻使用不同的晶振,而通過電子調整頻率的方法保持同步。
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第三章
電子密碼鎖設計與調試
3.1 系統總體方案設計
方案一:采用數字電路控制。其原理方框圖如圖3-1所示。
圖3-1 數字密碼鎖電路方案
采用數字密碼鎖電路的好處就是設計簡單。用以74LS112雙JK觸發器構成的數字邏輯電路作為密碼鎖的核心控制,共設了9個用戶輸入鍵,其中只有4個是有效的密碼按鍵,其它的都是干擾按鍵,若按下干擾鍵,鍵盤輸入電路自動清零,原先輸入的密碼無效,需要重新輸入;如果用戶輸入密碼的時間超過40秒(一般情況下,用戶不會超過40秒,若用戶覺得不便,還可以修改)電路將報警80秒,若電路連續報警三次,電路將鎖定鍵盤5分鐘,防止他人的非法操作。
電路由兩大部分組成:密碼鎖電路和備用電源(UPS),其中設置UPS電源是為了防止因為停電造成的密碼鎖電路失效,使用戶免遭麻煩。
密碼鎖電路包含:鍵盤輸入、密碼修改、開鎖電路、執行電路、報警電路、鍵盤輸入次數鎖定電路。
方案二:采用一種是用以STC89C52為核心的單片機控制方案。利用單片機靈活的編程設計和豐富的I/O端口,及其控制的準確性,不但能實現基本的密碼鎖功能,還能添加調電存儲、聲光提示甚至添加遙控控制功能。
電子密碼鎖設計與調試
圖3-2 系統原理框圖
通過比較以上兩種方案,單片機方案有較大的活動空間,不但能實現所要求的功能而且能在很大的程度上擴展功能,而且還可以方便的對系統進行升級,所以我們采用方案二。
3.2 單片機的選擇和論證
方案一:采用由AT89C51芯片為核心硬件,該芯片具有低工作電壓,高性能CMOS8位單片機,片內含4K bytes的可反復擦寫的只讀程序存儲器(PEROM)和128 bytes的隨機存取數據存儲器(RAM),器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術生產,兼容標準MCS-51指令系統,片內置通用8位中央處理器(CPU)和Flash存儲單元,功能強大AT89C51單片機可提供許多高性價比的應用場合,可靈活應用于各種控制領域。
方案二:采用單片機STC89C52,片內ROM全都采用Flash ROM;能以5V的超低壓工作;同時也與MCS-51系列單片機完全兼容。該芯片內部存儲器為8KB ROM 存儲空間,同樣具有89C51的功能,且具有在線編程可擦除技術,當在對電路進行調試時,由于程序的錯誤修改或對程序的新增功能需要燒入程序時,不需要對芯片多次拔插,所以不會對芯片造成損壞。
由于在制作中考慮到兩種型號的芯片燒寫軟件不一樣,我們平時教學用到的燒寫軟件適用于STC89C52,且內存較大,燒寫時不用多次的插拔。所以選擇方案二以STC89C52作為主控制系統.3.3 顯示器選擇和論證
方案一:采用LCD液晶顯示器。LCD有明顯的優點:微功耗、尺寸小,超薄輕巧、顯示信息量大、字跡清晰、顯示穩定美觀。LCD是以點陣模式顯示的,在
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中文顯示上很方便,但在各種符號的顯示上因為需要利用控制芯片創建字符庫,工作量大,占用資源較多。其成本也較高。
方案二:采用傳統的數碼管顯示。數碼管具有低壓低耗能、壽命長、對外界環境要求低等特點,而且其精度比較高。采用BCD編碼方式顯示數字,顯示功能沒有LCD液晶顯示器豐富。
由于顯示的內容要求豐富的數據資源所以本設計采用方案一。
3.4 鍵盤方案的選擇和論證
方案一:采用獨立式按鍵,直接在I/O口線上接上按鍵開關。設計時考慮精簡和優化電路、程序和I/O口資源數,但是需占用較多的I/O口。
方案二:采用8155擴展I/O口及鍵盤,顯示等。該方案的優點是:使用靈活可編程,并且有RAM及計數器。若用該方案可提供更多的I/O資源,但操作起來稍微有點復雜。
方案三:采用矩陣式按鍵。它由行線和列線組成,也稱行列式鍵盤,按鍵位于行列的交叉點上。該方案的優點是使用靈活可編程,占用I/0口資源比較少。若用該方案,可為其它功能提供更多的I/0資源。
由于本設計所用到的按鍵數量較多,從資源、電路的復雜性和程序角度,我們考慮選擇方案三比較恰當。
3.5 硬件設計
3.5.1 按鍵電路
由于本設計所用到的按鍵數量較多所以采用的是矩陣式按鍵鍵盤,它由行線和列線組成,也稱行列式鍵盤,按鍵位于行列的交叉點上。本設計中使用的這個4*4鍵盤不但能完成密碼的輸入還能作特別功能鍵使用,比如清除,修改密碼等。鍵盤的每個按鍵功能在程序設計中設置。(如下圖)
圖2-5-1 矩陣按鍵
電子密碼鎖設計與調試
3.5.2 報警電路
報警部分由蜂鳴器及外圍電路組成,加電后不發聲,當有鍵按下時,響一聲,密碼正確時響兩聲。若是密碼輸錯時當密碼輸入錯誤時,單片機的P2.1引腳為低電平,三極管T3導通蜂鳴器發出噪鳴聲長響報警。
圖3-5-2 報警電路原理圖
3.5.3開鎖電路
電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點簧片等組成的。只要當密碼正確時,三極管導通此線圈兩端有電壓通過時,線圈中就會流過一定的電流,從而產生電磁效應,銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯,從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點(常開觸點)吸合。
圖3-5-3 開鎖電路圖
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3.5.4 密碼存儲電路
本設計采用AT2402芯片來配合單片機存貯掉電前需要保存的數據,防止掉電密碼的丟失。連接電路圖(圖3-5-4)
圖3-5-4
圖中1、2、3腳是三條地址線,用于確定芯片的硬件地址,在STC89C52上它們都能接地,第5腳和第8腳分別為正、負電源。AT24C02中帶有片內地址寄存器,每寫入或讀出一個數據字節后,該地址寄存器自動加1,以實現對下一個儲存單元的讀寫,所有字節均以單一操作方式讀取。
3.5.5 電路圖的繪制
1、PCB板的封裝
PCB板的制作,在畫好原理圖后要給每個元件都要畫封裝,有些元件的封裝軟件protel DXP就有自帶的封裝,只要給它加載進去就可以了,但一些自己畫的元件就有可能找不到合適的封裝,這就要自己去畫一個封裝。封裝是根據實物的大小來畫的,否則刻出來的電路板可能會跟實際的有出入造成大小不一的局面。
2、PCB圖設計
在確定元件的封裝之后,就可以把原理圖生成PCB圖。剛剛生成的圖要先設置規則。在本次設計中主要設置了線寬(全局設為0.8mm,電源和地線設為1mm),線間的最小距離(設為0.4mm),還有設置連接方式為Direct Connect等。規則全設好之后,就可以開始布板了。
電路圖的繪制我們也是分模塊畫的,下圖為矩陣鍵盤和單片機最小系統的PCB圖。
電子密碼鎖設計與調試
矩陣鍵盤設計圖
單片機最小系統設計圖
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3.6軟件設計
3.6.1主程序設計流程圖
電子密碼鎖工作的主要過程是LCD顯示屏提示開始輸入密碼,通過鍵盤輸入密碼,按下確認鍵后判斷密碼的正確性,作出開鎖或報警處理。修改密碼時,先輸入正確密碼后在輸一遍,符合后才能進入到密碼該修界面。如圖3-6
圖3-6-1 3.6.2 鍵功能程序流程圖
鍵盤對應名稱定義: 2 3 A 4 5 6 B 7 8 9 C * 0 # D 其中,【0—9】為數字鍵,用于輸入相應的密碼,【*】號鍵為取消當前操作
【#】號鍵為確認
【D】鍵為修改密碼
其它鍵無功能及定義
電子密碼鎖的設計與調試
圖3-6-2 鍵功能程序流程圖
3.6.3開鎖程序流程圖
程序設計思路:產品上點之后進行初始化,接著顯示“password:”在輸入六位密碼并確認時候系統與設定的密碼進行對比,若正確則顯示器上顯示“open”指示燈亮2秒開鎖成功。若是密碼錯誤顯示“error”,報警燈閃爍2次。其流程圖(如圖3-6-3)
圖3-6-3開鎖程序流程圖
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3.7系統調試
3.7.1 硬件調試
1、首先要先從外觀上檢查電路板焊點是否光滑,并且對照電路的原理圖,看看是否有錯焊,漏焊,虛焊和連焊等硬件問題,元器件的 型號、標稱值是否弄錯。看在焊接走線時,是否把一些比較長的短路線對錯位置,電源和地是否有短路的現象。
2、用數字萬用表檢查電路,檢查電路是否都有通路,是否出現短路,開路等現象,元器件的極性是否有焊反的。通過IC座連接的芯片是否插入,各個管腳是否接觸良好,芯片在插入IC座時是否有插反等現象。用萬用表檢測室當測得值與正常值相差較大時經過分析可找到故障。
3、將電路板通電,觀察電路是否出現異常,若出現異常(元器件冒煙或芯片發燙等)應及時切斷電源,根據現象檢查電路。
3.7.2 軟件調試
首先打開keil C51主程序,新建工程,新建文本框此時保存時后綴要是“.c”否則后面添加文件的時候無法識別,在添加完文件后就可以開始編寫程序,程序的頭文件也是有一定格式的。例如:#include
圖
3-7-2
調試圖
電子密碼鎖設計與調試
3.7.3 仿真調試
在proteus上繪制好電路圖,講keil生成的HEX文件導入到STC89C52里面點擊開始按鈕進行密碼初始化。
圖3-7-3
輸入密碼調試:此時密碼輸入正確,顯示器顯示“open”。如下圖所示
圖3-7-4 修改密碼調試:在開鎖狀態下,再次輸入正確的密碼并按下【#】(確認)鍵,福建信息職業技術學院畢業實習(論文)
此時顯示器顯示“SetNeWordEnable”。輸入新的六位密碼并按【D】(重設)鍵,并顯示“Input again”再重復輸入一次新密碼并按【D】,修改成功后顯示器顯示“ResetpasswordOK”,密碼修改完成。修改過程如下:
圖3-7-5
圖3-7-6
電子密碼鎖設計與調試
圖3-7-7 通過proteus軟件的操作可以確定程序的可用性,產品功能上也都能得到實現。
3.8 產品封裝
由于電子產品存在一些弱點,一是怕碰撞、擠壓,會使碼電子產品的外部受損,影響美觀,并且產品內部構造復雜,零部件生產精密,不能承受外力的沖擊、磕碰,嚴重時會造成致命傷害。二是怕潮濕,數碼電子產品受潮后,大量水氣侵入電路板形成水漬,造成短路,或使金屬接口氧化。三是怕灰塵、油脂,灰塵的進入也會妨礙電路板接點間的電流傳導,污染內部線路,影響內部零件,造成損害。四是怕靜電,過大的靜電會擊傷數碼電子產品內的一些電子元件,造成零部件短路,最終直接損害整個機器。五是怕熱、高溫,過熱的高溫環境,不但會使數碼電子產品的外觀受損,也會使內部的一些零件性能不穩,直接影響產品的功能使用。這些問題在設計時都是要特別的考慮和注意。應當以有效地保護產品為首要功能,要結構牢固,具有較好的耐沖擊和抗壓性能,不容易被外力環境損壞;其次應考慮使用,攜帶、陳列、裝運等的方便性;還要盡量考慮能重復利用,能顯示內裝物等一些功能。
因為考慮的產品的封裝所以我們一開始就決定把各個模塊分開制作最后再將其組合起來,分開制作不但減少了出錯率還大大提高了組裝時的靈活性。并且在整體上也增加了產品的美感。組裝的底板采用廢舊的電路板外包裝則是用薄鋁板,因為鋁板具有良好的可塑性,在彎曲時也有一定的韌性。從總體的結構上考
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慮鋁板在固定的時候也比較的理想,最后用螺絲固定底板和個模塊用熱熔膠來固定鋁板和底板的連接。產品封裝圖如下:
產品組圖
結論
第四章
結論
4.1 總結
本次課題通過系統地對電子密碼鎖制作與單片機開發過程的學習與實踐,討論并設計了一種比較適用于日常生活的密碼鎖,并在計算機proteus軟件上進行仿真驗證,通過近一步的參數優化,得到了符合預設性能指標要求的結果。跟傳統的實物制作測試方式相比,極大的縮短了工程上從設計到實現所需的時間和成本。
根據軟件仿真驗證結果,論文中設計的電子密碼鎖性能指標的仿真驗證結果為:輸入電壓為5V,同時可實現開始的密碼初始化,密碼輸入正確開鎖時液晶屏顯示“open”,當密碼錯誤時顯示“error”,若是密碼連續錯誤3次時,鍵盤鎖定不能輸入,同時支持密碼修改。已基本滿足本課題預期設計要求,以及可通過進一步的優化設計而適用于生活需求中,為以后取代傳統的鎖具提供了基礎。
在本次設計中其實還存在著一些改進的地方。比如:1602液晶顯示屏(沒有中文字庫,不支持中文顯示)要是再增加功能的話我們可采用12864型號的顯示屏,12864顯示屏可支持中文顯示,用在日常生活中可起到提示作用方便我們的操作。同時在鍵盤設計上也有改進的地方,在鍵盤上也還有“A、B、C”三個按鍵沒有定義,并且由于鍵盤使用壽命不是很長,經過反復的操作容易造成鍵盤失靈無法輸入等問題。
在實際應用中,電子密碼鎖還可以設置語音模式切換功能、控制系統強制復位功能、非法闖入報警功能(即入侵感應功能,在門上鎖的狀態下,有人破鎖而入時,會發出強力的報警音)、數字密碼控制功能、反鎖功能、語音音量調節功能、系統故障自動巡檢功能、火災報警功能、開門記錄、雙重鎖定功能聯機管理、弱電提醒當電量不足時,在啟動開門時,會有美妙的音樂提示、USB數據接口功能等。這些都是本課題所需要改進的,也是本課題后續的研究方向。
4.2 展望
密碼鎖主要是針對門禁系統的一種設計,主要目標是實現門禁的識別和對個人財產的保護,在現實生活中,我們見過很多類型的密碼鎖。我們所做的密碼鎖過于簡單,簡單來說我們所做的密碼鎖應該是一個模板而已,只能簡單顯示和識別。現在常用的有刷卡密碼鎖、指紋密碼鎖和遙控密碼鎖等。在作品中加入存儲器,將正確密碼存入存儲器中,防止斷電時對密碼鎖實現功能的影響。密碼輸入部分可以采用指紋識別,首先在建檔時,需要給用戶設置一個私人的ID號碼。然后,門禁管理系統再采集個人的指紋特征進行建檔。當用戶有訪問需要,操作者輕輕一壓手指或者是輸入ID號加指紋或者是ID號加密碼。門禁管理系統會采集您的指紋信息,與儲存的信息相比較,處理的結果通過電源控制箱后傳送給門鎖,實現開門。通過之后,門禁機會輸出繼電器信號或高低電頻信號到電源控制箱,通過繼電器轉換之后,輸出鎖控信號給門鎖設備,實現對門的控制。遙控密
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碼鎖是經過譯碼器和解碼器加上集成電路單片機組合,容易控制簡單方便。
目前,電子密碼鎖的大量應用與快速發展已在鎖具領域逐步顯現其具有的優勢和對以后變革性影響,隨著社會進步的需求電子密碼鎖也不斷更新和進步,更小型、多用途、高性能的發展趨勢。
參考文獻
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致謝
本論文雖然凝聚著自己的汗水,但卻不是個人智慧的產品,如果沒有老師和同學的幫助和支持,那么我在大學的學習成長肯定會大打折扣。當我打完畢業論文的最后一個字符,涌上心頭的不是長途跋涉后抵達終點的欣喜,而是源自心底的誠摯謝意。我首先要感謝我的導師王老師,對我的構思以及論文的內容不厭其煩的進行多次指導和悉心指點,王洪老師多次詢問進程,并為我指點迷津,幫助我開拓研究思路,精心點撥、熱忱鼓勵。王洪老師一絲不茍的作風,嚴謹求實的態度,踏踏實實的精神,不僅授我以文,而且教我做人,給以終生受益無窮之道。對王老師的感激之情是無法用言語表達的,使我在完成論文的同時也深受啟發和教育。
第三篇:電子密碼鎖電路設計畢業論文任務書
畢業設計(論文)任務書
課題名稱 電子密碼鎖電路設計
課題性質
工程應用
專業
應用電子技術
班 級
學生姓名
學 號
指導教師
馬玉清
教研室主任
姚慶峰
系部主任
王勇
發放日期
2012年06月25日 課題條件:
隨著電子工業的發展,數字電子技術已經深入到了人們生活的各個層面,各種各樣的電子產品也正在日新月異地向著高精尖技術發展。在安全技術防范領域,具有防盜報警功能的電子密碼鎖代替傳統的機械式密碼鎖,克服了機械式密碼鎖密碼量少、安全性能差的缺點,使密碼鎖無論在技術上還是在性能上都大大提高一步,得到了廣大用戶的青睞。
畢業論文(設計)主要內容:
1.具有密碼輸入功能,設定密碼為4位(或8位)二進制代碼(代碼自設定),設置退格鍵,以便刪除輸入錯誤的密碼。
2.密碼輸入完畢以確認鍵開鎖。當開鎖密碼與存儲密碼一致時,鎖被打開。當開鎖密碼與存儲密碼不一致時,可重復進行,若連續三次未將鎖打開,電路則報警并實現自鎖。(報警動作為響m分鐘,停n秒)
3.廣泛調研,提出幾種可行的方案和單元電路的初步實現;多方論證,確定設計方案;按功能模塊的劃分選擇元器件和中小規模集成電路,設計分電路,闡述基本原理;畫出總體電路原理圖,做簡要說明。4.用EWB軟件完成仿真;按規定格式完成畢業設計論文。
二、計劃進度: 1.資料的收集撰寫開題報告 7月18日至9月8日
2.方案設計 9月9日至9月15日
3.電路的設計指標分析與確定;后期的電路優化元器件的選擇與參數確定9月16日至11月2日
4.畢業設計論文的修改、完善 11月3日至11月10日 5.畢業設計答辯11月15 日至11月20日 6.畢業設計工作總結11月20日至11月25日
三、主要參考文獻:
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指導教師
馬玉清
(系)教研室主任
****年**月**日
****年**月**日
第四篇:數字媒體藝術畢業論文參考文獻
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許建龍;孫樹森;;淺析數字媒體專業建設[J];中國校外教育;20094 年S4期
第五篇:數字媒體藝術畢業論文題目
數字媒體藝術畢業論文題目
題目名稱:攝影“美學”淺論
詳細介紹:隨著人民生活水平的提高、科技的進步,玩攝影的人越來越多。入門門檻的降低使得人們更多的參與到攝影作品的創作當中來。通過對美學觀念的剖析,能夠較容易提升自己的照片價值。
題目名稱:攝影作品色彩的控制與運用方法
詳細介紹:在攝影的創作與表現過程中,對色彩的控制與運用是最重要的,能夠創造性地營造圖面色彩氛圍,是攝影的靈魂
題目名稱:平面設計中“秩序感”的重要作用
詳細介紹:在設計藝術中構成的基本形式是形態的秩序組合,通過對秩序美的內涵分析,討論秩序美在平面設計中重要作用。
題目名稱:中文文字字體的演變與制作技術發展的相關性研究
詳細介紹:歷史的進步都是與生產力的發展相關的,藝術設計中的字體演變也是隨著生產生活實踐的發展不斷變化的,對其相關性的研究,可以更好的理解不同字體的美學意義。題目名稱:字體設計在藝術設計中的重要性
詳細介紹:文字是傳達設計信息的重要元素,在實際操作中,我們不可忽視文字符號所承載的信息,發揮其信息傳播、情感傳遞和視覺審美功能。
題目名稱:攝影構圖中的主體大小與觀賞距離的關系研究
詳細介紹:攝影中很多原則都是以視覺觀賞特性為出發點的,拍攝中和拍攝后的很多注意事項都以此為依據。后期對于畫面構圖的評判,主體在畫面中的大小,放大的尺寸與觀者的觀賞距離有一定關系
題目名稱:如何選擇適合自己的相機
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題目名稱:數碼攝影圖片格式的發展演變
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