單片機課程設(shè)計電子密碼鎖

1、目 錄1 系統(tǒng)總體設(shè)計方案 3 1.1 設(shè)計課題任務(wù)31.2 功能要求說明31.3 總體方案介紹及工作原理32 硬件系統(tǒng)的設(shè)計 42.1 系統(tǒng)各功能模塊介紹42.2 系統(tǒng)電路圖52.3 系統(tǒng)元器件清單53 軟件系統(tǒng)的設(shè)計 63.1 設(shè)計使用單片機資源介紹63.2 軟件系統(tǒng)各功能模塊介紹63.3 軟件系統(tǒng)程序流程框圖63.4 軟件系統(tǒng)的程序84 系統(tǒng)的仿真分析及結(jié)論 94.1 系統(tǒng)設(shè)計的使用說明94.2 系統(tǒng)設(shè)計的仿真結(jié)果94.3 系統(tǒng)的誤差分析 104.4 設(shè)計體會 104.5 教學(xué)建議10參考文獻(xiàn)11致 謝12附錄（1）13附錄（2） 15摘 要 圍繞電子密碼鎖系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)工作進(jìn)行研究和

2、實踐,詳細(xì)介紹了電子密碼鎖系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)、硬件設(shè)計、軟件設(shè)計，系統(tǒng)方案以及其的開發(fā)和具體實現(xiàn)。介紹一種基于在系統(tǒng)可編程技術(shù)和c51編譯器配有集成開發(fā)的新型電子密碼鎖的設(shè)計方法，闡述了其工作原理和軟硬件設(shè)計。在硬件上，用keil公司的c51大規(guī)模集成芯片對其外圍電路進(jìn)行集成，用1片8051實現(xiàn)了幾十片分離元件才能實現(xiàn)的功能，幾乎將整個系統(tǒng)下載于同一芯片中，實現(xiàn)了所謂的片上系統(tǒng)，從而大大簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，增強了系統(tǒng)的可靠性和性價比。該密碼鎖特別適用于賓館、辦公大樓、公寓等場所。關(guān)鍵詞 密碼鎖；單片機；硬件設(shè)計；軟件設(shè)計 1 系統(tǒng)總體設(shè)計方案1.1 設(shè)計課題任務(wù)設(shè)計一個具有特定功能的密碼鎖。該密碼鎖上

3、電或按鍵復(fù)位后能自動顯示系統(tǒng)提示符“p.”， 進(jìn)入準(zhǔn)備工作狀態(tài)。該密碼鎖設(shè)有系統(tǒng)原始密碼888888，用戶可以設(shè)定并存儲用戶密碼，密碼輸入時應(yīng)處于保密顯示狀態(tài)，密碼輸入正確時應(yīng)顯示密碼輸入正確提示信息，否則，顯示密碼輸入錯誤提示信息。1.2 功能要求說明 密碼鎖主要實現(xiàn)的功能是：在輸入的密碼正確時蜂鳴器發(fā)出3s中的鳴叫，同時開鎖，但錯誤時，蜂鳴器發(fā)出警報音，也可通過修改密碼開鎖，一旦密碼遺忘可以將原始密碼清零后再設(shè)新的密碼。在進(jìn)入密碼鎖環(huán)節(jié)后，具有輸入原始密碼，修改密碼，當(dāng)用戶遺忘自己設(shè)定的密碼后，可以要求廠家給出廠密碼，輸入出廠密碼后，系統(tǒng)原始密碼自動清零，這時用戶需要輸入一個新的密碼作為以

4、后使用的密碼。當(dāng)用戶三次輸入原始密碼錯誤后系統(tǒng)將自動鎖定，這時需要輸入出廠密碼進(jìn)行新密碼的設(shè)定方可成功。在輸入密碼模式下，若用戶在120秒的時間內(nèi)沒有完成輸入操作，則系統(tǒng)將自動退出密碼的輸入模式。1.3 總體方案介紹及工作原理電子密碼鎖的總體功能原理是以at89s52單片機為主要的控制核心，通過外接4*4矩陣式鍵盤作為信號源，128*64液晶作為顯示器件，蜂鳴器作為提示音器件，單片機實時的去執(zhí)行相應(yīng)的功能。在液晶上顯示出來，而此時通過蜂鳴器發(fā)出不同的提示音來告知用戶輸入的信息是否正確。cpu控制原理圖如圖1.1所示。2 硬件系統(tǒng)的設(shè)計2.1 系統(tǒng)各功能模塊介紹2.1.1 at89s52控制模塊

5、考慮到設(shè)計功能需要，控制器的功能用于外部鍵盤信號的接收和識別、液晶顯示與密碼辨認(rèn)相關(guān)的信息，我們選擇了學(xué)習(xí)過的at89s52系列單片機，具有反應(yīng)速度極快，工作效率特高的特點。at89s52主要性能 與mcs-51單片機產(chǎn)品兼容 、8k字節(jié)在系統(tǒng)可編程flash存儲器,1000次擦寫周期,全靜態(tài)操作：0hz33hz三級加密程序存儲器32個可編程i/o口線 、三個16位定時器/計數(shù)器 八個中斷源 、全雙工uart串行通道、 低功耗空閑和掉電模式 、掉電后中斷可喚醒 、看門狗定時器 、雙數(shù)據(jù)指針 、掉電標(biāo)識符 。 at89s52是一種低功耗、高性能cmos8位微控制器，具有 8k 在系統(tǒng)可編程fla

6、sh 存儲器。使用atmel 公司高密度非 易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80c51 產(chǎn)品指令和引腳完 全兼容。另外，at89s52 可降至0hz 靜態(tài)邏 輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，cpu 停止工作，允許ram、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工 作。掉電保護方式下，ram內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)， 單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。2.1.2 鍵盤功能模塊根據(jù)系統(tǒng)的基本的要求，密碼的輸入和修改要求具有修改和設(shè)定等功能，所以采用4*4矩陣式鍵盤接在at89s52單片機的接口非常的方便，同時相對于獨立式鍵盤大大節(jié)省了資源，在軟件的設(shè)計時帶來了極大的方便，使程序簡

7、介，可讀性強。在矩陣式鍵盤中，每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通，而是通過一個按鍵加以連接。這樣，一個端口（如p1口）就可以構(gòu)成4*4=16個按鍵，比之直接將端口線用于鍵盤多出了一倍，而且線數(shù)越多，區(qū)別越明顯，比如再多加一條線就可以構(gòu)成20鍵的鍵盤，而直接用端口線則只能多出一鍵（9鍵）。由此可見，在需要的鍵數(shù)比較多時，采用矩陣法來做鍵盤是合理的。矩陣式鍵盤的按鍵識別方法用行掃描法。2.1.3 液晶顯示模塊 顯示模塊要具有顯示輸入密碼，修改密碼的信息準(zhǔn)確性，綜合以上的要求我選擇128*64液晶作為顯示的器件，接線主要是數(shù)據(jù)口接at89s52單片機，控制線接在portf和portg兩個口的部分口

8、線上. 128*64是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國標(biāo)一級、二級簡體中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為128*64,.利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機交互圖形界面。其基本特征：（1） 低電源電壓（vdd:+3.0-+5.5v）（2） 顯示分辨率:12864點（3） 內(nèi)置漢字字庫，提供8192個1616點陣漢字(簡繁體可選)（4） 內(nèi)置 128個168點陣字符（5） 2mhz時鐘頻率2.1.4 信息提示模塊電子密碼鎖的另外一個要求功能是在輸入密碼正確和錯誤的時候發(fā)出報警，利用蜂鳴器來實現(xiàn)。具有電路結(jié)構(gòu)非常簡單，控制極其方

9、便等優(yōu)點。2.2 系統(tǒng)電路圖 2.3 系統(tǒng)的元器件清單 本系統(tǒng)中所用到的元件如表2.1所示。表2.1 系統(tǒng)元器件表器件型號數(shù)量器件型號數(shù)量單片機at89s521個按鍵普通17個晶振8mhz1 個開關(guān)6腳雙路1個電容22f，33pf1個，2個 液晶顯示 128*641個電阻普通若干下載接口10針接口1個蜂鳴器脈沖式1個單排針普通若干213 軟件系統(tǒng)的設(shè)計3.2 軟件系統(tǒng)各功能模塊介紹3.3.1 矩陣式鍵盤模塊矩陣式鍵盤軟件設(shè)計通過在主程序中調(diào)用子程序uchar keyscan(void)的返回值去執(zhí)行鍵功能子程序void key(void),單片機p0口發(fā)出oxf0,之后延時12ms，讀取c口線

10、的數(shù)據(jù)，達(dá)到通過鍵功能程序的分支執(zhí)行相應(yīng)的程序段，完成對應(yīng)的操作。3.2.2 液晶顯示模塊液晶顯示的程序中，將液晶的系統(tǒng)的設(shè)置，初始化的程序段寫成子程序，等待50ms,顯示開關(guān)控制初始化，之后只要調(diào)用 void ini(void)和void set(void),然后執(zhí)行display();子程序就可以在液晶上隨意顯示所需的內(nèi)容。3.2.3 信息提示模塊在軟件的設(shè)計中信息提示模塊是通過驅(qū)動蜂鳴器產(chǎn)生不同的聲音來告訴密鎖的狀態(tài)，通過調(diào)用 void fmq1(void)和 void fmq2(void)兩個子程序執(zhí)行相應(yīng)的功能，分別表示輸入密碼正確和錯誤。當(dāng)輸入正確時發(fā)出持續(xù)3s的鳴叫，錯誤時發(fā)出警

11、報聲。3.3 軟件系統(tǒng)程序流程框圖軟件系統(tǒng)的總體流程框圖如圖3.1，鍵掃和顯示程序流程框圖分別如圖3.2、圖3.3所示。3.4 軟件系統(tǒng)的程序軟件系統(tǒng)的程序如附錄（2）。4 系統(tǒng)的仿真分析及結(jié)論4.1 系統(tǒng)設(shè)計的使用說明在通電以后主要在液晶上顯示歡迎光顧，用戶可以按轉(zhuǎn)換鍵進(jìn)入系統(tǒng)模式。其具體的操作布驟是：按轉(zhuǎn)換鍵進(jìn)入密碼鎖模式，按k鍵一次就次進(jìn)入了輸入密碼開鎖模式，再按t鍵判斷輸入密碼是否正確。按k鍵兩次進(jìn)入輸入出廠密碼模式，接著按下e鍵判斷出廠密碼是否正確。當(dāng)用戶輸入出廠密碼正確后，可以按下x鍵進(jìn)行新的密碼的設(shè)置，輸入六位數(shù)的新密碼后，按下e鍵確認(rèn)新密碼設(shè)置成功。當(dāng)用戶已經(jīng)進(jìn)入了任何一種密碼

12、輸入模式但是想返回主界面的時候，可以按下r鍵返回主界面。4.2 系統(tǒng)設(shè)計的仿真結(jié)果仿真主要爭對是對4*4矩陣式鍵盤和液晶，在按鍵盤不同的鍵值的時，顯示正確的輸入信息，在按下了鍵1和鍵a,仿真的結(jié)果如圖4.1和4.2所示。 圖4.1 按鍵1的仿真結(jié)果 圖4.2 按鍵a的仿真結(jié)果4.3 系統(tǒng)的誤差分析 系統(tǒng)準(zhǔn)備工作結(jié)束后，在硬件調(diào)試中有時候按下鍵但卻沒反應(yīng)者是最主要的誤差，也許這是老話的現(xiàn)象以及硬件的焊接有些地方存在虛焊的原因，但是范圍很小，還有在最初幾次密碼存放有一定的問題，但最后發(fā)現(xiàn)應(yīng)安排在數(shù)據(jù)和程序存儲器里的。4.4 設(shè)計體會電子技術(shù)的快速發(fā)展，使一些新型電子器件和集成芯片應(yīng)用越來越廣泛，電

13、子系統(tǒng)的功能越來越強大，印刷電路板越來越復(fù)雜和精密。單片機的應(yīng)用使得我們對各種電路變得模塊化，集成化，電子設(shè)計自動化（electronics design automates,即eda）工具的集成設(shè)計環(huán)境，電子設(shè)計軟件protel 軟件等的運用使得電子設(shè)計電路更加方便，而我做為電子信息工程專業(yè)的學(xué)生，應(yīng)該熟練掌握各種電路編輯軟件，在這次的設(shè)計中我深刻的體會到電子產(chǎn)品的快樂，當(dāng)我們看到顯示屏上一條條信息出現(xiàn)時，好開心，這意味著我們的設(shè)計成功了，幾十天的努力方案設(shè)計，和實踐工作我們從中熟練各種電子的技術(shù)和強大，并不斷地總結(jié)經(jīng)驗。這次課設(shè)對我們來說非常重要，也是我們最滿意的一次，好的開頭是成功的第一

14、步，只有經(jīng)歷過，才會懂得過程的重要性。參考文獻(xiàn)1馬忠梅 單片機c程序設(shè)計m,北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2007 2李廣弟 單片機基礎(chǔ)m,北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2007 3張洪潤，蘭清華，單片機應(yīng)用技術(shù)教程m，北京：清華大學(xué)出版社，19974閔銳，徐勇，孫崢等.電子線路基礎(chǔ)西安m，西安電子科技大學(xué)出版社，2003附 錄（1）#include#includebit bb; /密碼比較返回值bit bz0; /判斷確認(rèn)鍵是否按下標(biāo)志位 bit bz1; /密碼比較是否正確標(biāo)志位bit cc; /是否進(jìn)行密碼修改標(biāo)志位 bit dd; /是否模擬插卡bit hh; /密碼確定修改標(biāo)志位bi

15、t bb1; /萬能密碼比較返回值bit u; /萬能密碼輸入標(biāo)志位bit jp; /萬能密碼輸正確標(biāo)志位bit jp1; /判斷確認(rèn)鍵是否按下標(biāo)志位 sbit gg=p37;uchar j; uchar js,kk,tt; uchar ymm=8,8,8,8,8,8; /原始密碼uchar xmm=0,0,0,0,0,0; /新密碼uchar code wnmm=8,8,0,6,1,2; /萬能密碼uchar gy;void delay(uint m) while(m-) for(gy=1000;gy-;gy0); /* 密碼比較子程序*/uchar bjmm(void) uchar j;

16、for(j=0;j6;j+) if(xmmj=ymmj) bb=1; else bb=0; return (bb);/*顯示子程序*/void display1(void) display(3,2,請您輸入密碼); display(4,1,剩余時間: 120 秒);/*蜂鳴器子程序*/void fmq0(void) gg=0; /蜂鳴器鳴叫 delay(2000); gg=1;void fmq1(void) gg=0; /蜂鳴器鳴叫 delay(500); gg=1; delay(200); gg=0; delay(500); gg=1;/*密碼修改子程序*/uchar bjmm1(void)

17、 uchar e11; for(e11=0;e116;e11+) if(xmme11=wnmme11) bb1=1; else bb1=0; return (bb1); /*在液晶上顯示輸入密碼*/void display2(void) if(kk=7) kk=1; switch(kk) /根據(jù)kk的數(shù)值顯示 case 1:display(3,2,* ); break; /顯示1個* case 2:display(3,3,* ); break; /顯示2個* case 3:display(3,4,* ); break; /顯示3個* case 4:display(3,5,* ); break;

18、 /顯示4個* case 5:display(3,6,* ); break; /顯示5個* case 6:display(3,7,* ); break; /顯示6個* uchar keyscan(void)uchar scan,tmp;p1=0xf0; /發(fā)全行0掃描碼if(p1&0xf0)!=0xf0) /若有鍵按下delay(50); /延時去抖if(p1&0xf0)!=0xf0) /延時再判鍵是否還按下scan=0xfe;while(scan&0x10)!=0) /逐行掃描 p1=scan; /輸出行掃描碼 if(p1&0xf0)!=0xf0) /本行有鍵按下tmp=(p1&0xf0)|

19、0x0f; return (scan)|(tmp); /還回鍵值 else scan=(scan1)|0x01; /行掃描碼左移一位 return (0); /無鍵按下,還回0 /*鍵功能處理子程序*/void keyc(void) uchar w; w=keyscan(); /調(diào)鍵掃,取得鍵值 display2();switch(w) case 0x11: if(cc=1) ymmjs=1; js+; kk+; if(js6&dd=1) /1鍵按下,輸入密碼1 xmmjs=1; js+; kk+; if(js6&u=1) xmmjs=1; js+; kk+; break; case 0x12

20、: if(cc=1) ymmjs=2; js+; kk+; if(js6&dd=1) /2鍵按下,輸入密碼2 xmmjs=2; js+; kk+; if(js6&u=1) xmmjs=2; js+; kk+; break; case 0x14: if(cc=1) ymmjs=3; js+; kk+; if(js6&dd=1) /3鍵按下,輸入密碼3 xmmjs=3; js+; kk+; if(js6&u=1) xmmjs=3; js+; kk+; break; case 0x18: if(cc=1) ymmjs=4; js+; kk+; if(js6&dd=1) /4鍵按下,輸入密碼4 xmm

21、js=4; js+; kk+; if(js6&u=1) xmmjs=4; js+; kk+; break; case 0x21: if(cc=1) ymmjs=5; js+; kk+; if(js6&dd=1) xmmjs=5; js+; kk+; /5鍵按下,輸入密碼5 if(js6&u=1) xmmjs=5; js+; kk+; break; case 0x22: if(cc=1) ymmjs=6; js+; kk+; if(js6&dd=1) /6鍵按下,輸入密碼6 xmmjs=6; js+; kk+; if(js6&u=1) xmmjs=6; js+; kk+; break; case

22、 0x24: if(cc=1) ymmjs=7; js+; kk+; if(js6&dd=1) xmmjs=7; js+; kk+; /7鍵按下,輸入密碼7 if(js6&u=1) xmmjs=7; js+; kk+; break; case 0x28: if(cc=1) ymmjs=8; js+; kk+; if(js6&dd=1) /8鍵按下,輸入密碼8 xmmjs=8; js+; kk+; if(js6&u=1) xmmjs=8; js+; kk+; break; case 0x41: if(cc=1) ymmjs=9; js+; kk+; if(js6&dd=1) /9鍵按下,輸入密碼

23、9 xmmjs=9; js+; kk+; if(js6&u=1) xmmjs=9; js+; kk+; break; case 0x42: if(cc=1) ymmjs=1; js+; kk+; if(js6&dd=1) /0鍵按下,輸入密碼9 xmmjs=9; js+; kk+; if(js6&u=1) xmmjs=0; js+; kk+; break; case 0x44: bz0=1; if(js=6) /確認(rèn)鍵按下 bz1=bjmm(); else bz1=0; delay(10); break; case 0x48: for(j=0;j6;j+) xmmj=0; clear_lcd(

24、); display1(); dd=1; kk=0; break; /密碼清零，返回輸入界面case 0x81: for(j=0;j6;j+) ymmj=0;cc=1; display(3,2,請輸入新密碼);kk=0;dd=0;break; /是否需要修改密碼 case 0x82: dd=1; display(3,2,請您輸入密碼); /模擬插卡信號 delay(12); kk=0; break; case 0x84: if(cc=1) if(js=6) hh=1; cc=0; js=0; /修改密碼確認(rèn) if(u=1) if(js=6) jp1=1;jp=bjmm1(); break; /

25、萬能密碼輸入確認(rèn) case 0x88: u=1; cc=0; dd=0; display(3,2,輸入原始密碼); break; /萬能密碼輸入 break; void main (void) lcdset();display(1,1, 單片機課程設(shè)計); /封面顯示display(2,1,題目: 液晶密碼鎖); display(3,1,設(shè)計學(xué)生: 曹 璟); display(4,1,指導(dǎo)老師: 王 韌);delay(3000);clear_lcd(); display(1,1, 液晶密碼鎖); display(2,2,系統(tǒng)功能介紹); display(3,3,正在連接); display(4

26、,3,請等待.); delay(3000);clear_lcd();display(1,1,1.控制器模塊);display(2,1,采用at89s52 系列); display(3,1,2.外接鍵盤模塊); display(4,1,采用4*4 矩陣鍵盤); delay(3000);clear_lcd();display(1,1,3.顯示模塊);display(2,1,采用sy128*64液晶);display(3,1,4.聲音提示模塊);display(4,1,采用常見的蜂鳴器);delay(3000);clear_lcd();display(3,2,請您插入房卡);delay(1000);

27、 while(1) keyc(); /按鍵 delay(50); if(jp1=1) if(jp=1) js=0;u=0; jp=bjmm1(); for(j=0;j6;j+) xmmj=0; /密碼清0 if(jp=1) display(3,2,密碼已經(jīng)清零); fmq0(); /蜂鳴器開啟 jp=0;kk=0; jp1=0; else display(3,2,原始密碼錯誤); kk=0;jp1=0; fmq1(); /蜂鳴器開啟 if(hh=1) hh=0; kk=0; display(3,2,密碼修改成功); fmq0(); /蜂鳴器開啟 if(bz0=1) js=0;bz0=0; /密

28、碼計數(shù)器清0 bz1=bjmm(); for(j=0;j6;j+) xmmj=0; /密碼清0 if(bz1=1) display(3,2,輸入密碼正確); fmq0(); /蜂鳴器開啟 kk=0; dd=0; /關(guān)插卡標(biāo)志位表已經(jīng)取卡 else display(3,2,輸入密碼錯誤); fmq1(); /蜂鳴器開啟 kk=0; #define uint unsigned int#define uchar unsigned charuchar command;sbit rs = p20;sbit rw = p21;sbit en = p22;sbit psb = p23;sbit ret =

29、p25;uchar codeyejingtable14=0x30,0x31,0x32,0x33,0x34,0x35,0x36,0x37,0x38,0x39,/0-9 0x3a,0x2e,0x76,0x43;/0-9void writedata(uchar date);void checkbusy(); /判忙void lcdset(); /液晶初始化void writecommand(uchar command); /向液晶寫指令void display(uchar m, uchar n, uchar *p);void delay(uint k0);uchar i;void delay(uint k0)