單片機(jī)密碼鎖設(shè)計(jì)

1、1引言設(shè)計(jì)目的隨著電子技術(shù)的發(fā)展，各類電子產(chǎn)品 應(yīng)運(yùn)而生，電子密碼鎖就是其中之一。電子密碼鎖就是通過鍵盤輸入一組密碼完成開鎖過 程。研究這種鎖的初衷，就是為提髙鎖的安全性。目前，國內(nèi)自行研制開發(fā)的電子鎖，應(yīng) 用還不廣泛。國內(nèi)的不少企業(yè)也引進(jìn)了世界上先進(jìn)的技術(shù)，發(fā)展前景非?？捎^。希望通過 不斷的努力，使電子密碼鎖在我國也能得到廣泛應(yīng)用。設(shè)計(jì)要求本次課程設(shè)計(jì)要求使我 們能夠掌握并且實(shí)際運(yùn)用課本知識。通過利用所學(xué)的電子技術(shù)知識正確分析并設(shè)汁電路， 將適當(dāng)電路運(yùn)用到實(shí)際電路中，將課本知識轉(zhuǎn)化為實(shí)際能力。設(shè)計(jì)方法（1）系能夠從鍵盤中輸入密碼，并相 應(yīng)地在顯示器上顯示能夠判斷密碼是否正確，正確則開鎖，錯(cuò)誤

2、則輸岀相應(yīng)信息。（2） 密碼由程序直接設(shè)立，不可用戶自己設(shè)泄。（3）具有自動報(bào)警功能。密碼不正確，相應(yīng)紅燈 亮，蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲來提示。（4）具有手動復(fù)位功能。2設(shè)計(jì)方案及原理系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)根據(jù)以上分析，本次電子密碼鎖設(shè)計(jì) 的主要重點(diǎn)是以下幾個(gè)部分：4x3矩陣鍵盤設(shè)計(jì)、LCD信息顯示和密碼的比較和處理。 當(dāng)然，除了這幾個(gè)部分外還有報(bào)警等功能模塊。其中矩陣鍵盤用于輸入數(shù)字密碼和進(jìn)行各 種功能的實(shí)現(xiàn)。由用戶通過連接單片機(jī)的矩陣鍵盤輸入密碼，后經(jīng)過單片機(jī)對用戶輸入的 密碼與自己保存的密碼進(jìn)行對比，從而判斷密碼是否正確，然后控制引腳的高低電平傳到 開鎖電路或者報(bào)警電路是報(bào)警。系統(tǒng)整體框圖如圖1所示。本設(shè)

3、計(jì)硬件資源分配用于LCD液晶顯示作用。、用 于蜂鳴器和報(bào)警燈的控制。用于開鎖電路的控制。用于鍵盤電路的控制。用于LCD 顯示模塊的控制端口的控制。3硬件設(shè)計(jì) 芯片選擇本次設(shè)計(jì)采用AT89C51貼片芯片， AT89C51是一個(gè)低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，通過用Keil軟件編寫程序，然后裝到 單片機(jī)里而去，然后讓它對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行信息的處理，如可以讓它處理矩陣鍵盤傳過來的 信息，并根據(jù)編好的程序來確定哪個(gè)按鍵按下，并處理相應(yīng)按鍵對應(yīng)的功能，然后把相應(yīng) 的信息反應(yīng)到單片機(jī)的各個(gè)引腳，來實(shí)現(xiàn)按鍵實(shí)現(xiàn)的現(xiàn)象，如：顯示是否開啟鎖，報(bào)警等。 AT89C51提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4k字節(jié)Flash閃速存儲器

4、128字節(jié)內(nèi)部RAM, 32個(gè)I/O 口線兩個(gè)16位左時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè)5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi) 振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)，AT89C51可降至OHz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選 的節(jié)電工作模式。空閑方式停止CPU的工作，但允許RAM,左時(shí)/汁數(shù)器，串行通信口 及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有 部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。AT89C51的引腳圖如圖2所示。工作的最少的器件構(gòu)成的系統(tǒng)。因程序存儲器，所以只要在苴外部加上時(shí)鐘電路 系統(tǒng)。頻率，時(shí)鐘電路就是給單片機(jī)提供晶振頻路的PROTEUS仿真圖。24MHz之間選擇，一般為,電容

5、疋性、大小及振蕩電路起振速度有一左的影響,30pF系統(tǒng)中的其他部件都必須要有一個(gè)確左機(jī)復(fù)位電路仿真圖。片機(jī)在上電瞬間C1充電，RST引腳端出現(xiàn)正期（大約10ms）以上的高電平，單片機(jī)就能復(fù) 復(fù)位，只需按下開關(guān)，單片機(jī)就能重新變成12MHz 時(shí)，RC 的典型值為 C=10nF, R=Q電路和CPU相連接，CPU可以采用査鍵被按下，并檢査是哪個(gè)鍵被按下。無論是查機(jī)的I/O 口。由于單片機(jī)I/O 口較少的原因，當(dāng)系單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)單丿V機(jī)最小系統(tǒng)就是指能使單丿*|機(jī)為單片機(jī)已經(jīng)包含了數(shù)據(jù)存儲器和 和復(fù)位電路就可以構(gòu)成單片機(jī)最小（1）單片機(jī)工作需要晶振給CPU提供率的電路。圖3是時(shí)鐘電單片機(jī)允許的振

6、蕩晶體可在C2, C3的取值對振蕩頻率輸岀的穩(wěn) 可在20100pF之間選擇，典型值位（2）計(jì)算機(jī)每次開始工作，CPU和的初值，即復(fù)位狀態(tài)。圖4是單片單片機(jī)RST引腳是髙電平有效。單 脈沖，只要RST斷保持兩個(gè)機(jī)械周 位。在單片機(jī)工作后，如果還想再次 復(fù)位狀態(tài)。當(dāng)晶體振蕩頻率為矩陣鍵盤設(shè)計(jì)一組鍵或者一個(gè)鍵盤，需要通過接口 詢接口或者中斷的方式了解有沒有 詢方式還是中斷方式都要用到單片 統(tǒng)中需要用到較多按鍵時(shí)，為了能夠 用矩陣鍵盤的方式來實(shí)現(xiàn)多按鍵的圖5是4x3矩陣鍵盤在更合理更有效地利用單片機(jī)的I/O 口，一般采 功能。PROTEUS中的電路原理仿真圖。鍵盤的硬件結(jié)構(gòu)比較簡單，由行輸出口置在行、

7、列交點(diǎn)上。只有當(dāng)鍵被按下時(shí)相應(yīng)行和列是否相連就可以知逍是否有鍵按下。列分別連接到按鍵開關(guān)的兩端，平時(shí)列線為低電平，當(dāng)有鍵按下時(shí)，按下的鍵就 行線被列線拉低，也變?yōu)榈碗娖?。這就是識描，讀岀I/O 口的值可以知道哪一行的值被 按鍵所在行。同時(shí)，由于每個(gè)鍵都有它的行 個(gè)按鍵的編碼，當(dāng)算法一泄時(shí)，每個(gè)按鍵的 不相同，所有通過讀I/O的值還能具體知道是 的識別。是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號等的示容量為16x2個(gè)字符（可以顯示2行，每行顯示 工作電流為（），模塊最佳LCD1602的有關(guān)設(shè)計(jì)中，主要是通過編寫程序控制 或者指令的寫入和執(zhí)行，再通過數(shù)據(jù)或者指令 LCD1602的顯示功能。査資料了解在仿真

8、庫中用 中顯示模塊的仿頁圖。矩陣鍵盤又叫做行列式鍵盤。行列式 和列輸岀口構(gòu)成行列式鍵盤，按鍵設(shè) 的行和列才能相連。如此，只要檢測 由于按鍵設(shè)宜在行、列線交點(diǎn)上，行、 無鍵按下時(shí)，行線處于高電平，假設(shè) 會將相應(yīng)的行和列連通，使得對應(yīng)的 別矩陣鍵盤是否有鍵被按下的關(guān)鍵。 當(dāng)確定有鍵被按下時(shí)，通過逐行掃 改變了，被改變了的行即是被按下的 值和列值，行值和列值得組合就是這 編碼是固左的，且各個(gè)按鍵的編碼互 哪一個(gè)鍵被按下，這樣就實(shí)現(xiàn)了鍵盤LCD顯示模塊設(shè)計(jì)LCD1602是一種字符型液晶顯示器， 點(diǎn)陣式液晶顯示器。LCD1602的顯 16個(gè)字符），芯片工作電壓為， 工作電壓是。LCD1602具有16個(gè)引

9、腳。在LCD1602的4、5、6引腳來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù) 的寫入和執(zhí)行來進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)lm016l 代替 LCD602 圖 6 是 PROTEUS 由于LCD要正常工作必須提供足夠的電流，因此在實(shí)際應(yīng)用為了保證顯示器能夠正常工作，應(yīng)在數(shù)據(jù)端口接一上拉電阻，不過此次仿真就沒有另外加上拉電阻。報(bào)警模塊、開鎖模塊以及表示模塊開鎖模塊用繼電器帶一個(gè)LED管代 替電磁鎖。電路如圖7所示；報(bào)警模塊用蜂鳴器表示，電路如圖8 所示；表示模塊用發(fā)光二極管表示開鎖與 否。硬件連接圖根據(jù)電路原理，在PROTEUS中畫出 各功能模塊的仿頁圖，冬個(gè)功能模塊驗(yàn)證正確后，將所有模塊集合到一個(gè)電路設(shè)il圖中， 畫岀具有所有功能的總體硬件仿

10、真圖。在設(shè)計(jì)過程中，采用單片機(jī) AT89C51作為主控芯片，結(jié)合鍵盤輸入、顯示電路、報(bào)警電路、開鎖電路、時(shí)鐘電路、晶 振電路，利用合理的連線接成硬件連接圖，在Proteus軟件平臺上選中合適的AT89C51芯 片，LCD顯示器，鍵盤，以及其它電子元件，接成電路。 設(shè)計(jì)原理系統(tǒng)工作時(shí)，用戶通過按鍵輸入6 位密碼，單片機(jī)將輸入密碼與設(shè)泄密碼進(jìn)行比較，若密碼正確，則相應(yīng)綠燈閃爍，同時(shí)發(fā) 出開鎖信號，將門打開，系統(tǒng)不報(bào)警：若密碼不正確，則相應(yīng)的紅燈亮閃爍，同時(shí)蜂鳴器 發(fā)出報(bào)警聲音。4軟件設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)c語言編程，源程序淸單如附錄1 所示。程序流程圖流程圖如圖4。5系統(tǒng)仿真及實(shí)際調(diào)試仿真圖仿真結(jié)果密碼正確

11、，LCD顯示器顯 示open”，綠燈亮。仿真圖如附錄2所示。問題分析電源、晶振電路和復(fù)位電路都無異 常，LCD顯示時(shí)出現(xiàn)問題：（1）剛開始蜂鳴器聲音太小幾乎聽不淸楚，后來加了一個(gè)三極 管放大后聲音變大。（2）接通電源開門燈和報(bào)警電路就會 工作，分析原因是單片機(jī)剛開始各個(gè)管腳輸出低電平。（3）開鎖電路完成后繼電器不吸 起，后來經(jīng)過調(diào)試加三極管等等方法后實(shí)現(xiàn)了繼電器吸起LED燈亮。6總結(jié)本次設(shè)計(jì)，采用單片機(jī)AT89C51作 為主控芯片，結(jié)合外圍的鍵盤輸入、顯示、報(bào)警、開鎖等電路，用C語言編寫主控芯 片的控制程序，設(shè)訃了一款具有報(bào)警功能的電子密碼鎖。對于本次單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，我覺 得十分有意義且很有必

12、要。課堂上，我們大多數(shù)接觸的僅僅是專業(yè)課的理論知識，如何去 鍛煉我們的實(shí)踐能力如何把我們所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)課理論知識運(yùn)用到實(shí)踐中去呢像此次課程 設(shè)訃就為我們提供了良好的實(shí)踐平臺。過程中我發(fā)現(xiàn)了很多問題，看似很簡單的電路，要 動手把它給設(shè)計(jì)出來，是很難的一件事，主要原因是我沒有經(jīng)常動手設(shè)計(jì)過電路，還有資料的查找也是一大難題，這就要求我任以后的學(xué)習(xí)中，應(yīng)該注意到這一點(diǎn)，更重要的是我 要學(xué)會耙從書本中學(xué)到的知識和實(shí)際的電路聯(lián)系起來，這不論是對我以后就業(yè)還是學(xué)習(xí)， 都會起到很大的促進(jìn)和幫助，我相信，通過這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，在以后的學(xué)習(xí)中我會更加努 力，力爭把這門課學(xué)好，學(xué)精。同時(shí)，通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，鞏固了我學(xué)

13、習(xí)過的專業(yè)知識， 也使我們把理論與實(shí)踐從貞正意義。另外，通過這兩周對電子密碼鎖的研究和學(xué)習(xí)，我認(rèn) 為本次設(shè)計(jì)中使用的這種鍵盤輸入密碼的方式可以進(jìn)行改革。在越來越髙科技化的今天， 遙控控制顯的愈發(fā)重要，今后的電子密碼鎖應(yīng)該具有以紅外技術(shù)或無線電技術(shù)為輔助的密 碼按鍵輸入遠(yuǎn)程交互技術(shù)，這樣就能遠(yuǎn)程輸入密碼完成操作。也可以放棄傳統(tǒng)的按鍵輸入 密碼模式，借助傳感器技術(shù)運(yùn)用聲控來實(shí)現(xiàn)密碼輸入，又或者使用人臉識別技術(shù)，或者用 戶指紋識別技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的按鍵輸入，這些都可以使開鎖的時(shí)間更短更方便，同時(shí)使鎖更 安全。最后也感謝指導(dǎo)老師這兩周對我課設(shè)中存在的問題進(jìn)行詳細(xì)的解答與幫助。參考文獻(xiàn)1 謝自美.電子線路設(shè)

14、計(jì)實(shí)驗(yàn)測試 M.武漢：華中理工大學(xué)出版社,1992.2 劉湘濤.江世明單片機(jī)原理與 應(yīng)用M北京：電子工業(yè)出版社,2006.3 李光才單片機(jī)課程設(shè)計(jì)實(shí)例指 導(dǎo)M.北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2004.4 王思明等編著.單片機(jī)原理及應(yīng) 用系統(tǒng)設(shè)汁北京：科學(xué)出版社，2012.附錄1源程序#in cludeo#in cludeo#define uchar unsigned char左義為的引腳定義為的引腳義為的引腳sbit rs=PlA0; /寄存器選擇位將rssbit rw=PlAl; /讀寫選擇位將rwsbit en=PlA2; /使能信號位將en定sbit ledg=P2A0;sbit led

15、r=P2Al;sbit relay=PlA4;sbit buzz=PlA5;char tableO=,error;char tablel=,openu;char table2=,password:1; /inttemp，ch,mO,mbp, n2,n3, n4,n5;void delay(int z) int x,c; for(x=z;x0;x) forc=100;c0;c-);keyscan()temp=Pl &OxfO;Pl=Oxfe; delay(l); temp=Pl &OxfO; while(temp!=OxfO) switch(temp)case 0xe0:ch=7,; break

16、;case 0xd0:ch=,8,; break;case 0xb0:ch=9,; break; default:ch=p; break; while(temp!=OxfO)temp=Pl; temp=temp&OxfO;Pl=Oxfd; delay(l); temp=Pl &OxfO; while(temp!=OxfO) switch(temp)case 0xe0:ch=4,; break;case 0xd0:ch=5,; break;case 0xb0:ch=6,; break; default:ch=p; break;while(temp!=OxfO)temp=Pl; temp=temp

17、&0 xfO;Pl=Oxfb;delay(l); temp=Pl &OxfO;while(temp!=OxfO)switch(temp)case OxeO:ch=l,; break;case OxdO:ch=,2; break;case OxbO:ch=3,; break;default:ch=p; break;while(temp!=OxfO)temp=Pl;temp=temp&OxfO;Pl=0xf7;delay(l); temp=Pl &OxfO;while(temp!=OxfO)switch(temp)case OxeO:ch=,A;break; case OxdO:ch=,O;bre

18、ak; case OxbO:ch=B;break; default:ch=p;break;while(temp!=OxfO)temp=Pl; temp=temp&Oxf0; return ch;void wcom(uchar com)rs=O;P0=com;delay(l); /寫命令延時(shí)可以為1en=1;delay(l); /寫命令延時(shí)可以為1en=0;void wdat(uchar dat)rs=l;PO=dat;delay(l); /此處寫數(shù)據(jù)延時(shí)可以為1en=l; delay(4); /此處寫數(shù)據(jù)延時(shí)至少為4en=0;void init()en=0;wcom(0x38);wcom(OxOc);wcom(0x06);wcom(OxOl);void error()char m2; wcom(0xc6);f