基于單片機(jī)的電子密碼鎖創(chuàng)新課程設(shè)計

1、電子與信息工程學(xué)院創(chuàng)新課程設(shè)計報告（ 2013 2014 學(xué)年 第 一 學(xué)期）課程名稱： Project4 _ 班 級： 電子1001 學(xué) 號： 1402100129 姓 名： 朱德濤 指導(dǎo)教師： 毛錢萍 2013 年 12 月課程設(shè)計題目： 基于單片機(jī)的電子密碼鎖的設(shè)計目的與任務(wù)：本設(shè)計采用單片機(jī)為主控芯片，結(jié)合外圍電路，組成電子密碼鎖，用戶想要打開鎖，必先通過提供的鍵盤輸入正確的密碼才能將鎖打開，密碼輸入錯誤有提示，為了提高安全性，當(dāng)密碼輸入錯誤三次將報警。密碼可以由用戶自己修改設(shè)定，鎖打開后才能修改密碼。修改密碼之前必須再次輸入密碼，在輸入新密碼時候需要二次確認(rèn)，以防止誤操作。內(nèi)容和要求

2、：內(nèi)容： 該課題設(shè)計是一個用單片機(jī)控制的電子密碼鎖，基本功能是：首先設(shè)置鎖的初始密碼，輸入密碼時LCD顯示*。密碼通過鍵盤輸入，輸入結(jié)束后系統(tǒng)自動驗證，密碼正確鎖開；密碼錯誤，返回輸入界面，連續(xù)三次輸入錯誤，蜂鳴器報警，鍵盤鎖定。再次輸入密碼正確后，進(jìn)入修改密碼界面，輸入新密碼，需要輸入兩次密碼，兩次一樣才能修改成功，密碼保存在存儲器中。要求：1. 根據(jù)功能要求，選擇合適的單片機(jī)型號。2. 根據(jù)要求能夠完成系統(tǒng)的各個功能，鍵盤輸入，密碼修改，密碼輸入正確開鎖，輸入錯誤報警，LCD顯示，密碼存儲等。3.合理選擇元器件，完成各個模塊功能的設(shè)計 。4. 功能擴(kuò)展，可以在LCD上加入時間，溫度的顯示，

3、或者考慮加入紅外遠(yuǎn)程控制的密碼鎖。5.設(shè)計出硬件電路原理圖。搭建硬件電路，編寫程序，進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試。設(shè)計內(nèi)容一、設(shè)計原理 該課程設(shè)計是要實現(xiàn)一個用單片機(jī)控制的電子密碼鎖，其基本功能有以下幾個：首先設(shè)置鎖的初始密碼，輸入密碼時LCD顯示*。密碼通過鍵盤輸入，輸入結(jié)束后系統(tǒng)自動驗證，密碼正確鎖開；密碼錯誤，返回輸入界面，連續(xù)三次輸入錯誤，蜂鳴器報警，鍵盤鎖定。再次輸入密碼正確后，進(jìn)入修改密碼界面，輸入新密碼，需要輸入兩次密碼，兩次一樣才能修改成功，密碼保存在存儲器中。系統(tǒng)由硬件部分與軟件部分兩部分構(gòu)成。其中硬件部分由單片機(jī)、鍵盤輸入電路、密碼存儲電路、復(fù)位電路、晶振電路、LCD顯示電路、報警電路、繼

4、電器模擬開鎖電路組成。軟件部分對應(yīng)的由主程序、初始化程序、LCD顯示程序、鍵盤掃描程序、啟動程序、關(guān)閉程序、鍵功能程序、密碼設(shè)置程序、EEPROM讀寫程序和延時程序等組成。其原理框圖如圖1所示。AT89S52鍵盤輸入復(fù)位電路密碼存儲晶振電路電源輸入顯示電路報警電路開鎖電路 圖1二、電路總體構(gòu)成下圖是設(shè)計電路的總體電路圖 圖2電路由單片機(jī)、矩陣鍵盤、lcd1602液晶顯示、報警電路、開鎖電路和24c02密碼存儲等部分組成。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24c02保存的密碼進(jìn)行對比，從而判斷密碼是否正確，然后

5、控制單片機(jī)各引腳的高低電平從而傳到開鎖電路或者報警電路控制開鎖還是報警，實際使用時只要將單片機(jī)的負(fù)載由繼電器換成電子密碼鎖的電磁鐵吸合線圈即可，當(dāng)然也可以用繼電器的常開觸點去控制電磁鐵吸合線圈。三、各個部分組成電路1、單片機(jī)復(fù)位和晶振電路單片機(jī)復(fù)位是使CPU和系統(tǒng)中的其他功能部件都處在一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作，例如復(fù)位后PC0000H，使單片機(jī)從第個單元取指令。無論是在單片機(jī)剛開始接上電源時，還是斷電后或者發(fā)生故障后都要復(fù)位。在復(fù)位期間（即RST為高電平期間），P0口為高阻態(tài)，P1P3口輸出高電平；外部程序存儲器讀選通信號PSEN無效。地址鎖存信號ALE也為高電平。AT89S5

6、2引腳XTAL1和XTAL2與晶體振蕩器及電容C1、C2按圖所示方式連接。晶振、電容C1C2及片內(nèi)與非門（作為反饋、放大元件）構(gòu)成了電容三點式振蕩器，振蕩信號頻率與晶振頻率及電容C1、C2的容量有關(guān)，但主要由晶振頻率決定，范圍在033MHz之間，電容C1、C2取值范圍在530pF之間。根據(jù)實際情況，本設(shè)計中采用12MHZ做為系統(tǒng)的外部晶振。電容取值為22pF。電路如圖3所示： 圖32、鍵盤輸入電路本設(shè)計采用的是4*4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，密碼鎖的密碼由鍵盤輸入完成，與獨立式按鍵鍵盤相比，要節(jié)省很多I/O口。本設(shè)計中使用的這個4*4鍵盤不但能

7、完成密碼的輸入還能作特別功能鍵使用，比如修改密碼功能等。鍵盤的每個按鍵功能在程序設(shè)計中已經(jīng)編寫好。矩陣鍵盤采用“行列”掃描法，行掃描法又稱逐行掃描查詢法，是一種最常用的按鍵掃描方法，如下圖所示，開始時把行線P2.0-P2.3置為低電平，然后掃描列線，如果有一行列線為低電平，則去抖后判斷是否還有一行列線為低電平，如果還有，則這條列線為低電平，同時處在這條行線中的按鍵為低電平，然后判斷是哪個按鍵按下，如果列線全部為高電平，則表示沒有按鍵按鍵按下。電路如圖4所示： 圖43、密碼存儲電路用EPROM芯片AT24C02存儲密碼。AT24C02是美國Atmel公司的低功耗CMOS型E2PROM，內(nèi)含256

8、8位存儲空間，通過單片機(jī)對24c02芯片進(jìn)行密碼存儲，存儲好密碼后，通過按鍵輸入密碼與存儲芯片里面的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，根據(jù)數(shù)據(jù)是否一致，來執(zhí)行相應(yīng)的操作，還可以根據(jù)按鍵操作來執(zhí)行是否更換數(shù)據(jù)。電路如圖5所示：（注：sck接單片機(jī)P3.4口，sda接單片機(jī)P3.3口） 圖54、LCD顯示電路本設(shè)計的顯示部分由液晶顯示器LCD1602取代普通的數(shù)碼管來完成。開始時顯示器將一直處于初始狀態(tài)，當(dāng)需要對密碼鎖進(jìn)行開鎖時，按下數(shù)字鍵09輸入密碼，每按下一個數(shù)字鍵后在顯示器上顯示一個*，最多顯示6位。當(dāng)密碼輸入完成時，如果輸入的密碼正確的話， LCD上顯示“Unlock OK！”，單片機(jī)其中P3.6口會輸出低電

9、平，使三極管導(dǎo)通，電磁鐵吸合，電子密碼鎖被打開，如果密碼不正確，LCD顯示屏?xí)@示“Error！”，P3.6口輸出的是高電平，電子密碼鎖不能被打開。通過LCD顯示屏，可以清楚的判斷出鎖所處的狀態(tài)。電路如圖6所示：(注：RS接P3.0口，RW接P3.1口，E接P3.2口) 圖65、報警電路：報警部分由蜂鳴器及外圍電路組成，加電后不發(fā)聲，當(dāng)密碼輸入錯誤三次時，單片機(jī)的P3.5口輸出低電平，三極管導(dǎo)通執(zhí)行蜂鳴器報警聲子程序發(fā)出聲音報警。電路如圖7所示：（注：buz接單片機(jī)P3.5口） 圖76、開鎖電路：開鎖用戶通過鍵盤任意設(shè)置密碼，并儲存在at24c02中作為鎖碼指令。開鎖步驟如下：首先按下鍵盤數(shù)字

10、鍵09輸入密碼，由單片機(jī)內(nèi)部操作進(jìn)行密碼比對。當(dāng)用戶輸入一密碼后，單片機(jī)自動識碼，如果識碼不符，則提示錯誤，如果超過三次則報警。如果正確，系統(tǒng)使單片機(jī)P3.6口輸出低電平發(fā)出信號，經(jīng)三極管放大后，由繼電器驅(qū)動電磁閥動作將鎖打開，可在電路中接led顯示開鎖狀態(tài)。電路如圖8所示：（jdq接單片機(jī)P3.6口） 圖8 四、系統(tǒng)軟件設(shè)計：本系統(tǒng)軟件設(shè)計由主程序、初始化程序、LCD顯示程序程序、鍵盤掃描程序、輸入密碼開鎖程序、密碼修改程序、EEPROM讀寫程序和延時程序等組成。主要程序設(shè)計流程圖如下所示：1、 主程序流程圖如圖9所示： 先執(zhí)行初始化程序，然后啟動程序，執(zhí)行鍵盤掃描程序，根據(jù)各個功能鍵執(zhí)行相

11、應(yīng)的功能。 開始初始化鍵盤程序啟動程序鍵盤掃描鍵功能程序結(jié)束關(guān)閉程序 圖92 、輸入密碼開鎖程序流程圖如圖10所示：先執(zhí)行初始化程序，用按鍵輸入密碼，與存儲器內(nèi)的密碼比較，若密碼一致，則執(zhí)行開鎖程序；若密碼不一致，輸入次數(shù)加一，當(dāng)次數(shù)達(dá)到三次時，則執(zhí)行報警程序。初始化按開鎖鍵輸入密碼確認(rèn)程序所輸入密碼正確？Y 開鎖成功開鎖程序輸入次數(shù)加1次數(shù)3?報警程序返回NoYN 圖103、修改密碼程序流程圖如圖11所示：先執(zhí)行輸入密碼開鎖程序，若密碼正確，可以進(jìn)入選擇選擇修改密碼界面，若密碼輸入不正確三次，則報警。進(jìn)入修改密碼界面后，輸入新密碼，新密碼要輸入兩次，兩次一樣才能設(shè)置成功。修改密碼程序程序初始

12、化按下設(shè)置鍵輸舊密碼確認(rèn)程序所輸入舊密碼正確？輸新密碼確認(rèn)程序設(shè)置成功輸入次數(shù)加1次數(shù)3?報警程序NYNY鎖定確認(rèn)程序再次輸新密碼兩次新密碼輸入相同？NY圖11五、硬件電路實物圖：1、開機(jī)后的初始畫面：圖122、密碼輸入錯誤后的畫面： 圖13 3、密碼輸入正確后的畫面： 圖144、選擇修改密碼畫面：圖15六、參考文獻(xiàn)：1 李廣弟，朱月秀，冷祖祁. 單片機(jī)基礎(chǔ)M.(第三版) 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，20072 康華光，陳大欽，張林. 電子技術(shù)基礎(chǔ)(模擬部分)M.(第五版) 北京：高等教育出版社，20063 李全利. 單片機(jī)原理及接口技術(shù)M. 北京：高等教育出版社，20034 楊將新，李華軍

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