基于單片機的電子密碼鎖設(shè)計

1、黑龍江東方學(xué)院畢 業(yè) 論 文 （設(shè) 計）題目：電子產(chǎn)品報價網(wǎng)站的設(shè)計與實現(xiàn)學(xué)生姓名周超健學(xué) 號09102340專 業(yè)計算機科學(xué)與技術(shù)班 級2010級3班指導(dǎo)教師禹永植學(xué) 部計算機科學(xué)與電氣工程答辯日期2014年5月10日黑龍江東方學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）評語（一）姓名周超健學(xué)號09102340專業(yè)班級電氣工程及其自動化10級3班總成績畢業(yè)論文（設(shè)計）題目：基于單片機的電子密碼鎖設(shè)計答辯委員會評語答辯成績主任簽字： 年 月 日答辯委員會成員簽字學(xué)部畢業(yè)論文（設(shè)計）領(lǐng)導(dǎo)小組意見組長簽字： 年 月 日 學(xué)部公章黑龍江東方學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）評語（二）姓名周超健學(xué)號09102340專業(yè)班級電氣

2、工程及其自動化10級3班畢業(yè)論文（設(shè)計）題目：基于單片機的電子密碼鎖設(shè)計指導(dǎo)教師評語指導(dǎo)教師成績指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日黑龍江東方學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）評語（三）姓名周超健學(xué)號09102340專業(yè)班級電氣工程及其自動化10級3班畢業(yè)論文（設(shè)計）題目：基于單片機的電子密碼鎖設(shè)計評閱教師評語評閱教師成績評閱教師簽字： 年 月 日黑龍江東方學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）任務(wù)書姓名周超健學(xué)號09102340專業(yè)班級電氣工程及其自動化10級3班畢業(yè)論文（設(shè)計）題目：基于單片機的電子密碼鎖設(shè)計畢業(yè)論文（設(shè)計）的立題依據(jù)隨著電子技術(shù)和計算機技術(shù)的飛速發(fā)展, 單片機性能不斷完善，性能價格比顯著提高，技術(shù)日趨

3、完善。由于單片機具有體積小、重量輕、價格便宜、功耗低、控制功能強及運算速度快等特點，因而在國民經(jīng)濟建設(shè)、軍事及家用電器等各個領(lǐng)域均得到了廣泛的應(yīng)用。本設(shè)計利用單片機及附加電子元器件實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和控制算法，來完成某一實際功能，檢驗并提高同學(xué)對整體電路設(shè)計和把握能力，了解單片機系統(tǒng)設(shè)計流程，以及電路板的實際制作和調(diào)試能力。主要內(nèi)容及要求1、 電子密碼鎖設(shè)計方案的分析與方案選擇；2、設(shè)計一典型結(jié)構(gòu)的電子密碼鎖，分析其電路結(jié)構(gòu)及控制程序；3、選擇合適的元器件；4、編寫控制程序；5、將程序輸入PC機，并修改模擬并運行進度安排12 月12日選題12 月13日12月29日接受指導(dǎo)老師的指導(dǎo)12月30 日1月

4、17日擬定論文大綱1月18日2月26日搜集、查閱、整理相關(guān)資料2月27日3 月27日初稿形成3 月28 日4 月8 日初稿審定4 月9 日4 月13日第一次修改4 月14日4 月18日第一次審定4 月19日4 月24 日第二次修改4 月25日4 月30日定稿5 月1日5 月9日論文評閱小組評審論文（設(shè)計）5 月10日畢業(yè)論文（設(shè)計）答辯學(xué)生簽字：指導(dǎo)教師簽字：年 月 日基于單片機的電子密碼鎖設(shè)計 摘要本論文詳細地論述了以單片機為處理器的密碼鎖自動控制器的硬件、軟件設(shè)計和系統(tǒng)編程的問題。本控制器以ATMEL公司的AT89S51單片機為核心鍵盤、顯示電路，輸出控制電路，告警提示電路等構(gòu)成。 利用目

5、前使用的微處理器AT89S51 作為控制元件設(shè)計了一種電子密碼鎖。其具有可設(shè)置多組密碼、多次改寫和保存密碼的優(yōu)點，克服了普通鎖需要隨身攜帶鑰匙且易丟失、保密性差的缺點，在賓館、辦公大樓、倉庫、保險柜和家庭普遍適用。關(guān)鍵詞：AT89S51 ；LCD12864 ；電子密碼鎖 ；4×4矩陣鍵盤關(guān)鍵詞與摘要內(nèi)容隔行書寫，詞條用小四號宋體字，詞條間用分號（；）隔開，3-5個關(guān)鍵詞Electronic combination lock design based on single chip microcomputerAbstractThe hardware layout and software

6、 development for single chip microprocessor Electronic Trick Lock controller and system programming are presented in detail in this paper. Based on the ATMEL companys AT89C51 single chip microprocessor, the whole system consists of keyboard and display circuit, output control signal circuit, alarm c

7、ircuit and so on.Used present microprocessor AT89C52 as control part, designed a electronic trick lock. It can be set up some cipher code, changed many times and kept cipher code. It overcame the weakness of common lock that must take key and be lost easily. It is suitable to hotel, offices of build

8、ing, storehouses, safes and families.Keywords: AT89S51 ；LCD12864 ；Electronic password lock ；4×4 keyboard 小提示：當(dāng)需要從網(wǎng)站或者文檔復(fù)制到本文檔時，先將文字復(fù)制到文本文檔，然后再從文本文檔復(fù)制到本文檔的相應(yīng)位置，這樣就能夠保證格式是正確的！此行不會被打印千萬不要刪除行尾的分節(jié)符，此行不會被打印。(在word菜單-工具-選項-視圖標簽中，格式標記部分請全部打?qū)μ?，這樣就可以看到隱藏的分節(jié)符和空格等信息了)目錄摘要IAbstractII第1章 緒論11.1 課題的背景和意義11.2

9、電子密碼鎖發(fā)展趨勢2第2章 總體設(shè)計方案的確定32.1 電子密碼鎖的具體要求32.2 總體設(shè)計方案選定3第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計53.1 單片機AT89S51簡介53.1.1 主要特性53.1.2 引腳功能說明63.2 AT89S51相對于89C51增加的新功能包括：73.3 液晶顯示FYD12864的介紹83.3.1 基本特性83.3.2 FYD12864的方框圖93.3.3 模塊接口說明93.4 硬件電路的設(shè)計103.4.1 最小系統(tǒng)的設(shè)計113.4.2 芯片擦出123.4.3 開鎖機構(gòu)133.4.4 鍵盤設(shè)計133.4.5 顯示電路設(shè)計153.5 電路設(shè)計總圖15第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計174.

10、1 主程序模塊174.2 鍵盤掃描及識別子程序184.3 系統(tǒng)模塊密碼設(shè)置子程序204.4 程序調(diào)試20結(jié)論23參考文獻24附錄25致謝57千萬不要刪除行尾的分節(jié)符，此行不會被打印。在目錄上點右鍵“更新域”，然后“更新整個目錄”基于單片機的電子密碼鎖設(shè)計第1章 緒論1.1 課題的背景和意義隨著電子技術(shù)和計算機技術(shù)的飛速發(fā)展, 單片機性能不斷完善，性能價格比顯著提高，技術(shù)日趨完善。由于單片機具有體積小、重量輕、價格便宜、功耗低、控制功能強及運算速度快等特點，因而在國民經(jīng)濟建設(shè)、軍事及家用電器等各個領(lǐng)域均得到了廣泛的應(yīng)用。本設(shè)計利用單片機及附加電子元器件實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和控制算法，來完成某一實際功能，

11、檢驗并提高同學(xué)對整體電路設(shè)計和把握能力，了解單片機系統(tǒng)設(shè)計流程，以及電路板的實際制作和調(diào)試能力。同時也加強對數(shù)字電路、單片機和微機原理等課程知識的實際應(yīng)用能力，也為同類產(chǎn)品的進一步發(fā)展奠定理論和實踐基礎(chǔ)。隨著人們生活水平的提高和安全意識的加強，對安全的要求也就越來越高。鎖自古以來就是把守護門的鐵將軍，人們對它要求甚高，既要安全可靠的防盜，又要使用方便，這也是制鎖者長期以來研制的主題。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，各類電子產(chǎn)品應(yīng)運而生，電子密碼鎖就是其中之一。據(jù)有關(guān)資料介紹，電子密碼鎖的研究從20世紀30年代就開始了，在一些特殊場所早就有所應(yīng)用。這種鎖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，

12、就是為提高鎖的安全性。由于電子鎖的密鑰量（密碼量）極大，可以與機械鎖配合使用，并且可以避免因鑰匙被仿制而留下安全隱患。電子鎖只需記住一組密碼，無需攜帶金屬鑰匙，免除了人們攜帶金屬鑰匙的煩惱，而被越來越多的人所欣賞。電子鎖的種類繁多，例如數(shù)碼鎖，指紋鎖，磁卡鎖，IC卡鎖，生物鎖等。但較實用的還是按鍵式電子密碼鎖。20世紀80年代后，隨著電子鎖專用集成電路的出現(xiàn)，電子鎖的體積縮小，可靠性提高，成本較高，是適合使用在安全性要求較高的場合，且需要有電源提供能量，使用還局限在一定范圍，難以普及，所以對它的研究一直沒有明顯進展。目前，在西方發(fā)達國家，電子密碼鎖技術(shù)相對先進，種類齊全，電子密碼鎖已被廣泛應(yīng)用

13、于智能門禁系統(tǒng)中，通過多種更加安全，更加可靠的技術(shù)實現(xiàn)大門的管理。在我國電子鎖整體水平尚處于國際上70年代左右，電子密碼鎖的成本還很高，市場上仍以按鍵電子鎖為主，按鍵式和卡片鑰匙式電子鎖已引進國際先進水平，現(xiàn)國內(nèi)有幾個廠生產(chǎn)供應(yīng)市場。但國內(nèi)自行研制開發(fā)的電子鎖，其市場結(jié)構(gòu)尚未形成，應(yīng)用還不廣泛。國內(nèi)的不少企業(yè)也引進了世界上先進的技術(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。1.2 電子密碼鎖發(fā)展趨勢電子密碼鎖應(yīng)用于金融業(yè)，其根本的作用是“授權(quán)”，即被“授權(quán)”的人才可以存取錢、物。廣義上講，金融業(yè)的“授權(quán)”主要包括以下三種層次的內(nèi)容：1、授予保管權(quán)，如使用保管箱

14、、保險箱和保險柜；2、授予出入權(quán)，如出入金庫、運鈔車和保管室；3、授予流通權(quán)，如自動存取款。目前，金融行業(yè)電子密碼鎖的應(yīng)用主要集中在前兩個層面上。下面將介紹幾種在金融行業(yè)中使用較多的電子密碼鎖以及它們的技術(shù)發(fā)展方向。當(dāng)然，以上所說的授權(quán)技術(shù)再高超，都必須由精良的“鎖具”擔(dān)當(dāng)承載結(jié)構(gòu)部件，實現(xiàn)開啟、閉鎖的功能，而且承擔(dān)實體防護作用，抵抗住或盡量延遲破壞行為，讓電子密碼鎖“軟、硬不吃”。一般情況下，鎖具防盜的關(guān)鍵是鎖身外殼、閉鎖的部件的強度、鎖止型式、配合間隙和布局。提高電子密碼鎖之防護能力的必然途徑是報警，在金融業(yè)的許多場所有人值守、有電視監(jiān)控，具有報警功能，可以綜合物理防范和人力防范兩種作用。

15、報警的前提是具備探測功能，根據(jù)電子密碼鎖的使用場所和防護要求，可選擇多種多樣的探測手段。在中國的城市金融業(yè)中，實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)報警已經(jīng)成為對各金融網(wǎng)點的基本要求。根據(jù)國內(nèi)外的實踐經(jīng)驗，金融業(yè)實行安全防范風(fēng)險等級很有必要，即依據(jù)使用的防盜報警器材的性能、安裝布局和人員值守狀況等，可以評估被防護物或區(qū)域的防護能力，得出風(fēng)險等級，其中，電子密碼鎖的性能至關(guān)重要。由于數(shù)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密碼鎖獲得高度的保密性，如防范森嚴的金庫，需要使用復(fù)合信息密碼的電子密碼鎖，這樣對盜賊而言是“道高一尺、魔高一丈”。組合使用信息也能夠使電子密碼鎖獲得

16、無窮擴展的可能，使產(chǎn)品多樣化，對用戶而言是“千挑百選、自得其所”。第2章 總體設(shè)計方案的確定2.1 電子密碼鎖的具體要求（1）本設(shè)計為了防止密碼被竊取要求在輸入密碼時在LCD屏幕上顯示*號。（2）設(shè)計開鎖密碼位六位密碼的電子密碼鎖。（3）能夠LCD顯示在密碼正確時顯示PASSWORD OK，密碼錯誤時顯示PASSWORD ERROR，輸入密碼時顯示INPUT PASSWORD。（4）實現(xiàn)輸入密碼錯誤超過限定的三次電子密碼鎖定。（5）4×4的矩陣鍵盤其中包括0-9的數(shù)字鍵和A-F的功能鍵（6）本產(chǎn)品具備報警功能，當(dāng)輸入密碼錯誤時蜂鳴器響并且LED燈亮。（7）密碼可以由用戶自己修改設(shè)定（

17、只支持6位密碼），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，以防止誤操作 。2.2 總體設(shè)計方案選定方案一：采用數(shù)字電路控制。用以74LS112雙JK觸發(fā)器構(gòu)成的數(shù)字邏輯電路作為密碼鎖的核心控制，共設(shè)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10秒（一般情況下，用戶不會超過10秒，若用戶覺得不便，還可以修改）電路將報警20秒，若電路連續(xù)報警三次，電路將鎖定鍵盤2分鐘，防止他人的非法操作。采用數(shù)字電路設(shè)計的方案好處就是設(shè)計簡單但控制的準確性和靈活性差。故不采

18、用。方案二：采用一種是用以AT89S51為核心的單片機控制方案。選用單片機AT89S51 作為本設(shè)計的核心元件，利用單片機靈活的編程設(shè)計和豐富的IO端口，及其控制的準確性，實現(xiàn)基本的密碼鎖功能。在單片機的外圍電路外接輸入鍵盤用于密碼的輸入和一些功能的控制，外接LCD1602顯示器用于顯示作用。其原理如下圖2-1所示：圖2-1 單片機控制密碼鎖原理圖可以看出方案二控制靈活準確性好且保密性強還具有擴展功能，根據(jù)現(xiàn)實生活的需要此次設(shè)計采用此方案。第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1 單片機AT89S51簡介AT89S51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗，高性能CMOS8位單片機，片內(nèi)含4k bytes的可系統(tǒng)

19、編程的Flash只讀程序存儲器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準8051指令系統(tǒng)及引腳。它集Flash程序存儲器，既可在線編程（ISP）也可用傳統(tǒng)方法進行編程及通用8位微處理器于單片芯片中，ATMEL公司的功能強大，低價位AT89S51單片機可為您提供許多高性價比的應(yīng)用場合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。3.1.1 主要特性與MCS-51 兼容4K字節(jié)可編程閃爍存儲器壽命：1000寫/擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時間：10年全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz三級程序存儲器鎖定128*8位內(nèi)部RAM32可編程I/O線兩個16位定時器/計數(shù)器5個中斷源可編程串行通道低功耗的閑置和掉電模式片內(nèi)

20、振蕩器和時鐘電路3.1.2 引腳功能說明圖3-1 單片機引腳圖Vcc：電源電壓 GND：接地 P0口：P0口是一組8位漏極開路型雙向I0口，也即地址數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時，每位能驅(qū)動8個TTL邏輯門電路，對端口寫“1”可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。在F1ash編程時，P0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻。 P1口：Pl 是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向IO口，Pl的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對端口寫“l(fā)”，通過內(nèi)部的上拉

21、電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流（IIL），F(xiàn)lash編程和程序校驗期間，Pl接收低8位地址。 P2 口：P2 是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向IO 口，P2 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4 個TTL邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流（IIL），在訪問外部程序存儲器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVXDPTR指令）時，P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲

22、器（如執(zhí)行MOVXRi 指令）時，P2 口線上的內(nèi)容（也即特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中P2寄存器的內(nèi)容），在整個訪問期間不改變。Flash編程或校驗時，P2亦接收高位地址和其它控制信號。 P3 口：P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I0 口。P3 口輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4 個TTL邏輯門電路。P3口除了作為一般的I0口線外，更重要的用途是它的第二功能，如下表所示：P3口還接收一些用于Flash閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時，RST引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將使單片機復(fù)位。WDT 溢出將使該引腳輸出高電平，設(shè)置SFR AUXR的DI

23、SRT0 位（地址8EH）可打開或關(guān)閉該功能。DISRT0位缺省為RESET輸出高電平打開狀態(tài)。 ALEPROG：當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器，ALE 仍以時鐘振蕩頻率的16 輸出固定的正脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。 PSEN：程序儲存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng)AT89S51 由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個脈沖。當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，沒有兩次有效的PSEN信號。 EAVPP：外部訪問允許。欲使CPU僅訪問外部程序存儲器（地

24、址為0000HFFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被編程，復(fù)位時內(nèi)部會鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平（接Vcc端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。F1ash存儲器編程時，該引腳加上+12V的編程電壓Vpp。 XTALl：振蕩器反相放大器及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。 XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。3.2 AT89S51相對于89C51增加的新功能包括：（1）ISP在線編程功能，這個功能的優(yōu)勢在于改寫單片機存儲器內(nèi)的程序不需要把芯片從工作環(huán)境中剝離，是一個強大易用的功能。（2）最高工作頻率為33MHz，89C51的極限工作頻率為24MHz，就是說S

25、51具有更高的工作頻率，從而具有了更快的計算速度。（3）具有雙工UART串行通道。（4）內(nèi)部集成看門狗計時器，不再需要像C51那樣外接看門狗計時器單元電路。（5）雙數(shù)據(jù)指示器。（6）電源關(guān)閉標識。（7）全新的加密算法，這使得對于89S51的解密變?yōu)椴豢赡?，程序的保密性大大加強，這樣就可以有效地保護知識產(chǎn)權(quán)不被侵犯。（8）兼容性方面：向下完全兼容51全部字系列產(chǎn)品。（9）程序存儲器寫入方式：二者的寫入程序的方式不同，89C51只支持并行寫入，同時需要VPP燒寫高壓。89S51則支持Isp在線編程寫入技術(shù)。串行寫入、速度更快、穩(wěn)定性更好，燒寫電壓也僅僅需要45V即可。（10）電源范圍：89S51電

26、源范圍寬達45.5V，而89C51在低于4.8V和高于5.3V的時候則無法正常工作。（11）燒寫壽命更長：89S51標稱的1000次，實際最少是100010000次，這樣更有利于初學(xué)者反復(fù)燒寫，降低學(xué)習(xí)成本。綜上所述本設(shè)計選定AT89S51。3.3 液晶顯示FYD12864的介紹3.3.1 基本特性低電源電壓（VDD:+3.0-+5.5V）；顯示分辨率:128×64點；內(nèi)置漢字字庫，提供8192個16×16點陣漢字(簡繁體可選)；內(nèi)置 128個16×8點陣字符；2MHZ時鐘頻率；顯示方式：STN、半透、正顯；驅(qū)動方式：1/32DUTY，1/5BIAS；驅(qū)動方式：1

27、/32DUTY，1/5BIAS；視角方向：6點；通訊方式：串行、并口可選；工作溫度: 0 - +55 ,存儲溫度: -20 - +60；3.3.2 FYD12864的方框圖圖3-2 FYD12864的方框圖3.3.3 模塊接口說明表3-1串口接口表管腳號名稱LEVEL功能1VSS0V電源地2VDD+5V電源正（3.0V5.5V）3V0-對比度（亮度調(diào)整）4CSH/L模組片選斷，高電平有效5SIDH/L串行數(shù)據(jù)輸入端6CLKH/L串行同步時鐘：上升沿時讀取SID數(shù)據(jù)15PSBLL：串行方式（見注釋1）17/RESETH/L復(fù)位斷，低電平有效（見注釋2）19AVDD背光源電壓+5V（見注釋3）20

28、KVSS背光源負斷0V(見注釋3)*注釋1：如在實際應(yīng)用中僅使用串口通訊模式，可將PSB接固定低電平，也可以將模塊上的J8和“GND”用焊錫短接。*注釋2：模塊內(nèi)部接有上電復(fù)位電路，因此在不需要經(jīng)常復(fù)位的場合可將該端懸空。 *注釋3：如背光和模塊共用一個電源，可以將模塊上的JA、JK用焊錫短接。表3-2并行借口表管腳號管腳名稱電平管腳功能描述1VSS0V電源地2VCC3.0+5V電源正3V0-對比度（亮度）調(diào)整4RS(CS）H/LRS=“H”,表示DB7DB0為顯示數(shù)據(jù)RS=“L”,表示DB7DB0為顯示指令數(shù)據(jù)5R/W(SID)H/LR/W=“H”,E=“H”,數(shù)據(jù)被讀到DB7DB0R/W=

29、“L”,E=“HL”, DB7DB0的數(shù)據(jù)被寫到IR或DR6E(SCLK)H/L使能信號7DB0H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線8DB1H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線9DB2H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線10DB3H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線11DB4H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線12DB5H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線13DB6H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線14DB7H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線15PSBH/LH：8位或4位并口方式，L：串口方式（見注釋1）16NC-空腳17/RESETH/L復(fù)位端，低電平有效（見注釋2）18VOUT-LCD驅(qū)動電壓輸出端19AVDD背光源正端（+5V）（見注釋3）20KVSS背光源負端（見注釋3）*注釋1：如在實際應(yīng)用中僅使用并口通訊模式，可將PSB接固定高電平，

30、也可以將模塊上的J8和“VCC”用焊錫短接。*注釋2：模塊內(nèi)部接有上電復(fù)位電路，因此在不需要經(jīng)常復(fù)位的場合可將該端懸空。 *注釋3：如背光和模塊共用一個電源，可以將模塊上的JA、JK用焊錫短接。3.4 硬件電路的設(shè)計本設(shè)計單片機硬件資源的分配：P0.0P0.7用于LCD液晶顯示作用。P3.0、P3.7用于蜂鳴器和報警燈的控制。P2.0用于開鎖電路的控制。P1.0P1.7用于鍵盤電路的控制。P2.0P2.4用于LCD顯示模塊的控制端口的控制。3.4.1 最小系統(tǒng)的設(shè)計當(dāng)MCS-5l系列單片機的復(fù)位引腳RST(全稱RESET)出現(xiàn)2個機器周期以上的高電平時，單片機就執(zhí)行復(fù)位操作。如果RST持續(xù)為高

31、電平，單片機就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。根據(jù)應(yīng)用的要求，復(fù)位操作通常有兩種基本形式：上電復(fù)位和開關(guān)復(fù)位。圖3-4-1即為手動（開關(guān)）復(fù)位電路。圖3-3 手動復(fù)位電路復(fù)位后的狀態(tài):a、復(fù)位后PC值為0000H，表明復(fù)位后的程序從0000H開始執(zhí)行。b、SP值為07H，表明堆棧底部在07H，一般需要重新設(shè)置SP值。c、P0P3口值為FFH。P0P3口用作輸入口時，必須先寫入“1”。單片機在復(fù)位后，已使P0P3口每一端線為“1”，為這些端線用作輸入口做好了準備。WDT 溢出將使該引腳輸出高電平，所以本設(shè)計采用圖3-4的手動復(fù)位電路：圖3-4本設(shè)計手動復(fù)位電路AT89S51 中有一個用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益

32、反相放大器，引腳XTAL1 和XTAL2 分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器，振蕩電路參見圖3-4。外接石英晶體（或陶瓷諧振器）及電容Cl、C2 接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。對外接電容Cl、C2 雖然沒有十分嚴格的要求，但電容容量的大小會輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性。如果使用石英晶體，我們推薦電容使用30pF±10pF，而如使用陶瓷諧振器建議選擇40pF±10F。用戶也可以采用外部時鐘。采用外部時鐘的電路如圖3-5所示。這種情況下，外部時鐘脈沖接到XTAL

33、1端，即內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端，XTAL2則懸空。由于外部時鐘信號是通過一個2分頻觸發(fā)器后作為內(nèi)部時鐘信號的，所以對外部時鐘信號的占空比沒有特殊要求，但最小高電平持續(xù)時間和最大的低電平持續(xù)時間應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)條件的要求。圖3-5單片機自激震蕩電路由于單片機有內(nèi)部振蕩器，所以本設(shè)計采用圖3-6的晶振電路：圖3-6 晶振電路3.4.2 芯片擦出整個PEROM陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。 此外，AT89S51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜

34、態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，定時器，計數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復(fù)位為止。3.4.3 開鎖機構(gòu)用戶通過LCD提示信息，用鍵盤輸入正確密碼，從而達到開鎖的目的。當(dāng)用戶輸入的密碼正確并且是在按下確定鍵的話，單片機便輸出開門信號，送到開鎖驅(qū)動 電路，然后驅(qū)動電磁鎖，達到開門的目的。電路驅(qū)動和開鎖兩級組成。由D5、R1、T10組成驅(qū)動電路，其中T10可以選擇普通的小功率三極管如9014、9018都可以滿足要求。D5作為開鎖的提示；由D6、C24、T11組成。其中D6、C

35、24是為了消除電磁鎖可能產(chǎn)生的反向高電壓以及可能產(chǎn)生的電磁干擾。T11可選用中功率的三極管如8050，電磁鎖的選用要視情況而定，但是吸合力要足夠且由一定的余量。在本次設(shè)計中，基于節(jié)省材料的原則，暫時用發(fā)光二極管代替電磁鎖，發(fā)光管亮，表示開鎖；滅，表示沒有開鎖。圖3-7 密碼鎖開鎖機構(gòu)電路圖3.4.4 鍵盤設(shè)計本設(shè)計就采用行列式鍵盤，同時也能減少鍵盤與單片機接口時所占用的I/O線的數(shù)目，在按鍵比較多的時候，通常采用這樣方法。 每一條水平（行線）與垂直線（列線）的交叉處不相通，而是通過一個按鍵來連通，利用這種行列式矩陣結(jié)構(gòu)只需要N條行線和M條列線，即可組成具有N×M個按鍵的鍵盤。 在這種

36、行列式矩陣鍵盤非鍵盤編碼的單片機系統(tǒng)中，鍵盤處理程序首先執(zhí)行等待按鍵并確認有無按鍵按下的程序段。 4×4矩陣鍵盤的工作原理 在鍵盤中按鍵數(shù)量較多時，為了減少I/O口的占用，通常將按鍵排列成矩陣形式，如圖5所示。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。掃描原理 把每個鍵都分成水平和垂直的兩端接入

37、，比如說掃描碼是從垂直的入，那就代表那一行所接收到的掃描碼是同一個bit，而讀入掃描碼的則是水平，掃描的動作是先輸入掃描碼，再去讀取輸入的值，經(jīng)過比對之后就可知道是哪個鍵被按下。 比如說掃描碼送入01111111，前面的0111是代表此時掃描第一行P1.0列，而后面的1111是讓讀取的4行接腳先設(shè)為VDD，若此時第一行的第三列按鍵被按下，那讀取的結(jié)果就會變成01111101（注意1111變成1101），其中LSB的第三個bit會由1變成0，這是因為這個按鍵被按下之后，會被垂直的掃描碼電位short，而把讀取的LSB的bit電位拉到0，此即為掃描原理。 由於這種按鍵是機械式的開關(guān)，當(dāng)按鍵被按下時

38、，鍵會震動一小段時間才穩(wěn)定，為了避免讓8051誤判為多次輸入同一按鍵， 我們必須在偵測到有按鍵被按下，就Delay一小段時間，使鍵盤以達穩(wěn)定狀態(tài)，再去判讀所按下的鍵，就可以讓鍵盤的輸入穩(wěn)定。圖3-8為鍵盤整體?？驁D：圖3-8鍵盤整體?？驁D3.4.5 顯示電路設(shè)計顯示設(shè)計采用字符型液晶屏設(shè)計，由單片機的p0口控制顯示，由p2.0p2.4控制lcd的控制端口。本設(shè)計采用以下液晶顯示設(shè)計：圖3-9 LCD液晶顯示電路抓圖3.5 電路設(shè)計總圖Proteus軟件是Labcenter Electronics公司的一款電路設(shè)計與仿真軟件，它包括ISIS、ARES等軟件模塊，ARES模塊主要用來完成PCB的設(shè)

39、計，而ISIS模塊用來完成電路原理圖的布圖與仿真。Proteus的軟件仿真基于VSM技術(shù)，它與其他軟件最大的不同也是最大的優(yōu)勢就在于它能仿真大量的單片機芯片，比如MCS-51系列、PIC系列等等，以及單片機外圍電路，比如鍵盤、LED、LCD等等。通過Proteus軟件的使用我們能夠輕易地獲得一個功能齊全、實用方便的單片機實驗室。 本密碼鎖采用proteus進行電路圖設(shè)計，經(jīng)過元件選型，用萬能實驗版進行硬件焊接，以實現(xiàn)硬件部分。 下圖為proteus設(shè)計的密碼鎖電路圖整體抓圖圖3-10 電路設(shè)計總圖第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計因設(shè)計主要是作用匯編語言來開發(fā)的51單片機項目程序，所以首先必須有一個可以在W

40、indows XP或Windows vista操作系統(tǒng)下執(zhí)行的匯編語言編譯器，本設(shè)計采用Keil編譯器進行編程，因為它可以支持一系列的51單片機。開始初始化模式選擇開鎖模式密碼輸入密碼校驗是否正確開門手動清除修改密碼輸入舊密碼輸入新密碼再次輸入密碼兩次密碼不相同同重新輸入存入緩存區(qū)設(shè)置完畢返回圖4-1 主程序的流程圖4.1 主程序模塊主程序主要是完成系統(tǒng)初始化、設(shè)置中斷向量、檢查有無鍵按下、以及調(diào)用顯示等等。主程序部分如下所示：void main()uchar m=0;EA=1;EX0=1;IT0=0;LED=0;LED1=0;InitLCD();/初始12864 ClearScreen(0)

41、;/清屏 SetStartLine(0);/顯示開始行while(1) jianpan();if(flag=2)if(m=3) if(flag=1) void EX_INT0() interrupt 0 shizhi();delay(2000);4.2 鍵盤掃描及識別子程序鍵盤采用查詢的方式，放在主程序中，當(dāng)沒有按鍵按下的時候，單片機循環(huán)主程序，一旦有按鍵按下，便轉(zhuǎn)向相應(yīng)的子程序處理，處理結(jié)束再返回。其程序流程如圖4-2所示 鍵盤部分程序如下key:;鍵盤程序名稱call ks ;調(diào)用子程序ksjnz k1 ;判斷是否有鍵按下jmp key;跳回鍵盤程序ks:mov p1,#0f0h;mov

42、a,p1;xrl a,#0f0h;ret;圖4-2 鍵盤掃描程序流程圖4.3 系統(tǒng)模塊密碼設(shè)置子程序由于設(shè)計是分模塊化進行，所以子程序是整體軟件系統(tǒng)的組成部分，子程序不但可以使程序化整為零，使其復(fù)雜簡單化，同時也方便閱讀，修改等，每個功能模塊都有它自己的子程序，在本設(shè)計中是用LCD顯示數(shù)據(jù)，所以就要用到顯示子程序，設(shè)計中用的是矩陣鍵盤，所以就用到鍵盤掃描子程序，例如還有顯示初始化子程序、LCD忙檢測子程序、關(guān)閉狀態(tài)顯示子程序、開鎖狀態(tài)顯示子程序、密碼輸入及修改狀態(tài)顯示子程序、密碼輸入錯誤后的提示子程序等。如下圖為密碼修改子程序流程圖選擇模式舊密碼輸入新密碼輸入 存入緩存再次輸入密碼 比較密碼

43、重新輸入返回YN是否大于3次 鎖定NY圖4-3 設(shè)置密碼子程序4.4 程序調(diào)試在硬件支持的環(huán)境下，用proteus設(shè)計好的電路，Keil編好的程序編譯成芯片可識別的S51文件，利用PC機寫進proteus程序圖芯片內(nèi)進行仿真測試，并對其出現(xiàn)的錯誤進行修改，由圖4-4圖4-8可看出最終調(diào)試成功。圖4-4 keil編譯程序成功圖4-5 keil生成hex文件圖4-6 proteus調(diào)用keil的hex文件進行仿真圖4-7仿真成功密碼正確圖4-8 密碼正確綠燈亮結(jié)論為了能夠更好地完成這次的畢業(yè)設(shè)計的任務(wù)，我通過不同的渠道學(xué)習(xí)了本課題相關(guān)的一些知識，這些是我在課堂上無法學(xué)到的。三個月的時間里不僅讓我對

44、學(xué)過的單片機知識有了很多的鞏固，同時也對單片機這一門課程產(chǎn)生了更大的興趣并讓我對專業(yè)知識有了更深的理解。在搞畢業(yè)設(shè)計的這段時間里，我學(xué)會了在網(wǎng)絡(luò)上查找有關(guān)本設(shè)計的各硬件的資源，其中包括：電子密碼鎖國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀、AT89S51單片機及其引腳說明等，為本次課程設(shè)計提供了一定的資料。在做畢業(yè)設(shè)計的初期階段，難度很大，沒有頭緒。通過求助于老師、胡同學(xué)理清了思路。同時，在圖書館里、網(wǎng)上查閱資料，攻克了畢業(yè)設(shè)計中的道道難題。最后經(jīng)過老師的耐心指點和連續(xù)的奮戰(zhàn)才算基本合格。本次設(shè)計我能獨立完成，算是有了很大的收獲?？偟母惺苡幸韵聨追矫妫?1)鞏固了課本上的知識。通過本次設(shè)計，我不但對單片機有了更為深入的了

45、解，對一個課題如何畫流程圖，編程序等，有了一定的認識。(2)在本次畢業(yè)設(shè)計中，我進一步加強了自己的動手能力和運用專業(yè)知識的能力，從中學(xué)習(xí)到如何去思考和解決問題，以及如何靈活地改變方法去實現(xiàn)設(shè)計方案；特別是深刻體會到的是軟件和硬件結(jié)合的重要性，以及兩者的聯(lián)系和配合作用。(3)通過本次畢業(yè)設(shè)計，讓我了解到電子技術(shù)和軟件編程對當(dāng)今人們生活的重要性。同時這次做畢業(yè)設(shè)計的經(jīng)歷也使我受益匪淺。讓我知道做任何事情都應(yīng)腳踏實地，刻苦努力地去做。在這次畢業(yè)設(shè)計中，我既鞏固了專業(yè)知識，又學(xué)到了在電子密碼鎖設(shè)計過程中的許多流程和該注意的事項，增強了電子產(chǎn)品設(shè)計和開發(fā)的意識。本次經(jīng)歷將是我在大學(xué)時期很好的一次實踐和鍛

46、煉機會。參考文獻1 何宏主編.單片機原理與接口技術(shù)M. 北京國防工業(yè)出版社,2006.07,2 楊西明,朱騏主編.單片機編程與應(yīng)用入門M. 北京機械工業(yè)出版社,2004.06 ,133-1473 先鋒工作室編著.單片機程序設(shè)計實例M. 北京清華大學(xué)出版社，2003.014 謝宜仁主編.單片機實用技術(shù)問答M. 北京人民郵電出版社，2003.025 梁麗.電子密碼鎖的計算機仿真設(shè)計M.計算機仿真，20056 房小翠,王金鳳編著.單片機實用系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)M. 北京國防工業(yè)出版社，1999.067 王寬仁,可靠安全的智能密碼鎖M. 電子技術(shù)應(yīng)用 ，20018 董繼成.能防止多次試探密碼的單片機

47、密碼鎖M.國外電子元器件，2004.3 9 李朝清.PC機及單片機數(shù)據(jù)通信技術(shù)M. 北京:北京航空航天大學(xué)出版社，1999.10 路而紅.專用集成電路設(shè)計與電子設(shè)計自動化M.北京:清華大學(xué)出版社，200411 劉文濤.MCS-51單片機培訓(xùn)教程（C51）版M.電子工業(yè)出版社，2005.8 12 王為青,程國鋼.單片機Keil Cx51 應(yīng)用開發(fā)技術(shù)M.人民郵電出版社，2007.2 13 范風(fēng)強,蘭嬋麗.單片機語言C51應(yīng)用實戰(zhàn)集錦M.電子工業(yè)出版社，2003.3 14 龔運新.單片機C語言開發(fā)技術(shù)M.清華大學(xué)出版社，2006.10 15 邵貝貝.單片機嵌入式應(yīng)用的在線開發(fā)方法M.清華大學(xué)出版社

48、，2006.3 16 王宜懷.單片機原理及其嵌入式應(yīng)用教程M.北京希望電子出版社，2002.8附錄附錄A 電子密碼鎖整體設(shè)計圖附錄B 電子密碼鎖整體PCB設(shè)計圖附錄C 電子密碼鎖程序源代碼/*project.c*/#include <reg52.h>#include <intrins.h>#include <string.h> sbit LED=P37; sbit LED1=P30;#include "12864.h"#include "jianpan.h"#include "shezhi.h"vo

49、id main()uchar m=0;EA=1;EX0=1;IT0=0;LED=0;LED1=0;InitLCD();/初始12864 ClearScreen(0);/清屏 SetStartLine(0);/顯示開始行Display(2,0,0*16,0);Display(2,0,1*16,1);Display(2,0,2*16,2);Display(2,0,3*16,3);Display(1,0,0*16,4); while(1) jianpan();if(flag=2)ClearScreen(0);/清屏 SetStartLine(0);/顯示開始行Display(2,0,0*16,9);

50、Display(2,0,1*16,10);Display(2,0,2*16,11);Display(2,0,3*16,12);flag=0;LED=0;delay(2000);ClearScreen(0);/清屏 SetStartLine(0);/顯示開始行 Display(2,0,0*16,0);Display(2,0,1*16,1);Display(2,0,2*16,2);Display(2,0,3*16,3);Display(1,0,0*16,4);m+;if(m=3)LED1=1;m=0;if(flag=1)ClearScreen(0);/清屏 SetStartLine(0);/顯示開

51、始行 Display(2,0,0*16,5);Display(2,0,1*16,6);Display(2,0,2*16,7);Display(2,0,3*16,8);flag=0;LED=1; void EX_INT0() interrupt 0 ClearScreen(0);/清屏 SetStartLine(0);/顯示開始行Display(2,0,0*16,13);Display(2,0,1*16,14);Display(2,0,2*16,15);Display(2,0,3*16,16);shizhi();delay(2000);ClearScreen(0);/清屏 SetStartLin

52、e(0);/顯示開始行Display(2,0,0*16,0);Display(2,0,1*16,1);Display(2,0,2*16,2);Display(2,0,3*16,3);Display(1,0,4*16,4); /*12864.h*/#define uint unsigned int#define uchar unsigned char#define ulong unsigned long#define DATA P0 /LCD12864數(shù)據(jù)線sbit RS=P22; / 數(shù)據(jù)指令 選擇sbit RW=P21; / 讀寫 選擇sbit EN=P20; / 讀寫使能sbit cs1=P24; / 片選1sbit cs2=P23; / 片選2/*/* 定義中文字庫*/*/uchar code Hzk=/*- 文字: 輸 0 -*/*- 宋體12; 此字體下對應(yīng)的點陣為：寬x高=16x16 -*/0x88,0x68,0x1F,0xC8,0x08,0x10,0xC8,0x54,0x52,0xD1,0x