簡易電子密碼鎖課程設(shè)計(jì)匯本

1、 0 / 25理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院微機(jī)控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告微機(jī)控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 題題 目：目： 簡易電子密碼鎖簡易電子密碼鎖 姓姓 名：名： 學(xué)學(xué) 號：號： 專業(yè)班級：專業(yè)班級： 指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師： 完成時(shí)間：完成時(shí)間： 設(shè)計(jì)報(bào)告綜合測試平時(shí)總評格式（10 分）容（10 分）圖表（5 分）功能測試（35 分）答辯（20 分）考勤（20 分）指導(dǎo)教師簽名： 目錄目錄摘要.1第一章 系統(tǒng)概述.2第二章 基本功能設(shè)計(jì).32.1 實(shí)驗(yàn)任務(wù).32.2 基本設(shè)計(jì)要求.32.2.1 基本要求.32.2.2 發(fā)揮部分 .32.3 主要元件介紹.32.3.1 P89C51 芯片 .32

2、.4 系統(tǒng)框圖.5第三章 硬件設(shè)計(jì).53.1 硬件電路的設(shè)計(jì).53.1.1 硬件工作接線口.53.1.2 LED 顯示器結(jié)構(gòu)與原理 .53.1.3 復(fù)位電路.73.1.4 振蕩電路.73.1.5 按鍵設(shè)置.83.1.6 報(bào)警器和發(fā)光二極管.93.2 硬件電路圖.9第四章 軟件設(shè)計(jì).114.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì).114.1.1 密碼開鎖功能 .12第五章 系統(tǒng) PROTUSE 仿真圖.13第六章 設(shè)計(jì)總結(jié).16參考文獻(xiàn).17附錄.18 摘要隨著人們生活水平的提高，如何實(shí)現(xiàn)家庭防盜這一問題也變得尤其的突 出，傳統(tǒng)的機(jī)械鎖 由于其構(gòu)造的簡單，被撬的事件也屢見不鮮，因此，人們在日常生活中越來越越離不開密碼

3、的使用。在人們對安全的重視和科技的發(fā)展的同時(shí)，許多電子智能鎖（指紋識別、IC 卡辨認(rèn)）已相繼問世，但這類產(chǎn)品是針對特定指紋或有效卡，只能適用于要求高且僅供個別人使用的箱、柜、房間等。另外，卡片式的 IC 卡易丟失和損壞，加上其成本較高，在一定程度上限制了這類產(chǎn)品的普及和推廣。鑒于目前的技術(shù)水平和市場的接收程度，電子密碼鎖是這類電子防盜產(chǎn)品的主流。基于以上思路，本次設(shè)計(jì)使用 PHILIPS 公司的 P89C51 實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的電子密碼鎖的設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵字：P89C51 單片機(jī) 密碼 電子鎖 with the improvement of people living standards, how

4、to achieve security of this family also changed particularly prominent, the traditional mechanical lock because of its simple structure, the incident was nothing new. therefore, more and more people in their daily life is inseparable from the use of passwords.as people attach importance to security

5、and the development of technology, at the moment, many Electronic smart lock(fingerprint ,IC card identification)has been published at home and abroad. However these products are characterized by specific and effective fingerprint cards, can only apply to the confidentiality requirements of the box,

6、 counter, doors, and so on. And fingerprint recognition knowledge for use in public places if there easily damaged machinery, C card there are still easily lost, damaged, and so on. Coupled with its high cost, to some extent, limited the popularity of such products and promotion. Given the current l

7、evel of technology and the market reception of electronic code lock is such a mainstream electronic anti-theft products.Based on the above ideas, this design uses the P89C51 PHILIPS achieve an electronic passwordbased SCM lock design. Key words: P89C51 SCM password electronic locks 第一章第一章 系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述本次

8、設(shè)計(jì)使用 P89C51 單片機(jī)實(shí)現(xiàn)簡易電子密碼鎖的設(shè)計(jì)，其主要具有如下功能：1.設(shè) 8 置位密碼，密碼通過鍵盤輸入，此時(shí)黃燈亮，若密碼正確則綠燈亮。2.密碼可以由用戶自己修改設(shè)定，綠燈亮后后才能修改密碼。在輸入新密碼時(shí)候需要確認(rèn)，以防止誤操作。3.報(bào)警、鎖定鍵盤功能。密碼輸入錯誤紅色發(fā)光二極管和蜂鳴器會出現(xiàn)錯誤提示，若密碼輸入錯誤次數(shù)超過 3 次，蜂鳴器報(bào)警并且鎖定鍵盤。電子密碼鎖的設(shè)計(jì)主要由三部分組成：34 矩陣鍵盤接口電路、密碼鎖的控制電路、輸出數(shù)碼顯示電路。另外系統(tǒng)還有 LED 提示燈，報(bào)警蜂鳴器等。密碼鎖設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題是實(shí)現(xiàn)密碼的輸入、確認(rèn)、更改等功能：1.密碼輸入功能：按下數(shù)字鍵，輸

9、入密碼長度 。2.密碼確認(rèn)功能：當(dāng)按下確認(rèn)鍵時(shí)，表示密碼輸入完成。3.密碼設(shè)置功能：將輸入的值作為新的密碼。主要的設(shè)計(jì)實(shí)施過程：首先，選用單片機(jī) P89C51，以及選購其他電子元器件。第二步，使用 DXP 2004設(shè)計(jì)硬件電路原理圖，并設(shè)計(jì) PCB 圖完成人工布線（后因時(shí)間和材料準(zhǔn)備不充分，所以沒做出實(shí)物） 。第三步，使用 Keil uVision4 軟件編寫單片機(jī)的 C 語言程序、仿真、軟件調(diào)試。第四部，使用 PROTEUS 軟件進(jìn)行模擬軟、硬件調(diào)試。最后，聯(lián)合軟、硬件調(diào)試電路板，完成本次設(shè)計(jì)。 第二章第二章 基本功能設(shè)計(jì)基本功能設(shè)計(jì)2.12.1 實(shí)驗(yàn)任務(wù)實(shí)驗(yàn)任務(wù)通過對本題目的設(shè)計(jì)掌握單片機(jī)

10、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的相關(guān)方法與技巧。用 P89C51RC2HBP 設(shè)計(jì)一個簡單電子密碼鎖，完成密碼的識別功能。2.22.2 基本設(shè)計(jì)要求基本設(shè)計(jì)要求2.2.1 基本要求（1）設(shè)置（09）十個按鍵和一個設(shè)置/確認(rèn)按鍵，當(dāng)系統(tǒng)正常工作時(shí)可通過設(shè)置/確認(rèn)按鍵修改密碼，使用時(shí)初始密碼為 12345678，隨后可任意設(shè)置密碼。（2）當(dāng)密碼輸入正確時(shí)，用一個發(fā)光二極管和蜂鳴器作為指示。當(dāng)密碼輸入錯誤時(shí)，則提示密碼輸入錯誤。 - 3 - / 25（3）當(dāng)密碼連續(xù)輸入錯誤 3 次后鎖定鍵盤，鎖定時(shí)間為 1 分鐘。2.2.2 發(fā)揮部分不改變硬件電路，增加蜂鳴器音樂輸入功能，即編出三種音樂分別對應(yīng)密碼輸入正確、輸入錯誤

11、和鍵盤鎖定三種狀態(tài)。2.3 主要元件介紹2.3.1 P89C51 芯片P89C51RB2/RC2/RD2 具有 16K/32K/64K 并行可編程的非易失性 FLASH 程序，存儲器并可實(shí)現(xiàn)對器件串行在系統(tǒng)編程 ISP 和在應(yīng)用中編程(IAP)在系統(tǒng)編程 ISP（ In-System Programming） 。當(dāng) MCU 安裝在用戶板上時(shí)允許用戶下載新的代碼，在應(yīng)用中編程 IAP（In-Application Programming） ，MCU 可以在系統(tǒng)中獲取新代碼并對自己重新編程。這種方法允許通過調(diào)制解調(diào)器連接進(jìn)行遠(yuǎn)程編程片 ROM 中，固化的默認(rèn)的加載程序，Boot Loader 允許

12、 ISP 通過 UART 將程序代碼裝入 Flash 存儲器而 Flash 代碼中，則不需要加載程序?qū)τ?IAP 用戶程序擦除和重編程。Flash Memory 的操作是通過使用片 ROM 中的標(biāo)準(zhǔn)程序該器件的 1 個機(jī)器周期由 6 個時(shí)鐘周期組成因此運(yùn)行速度是傳統(tǒng) 80C51 的 2 倍一個 OTP 配置位可讓用戶選擇傳統(tǒng)的 12 時(shí)鐘周期該系列單片機(jī)是 80C51 微控制器的派生器件是采用先進(jìn) CMOS 工藝 制造的 8 位微控制器 指令系統(tǒng)與 80C51 完全相同有 4 組 8 位 I/O 口 3 個 16 位定時(shí)/計(jì)數(shù)器多個中斷源 4 個中斷優(yōu)先級嵌套中斷結(jié)構(gòu)個增強(qiáng)型 UART 片振蕩

13、器及時(shí)序電路新增的特性使得 89C51RB2/RC2/RD2 成為功能更強(qiáng)大的微控制器更好地支持應(yīng)用于脈寬調(diào)制高速 I/O 遞增/遞減計(jì)數(shù)能力如電機(jī)控制等場合。 - 4 - / 25圖 2.1 P89C51 的 DIP 封裝及管腳功能2.4 系統(tǒng)框圖 - 5 - / 25P89C51CPU顯示鍵盤報(bào)警器和發(fā)光二極管復(fù)位晶振圖 2.2 系統(tǒng)框圖第三章第三章 硬件設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)3.1 硬件電路的設(shè)計(jì)3.1.1 硬件工作接線口P0 口接數(shù)碼管，用來顯示按鍵是否按下，P1 口接報(bào)警器和發(fā)光二極管。P3 口接 3x4 矩陣鍵盤，分別為（09）和設(shè)置/確認(rèn)按鍵。3.1.2 LED 顯示器結(jié)構(gòu)與原理LED 顯

14、示塊是由發(fā)光顯示二極管顯示字段的顯示器件。在單片機(jī)中我們通常用七段LED，這種顯示共有共陰極和共陽極兩種，本設(shè)計(jì)是用共陰極，如圖 3.1 所示。圖 3-1 LED 數(shù)碼顯示部分 - 6 - / 25表3.1 LED 顯示塊通常的七段顯示塊中共有8 個發(fā)光二極管，其中 7 個發(fā)光二極管構(gòu)成七筆字形“8” ，一個發(fā)光二極管構(gòu)成小數(shù)點(diǎn)。七段顯示塊與單片機(jī)接口非常容易。只要將一個 8 位并行輸出與顯示塊的發(fā)光二極管引腳相連即可。8 位并行輸出口輸出不同的字節(jié)數(shù)據(jù)即可獲得不同的數(shù)字或字符，通常將控制發(fā)光二極管的 8 位字節(jié)數(shù)據(jù)稱為段選碼。3.1.3 復(fù)位電路圖 3.2 復(fù)位電路時(shí)鐘電路工作后，在 RES

15、T 管腳上加兩個機(jī)器周期的高電平，芯片部開始進(jìn)行初始復(fù)位（如圖 3.2） 。顯示字符共陰極段選碼顯示字符共陰極段選碼03FHA77H106HB7CH25BHC39H34FHD5EH466HE79H56DHF71H67DH707H87FH96FH - 7 - / 253.1.4 振蕩電路圖 3.3 振蕩電路本設(shè)計(jì)晶振選擇頻率為 12MHZ，電容選擇 22pF，如圖 3.3 所示。3.1.5 按鍵設(shè)置按鍵方式有獨(dú)立式和行列式兩種，本設(shè)計(jì)是采用行列式，共設(shè)置 12 個按鍵。能減少鍵盤與單片機(jī)接口時(shí)所占用的 I/O 線的數(shù)目。如圖所示：S1S10 分別為 09 數(shù)字按鍵，S11 為設(shè)置/確認(rèn)按鍵。如圖

16、 3-4，當(dāng)沒有鍵按下時(shí)，行線和列線之間是不相連的，若第 N 行與第 M 列的鍵被按下，那么第 N 行與第 M 列的線就被接通。 本系統(tǒng)的鍵盤掃描方法是利用 P3 口的低四位作為行掃描線，P3 口的高四位作為列回掃線。具體實(shí)施方法為：先使 P3.0 口輸出低電平，P3 口其他口輸出高電平，然后對P3.4、P3.5、P3.6 三個口分別作判斷。若此三口都為高電平，則沒有鍵按下；若有鍵按下，P3.4、P3.5、P3.6 三個口必定有一個口輸入為低電平，再判斷P3.4、P3.5、P3.6 哪個口為低電平則可判斷按鍵在哪列上。如 P3.4、P3.5、P3.6 沒有低電平，再使 P3.1 為低電平，其他

17、口為高電平，依次掃描下去，找到按鍵所在的行，再判斷 P3 口的高四位哪一位為低，便可知道鍵在哪一列上。 - 8 - / 25圖 3.4 按鍵設(shè)置3.1.6 報(bào)警器和發(fā)光二極管圖 3.5 報(bào)警器與發(fā)光二極管如果按下設(shè)置/確認(rèn)按鍵，則黃燈亮。當(dāng)密碼輸入正確時(shí)，綠燈亮。輸入密碼錯誤時(shí)，紅燈亮且蜂鳴器響。當(dāng)?shù)谌屋斎脲e誤時(shí)，鎖定鍵盤一分鐘。 - 9 - / 253.2 硬件電路圖圖 3.6 硬件電路 Protel 圖圖 3.6 硬件電路 PCB 圖 - 10 - / 25圖 3.7 硬件電路 PCB 3D 圖第四章第四章 軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)程序部分使用 C 語言編寫，C 語言是一種高級程序設(shè)計(jì)語言

18、，它的優(yōu)點(diǎn)是簡潔明了、可移植性高。主要完成，先按下設(shè)置/確認(rèn)鍵輸入密碼，系統(tǒng)會將所輸入與系統(tǒng)密碼進(jìn)行比對。若輸入密碼正確則綠燈亮。然后可以任意設(shè)置密碼。每設(shè)置完一次都要按確認(rèn)鍵。期間操作出現(xiàn)失誤，紅燈亮蜂鳴器響，操作錯誤超過 3 次，系統(tǒng)會鎖定鍵盤一分鐘，并報(bào)警用以防止惡意試探密碼。4.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)由主程序、初始化程序、數(shù)碼顯示程序、鍵盤掃描程序、鍵功能程序、密碼設(shè)置程序、EEPROM讀寫程序和延時(shí)程序等組成。主要程序設(shè)計(jì)流程圖如下所示：開始 - 11 - / 25輸入密碼正確嗎黃燈亮紅燈亮蜂鳴器響三次錯誤圖 4.1 程序設(shè)計(jì)流程圖設(shè)置/確認(rèn)鍵綠燈亮設(shè)置/確認(rèn)鍵輸入新密碼鎖鍵

19、盤一分鐘結(jié)束 - 12 - / 25初始化按設(shè)置鍵輸入密碼確認(rèn)程序所輸入密碼正確？Y開鎖程序開鎖程序輸入次數(shù)加 1次數(shù)3?報(bào)警程序返回NYN圖4.2開鎖流程圖4.1.1 密碼開鎖功能本系統(tǒng)使用數(shù)組 PASSW存儲密碼,系統(tǒng)初始化對數(shù)組賦值 PASSW1,2，3，4，5，6，7，8。輸入密碼的時(shí)候，先將輸入的每一位密碼分別放置在數(shù)組 PASST中，然后再將 PASST與 PASSW的每一位分別對照。若每一位都相等，密碼檢查通過。 - 13 - / 25第五章第五章 系統(tǒng)系統(tǒng) PROTUSEPROTUSE 仿真圖仿真圖圖 5.1 PROTUES 仿真圖圖 5.2 PROTUES 仿真加載 HEX

20、文件在下圖中，當(dāng)按下設(shè)置/確認(rèn)鍵時(shí)，黃燈亮，然后輸入密碼。如密碼輸入正確，則綠燈亮。如輸入錯誤，紅燈亮且蜂鳴器響。當(dāng)出現(xiàn)三次錯誤時(shí)，同時(shí)要鎖定鍵盤一分鐘。經(jīng)調(diào)試，所需要的功能都能實(shí)現(xiàn)。 - 14 - / 25圖 5.3 按下設(shè)置/確認(rèn)鍵黃燈亮圖 5.4 密碼正確時(shí)綠燈亮 - 15 - / 25圖 5.5 當(dāng)密碼錯誤時(shí)紅燈亮圖 5.6 設(shè)置新密碼時(shí)黃燈綠燈同時(shí)亮第第 6 章章 設(shè)計(jì)總結(jié)設(shè)計(jì)總結(jié) 通過這次課程設(shè)計(jì)，掌握了單片機(jī)的一些基本知識，并將計(jì)算機(jī)控制以及所有關(guān)知識聯(lián)系起來，本來有些原理還是懵懂的，但是在找電子密碼鎖的基本知識時(shí)，我發(fā)現(xiàn)只有動手做才會掌握一些技巧。通過這次的設(shè)計(jì)，我們熟悉并熟練

21、掌握了 Protel 和Protues 的技巧；在 C 語言程序設(shè)計(jì)中，學(xué)到了如何使用 C 語言對單片機(jī)進(jìn)行編寫程序，熟悉了使用 KEIL 軟件，并且加深了對單片機(jī)的編程技巧。 在做這個設(shè)計(jì)的過程中，我遇到了不少的問題。這鍛煉了我們篩選、查閱資料，并 - 16 - / 25將理論結(jié)合到自己的設(shè)計(jì)中的能力。一步一步的排除故障原因，找到故障的原因并解決故障。 這次的設(shè)計(jì)使我們對模擬電子、數(shù)字電子知識加深了了解，尤其是在對電路進(jìn)行調(diào)試以及對 C 語言程序的編寫和調(diào)試的時(shí)候，出現(xiàn)了很多這些方面的問題，通過對以往知識的復(fù)習(xí)鞏固，將問題解決。在此設(shè)計(jì)中，學(xué)到了很多知識，不僅對于技術(shù)有了更深入的學(xué)習(xí)，而且對

22、于一個項(xiàng)目的完成的工作時(shí)序、任務(wù)分配也有了一定的了解。通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動手能力和獨(dú)立思考的能力。這次課程設(shè)計(jì)終于順利完成了，在設(shè)計(jì)中遇到了些問題，最后在老師和各位同學(xué)的辛勤指導(dǎo)下終于解決了。我們學(xué)得到很多實(shí)用的知識，在此表示感！同時(shí)，對給過我們幫助的所有同學(xué)和指導(dǎo)老師再次表示忠心的感！參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1 當(dāng)方微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)M中國水利水電，2001 年2 胡漢才單片機(jī)原理及其借口技術(shù)M清華大學(xué)，1996 年3 新民智能儀器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)M工業(yè)

23、大學(xué)，1999 年4 新，民王，燕芳微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)M電子工業(yè)，2003 年5 鐘實(shí)實(shí)用電子報(bào)警器精選百例M：科技技術(shù)文獻(xiàn)，2002 年6 愛弟Protel99se 實(shí)用培訓(xùn)教程M人民郵電，2000 年。7 閻石數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)M高等教育，1998 年8 童詩白模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)M高等教育出版涉，1998 年附錄附錄1.1.源程序源程序#include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int uchar i,j,num,temp,wrong; uchar passw=1,2,3,4,5,6,7,8; uchar passt=0

24、,0,0,0,0,0,0,0; uchar code table=0 x3f,0 x06,0 x5b,0 x4f,0 x66,0 x6d,0 x7d,0 x07,0 x7f,0 x6f,0 x77,0 x7c, 0 x39,0 x5e,0 x79,0 x71, - 17 - / 250 x76,0 x79,0 x38,0 x3f,0; bit lockflag; bit editflag; bit cmpflag; bit pressflag; sbit alarm=P13; sbit rled=P10; sbit gled=P11; sbit yled=P12; uint t0,a; uch

25、ar right; void delay(uint z) uint x,y; for(x=z;x0;x-) for(y=110;y0;y-); void lock() TMOD=0 x01; TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; ET0=1; EA=1; TR0=1; while(1) if(t00;a-) rled=rled; delay(1000); else - 18 - / 25 alarm=0; rled=1; TR0=0; t0=0; break; void timer0() interrupt 1 TH0=(65536-500

26、00)/256; TL0=(65536-50000)%256; t0+;uchar keyscan() P3=0 xfe; temp=P3; temp=P3&0 xf0; while(temp!=0 xf0) delay(50); if(temp!=0 xf0) temp=P3; switch(temp) case 0 xee:num=0;pressflag=1; /1110 1110 break; case 0 xde:num=1;pressflag=1; /1101 1110 break; case 0 xbe:num=2;pressflag=1; /1010 1110 break

27、; case 0 x7e:num=3;pressflag=1; /0111 1110 - 19 - / 25 break; while(temp!=0 xf0) temp=P3; temp=temp&0 xf0; P3=0 xfd;temp=P3;temp=P3&0 xf0;while(temp!=0 xf0) delay(50); if(temp!=0 xf0) temp=P3; switch(temp) case 0 xed:num=4;pressflag=1; break; case 0 xdd:num=5;pressflag=1; break; case 0 xbd:num=6;pressflag=1; break; case 0 x7d:nu