單片機課程設(shè)計-電子密碼鎖

1、煙臺大學(xué) 機電汽車工程學(xué)院電子密碼鎖的設(shè)計說明書 院 系： 機電汽車工程學(xué)院專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化班 級： 姓 名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)老師： 同組人員： 中文摘要摘要：隨著經(jīng)濟的開展，人們對日常生活質(zhì)量的要求也越來越高，從工作、學(xué)習(xí)、出行、購物等的各個方面，人們也對現(xiàn)代平安設(shè)施提出來更高的要求。在平安技術(shù)防范領(lǐng)域，具有防盜報警功能的電子密碼鎖逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)，克服了機械式密碼鎖密碼量少、平安性能差的缺點，使密碼鎖無論在技術(shù)上還是在性能上都大大提高一步。密碼鎖具有平安性高、本錢低、功耗低、易操作等優(yōu)點，同時還引入了智能化管理、專家分析系統(tǒng)等功能，從而使密碼鎖具有很高的平安性、可靠性，應(yīng)用日益

2、廣泛。本次電子密碼鎖的設(shè)計主要就針對于這種社會需求，從程序設(shè)計到硬件設(shè)計以及硬件安裝連接都做了詳細(xì)的說明。設(shè)計說明本次設(shè)計使用 ATMEL公司的 AT89C51 實現(xiàn)一基于單片機的電子密碼鎖的設(shè)計，其主要具有如下功能： 密碼通過鍵盤輸入，假設(shè)密碼正確，那么將鎖翻開。 報警、鎖定鍵盤功能。密碼輸入錯誤數(shù)碼顯示器會出現(xiàn)錯誤提示，假設(shè)密碼輸入錯誤次數(shù)超過 3 次，蜂鳴器報警并且鎖定鍵盤。 電子密碼鎖的設(shè)計主要由三局部組成：4×4 矩陣鍵盤接口電路、密碼鎖的控制電路、輸出八段顯示電路。另外系統(tǒng)還有 LED 提示燈，報警蜂鳴器等。 密碼鎖設(shè)計的關(guān)鍵問題是實現(xiàn)密碼的輸入、去除、更改、開鎖等功能：

3、 密碼輸入功能：按下一個數(shù)字鍵，一個“就顯示在最右邊的數(shù)碼管上，同時將先前輸入的所有“向左移動一位。 密碼去除功能：當(dāng)按下去除鍵時，去除前面輸入的所有值，并去除所有顯示。 開鎖功能：當(dāng)按下開鎖鍵，系統(tǒng)將輸入與密碼進行檢查核對，如果正確鎖翻開，否那么不翻開。 主要的設(shè)計實施過程：首先，選用 ATMEL公司的單片機 AT89C51，以及選購其他電子元器件。第二步，使用 DXP 2004 設(shè)計硬件電路原理圖，并設(shè)計 PCB圖完成人工布線后因 PCB 板損壞決定采用萬能板焊接的方法。第三步，使用 Keil uVision3 軟件編寫單片機的 C 語言程序、仿真、軟件調(diào)試。第四部，使用 PROTEUS

4、軟件進行模擬軟、硬件調(diào)試。最后，聯(lián)合軟、硬件調(diào)試電路板，完本錢次畢業(yè)設(shè)計。 關(guān)鍵詞：4×4矩陣鍵盤；AT89C51；密碼鎖；密碼二次確認(rèn)；電子密碼鎖目錄中文摘要 2設(shè)計說明3目錄5第1章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計 11.1 系統(tǒng)法案的選擇 11.2 系統(tǒng)設(shè)計思路2第2章 硬件電路設(shè)計 .32.1 鍵盤電路設(shè)計 32.2 LED顯示電路42.3 開鎖電路 62.4 報警電路7第3章 軟件設(shè)計 93.1 軟件設(shè)計思路93.2 各子程序設(shè)計 10第4章 系統(tǒng)調(diào)試 .154.1系統(tǒng)硬件連接示意圖154.2系統(tǒng)測試的局部示意圖16第5章 心得體會17第6章 參考文獻18附 錄 19源程序清單 1923

5、第一章：系統(tǒng)的總體方案設(shè)計1.1 系統(tǒng)方案的選擇：綜合其他多種方案設(shè)計的優(yōu)缺點，采用以AT89S51為核心的單片機控制方案。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(zhǔn)確性，不但能實現(xiàn)根本的密碼鎖功能，還能添加調(diào)電存儲、聲光提示甚至添加遙控控制功能。其原理如圖12所示。89S51單片機矩陣鍵盤控制輸入錯誤鎖定鍵盤延時報警控制電路AT24C02掉電存儲開鎖控制電路指示電路串口顯示電路圖22單片機控制方案該方案有較大的活動空間，不但能實現(xiàn)所要求的功能而且能在很大的程度上擴展功能，而且還可以方便的對系統(tǒng)進行升級。本方案采用一種是用以89S51為核心的單片機控制方案。利用單片機靈活的編程設(shè)計

6、和豐富的I/O端口，及其控制的準(zhǔn)確性，實現(xiàn)根本的密碼鎖功能。1.2系統(tǒng)的設(shè)計思路：1.輸入密碼用矩形鍵盤，包括數(shù)字鍵和功能鍵。2.LED數(shù)碼管顯示輸入密碼，用74JS247驅(qū)動數(shù)碼管發(fā)光顯示數(shù)碼，用74LS138控制各位顯示器分時進行顯示。3.用發(fā)光二極管代替開鎖的電路，發(fā)光表示開鎖。4.輸入密碼錯誤次數(shù)超過3次，系統(tǒng)報警。5.翻開電源后，顯示器顯示“000000”，設(shè)原始密碼為“123456”，只要輸入此密碼便了開門。這樣可預(yù)防停電后再來電時無密碼可用。6.按“C鍵，去除顯示器為“000000”。7.欲重新設(shè)定密碼，先輸入密碼在案“*。8.輸入密碼，再按“D鍵。假設(shè)密碼與設(shè)定密碼相同，那么開

7、門。否那么顯示器清為“000000”。9.軟件的設(shè)計主要包括鍵盤鍵值的讀取，LED顯示程序，密碼比擬程序和報警程序。第2章 硬件電路設(shè)計2.1 鍵盤電路設(shè)計使用矩陣鍵盤，所以本設(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，在按鍵比擬多的時候，通常采用這樣方法。其原理如圖2.1。圖2.1 矩陣鍵盤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(rèn)有無按鍵按下的程序段。當(dāng)確認(rèn)有按鍵按下后

8、，下一步就要識別哪一個按鍵按下。對鍵的識別通常有兩種方法：一種是常用的逐行掃描查詢法；另一種是速度較快的線反轉(zhuǎn)法。對照圖2.1所示的4×4鍵盤，說明線反轉(zhuǎn)個工作原理。首先區(qū)分鍵盤中有無鍵按下，有單片機I/O口向鍵盤送全掃描字，然后讀入行線狀態(tài)來判斷。方法是：向行線輸出全掃描字00H，把全部列線置為低電平，然后將列線的電平狀態(tài)讀入累加器A中。如果有按鍵按下，總會有一根行線電平被拉至低電平從而使行線不全為1。判斷鍵盤中哪一個鍵被按下使通過將列線逐列置低電平后，檢查行輸入狀態(tài)來實現(xiàn)的。方法是：依次給列線送低電平，然后查所有行線狀態(tài)，如果全為1，那么所按下的鍵不在此列；如果不全為1，那么所按

9、下的鍵必在此列，而且是在與零電平行線相交的交點上的那個鍵。具體的功能設(shè)計如表2.1：表2.1 按鍵功能按 鍵鍵 名功 能 說 明19鍵數(shù) 字 鍵輸 入 密 碼* 鍵重 設(shè) 密 碼 鍵設(shè) 定 新 密 碼D鍵確 定 鍵比 較 密 碼# 鍵清 除 鍵使 顯 示 器 清 零2.2LED顯示電路本系統(tǒng)設(shè)計的顯示電路是為了給使用者以提示而設(shè)置的。本系統(tǒng)的顯示采用串行顯示的方式，只使用單片機的一個串行口，利用74LS247驅(qū)動數(shù)碼管發(fā)光顯示數(shù)碼和74LS138控制位選信號，就可以完成單片機的顯示功能，顯示電路的電路原理圖如圖2.2所示。用P0.0P0.3接74LS247的A，B，C，D四端口，74LS247

10、的輸出口接LED的七段顯示；而P0.4P0.6接74LS138的A，B，C三個輸入口，74LS138的輸出口接LED的位顯示。通過軟件實現(xiàn)數(shù)字和位控制。圖2.2 LED顯示電路用74LS247可以控制輸出什么字型。74LS247的邏輯功能表如表2.2：表2.2 74LS247的邏輯功能表用74LS138控制位循環(huán)顯示，其邏輯功能表如表2.3：表2.3 74LS138邏輯功能表CBAY1Y2Y0Y3Y4Y5Y6Y70000111111 001101111110 1011011111011111011111 00111101111011111101 111011111101111111111102

11、.3 開鎖電路在本次設(shè)計中，基于節(jié)省材料的原那么，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。電路圖如2.3所示。當(dāng)P2.0口輸出低電平時，二極管發(fā)光，表示開鎖。圖3.3 開鎖電路2.4報警電路圖2.4 報警電路報警模塊由蜂鳴器和單片機組成。選擇一只壓電式蜂鳴器，壓電式蜂鳴器工作時約需要100mA驅(qū)動電流。蜂鳴器電路如圖2.4所示。當(dāng)89C51的P2.1口輸出為低電平時，蜂鳴器產(chǎn)生蜂鳴音，89C51輸出為高電平時，蜂鳴器不發(fā)聲。第三章 軟件設(shè)計3.1軟件設(shè)計思路電子密碼鎖工作的主要過程是LED數(shù)碼管提示開始輸入密碼，通過鍵盤輸入密碼，同時LED顯示密碼輸入情況，按下確認(rèn)鍵

12、后判斷密碼的正確性，作出開鎖或報警處理。當(dāng)輸入密碼連續(xù)輸入錯誤3次時，系統(tǒng)報警。密碼的設(shè)定，在此程序中密碼是固定40H45H中，假設(shè)預(yù)設(shè)的密碼為"123456"共6位密碼。由于采用兩個按鍵來完成密碼的輸入，那么其中一個按鍵為功能鍵，另一個按鍵為數(shù)字鍵。在輸入過程中，首先輸入密碼的長度，接著根據(jù)密碼的長度輸入密碼的位數(shù)，直到所有長度的密碼都已經(jīng)輸入完畢；或者輸入確認(rèn)功能鍵之后，才能完成密碼的輸入過程。進入密碼的判斷比擬處理狀態(tài)并給出相應(yīng)的處理過程。3.2 各子程序設(shè)計1. 鍵盤掃描子程序鍵盤掃描流程圖如圖3.2.1 圖3.2.1 鍵盤掃描流程圖鍵盤掃描子程序如下請結(jié)合總程序進

13、行閱讀：L2: MOV R3,#0F7H MOV R1,#00HL3: MOV A,R3 MOV P1,A MOV A,P1 MOV R4,A SETB C MOV R5,#04HL4: RLC A JNC KEYIN INC R1 DJNZ R5,L4 CALL DISP MOV A,R3 SETB C RRC A MOV R3,A JC L3 JMP L22. LED顯示子程序 LED顯示流程圖如圖3.2.2圖3.2.2 LED顯示流程圖LED顯示子程序如下請結(jié)合總程序進行閱讀：DISP:MOV R0,#45HDISP1: MOV A,R0 ADD A,#50H MOV P0,A CALL

14、 DELAY DEC R0 MOV A,R0 ADD A,#40H MOV P0,A CALL DELAY DEC R0 MOV A,R0 ADD A,#30H MOV P0,A CALL DELAY DEC R0 MOV A,R0 ADD A,#20H MOV P0,A CALL DELAY DEC R0 MOV A,R0 ADD A,#10H MOV P0,A CALL DELAY DEC R0 MOV A,R0 ADD A,#00H MOV P0,A CALL DELAY RET3 密碼比擬和報警程序密碼比擬和報警流程圖如3.2.3圖3.2.3 密碼比擬和報警流程密碼比擬和報警程序請結(jié)合

15、總程序進行閱讀：COMP: MOV R1,#45H MOV R0,#35H MOV R2,#06HC1: MOV A,R1 XRL A,R0 JNZ C3 DEC R1 DEC R0 DJNZ R2,C1 CLR P2.0 MOV R2,#200C2: MOV R6,#248 DJNZ R6,$ DJNZ R2,C2C3: INC R5 MOV A,R5 MOV R5,A CJNE R5 ,#03H,C4 CLR P2.1 MOV R5,#00H C4: JMP START第四章 系統(tǒng)調(diào)試4.1系統(tǒng)硬件連接示意圖：4.2 系統(tǒng)測試的局部本次調(diào)試采用Protues軟件仿真。首先設(shè)計電子密碼鎖的源

16、程序，源程序經(jīng)過匯編后，生成的目標(biāo)文件經(jīng)過仿真調(diào)試。依次按下1，2，3，4，5，6后，LED顯示如圖4.1圖4.1 LED顯示按下確定鍵后，二極管亮，表示密碼正確開門。如圖4.2圖4.2 密碼正確開門第6章 心得體會課程設(shè)計旨在讓學(xué)生養(yǎng)成獨立思考研究進而對現(xiàn)實中的問題進行開發(fā)解決的過程，是使學(xué)生提高發(fā)現(xiàn)、提出、解決問題的能力，鍛煉學(xué)生實踐能力的關(guān)鍵，也是對學(xué)生綜合能力和工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程。隨著科學(xué)技術(shù)開展的日新日異，單片機已經(jīng)成為當(dāng)今計算機應(yīng)用中空前活潑的領(lǐng)域， 在生活中可以說得是無處不在。因此作為二十一世紀(jì)的大學(xué)來說掌握單片機的開發(fā)技術(shù)是十分重要的?；貞浧鸫舜蝺蓚€星期的單

17、片機課程設(shè)計過程，至今我仍感慨頗多。從最初的選定課題，到后來辛勤努力的查找資料研究設(shè)計，當(dāng)中有苦也有甜。苦的是每天都忙忙碌碌的研究問題解決問題，甜的自然是從解決問題的過程中得到了快樂得到了前所未有的滿足感。從中我們不但學(xué)習(xí)到了新的知識，也對再課堂上學(xué)習(xí)的理論知識進行了有效的實踐，既是穩(wěn)固有事開展。通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(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)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會效勞，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。這次課程設(shè)計終于順利完成了，在設(shè)計中遇到了很多編程問題，在同學(xué)的幫助下，終于游逆而解。非常感謝！第7章

18、 參考文獻1?單片機原理及及應(yīng)用?王迎旭編 機械工業(yè)出版社 20012?單片機應(yīng)用程序設(shè)計技術(shù)? 周航慈 著 北京航空航天大學(xué)出版社 3 黃志君，頂峰，王建.輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)J.廣西工學(xué)院學(xué)報.2006(4):912.4 其他網(wǎng)路知識論壇以及百度文庫等。附 錄源程序清單 ORG 00H MOV R5,#00H MOV R7,#00H DJNZ R7,$ MOV R7,#10H MOV R6,#06H MOV R1,#35HL1: MOV A,R7 MOV DPTR,#TABLE MOVC A,A+DPTR MOV R1,A DEC R1 INC R7 DJNZ R6,L1START: ORL

19、P2,#0FFH MOV R4,#06H MOV R0,#40HCLEAR: MOV R0,#00H INC R0 DJNZ R4,CLEARL2: MOV R3,#0F7H MOV R1,#00HL3: MOV A,R3 MOV P1,A MOV A,P1 MOV R4,A SETB C MOV R5,#04HL4: RLC A JNC KEYIN INC R1 DJNZ R5,L4 CALL DISP MOV A,R3 SETB C RRC A MOV R3,A JC L3 JMP L2KEYIN: MOV A,R1 XRL A,#0BH JZ X3 MOV A,R1 XRL A,#0FH

20、 JZ X4 MOV R7,#10D1: MOV R6,#24 DJNZ R6,$ DJNZ R7,D1D2: MOV A,P1 XRL A,R4 JZ D2 MOV A,R1 MOV DPTR,#TABLE MOVC A,A+DPTR MOV R7,A XRL A,#0AH JZ SET0 MOV A,R7 XRL A,#0BH JZ START MOV A,R7 XRL A,#0CH JZ L2 MOV A,R7 XRL A,#0DH JZ L2 MOV A,R7 XCH A,40H XCH A,41H XCH A,42H XCH A,43H XCH A,44H XCH A,45H CALL DISP JMP L2X3: JMP DISP2X4: JMP COMPDISP: MOV R0,#45HDISP1: MOV A,R0 ADD A,#50H MOV P0,A CALL DELAY DEC R0 MOV A,R0 ADD A,#40H MOV P0,A CALL DELAY DEC R0 MOV A,R0 ADD A,#30H MOV P0,A CALL DELAY DEC R0 MOV A,R0 ADD A,#20H MOV P0,A CALL