單片機課程設計-電子密碼鎖

1、電子密碼鎖的設計說明書機電汽車工程學院機械設計制造及其自動化院系:專業(yè):班級:姓名:學號:指導老師：同組人員：中文摘要摘要：隨著經濟的發(fā)展，人們對日常生活質量的要求也越來越高，從工作、學習、出行、購物等的各個方面，人們也對現代安全設施提出來更高的要求。在安全技術防范領域，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、安全性能差的缺點，使密碼鎖無論在技術上還是在性能上都大大提高一步。密碼鎖具有安全性高、成本低、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安全性、可靠性，應用日益廣泛。本次電子密碼鎖的設計主要就針對于這種社會需求，

2、從程序設計到硬件設計以及硬件安裝連接都做了詳細的說明。設計說明本次設計使用ATMEL公司的AT89C51實現一基于單片機的電子密碼鎖的設計，其主要具有如下功能：密碼通過鍵盤輸入，若密碼正確，則將鎖打開。報警、鎖定鍵盤功能。密碼輸入錯誤數碼顯示器會出現錯誤提示，若密碼輸入錯誤次數超過3次，蜂鳴器報警并且鎖定鍵盤。電子密碼鎖的設計主要由三部分組成：4X4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。密碼鎖設計的關鍵問題是實現密碼的輸入、清除、更改、開鎖等功能：密碼輸入功能：按下一個數字鍵，一個”就顯示在最右邊的數碼管上，同時將先前輸入的所有”向左移動

3、一位。密碼清除功能：當按下清除鍵時，清除前面輸入的所有值，并清除所有顯示。開鎖功能：當按下開鎖鍵，系統(tǒng)將輸入與密碼進行檢查核對，如果正確鎖打開，否則不打開。主要的設計實施過程：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DXP2004設計硬件電路原理圖，并設計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KeiluVision3軟件編寫單片機的C語言程序、仿真、軟件調試。第四部，使用PROTEU瞅件進行模擬軟、硬件調試。最后，聯合軟、硬件調試電路板，完成本次畢業(yè)設計。關鍵詞：4X4矩陣鍵盤；AT89C51密碼鎖；密碼二次確認

4、；電子密碼鎖目錄中文摘要2設計說明3目錄5第1章系統(tǒng)總體方案設計11.1 系統(tǒng)法案的選擇11.2 系統(tǒng)設計思路2第2章硬件電路設計.32.1 鍵盤電路設計32.2 LED顯示電路42.3 開鎖電路62.4 報警電路7第3章軟件設計93.1 軟件設計思路93.2 各子程序設計10第4章系統(tǒng)調試.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1819附錄19源程序清單第一章：系統(tǒng)的總體方案設計1.1 系統(tǒng)方案的選擇：綜合其他多種方案設計的優(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計和豐富的IO端口，及其控制的準確性

5、，不但能實現基本的密碼鎖功能，還能添加調電存儲、聲光提示甚至添加遙控控制功能。其原理如圖1-2所示。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計和豐富的I/O端口，及其控制的準確性，實現基本的密碼鎖功能。1.2 系統(tǒng)的設計思路:1 .輸入密碼用矩形鍵盤，包括數字鍵和功能鍵。2 .LED數碼管顯示輸入密碼，用74JS247驅動數碼管發(fā)光顯示數碼，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。

6、4 .輸入密碼錯誤次數超過3次，系統(tǒng)報警。5 .打開電源后，顯示器顯示“000000”，設原始密碼為“123456”，只要輸入此密碼便了開門。這樣可預防停電后再來電時無密碼可用。6 .按“C鍵，清除顯示器為“000000”。7 .欲重新設定密碼，先輸入密碼在案“*”。8 .輸入密碼，再按“D”鍵。若密碼與設定密碼相同，則開門。否則顯示器清為“000000”。9 .軟件的設計主要包括鍵盤鍵值的讀取，LED顯示程序，密碼比較程序和報警程序。第2章硬件電路設計2.1鍵盤電路設計使用矩陣鍵盤，所以本設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線的數目，在按鍵比較多的時候，通常采用

7、這樣方法。其原理如圖2.1PDJ3AKIpnw片npyrfti?pnAJ8T叩3MPDSADE：口后飽話FDJfASff口*SFZ.1MES工用息過P7呻q口工和u1DHR。F11IP1jm1.pzjjwn1點IP17putEF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構只需N條行線和M條列線，即可組成具有NXM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)行等待按鍵并確認有無按鍵按下的程序段。當確認有按鍵按下后，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

8、；另一種是速度較快的線反轉法。對照圖2.1所示的4X4鍵盤，說明線反轉個工作原理。首先辨別鍵盤中有無鍵按下，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,則所按下的鍵不在此列；如果不全為1,則所按下的鍵必在此列，而且是在與零電平行線相交的交點上的那個鍵。具體的功能設計如表2.1:表2.1按鍵功

9、能按鍵鍵名功能說明1-9鍵數字鍵輸入密碼*鍵重設密碼鍵設定新密碼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)設計的顯示電路是為了給使用者以提示而設置的本系統(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驅動數碼管發(fā)光顯示數碼和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。通過軟件實現數字和位控制。圖2.2LE

10、D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2.274LS247的邏輯功能表十進4制如輸入a希出-字J整孫必A0+QA4QRjQ0Q6QF-Q000廣皿0、口0.0加00產1口%0-小h山山1*»Uk2二°，0-卜加山汰k3工3-00+bP0-11+1僅兀0,b0口0戶1，山皿Rh和W4?.3?？赪打05-64Of110-皿h山0*加皿0“,11/0Q山1#L*0口0門山山%皿%(K&9L0-0h山口*口口0，b卬Ck務用74LS138控制位循環(huán)顯示，其邏輯功能表如表2.3:表2.374LS138邏輯功能表CBAY1Y2Y

11、0Y3Y4Y5Y6Y7000011111101011011111100111101111011111101111011111101111111111102.3 開鎖電路在本次設計中，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。電路圖如2,3所示。當P2.0口輸出低電平時，二極管發(fā)光，表示開鎖。ALiJCTALZPQUAKlPD.1/AMPDZfADQFQ3TAIM3PQ.MEli叩邛修P口同胤唾PD.Ti'AMZ口槌F2.1i£A9FZA11Fz.mzPHrAtP3SA1tF2Mm£PJIVHXDF3.iriM)Fj2ari

12、nP33/HTF口<!ramP3.7ACF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100m顏動電流。蜂口5器電路如圖2.4所示。當89C51的P2.1口輸出為低電平時，蜂鳴器產生蜂鳴音，89C51輸出為高電平時，蜂鳴器不發(fā)聲。第三章軟件設計3.1 軟件設計思路電子密碼鎖工作的主要過程是LED數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，按下確認鍵后判斷密碼的正確性，作出開鎖或報警處理。當輸入密碼連續(xù)輸入錯誤3次時，系統(tǒng)報警。密碼的設定，在此程序中密碼是固定40，45H中，假設預設的

13、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，另一個按鍵為數字鍵。在輸入過程中，首先輸入密碼的長度，接著根據密碼的長度輸入密碼的位數，直到所有長度的密碼都已經輸入完畢；或者輸入確認功能鍵之后，才能完成密碼的輸入過程。進入密碼的判斷比較處理狀態(tài)并給出相應的處理過程。3.2 各子程序設計1 .鍵盤掃描子程序鍵盤掃描流程圖如圖3.2.1鍵盤掃描子程序如下（請結合總程序進行閱讀）：L2:MOVR3,#0F7HMOVR1,#00HL3:MOVA,R3MOVP1,AMOVA,P1MOVR4,ASETBCMOVR5,#04HL4:RLCAJ

14、NCKEYININCR1DJNZR5,L4CALLDISPMOVA,R3SETBCRRCAMOVR3,AJCL3JMPL22 .LED顯示子程序LED顯示流程圖如圖3.2.2圖3.2.2LED顯示流程圖LED顯示子程序如下（請結合總程序進行閱讀）：DISP:MOVR0,#45HDISP1:MOVA,R0ADDA,#50HMOVP0,ACALLDELAYDECR0MOVA,R0ADDA,#40HMOVP0,ACALLDELAYDECR0MOVA,R0ADDA,#30HMOVP0,ACALLDELAYDECR0MOVA,R0ADDA,#20HMOVP0,ACALLDELAYDECR0MOVA,R0

15、ADDA,#10HMOVP0,ACALLDELAYDECR0MOVA,R0ADDA,#00HMOVP0,ACALLDELAYRET3密碼比較和報警程序密碼比較和報警流程圖如3.2.3圖3.2.3密碼比較和報警流程密碼比較和報警程序（請結合總程序進行閱讀）：COMP:MOVR1,#45HMOVR0,#35HMOVR2,#06HC1:MOVA,R1XRLA,R0JNZC3DECR1DECR0DJNZR2,C1CLRP2.0MOVR2,#200C2:MOVR6,#248DJNZR6,$DJNZR2,C2C3:INCR5MOVA,R5MOVR5,ACJNER5,#03H,C4CLRP2.1MOVR5,

16、#00HC4:JMPSTARTHim的詞4.2系統(tǒng)測試的局部本次調試采用Protues軟件仿真。首先設計電子密碼鎖的源程序，源程序經過匯編后，生成的目標文件經過仿真調試。第四章系統(tǒng)調試4.1系統(tǒng)硬件連接示意圖:依次按下1,2,3,4,5,6后，LED顯示如圖4.1IS朦里：；|"門新川叫小gym豫力肥的卬1宜i4ija"41".卯，M儂部曠下梃施用口Kni圖4.1LED顯示按下確定鍵后，二極管亮，表示密碼正確開門。如圖4.2*D1圖4.2密碼正確開門第6章心得體會課程設計旨在讓學生養(yǎng)成獨立思考研究進而對現實中的問題進行開發(fā)解決的過程，是使學生提高發(fā)現、提出、解決問

17、題的能力，鍛煉學生實踐能力的關鍵，也是對學生綜合能力和工作能力的具體訓練和考察過程。隨著科學技術發(fā)展的日新日異，單片機已經成為當今計算機應用中空前活躍的領域，在生活中可以說得是無處不在。因此作為二十一世紀的大學來說掌握單片機的開發(fā)技術是十分重要的?；仡櫰鸫舜蝺蓚€星期的單片機課程設計過程，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計，當中有苦也有甜。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。從中我們不但學習到了新的知識，也對再課堂上學習的理論知識進行了有效的實踐，既是鞏固有事發(fā)展。通過這次課程設計使我懂得了理論與

18、實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。這次課程設計終于順利完成了，在設計中遇到了很多編程問題，在同學的幫助下，終于游逆而解。非常感謝！第7章參考文獻1單片機原理及及應用王迎旭編機械工業(yè)出版社20012單片機應用程序設計技術周航慈著北京航空航天大學出版社3黃志君，高峰，王建.輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)J.廣西工學院學報.2006(4):912.4其他網路知識論壇以及百度文庫等。源程序清單ORG00HMOVR5,#00HMOVR7,#00HDJNZR7,$MOVR7,#10HMO

19、VR6,#06HMOVR1,#35HL1:MOVA,R7MOVDPTR,#TABLEMOVCA,A+DPTRMOVR1,ADECR1INCR7DJNZR6,L1START:ORLP2,#0FFHMOVR4,#06HMOVR0,#40HCLEAR:MOVR0,#00HINCR0DJNZR4,CLEARL2:MOVR3,#0F7HMOVR1,#00HL3:MOVA,R3MOVP1,AMOVA,P1MOVR4,ASETBCMOVR5,#04HL4:RLCAJNCKEYININCR1DJNZR5,L4CALLDISPMOVA,R3SETBCRRCAMOVR3,AJCL3JMPL2KEYIN:MOVA,

20、R1XRLA,#0BHJZX3MOVA,R1XRLA,#0FHJZX4MOVR7,#10D1:MOVR6,#24DJNZR6,$DJNZR7,D1D2:MOVA,P1XRLA,R4JZD2MOVA,R1MOVDPTR,#TABLEMOVCA,A+DPTRMOVR7,AXRLA,#0AHJZSET0MOVA,R7XRLA,#0BHJZSTARTMOVA,R7XRLA,#0CHJZL2MOVA,R7XRLA,#0DHJZL2MOVA,R7XCHA,40HXCHA,41HXCHA,42HXCHA,43HXCHA,44HXCHA,45HCALLDISPJMPL2X3:JMPDISP2X4:JMPCOMPDISP:MOVR0,#45HDISP1:MOVA,R0ADDA,#50HMOVP0