基于51單片機(jī)電子密碼鎖設(shè)計(jì)匯總

千里之行，始于足下。第2頁(yè)/共2頁(yè)精品文檔推薦基于51單片機(jī)電子密碼鎖設(shè)計(jì)匯總一、設(shè)計(jì)目的

1.1課題簡(jiǎn)介

怎么實(shí)現(xiàn)防盜是非常多人關(guān)懷的咨詢題，傳統(tǒng)的機(jī)械鎖由于其構(gòu)造簡(jiǎn)單，被撬的事件屢見別鮮，使人們的人身及財(cái)產(chǎn)安全受到非常大威脅。電子密碼鎖是一種依賴電子電路來(lái)操縱電磁鎖的開與閉的裝置，開鎖需要輸入正確密碼，若密碼泄露，用戶能夠隨時(shí)更改密碼。所以其保密性高，使用靈便性好，安全系數(shù)高，能夠滿腳廣闊用戶的需要，如今廣泛使用的有紅外遙控電子密碼鎖，聲控密碼鎖，按鍵密碼鎖等。

1.2課題研究目的

本設(shè)計(jì)是一種基于單片機(jī)的密碼鎖方案，依照基本要求規(guī)劃單片機(jī)密碼鎖的硬件電路和軟件程序，并且對(duì)單片機(jī)的型號(hào)挑選、硬件設(shè)計(jì)、軟件流程圖、單片機(jī)存儲(chǔ)單元的分配等都有注釋。如今非常多地點(diǎn)都需要密碼鎖，電子密碼鎖的性能和安全性大大超過(guò)了機(jī)械鎖，為了提高密碼的保密性，必須能夠經(jīng)常更改密碼，以便密碼被盜時(shí)能夠修改密碼。

本次設(shè)計(jì)的密碼鎖具備的功能：LED數(shù)碼管顯示初始狀態(tài)“——————”，用戶經(jīng)過(guò)鍵盤輸入密碼，每輸入一位密碼，LED數(shù)碼管相應(yīng)有一位變?yōu)椤癙”，若想重新輸入密碼，只需按下“CLR”鍵。密碼輸入完畢后按確認(rèn)鍵“#”，密碼鎖操縱芯片將輸入的密碼與密碼鎖操縱芯片中存儲(chǔ)的密碼相比，若密碼錯(cuò)誤，則別開鎖，會(huì)有紅燈亮提示，并且顯示“Error”。若正確，則開鎖，會(huì)有綠燈亮提示，并且顯示“PASS”。用戶能夠依照實(shí)際事情隨意改變密碼值或密碼長(zhǎng)度，密碼輸入正確后能夠按下“CHG”修改密碼，輸入新密碼時(shí)每輸入一位新密碼相應(yīng)有一位變?yōu)椤癏”，以便提示用戶此刻輸入的是新密碼，修改新密碼時(shí)若想重新輸入新密碼只需按下“CLR”鍵即可。輸入新密碼后按確認(rèn)鍵即修改成功，新密碼寫入單片機(jī)內(nèi)部RAM中，以便往后用來(lái)確認(rèn)密碼的正確性。按下復(fù)位鍵，系統(tǒng)恢復(fù)初始狀態(tài)，密碼也恢復(fù)初始密碼，本設(shè)計(jì)中初始密碼是“096168”。

本次設(shè)計(jì)中硬件要緊由我完成，軟件要緊由張振完成。

二、硬件設(shè)計(jì)

2.1概述

本系統(tǒng)要緊由單片機(jī)最小系統(tǒng)、電源電路、輸入鍵盤電路、輸出顯示電路、開鎖電路等組成,系統(tǒng)框圖如圖1所示:

圖1系統(tǒng)框圖2.2最小系統(tǒng)

1.單片機(jī)：?jiǎn)纹瑱C(jī)最小系統(tǒng)包括單片機(jī)、晶振電路、復(fù)位電路等,最小系

統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分,也是

設(shè)計(jì)中首先應(yīng)該設(shè)計(jì)的部分,其中單片機(jī)的挑選直截了當(dāng)決定著之后整個(gè)設(shè)計(jì)應(yīng)該怎么舉行,因?yàn)槲覀儎偛艑W(xué)完單片機(jī),學(xué)習(xí)時(shí)是以MCS-51單片機(jī)為主的,對(duì)51系列單片機(jī)最熟悉,所以決定選用51系列單片機(jī),51系列單片機(jī)中Atmel89C51應(yīng)用最為廣

泛，且價(jià)格較低，性能徹底能滿腳本次設(shè)計(jì)，所以決定選用AT89C51芯片。AT89C51外形及引足羅列如圖2所示：

圖2AT89C51外形及引足羅列

AT89C51要緊特性：

·與MCS-51兼容

·4K字節(jié)可編程閃耀存儲(chǔ)器

·1000次寫入/擦除循環(huán)

·數(shù)據(jù)保留時(shí)刻：10年

·全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz

·三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定

·128×8位內(nèi)部RAM

·32可編程I/O線

·兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器

·5個(gè)中斷源

·可編程串行通道

·低功耗的閑置和掉電模式

·片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路

2.晶振電路

圖3晶振電路

AT89C51中有一具用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引足XTAL1和XTAL2分不是該放大器的輸入端和輸出端。那個(gè)放大器與作為反饋元件的片外石英晶體一起構(gòu)成自激振蕩器，晶振電路如圖3所示。

石英晶體振蕩電路對(duì)外接電容C2和C3雖沒有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會(huì)輕微妨礙振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程度，普通電容使用30pF±10pF,這個(gè)地方使用30pF的獨(dú)石電容。

所以晶振電路中使用12M晶振，30pF獨(dú)石電容。

3.復(fù)位電路

如圖4所示為80C51單片機(jī)復(fù)位電路。結(jié)合實(shí)際需求，本次設(shè)計(jì)加入了手動(dòng)復(fù)位。RC構(gòu)成微分電路，在接電眨眼，產(chǎn)生一具微分脈沖，其寬度若大于2個(gè)機(jī)器周期，80C51型單片機(jī)將復(fù)位，為保證微分脈沖寬度腳夠大，這個(gè)地方取10μF電容、10KΩ電阻。若按下復(fù)位鍵，則C1被短路，R1兩端電壓為Vcc，產(chǎn)生的高電平常間腳以使單片機(jī)復(fù)位

圖4復(fù)位電路

對(duì)于復(fù)位電路的計(jì)算如下：

AT89C51的最低復(fù)位電平是0.7Vcc

V1為電容最后可充到的電壓值

Vt為t時(shí)間電容上的電壓值

則，

Vt=V1×[1-exp(-t/RC)]

即，

t=RC×Ln[V1/(V1-Vt)]

在C1充電到0.7Vcc前，R1上電壓均大于0.7Vcc，即為有效復(fù)位電壓，所以需要求電容充電到0.3Vcc的時(shí)刻。

將V1=Vcc，Vt=0.3Vcc代入上式：0.3VCC=Vcc×[1-exp(-t/RC)]

即[1-exp(-t/RC)]=0.3；

∴exp(-t/RC）=0.7

∴-t/RC=ln(0.7)

∴t/RC=ln(1.43)ln（1.43）≈0.35

也算是t=0.35RC。帶入R=10KC=10μF得。

t=0.35×10K×10uf=35ms

∵時(shí)鐘周期T=1／f=1／12M=1μs

∴2個(gè)機(jī)器周期=2T=4μs

∴t＞＞2μs

因此復(fù)位電路中電容選10μF電解電容，10K電阻，一只按鍵開關(guān)能夠使電路上電復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位。

4.存儲(chǔ)器設(shè)定電路

最小系統(tǒng)電路的最終部分是存儲(chǔ)器的

設(shè)定，假如把31足（EA）接地，則采納外

部程序存儲(chǔ)器，假如將其接Vcc，則采納內(nèi)

部程序存儲(chǔ)器。AT89C51具有4KB可編

程閃耀存儲(chǔ)器，腳以滿腳本設(shè)計(jì)要求，

所以別采納外部程序存儲(chǔ)器，即將31足

（EA）接Vcc，如圖5所示：

圖5存儲(chǔ)器設(shè)定電路

2.3電源電路

本次設(shè)計(jì)的電源采納往常模擬電路課程設(shè)計(jì)做的直流

穩(wěn)壓電源，電源采納LM7805三端穩(wěn)壓器，外形及引足排

列如圖6所示用LM7805來(lái)組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元

件較少，LM7805電路內(nèi)部還有過(guò)流、過(guò)熱及調(diào)整管的保

護(hù)電路，使用起來(lái)可靠、方便，而且價(jià)格廉價(jià)。該系列

集成穩(wěn)壓IC型號(hào)中的LM78xx后面的數(shù)字代表該三端集

成穩(wěn)壓電路的輸出電壓，如lm7805表示輸出電壓為正5V，因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)中單片機(jī)和各個(gè)芯片的工作電壓均為5V，因而采納LM7805。圖6LM7805

圖7直流穩(wěn)壓源電路

電源電路如圖7所示，220V市電經(jīng)過(guò)變壓器落壓成12V的交流電,通過(guò)整流橋整流,再經(jīng)7805穩(wěn)壓到5V。C1、C2和C3具有濾波功能，使電流更加穩(wěn)定，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

2.4鍵盤電路

本設(shè)計(jì)采納矩陣式鍵盤，又稱行列式鍵盤，是將I/O線的一部分作為行線，

另一部分作為列線，按鍵設(shè)置在行線和列線的交叉點(diǎn)上，行列線分不連接到按鍵開關(guān)的兩端，當(dāng)鍵按下時(shí)，兩導(dǎo)線連通。這種設(shè)計(jì)能減少鍵盤與單片機(jī)I/O接線的數(shù)目，只需要N個(gè)行線和M個(gè)列線就能夠?qū)崿F(xiàn)N×M個(gè)鍵的操作，在按鍵比較多的時(shí)候，通常采納這種辦法。其電路如圖8所示：

圖8矩陣式鍵盤電路圖

行線作為輸入，經(jīng)過(guò)上拉電阻接+5V，被鉗位在高電平狀態(tài)。列線作為輸出，

7805

經(jīng)過(guò)列線輸出掃描碼，經(jīng)過(guò)行線讀入行線狀態(tài)來(lái)推斷是哪一鍵被按下。

圖示電路中各鍵的鍵值從第一行左起依次為11H、12H、14H、18H、21H、22H、24H、28H、41H、42H、44H、48H、81H、82H、84H、88H。

鍵盤各鍵值經(jīng)過(guò)查鍵值表能夠轉(zhuǎn)換為相

應(yīng)的代碼，代表別同的值。本設(shè)計(jì)中要用到

13個(gè)鍵，分不為0～9鍵用于輸入六位密碼，

確認(rèn)鍵‘#’用于輸入密碼完畢后確認(rèn)，清除

鍵‘CLR’用于想重新輸入時(shí)清晰之前輸入的

密碼，修改密碼鍵‘CHG’用于輸入密碼驗(yàn)證

正確后挑選修改密碼，剩余三個(gè)鍵未用，可

以留待往后擴(kuò)展功能，鍵盤如圖9所示：圖9鍵盤

2.5顯示電路

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的顯示電路是為了給用戶以提示而設(shè)置

的。思考到節(jié)省單片機(jī)的口資源，本系統(tǒng)的顯示采納

串行顯示的方式，只使用單片機(jī)的兩個(gè)串行口P3.0

（RXD）和P3.1（TXD），就能夠完成單片機(jī)的顯示功能。

本部分電路要緊使用七段數(shù)碼管和移位寄存器芯片

74LS164。單片機(jī)將要顯示的數(shù)據(jù)信號(hào)傳送到移位寄存

器芯片74LS164寄存，再由移位寄存器操縱數(shù)碼圖1074LS164管足圖管的顯示，從而實(shí)現(xiàn)移位寄存點(diǎn)亮數(shù)碼管顯示。由于單片機(jī)的時(shí)鐘頻率達(dá)到12M，移位寄存器的移位速度相當(dāng)快，因此我們?nèi)豢磩e到數(shù)據(jù)是一位一位傳輸?shù)?。宛然是全部?shù)碼管并且顯示的一樣。74LS164是串行輸入帶鎖存的8位移位寄存器，其管足圖見圖10，真值表見表1當(dāng)清除端（CLEAR）為低電平常，輸出端（QA－QH）均為低電平。串行數(shù)據(jù)輸入端（A，B）可操縱數(shù)據(jù)。當(dāng)A、B任意一具為低電平，則禁止新數(shù)據(jù)輸入，在時(shí)鐘端（CLOCK）脈沖上升沿作用下Q0為低電平。當(dāng)A、B有一具為高電平，則另一具就允許輸入數(shù)據(jù)，并在CLOCK上升沿作用下決定Q0的狀態(tài).表174LS164真值表

74LS164要緊特性：

串行輸入帶鎖存

時(shí)鐘輸入,串行輸入帶緩沖

異步清除

最高時(shí)鐘頻率可高達(dá)36Mhz

功耗：10mW/bit

工作溫度：0°Cto70°C

Vcc最高電壓：7V

輸入最高電壓：7V

最大輸出驅(qū)動(dòng)能力：

高電平：－0.4mA

數(shù)碼低電平：8mA

圖11LED數(shù)碼管顯示電路

顯示電路如圖11所示，每一片74LS164的CLR端均接Vcc。從單片機(jī)串口輸出的信號(hào)先送到第1片移位寄存器74LS164的AB端,由于移位脈沖的作用，使數(shù)據(jù)向右移最后從移到Q7足，第1片的Q7足接第2片的AB端，以此類推，在移位寄存器的移位作用下，第1個(gè)8位數(shù)據(jù)送到第6片74LS164，第2個(gè)8位數(shù)據(jù)送到第5片74LS164，以此類推，每一具八位數(shù)據(jù)浮現(xiàn)在74LS164的并行輸出端，每片74LS164的八個(gè)輸出足接七段數(shù)碼管數(shù)碼管的八個(gè)輸入數(shù)據(jù)足，七段數(shù)碼管數(shù)碼管依照74LS164上的數(shù)據(jù)狀態(tài)顯示相應(yīng)的數(shù)字，從而達(dá)到顯示的目的，移位寄存器74LS164還兼作數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)。

數(shù)碼管按段數(shù)分為七

段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，

其外形及管足圖如圖12所

示，八段數(shù)碼管比七段數(shù)

碼管多一具發(fā)光二極管單

元（多一具小數(shù)點(diǎn)顯示）；

按能顯示多少個(gè)“8”可

分為1位、2位、4位等等

數(shù)碼管；按發(fā)光二極管單

元連接方式分為共陽(yáng)極數(shù)

碼管和共陰極數(shù)碼管。共

陽(yáng)數(shù)碼管是指將所有發(fā)光

二極管的陽(yáng)極接到一起形圖12七段共陽(yáng)極數(shù)碼管外形及管足圖成公共陽(yáng)極(COM)的數(shù)碼管。共陽(yáng)數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到+5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平常，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陰極為高電平常，相應(yīng)字段就別亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數(shù)碼管。共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到地線GND上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平常，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陽(yáng)極為低電平常，相應(yīng)字段就別亮。

本設(shè)計(jì)中采納共陽(yáng)極七段數(shù)碼管，由共陽(yáng)極七段數(shù)碼管的原理圖可知，數(shù)碼管中每一段均為一發(fā)光二極管，使用7段LED數(shù)碼管時(shí)，首先把com

足接+Vcc，然后將每一只陰極引足各接一具限流電阻，限流電阻可愛護(hù)數(shù)碼管，使其別被燒壞，延長(zhǎng)其使用壽命。

LED順向偏壓時(shí)兩端有1.7V左右的壓落,隨著LED順向電流的增加,LED將更亮,LED的壽命也將縮短,所以電流以10～20mA為宜

若電流為10mA

R=(5-1.7)/10=330歐姆若電流為15mA

R=(5-1.7)/15=220歐姆

因而挑選阻值為220歐姆的限流電阻，每只數(shù)碼管需要八只限流電阻，一共需要6×8=48只220歐姆的電阻。

2.6開閉鎖電路

在實(shí)際應(yīng)用中開鎖時(shí)經(jīng)過(guò)單片機(jī)送開鎖給開閉鎖執(zhí)行機(jī)構(gòu)，電路驅(qū)動(dòng)電磁式繼電器吸合，電磁式繼電器再操縱電磁鎖的開合，從而達(dá)到開鎖的目的。其原理如圖所示。電磁式繼電器普通由鐵

芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)XXX等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過(guò)