基于單片機(jī)的密碼鎖設(shè)計(jì)

山東建筑大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)目錄摘要…………………31設(shè)計(jì)目的……………………42設(shè)計(jì)要求…………………….53設(shè)計(jì)內(nèi)容…………………….63.1、具體硬件電路設(shè)計(jì)…………….63．1．1、鍵盤(pán)輸入模塊設(shè)………………63．1．2、單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)…………73．1．3、LCD顯示模塊設(shè)計(jì)……………73．1．4、聲光報(bào)警模塊設(shè)計(jì)……………73.2、軟件設(shè)計(jì)……………83．2．1、主程序流程圖…………………93．2．2、LCD顯示模塊流程圖…………10總結(jié)與致謝……………………11參考文獻(xiàn)………………………12附錄………………………..13摘要隨著科技和人們的生活水平的提高，如何實(shí)現(xiàn)家庭防盜這一問(wèn)題也變的尤其的突出，傳統(tǒng)機(jī)械鎖由于構(gòu)造簡(jiǎn)單，被撬事件屢見(jiàn)不鮮；電子密碼鎖在日常生活中的作用越來(lái)越明顯。本電子密碼鎖是基于單片機(jī)的設(shè)計(jì)，主要?jiǎng)澐譃樗拇竽K，由單片機(jī)最小系統(tǒng)、矩陣鍵盤(pán)、LCD顯示、聲光報(bào)警模塊等組成。單片機(jī)最小系統(tǒng)的主要功能是對(duì)外部輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，顯示電路將所要操作的步驟顯示出來(lái)，指導(dǎo)用戶使用，報(bào)警電路是對(duì)輸入錯(cuò)誤密碼時(shí)的警告報(bào)警。系統(tǒng)能完成開(kāi)鎖、密碼輸入錯(cuò)誤報(bào)警、密碼刪除、密碼修改等基本功能。電子鎖由于其保密性高，使用靈活性好，安全系數(shù)高，受到了廣大用戶的青睞。本設(shè)計(jì)以單片機(jī)AT89C51作為密碼鎖監(jiān)控裝置的檢測(cè)和控制核心，分為主機(jī)控制和從本設(shè)計(jì)以單片機(jī)AT89C51作為密碼鎖監(jiān)控裝置的檢測(cè)和控制核心，分為主機(jī)控制和從機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)鑰匙信息在主機(jī)上的初步認(rèn)證注冊(cè)、密碼信息的加密、鑰匙丟失報(bào)廢等功能。根據(jù)51單片機(jī)之間的串行通信原理，這便于對(duì)密碼信息的隨機(jī)加密和保護(hù)。而且采用鍵盤(pán)輸入的電子密碼鎖具有較高的優(yōu)勢(shì)。采用數(shù)字信號(hào)編碼和二次調(diào)制方式，不僅可以實(shí)現(xiàn)多路信息的控制，提高信號(hào)傳輸?shù)目垢蓴_性，減少錯(cuò)誤動(dòng)作，而且功率消耗低；反應(yīng)速度快、傳輸效率高、工作穩(wěn)定可靠等。軟件設(shè)計(jì)采用自上而下的模塊化設(shè)計(jì)思想，以使系統(tǒng)朝著分布式、小型化方向發(fā)展，增強(qiáng)系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和運(yùn)行的穩(wěn)定性。測(cè)試結(jié)果表明，本系統(tǒng)各項(xiàng)功能已達(dá)到本設(shè)計(jì)的所有要求。關(guān)鍵詞：解鎖；單片機(jī)；LCD顯示；報(bào)警1設(shè)計(jì)目的隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，單片機(jī)性能不斷完善，性能價(jià)格比顯著提高，技術(shù)日趨完善。由于單片機(jī)具有體積小、重量輕、價(jià)格便宜、功耗低、控制功能強(qiáng)及運(yùn)算速度快等特點(diǎn)，因而在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、軍事及家用電器等各個(gè)領(lǐng)域均得到了廣泛的應(yīng)用。本設(shè)計(jì)利用單片機(jī)及附加電子元器件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和控制算法，來(lái)完成某一實(shí)際功能，檢驗(yàn)并提高同學(xué)對(duì)整體電路設(shè)計(jì)和把握能力，了解單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程，以及電路板的實(shí)際制作和調(diào)試能力。同時(shí)也加強(qiáng)對(duì)數(shù)字電路、單片機(jī)和微機(jī)原理等課程知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用能力，也為同類(lèi)產(chǎn)品的進(jìn)一步發(fā)展奠定理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。隨著人們生活水平的提高和安全意識(shí)的加強(qiáng)，對(duì)安全的要求也就越來(lái)越高。鎖自古以來(lái)就是把守護(hù)門(mén)的鐵將軍，人們對(duì)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(zhǎng)期以來(lái)研制的主題。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，各類(lèi)電子產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)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(jì)30年代就開(kāi)始了，在一些特殊場(chǎng)所早就有所應(yīng)用。這種鎖是通過(guò)鍵盤(pán)輸入一組密碼完成開(kāi)鎖過(guò)程。研究這種鎖的初衷，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(jī)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(wú)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(lái)越多的人所欣賞。電子鎖的種類(lèi)繁多，例如數(shù)碼鎖，指紋鎖，磁卡鎖，IC卡鎖，生物鎖等。但較實(shí)用的還是按鍵式電子密碼鎖。20世紀(jì)80年代后，隨著電子鎖專(zhuān)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(chǎng)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(duì)它的研究一直沒(méi)有明顯進(jìn)展。在我國(guó)電子鎖整體水平尚處于國(guó)際七十年代左右，電子密碼鎖的成本還很高，市場(chǎng)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(jìn)國(guó)際先進(jìn)水平，現(xiàn)國(guó)內(nèi)有幾個(gè)廠生產(chǎn)供應(yīng)市場(chǎng)。但國(guó)內(nèi)自行研制開(kāi)發(fā)的電子鎖，其市場(chǎng)結(jié)構(gòu)尚未形成，應(yīng)用還不廣泛。國(guó)內(nèi)的不少企業(yè)也引進(jìn)了世界上先進(jìn)的技術(shù)，發(fā)展前景非?？捎^。希望通過(guò)不斷的努力，使電子密碼鎖在我國(guó)也能得到廣泛應(yīng)用。2設(shè)計(jì)要求1、總共可以設(shè)置8位密碼，每位密碼值范圍為1～8.2、用戶可以自行設(shè)定和修改密碼。3、按每個(gè)密碼鍵時(shí)都有聲音提示。4、若鍵入的8位開(kāi)鎖密碼不完全正確，則報(bào)警5s，以提醒他人注意。5、開(kāi)鎖密碼連續(xù)錯(cuò)3次要報(bào)警1分鐘，報(bào)警期間輸入密碼無(wú)效，以防竊賊多次試探密碼。6、鍵入的8位開(kāi)鎖密碼完全正確才能開(kāi)鎖，開(kāi)鎖時(shí)要有1s的提示音。7、電磁鎖的電磁線圈每次通電5s，然后恢復(fù)初態(tài)。8、密碼設(shè)定完畢后要有提示音。3設(shè)計(jì)內(nèi)容本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)總方案設(shè)計(jì)方框圖如圖1所示。修改密碼修改密碼密碼錯(cuò)誤密碼輸入數(shù)據(jù)輸入4*4鍵盤(pán)輸入模塊單片機(jī)最小系統(tǒng)LCD顯示模塊聲光報(bào)警模塊圖1系統(tǒng)總設(shè)計(jì)方框圖3.1、具體硬件電路設(shè)計(jì)3.1．1、鍵盤(pán)輸入模塊設(shè)計(jì)：鍵盤(pán)選用4*4矩陣，具有數(shù)字鍵0-9、開(kāi)鎖鍵、刪除鍵、修改密碼鍵和消除報(bào)警鍵等。4*4鍵盤(pán)輸入模塊如圖2所示。圖24*4鍵盤(pán)輸入模塊電路圖3.1．2、單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)：本設(shè)計(jì)選用STC89C51單片機(jī)作為控制核心。STC89C51是具有高性能和低功耗優(yōu)點(diǎn)的8位可編程控制器，內(nèi)核具有豐富的指令集和32個(gè)通用工作寄存器，可以通過(guò)軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)電子密碼鎖設(shè)計(jì)中的各項(xiàng)要求和功能，而且單片機(jī)的I/O口也足夠使用，硬件電路連接比較簡(jiǎn)單。單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖3所示[3]。圖3單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖3.1.3、LCD顯示模塊設(shè)計(jì)：LCD顯示模塊選用LCD1602作為主液晶顯示器。此液晶顯示屏能輸入兩行的字母或數(shù)字，功能比較簡(jiǎn)單，通用性強(qiáng)。本次設(shè)計(jì)中要顯示輸入密碼的數(shù)據(jù)值和各功能的提示，使用LCD1602液晶來(lái)作為顯示模塊比較直觀形象。LCD顯示模塊如圖4所示。圖4LCD顯示模塊電路圖3.1.4、聲光報(bào)警模塊設(shè)計(jì)：采用聲和光兩種方式的雙重效果進(jìn)行報(bào)警，如果錯(cuò)誤密碼輸入次數(shù)超過(guò)三次則報(bào)警燈閃爍而且蜂鳴器會(huì)報(bào)警，這樣就能多角度進(jìn)行密碼錯(cuò)誤報(bào)警。聲光報(bào)警模塊如圖5所示。圖5聲光報(bào)警模塊電路圖3.2、軟件設(shè)計(jì)3．2．1、主程序流程圖：主程序主要完成LCD初始化、檢查有無(wú)按鍵按下、以及調(diào)用顯示、密碼修改程序等等。主程序流程圖如圖6所示。否否否開(kāi)始系統(tǒng)初始化進(jìn)入Welcome界面開(kāi)鎖鍵按下開(kāi)鎖子程序密碼正確第二次輸入密碼修改密碼鍵按下否輸入新密碼二次輸入新密碼輸入相同設(shè)置新密碼成功返回Welcome界面密碼正確第三次輸入密碼密碼正確啟動(dòng)聲光報(bào)警復(fù)位鍵按下是否是否是是是否是等待否圖6主程序流程圖3.2.2、LCD顯示模塊流程圖：本系統(tǒng)使用LCD1602實(shí)現(xiàn)顯示，參照LCD1602的使用手冊(cè)進(jìn)行初始化和程序編寫(xiě)就可以顯示，即在程序編寫(xiě)中添加LCD1602的驅(qū)動(dòng)程序。這里的驅(qū)動(dòng)程序主要包括：初始化函數(shù)、設(shè)置顯示坐標(biāo)、寫(xiě)字符函數(shù)及寫(xiě)字符串函數(shù)。在時(shí)鐘界面時(shí)顯示時(shí)間的運(yùn)行，在密碼鎖界面時(shí)主要顯示提示信息和輸入的密碼，當(dāng)然，當(dāng)輸入密碼數(shù)字時(shí)，輸出不是顯示數(shù)字，而是用“*”顯示代替。LCD1602的部分讀寫(xiě)控制時(shí)序程序如圖7所示。開(kāi)始開(kāi)始設(shè)置顯示模式延時(shí)程序關(guān)閉顯示延時(shí)程序清屏程序延時(shí)程序開(kāi)顯示延時(shí)設(shè)置第一行顯示位顯示第一行內(nèi)容設(shè)置第二行顯示位顯示第二行內(nèi)容圖7LCD顯示模塊流程圖總結(jié)與致謝這一次做的電子密碼鎖及LCD顯示。原理看似簡(jiǎn)單，但過(guò)程讓我深深感受到再簡(jiǎn)單的電路圖，理論與實(shí)際也會(huì)有一定的差入。在參考書(shū)原理圖的基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)了個(gè)人的改進(jìn)，讓功能更完善，特別是程序的調(diào)試，花的時(shí)間最多，也是最難的一個(gè)地方。通過(guò)本次設(shè)計(jì)，培養(yǎng)了創(chuàng)新意識(shí)和綜合素質(zhì)，更好地掌握了電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制作的工藝和流程，提高個(gè)人基本能力、實(shí)驗(yàn)及設(shè)計(jì)能力和獨(dú)立工作能力，基本知識(shí)更加牢固，會(huì)看圖、會(huì)測(cè)量、會(huì)查資料在設(shè)計(jì)的過(guò)程和設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的撰寫(xiě)過(guò)程中，老師給予了我熱心的幫助和大力的支持，給我提了諸多的寶貴意見(jiàn)，拓寬了我的思路。在此我向老師致以崇高的敬意和衷心的感謝！

參考文獻(xiàn)[1]李朝青，單片機(jī)原理及接口技術(shù)(簡(jiǎn)明修訂版)［M］.北京:北京航空航天大學(xué)出版社，1998[2]李全利.單片機(jī)原理及接口技術(shù)［M］.高等教育出版社，2003[3]PROTEL99SE電路設(shè)計(jì)與制板［M］.械工業(yè)出版社，2007[4]StevenF.Barrett.DaneilJ.Pack.EmbeddedSystem[M].北京：電子工業(yè)出版社，2006[5]周立功.LPC900系列Flash單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)［J］.北京航空航天大學(xué)出版社,2004[6]黃智偉.全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽訓(xùn)練教程［M］.北京：電子工業(yè)出版社,2005

附錄一：系統(tǒng)設(shè)計(jì)總原理圖附錄二：系統(tǒng)設(shè)計(jì)程序/*頭文件*/#include<reg52.h>#include<intrins.h>#defineulongunsignedlong#defineuintunsignedint#defineucharunsignedchar#definescan_key_portP1/*定義矩陣按鍵端口*/#definelcd_data_portP0/*定義LCD控制端口*/ucharcodemun_to_char[]={"0123456789ABCDEF"};/*定義數(shù)字跟ASCII碼的關(guān)系*/uchartemp,num,flag,sum=0,r;ucharcodetable1[]="Welcome!(^_^)";ucharcodetable2[]="0123456789ABCDEF";/*定義數(shù)字跟ASCII碼的關(guān)系*/ucharcodetable3[]="*********";ucharcodetable4[]="Codeiswrong!";ucharcodetable5[]="Youareright!";ucharcodetable6[]="Thesecondtime!";ucharcodetable7[]="Thelasttime!";ucharcodetable8[]="Inputnewcode:";ucharcodetable9[]="Modifyright!!!";ucharcodetable10[]="Password:";ucharcodetable11[]="Wuzirong";ucharcodetable12[]="Calling";ucharcodetable13[]="";ucharcodetable14[]="Inputagain:";ucharcodetable15[]="Modifyerror!!!";ucharinit_pswd[8]={1,2,3,4,5,6,7,8};//初始化密碼ucharpswd[8]={0};sbitlcdrs=P1^7;/*定義LCD控制端口*/sbitlcdrw=P1^6;/*定義LCD控制端口*/sbitlcden=P2^4;/*定義LCD控制端口*/sbitSpeaker_port=P2^7;/*喇叭控制端口*//*****************************************子函數(shù)聲明*/voiddelay(uintz);voidinit();//初始化子函數(shù)voidwrite_com(ucharcom);//寫(xiě)指令子函數(shù)voidwrite_data(uchardat1);//寫(xiě)數(shù)據(jù)子函數(shù)voidkeyscan();voidmima();voidmima1();voiddelete();voiddelay_1ms(ucharx);/************************************************液晶驅(qū)動(dòng)*//*********************//*喇叭發(fā)聲簡(jiǎn)單程序*/voidSpeaker_output(){ uchari; 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scan_key_port=0xff;/*釋放按鍵掃描端口*/ out=((~sccode)+(~recode)); switch(out) { case~0xe7:num=0;flag=1;Speaker_output();/*喇叭發(fā)出聲音*/break; case~0xd7:num=1;flag=1;Speaker_output();/*喇叭發(fā)出聲音*/break; case~0xb7:num=2;flag=1;Speaker_output();/*喇叭發(fā)出聲音*/break; case~0x77:num=3;flag=1;Speaker_output();/*喇叭發(fā)出聲音*/break; case~0xeb:num=4;flag=1;Speaker_output();/*喇叭發(fā)出聲音*/break; case~0xdb:num=5;flag=1;Speaker_output();/*喇叭發(fā)出聲音*/break; case~0xbb:num=6;flag=1;Speaker_output();/*喇叭發(fā)出聲音*/break; case~0x7b:num=7;flag=1;Speaker_output();/*喇叭發(fā)出聲音*/break; case~0xed:num=8;flag=1;Speaker_output();/*喇叭發(fā)出聲音*/break; case~0xdd:num=9;flag=1;Speaker_output();/*喇叭發(fā)出聲音*/break; } switch(out) { case~0xbd:num=10;flag=1;break; case~0x7d:num=11;flag=1;break; case~0xee:num=12;flag=1;break; case~0xde:num=13;flag=1;break; case~0xbe:num=14;flag=1;break; case~0x7e:num=15;flag=1;break; } }elsesccode=(sccode<<1)|0x01;/*行掃描左移一位*/}}} } /**********************主程序*****************************/voidmain(){ ucharm=0,w=0;init(); 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