基于單片機和LCD的電子密碼鎖設(shè)計

1、題目： lcd密碼鎖 目 錄一、設(shè)計目的2二、設(shè)計任務(wù)2三、設(shè)計分析2四、功能描述2五、硬件原理分析3六、軟件設(shè)計4七、總結(jié)10八、參考文獻10九、程序清單11一、 設(shè)計目的 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對日常生活中的安全保險器件的要求越來越高。為滿足人們對鎖的使用要求，增加其安全性，用密碼代替鑰匙的密碼鎖應(yīng)運而生。密碼鎖具有安全性高、成本低、功耗低、易操作等優(yōu)點，本次設(shè)計使用atmel公司的at89s52實現(xiàn)一基于單片機和lcd的電子密碼鎖的設(shè)計。通過這次設(shè)計進一步熟悉單片機鍵盤接口和顯示器接口技術(shù)，掌握矩陣鍵盤結(jié)構(gòu)下的程序設(shè)計思路和步驟。 二、 設(shè)計任務(wù)利用所學(xué)的單片機的結(jié)構(gòu)及原理、指令系

2、統(tǒng)、定時器、中斷系統(tǒng)、接口技術(shù)等知識設(shè)計出一個用lcd顯示和行列式按鍵進行輸入密碼、設(shè)置密碼帶有警報系統(tǒng)的電子密碼鎖。要在軟件仿真和硬件上都要能實現(xiàn)它所具備的功能。 三、設(shè)計分析 顯示方案可以用led顯示和lcd顯示兩種方式，本設(shè)計采用lcd顯示。因為led顯示雖然簡單且便宜，但它只能顯示數(shù)字不能方便的顯示英文和漢字等字符。所以基于實用性的考慮我們的設(shè)計采用lcd顯示。 按鍵方案可以是獨立式按鍵也可以是行列式按鍵，該設(shè)計采用的是行列式按鍵。獨立式按鍵的結(jié)構(gòu)簡單，但如果按鍵較多的話占用io口較多，而行列式按鍵可以盡可能的節(jié)約io口。所以基于io口分配的考慮我們的設(shè)計采用行列式按鍵。四、 功能描述

3、 4.1 按鍵功能設(shè)置 147a2580369bfedc 行列式按鍵碼如上圖所示，按下按鍵a用于設(shè)置密碼；按下按鍵b用于輸入密碼解碼；按下按鍵c用于清零；按下按鍵f用于復(fù)位；設(shè)密碼時除c按鍵外其他按鍵皆可用來設(shè)密。 4.2顯示信息 顯示用的是液晶顯示。系統(tǒng)初始化后液晶顯示“password: a set ”,設(shè)置 b open密碼時液晶顯示“input password:”接著跳到第二行顯示輸入密碼與原始密碼比較要是不一樣的話，液晶顯示“password error!” ;若是一樣，液晶顯示“set password:”第一次輸入要設(shè)置的新密碼值完畢后，液晶再一次顯示“input again”

4、提示再次輸入要設(shè)置的新密碼值；和第一次輸入的新密碼值一致后說明設(shè)置密碼成功。輸入密碼解鎖時液晶顯示“input password:”接著跳到第二行顯示輸入密碼與原始密碼比較要是正確的話，液晶顯示“password ok!” ；要是輸入的密碼和原始密碼不一致的話，液晶顯示“password error!” 。按下c按鍵時，液晶顯示清除位。按下f按鍵時，液晶顯示和系統(tǒng)初始化后的顯示一樣。 4.3報警和開鎖電路當(dāng)密碼輸入正確與錯誤時要執(zhí)行的電路，當(dāng)輸入密碼錯誤時，執(zhí)行報警電路，報警時，將p1.0取反（在沒報警前p1.0為低電平）cpl p1.0 ，p1.0輸出為高電平，此時蜂鳴器響，經(jīng)過5s延時，跳

5、回將p1.0取反，此時p1.0又變?yōu)榈碗娖?，此時蜂鳴器關(guān)。當(dāng)輸入密碼正確時，執(zhí)行開鎖電路，指示燈(繼電器)開。4.4設(shè)計產(chǎn)品操作步驟從軟件入手將程序打入keil軟件中進行調(diào)試，調(diào)試成功后，利用isis軟件進行仿真。接著著手于硬件的焊接工作，焊接完畢后將程序?qū)胗布凶尮δ茉谟布袑崿F(xiàn)。 五、硬件原理分析 (1)按鍵模塊鍵盤采用4*4行列式鍵盤，分為10個數(shù)字鍵（09）和6個功能鍵。 0，1，2，3，4，5，6，7，8,9，a,b,d,e,f皆可以用來設(shè)置密碼；按a設(shè)置密碼；按b輸入密碼解鎖；按c清零；按f復(fù)位。 (2)顯示模塊 液晶顯示模塊主要由指令寄存器、數(shù)據(jù)寄存器、ac地址計數(shù)器、ddra

6、m顯示數(shù)據(jù)存儲器、cgram字符產(chǎn)生器ram、cgrom字符產(chǎn)生器rom以及控制電路等組成。使能控制端下降沿有效。讀寫控制端為1時，選擇讀操作；讀寫控制端為0時，選擇寫操作。寄存器選擇端為1時，選擇數(shù)據(jù)寄存器；寄存器選擇端為0時，選擇指令寄存器。 (3)報警模塊 密碼錯誤時，蜂鳴器響；密碼正確時，繼電器（指示燈）開。 仿真圖 實物照片：六、軟件設(shè)計 6.1地址空間分配 34h-39h 用來存放原始密碼 40h-51h 用來存放輸入的密碼 52h 用來存放輸入密碼錯誤的次數(shù) r0 用來存放輸入密碼的地址 r1 用來存放原始密碼的地址 r2 用來行列式按鍵的行掃描初始值 r3 用來存放延時次數(shù) r

7、4 用來存放延時循環(huán)次數(shù) r5 用來存放密碼個數(shù) r6 用來存放行列式按鍵的行號 r7 系統(tǒng)初始化時用來存儲能輸入密碼的總個數(shù)6.2 軟件整體架構(gòu)分析 (1)總體架構(gòu)說明(設(shè)計思路) 要設(shè)計一個通過液晶顯示、行列式按鍵來控制的電子密碼鎖。系統(tǒng)初始化后液晶顯示“password: a set ” 按下a設(shè)置密碼，輸入密碼與原始密碼比b open 較要是正確可以輸入要設(shè)置的新密碼，輸入后顯示再次輸入新密碼，兩次的新密碼進行比較若是一致設(shè)置密碼成功；若是輸入的密碼與原始密碼不一致的話，可以再次輸入直至三次若是還不一致便鎖死。按下b輸入密碼解鎖。若是輸入的密碼與原始密碼不一致的話，可以再次輸入直至三次

8、若是還不一致便鎖死；若是輸入密碼與原始密碼一致顯示密碼正確。按下c清零，按下f復(fù)位。設(shè)置密碼時除了c外其余的按鍵皆可以用來設(shè)置密碼。 (2)主程序功能描述及分析 調(diào)用液晶顯示，將0賦給存放輸入錯誤次數(shù)存儲地址的52h。使工作指示燈處于亮的狀態(tài)，開啟定時器t0；掃描鍵值，判斷按鍵按下的是a還是b。按下的是a的話，調(diào)用設(shè)置密碼程序；按下的是b的話，調(diào)用輸入密碼程序。若兩個都沒按下的話繼續(xù)將0賦給存放輸入錯誤次數(shù)存儲地址的52h。使工作指示燈處于亮的狀態(tài)，開啟定時器t0；掃描鍵值繼續(xù)判斷。 主程序流程圖如下圖所示： 開始52h=0p1.2=1tr0=1掃描鍵值a是否=a調(diào)用設(shè)置密碼程序a是否=b調(diào)用

9、輸入密碼程序 (3)掃描鍵值子程序功能描述及分析 鍵盤采用4*4行列式鍵盤，分為10個數(shù)字鍵（09）和6個功能鍵。其工作原理為：先令行線p2.0輸出低電平0，p2.1p2.3全部輸出高電平1，讀列線p2.4p2.7輸入電平。如讀得某列線為低電平0，則可確認對應(yīng)于該列線與行線p2.0相處的鍵被按下，否則p2.0行線無鍵按下。接著令行線p2.1輸出低電平0，其余輸出高電平1，再讀列線p2.4p0.7輸入電平，判斷其是否有輸出低電平0，有則有按鍵按下，無，則表示無按鍵按下，依次類推直到p0.3。然后將掃描的鍵值存入a中。 掃描鍵值流程圖如下圖所示：開始讀p2.0-p2.3,取按鍵狀態(tài)調(diào)延時按下嗎？

10、n 調(diào)顯示2次再次讀端口有按下嗎？ n n送列掃描字讀行線狀態(tài) a=00第4行按下y鍵號給a調(diào)用按鍵查詢子程序按鍵釋放？相加計算鍵號a=12a=08a=044列掃描字保護現(xiàn)場第7行按下第6行按下第5行按下 n y n y n y n n返回 (4)設(shè)置密碼程序的功能描述及分析 按下a設(shè)置密碼，輸入密碼與原始密碼比較要是正確可以輸入要設(shè)置的新密碼，輸入后顯示再次輸入新密碼，兩次的新密碼進行比較若是一致設(shè)置密碼成功；若是輸入的密碼與原始密碼不一致的話，可以再次輸入直至三次若是還不一致便鎖死。 設(shè)置密碼流程圖如下圖所示：開始中斷入口設(shè)置主程序初始化中斷初始化開led，開中斷“a” 鍵輸入原始密碼鍵入

11、第一次修改密碼鍵入第二次修改密碼判斷2次相等？設(shè)置密碼成功判斷按鍵“b”鍵第一次輸入密碼第二次輸入密碼第三次輸入密碼？=原碼？=原碼？=原碼開鎖成功鎖死 設(shè)置密碼流程圖 輸入密碼流程圖(5)輸入密碼開鎖程序按下b輸入密碼解鎖。若是輸入的密碼與原始密碼不一致的話，可以再次輸入直至三次若是還不一致便鎖死；若是輸入密碼與原始密碼一致顯示密碼正確。 (6)液晶顯示程序的功能描述及分析 系統(tǒng)初始化后液晶顯示“password: a set ”,設(shè)置密碼時液晶顯示 b open “input password:”接著跳到第二行顯示輸入密碼與原始密碼比較要是不一樣的話，液晶顯示“password error

12、!” ;若是一樣，液晶顯示“set password:”第一次輸入要設(shè)置的新密碼值完畢后，液晶再一次顯示“input again”提示再次輸入要設(shè)置的新密碼值；和第一次輸入的新密碼值一致后說明設(shè)置密碼成功。輸入密碼解鎖時液晶顯示“input password:”接著跳到第二行顯示輸入密碼與原始密碼比較要是正確的話，液晶顯示“password ok!” ；要是輸入的密碼和原始密碼不一致的話，液晶顯示“password error!” 。按下c按鍵時，液晶顯示清除位。按下f按鍵時，液晶顯示和系統(tǒng)初始化后的顯示一樣。 液晶顯示程序流程圖如下圖所示：lcd初始工作方式設(shè)置顯示狀態(tài)設(shè)置清屏輸入方式設(shè)置返

13、回lcd初始化光標(biāo)定位顯示字符結(jié)束開始七、總結(jié)1.通過這次畢業(yè)設(shè)計，也許是一次很簡單的設(shè)計，可是我卻遇到了很多的困難。在軟件方面：在接到畢業(yè)設(shè)計的題目時，我們就從軟件程序方面做起，可是開始的并不順利。對于一個我們之前都沒有接觸過的新程序，我感到茫然不知從何下手，對程序的總體思路也缺乏了解。后來在老師的指導(dǎo)下，漸漸有了思路知道大體的框架。之后又參考了有關(guān)的書籍和資料，慢慢的經(jīng)過兩三周的時間才把程序調(diào)試好，理清仿真圖的出口與入口。在仿真方面因為程序的思路都理清了，所以只要按要求調(diào)用器件連接好電路，并且與kill軟件進行互接，功能比較順利的就實現(xiàn)了，沒有出現(xiàn)太大的問題。在硬件方面：做完軟件方面的任務(wù)

14、，我們就開始動手做硬件。雖然硬件的焊接比較少，就是按鍵的焊接，可是我還是遇到了問題。犯了一個很不該犯的錯，實物按鍵的那端通那端是截至的弄反了，后來在調(diào)試時就出現(xiàn)按鍵不可用的現(xiàn)象。不過還好在同學(xué)的指點下，很快的就修改了電路。后來又出現(xiàn)了液晶不能顯示的問題，可是通過電路的檢查也逐一都解決了。2.設(shè)計很小，可是在這過程中我學(xué)會了很多課本上學(xué)不到的知識。也明白書本的知識永遠不夠，我們自己要學(xué)會自學(xué)。同時對于學(xué)工科的學(xué)生還是要多多動手，在調(diào)試硬件時很多東西是要靠經(jīng)驗來檢查電路的問題，而且動手經(jīng)驗也可以免去很多不必要的錯誤。在此也很感謝指導(dǎo)老師和同學(xué)們的幫助。八、參考文獻（1）單片機初級教程-單片機基礎(chǔ)

15、主編：何利民 北京航空航天大學(xué)出版社（2）單片機應(yīng)用實訓(xùn)教程 主編：張永楓 副主編：王靜霞 主編： 劉守義 清華大學(xué)出版社（3）單片機原理及應(yīng)用 主編 王法能 科學(xué)出版社九、程序清單 - 5 - en bit p3.0;液晶使能端定義 rw bit p3.1;讀寫控制信號定義 rs bit p3.2;寄存器選擇端定義 display equ p0;液晶數(shù)據(jù)輸入端定義speaker bit p1.0;蜂鳴器引腳定義led bit p1.2;工作指示燈定義open bit p1.1;繼電器引腳定義returnbit bit 20h.1;按鍵標(biāo)志，若有按鍵，標(biāo)志設(shè)為1org 0000h;ljmp s

16、tart;org 000bh;中斷t0入口地址ljmp intermit_t0;調(diào)用中斷服務(wù)程序清指示燈org 001bh;中斷t1入口地址ljmp intermit_t1;初始化喇叭org 0030h;start:mov sp,#60h;設(shè)棧底lcall sys_initialization;調(diào)用系統(tǒng)初始化程序;主程序main0: lcall strat_display;液晶最初顯示的程序main:mov 52h,#0; 52h判斷輸入錯誤次數(shù)儲存地址setb led;使指示燈處于亮的狀態(tài)setb tr0;開啟定時器lcall key;掃描鍵值cjne a,#a,next1;輸入a設(shè)置密碼l

17、jmp set_password;設(shè)置密碼程序next1: cjne a,#b,next2;輸入b輸入密碼ljmp input_password;輸入密碼程序next2: ajmp main;系統(tǒng)初始化sys_initialization:clr led;使指示燈處于初始滅的狀態(tài)clr open;繼電器的初始化clr speaker;喇叭的初始化mov 34h,#1;mov 35h,#2;mov 36h,#3;mov 37h,#4;mov 38h,#5;mov 39h,#6;34h39h存放初始密碼mov r7,#12;mov r0,#40h;設(shè)置新密碼存儲的首地址loop: mov r0,#

18、10h;inc r0;djnz r7,loop;密碼鍵值存放區(qū)清零完畢lcall delay0_1s;mov p0,#03h;液晶的控制代碼call write_instruction; 液晶軟復(fù)位mov p0,#01h;call write_instruction;清屏mov p0,#3fh;設(shè)置單片機與lcd接口數(shù)據(jù)位為8位，顯示行數(shù)為2行，字型為5*10call write_instruction;mov p0,#0fh;整體開顯示，顯示光標(biāo)，光標(biāo)字符位閃爍call write_instruction;mov p0,#06h;光標(biāo)右移整體顯示不移動call write_instructi

19、on;液晶初始化完畢mov r4,#10;mov tmod,#11h;mov th0,#3ch;mov tl0,#0b0h;setb ea;允許開中斷setb et0;定時器t0，0.5s定時中斷初始化完畢ret;系統(tǒng)初始化完畢 ;中斷服務(wù)程序intermit_t0:push acc;push psw;mov th0,#3ch;mov tl0,#0b0h;初值的設(shè)置mov r4,#10;djnz r4,return;cpl led;return: pop psw; pop acc; reti;intermit_t1:push acc;push psw;mov th1,#9eh;mov tl1,

20、#58h;初值設(shè)置djnz r4,return_t1;cpl led;cpl speaker;mov r4,#10;return_t1:pop psw;pop acc;reti;鍵盤掃描；key: call ks;調(diào)用行掃描程序jnz k1;判斷是否有按鍵按下，若a不等于0，說明有按鍵按下jmp key;a等于零再次掃描取值k1: call delay;調(diào)用延時子程序call ks;調(diào)用掃描程序jnz k2;jmp key;k2: clr tr0;關(guān)閉計時器clr led;mov r2,#0feh;行掃描初值為0fe，從0行開始逐行掃描mov r6,#00h;設(shè)置行號初始值為00k3: mov

21、 a,r2;取行掃描字mov p2,a;行掃描字送至p2口mov a,p2;到p2取值jb acc.4,l1;判斷a取列值，第0列有鍵按下嗎？若acc.4=0說明有按鍵按下mov a,#0;將第0列首號00送到aljmp lk;轉(zhuǎn)至鍵號計算程序l1: jb acc.5,l2;第1列有鍵按下嗎？若acc.5=0說明有按鍵按下mov a,#4;將第1列首號04送到aljmp lk;轉(zhuǎn)至鍵號計算程序l2: jb acc.6,l3;第2列有鍵按下嗎？若acc.6=0說明有按鍵按下mov a,#8;將第2列首號08送到aljmp lk;轉(zhuǎn)至鍵號計算程序l3: jb acc.7,next_key;第3列有

22、鍵按下嗎？若acc.7=0說明有按鍵按下mov a,#12;將第3列首號12送到alk: add a,r6;按鍵號=行號+列首號(a)mov r6,a;k4: call ks;調(diào)用掃描子程序(等待按鍵釋放)jnz k4;mov a,r6;mov dptr,#table0;movc a,a+dptr;mov 50h,a; 查表取值存入50h,保護鍵值ret;next_key: inc r6;行號加1mov a,r2;行掃描字送至ajnb acc.7,key;判斷4行都掃描完了嗎？rl a;若未掃描完將行掃描字左移mov r2,a;行掃描字送至r2，為掃描下一行做準(zhǔn)備jmp k3;循環(huán)繼續(xù)掃描下一

23、行;ks: mov p2,#0f0h;送初值到p2口進行掃描，將列線p2.4p2.7設(shè)置為低電平mov a,p2;將掃描的值輸入axrl a,#0f0h;屏蔽與行按鍵無關(guān)的4位，有任意鍵按下時，a不等于0ret;設(shè)置密碼程序set_password:call clear_display;調(diào)用lcd清零顯示程序mov dptr,#table4;查表液晶顯示input passwrod: call input_hint;lcd顯示要顯示的信息mov r0,#40h;輸入密碼的儲存首地址call password;調(diào)用原始密碼jbc returnbit,set_password;先輸入原密碼完畢mo

24、v r5,#6;mov r0,#40h;輸入的密碼的首地址mov r1,#34h;原始密碼的首地址input_compere:mov a,r0;xrl a,r1;用異或進行比較輸入密碼和原密碼jnz input_error;輸入密碼與原密碼不一致時跳至input_errorinc r0;inc r1;nop;nop;djnz r5,input_compere;驗證輸入密碼完畢jmp set_password0;input_error:setb speaker;蜂鳴器響setb led;指示燈亮call clear_display;清屏mov dptr,#table5;查表顯示password

25、error! call input_hint;call delay1_5s;clr speaker;關(guān)蜂鳴器clr led;指示燈滅inc 52h;密碼錯誤次數(shù)加1mov a,52h;cjne a,#3,set_password;sjmp $;輸入密碼錯誤次數(shù)超過3次，鎖死 set_password0:call clear_display;清屏mov dptr,#table2;顯示設(shè)置密碼信息call input_hint;調(diào)用lcd顯示程序mov r0,#40h;call password;輸入密碼顯示程序jbc returnbit,set_password;第一次輸入新密碼完畢call c

26、lear_display;清屏mov dptr,#table3;提示再次輸入密碼信息call input_hint;lcd顯示call delay1_5s;延時;顯示再次輸入新密碼完畢call clear_display;清屏mov dptr,#table4;提示輸入密碼信息call input_hint;調(diào)用lcd顯示程序mov r0,#46h;第二次輸入密碼的首地址call password;jbc returnbit,set_password;第二次輸入新密碼完畢mov r5,#6;mov r0,#40h;mov r1,#46h;set_compere:mov a,r0;xrl a,r1

27、;jnz set_error;顯示設(shè)置錯誤信息inc r0;inc r1;djnz r5,set_compere;mov 34h,40h;mov 35h,41h;mov 36h,42h;mov 37h,43h;mov 38h,44h;mov 39h,45h;存入新密碼完畢jmp main0;設(shè)置新密碼成功，返回主程序set_error:setb speaker;蜂鳴器響setb led;指示燈亮call clear_display;清屏mov dptr,#table5;call input_hint;call delay1_5s;clr speaker;蜂鳴器關(guān)clr led;指示燈滅ljmp

28、 set_password0;前后兩次輸入新密碼不一致，返回重設(shè);輸入密碼開鎖程序input_password:call clear_display;清屏mov dptr,#table4;查表顯示input passwrod: call input_hint;調(diào)用顯示程序mov r0,#40h;call password;調(diào)用原密碼jbc returnbit,input_password;輸入原密碼完畢mov r5,#6;mov r0,#40h;輸入密碼的首地址mov r1,#34h;原始密碼的首地址input_compere0:mov a,r0;xrl a,r1;用異或判斷輸入密碼是否與原始

29、密碼一樣jnz input_error22;判斷密碼有誤inc r0;inc r1;nop;nop;djnz r5,input_compere0;驗證輸入密碼完畢jmp display_right;調(diào)用密碼正確信息input_error22:setb speaker;蜂鳴器響setb led;指示燈亮call clear_display;清屏mov dptr,#table5;調(diào)用密碼錯誤的顯示信息call input_hint;顯示子程序 call delay1_5s;延時 clr speaker;蜂鳴器關(guān)clr led;指示燈滅inc 52h;輸入密碼次數(shù)加1mov a,52h;cjne a

30、,#3,input_password;sjmp $;輸入密碼錯誤超過3次，鎖死display_right:call clear_display;清屏mov dptr,#table6;密碼正確顯示信息call input_hint;顯示輸入密碼正確提示完畢setb open; 開鎖next_key1:call key;nop;nop;cjne a,#f,next_key1;clr open; 按下關(guān)鎖鍵，關(guān)鎖jmp main0; 返回主程序;主程序的子程序strat_display:mov p0,#80h;第一行顯示地址 call write_instruction;調(diào)用寫指令程序mov dpt

31、r,#table1;call input_hint;調(diào)用顯示子程序mov p0,#0c0h;第二行顯示地址call write_instruction;調(diào)用寫指令程序mov dptr,#table11;call input_hint;調(diào)用顯示子程序ret;clear_display:mov display,#01h;lcd屏幕清零call write_instruction;mov p0,#06h;call write_instruction;ret;input_hint:mov r5,#16;要顯示的字符個數(shù)（液晶行為16位）mov a,#00h;查詢的初值all_or_not:movc a,a+dptr;mov display,a;call writedata;調(diào)用寫數(shù)據(jù)inc dptr;clr a;nop;nop;djnz r5,all_or_not;ret;password:mov r5,#6;密碼個數(shù)mov r1,#0c0h;lcd第二行顯示地址mov a,r1;mov p0,a;call write_instruction;調(diào)用lcd初始化程序lo