單片機(jī)課程設(shè)計報告基于AT89C52單片機(jī)的電子密碼鎖設(shè)計

1、沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計專用紙 .18摘 要隨著社會的發(fā)展進(jìn)步，密碼鎖逐漸成為我們生活中很重要的一部分，密碼鎖是安全的一個很好的保障措施。本論文設(shè)計一個基于單片機(jī)和存儲器的，能夠進(jìn)行開鎖，上鎖，修改密碼的電子密碼鎖。電子密碼鎖是現(xiàn)代電子科技與安全結(jié)合的產(chǎn)物。它在現(xiàn)代鎖業(yè)扮演著重要的角色，本文的主要內(nèi)容是用at89c52單片機(jī)為核心控制元件，用存儲器24c04進(jìn)行存儲密碼鎖的密碼，當(dāng)用戶輸入的密碼與存儲器儲存的密碼相同時，即可開鎖成功，并也可以修改密碼，若不相同，則不能開鎖，并提示密碼錯誤。關(guān)鍵詞：at89c52單片機(jī) 密碼鎖 lcd 矩陣鍵盤 目錄摘 要1目錄21.引 言32. 總體設(shè)計42.1基

2、本原理42.2系統(tǒng)總體框圖及設(shè)計思路43.詳細(xì)設(shè)計53.1 硬件設(shè)計53.2軟件設(shè)計.83.2.1程序設(shè)計思路83.2.2 程序流程圖83.2.3 程序代碼94. 系統(tǒng)調(diào)試及分析155.心得體會17參考文獻(xiàn)181.引 言單片機(jī)又稱單片微控制器,它不是完成某一個邏輯功能的芯片,而是把一個計算機(jī)系統(tǒng)集成到一個芯片上。相當(dāng)于一個微型的計算機(jī)，和計算機(jī)相比，單片機(jī)只缺少了i/o設(shè)備。概括的講：一塊芯片就成了一臺計算機(jī)。它的體積小、質(zhì)量輕、價格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。同時，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)是了解計算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。 密碼鎖是一種通過密碼輸入來控制電路或是芯片工作，從而控制機(jī)械開關(guān)的

3、閉合，完成開鎖、閉鎖任務(wù)的電子產(chǎn)品。它的種類很多，有簡易的電路產(chǎn)品，也有基于芯片的性價比較高的產(chǎn)品?，F(xiàn)在應(yīng)用較廣的數(shù)字密碼鎖是以芯片為核心，通過編程來實現(xiàn)的。其性能和安全性已大大超過了機(jī)械鎖。其特點是保密性好，隨機(jī)開鎖成功率幾乎為零。密碼可變，用戶可以隨時更改密碼，防止密碼被盜，同時也可以避免因人員的更替而使鎖的密級下降。無活動零件，不會磨損，壽命長。使用靈活性好，不像機(jī)械鎖必須佩帶鑰匙才能開鎖。數(shù)字密碼鎖操作簡單易行，一學(xué)就會。2. 總體設(shè)計2.1基本原理電子密碼鎖是才用存儲芯片24c04進(jìn)行存放密碼，單片機(jī)可以對24c04進(jìn)行讀取密碼和寫入密碼，本密碼鎖是事先吧初始密碼123456寫入24

4、c04中，用戶輸入密碼后，通過對用戶輸入的密碼和24c04中的密碼進(jìn)行比較，若比較相同則提示開鎖稱成功，開鎖后，用戶可以修改密碼，即把用戶輸入的新密碼寫入到24c04當(dāng)中，并清除之前的密碼，按下保存鍵后，繼成功修改密碼。其中24c04的原理如下：at24c04是美國atmel公司的低功耗cmos型e2prom，內(nèi)含2568位存儲空間，具有工作電壓寬(2.55.5 v)、擦寫次數(shù)多(大于10000次)、寫入速度快(小于10 ms)、抗干擾能力強(qiáng)、數(shù)據(jù)不易丟失、體積小等特點。而且他是采用了i2c總線式進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫的串行器件，占用很少的資源和io線，并且支持在線編程，進(jìn)行數(shù)據(jù)實時的存取十分方便。at

5、24c04中帶有的片內(nèi)地址寄存器。每寫入或讀出一個數(shù)據(jù)字節(jié)后，該地址寄存器自動加1，以實現(xiàn)對下一個存儲單元的讀寫。所有字節(jié)均以單一操作方式讀取。為降低總的寫入時間，一次操作可寫入多達(dá)8個字節(jié)的數(shù)據(jù)。i2c總線是一種用于ic器件之間連接的二線制總線。他通過sda(串行數(shù)據(jù)線)及scl(串行時鐘線)兩根線在連到總線上的器件之間傳送信息，并根據(jù)地址識別每個器件。 at24c02正是運(yùn)用了i2c規(guī)程，使用主從機(jī)雙向通信，主機(jī)(通常為單片機(jī))和從機(jī)(at24c04)均可工作于接收器和發(fā)送器狀態(tài)。主機(jī)產(chǎn)生串行時鐘信號(通過scl引腳)并發(fā)出控制字，控制總線的傳送方向，并產(chǎn)生開始和停止的條件。無論是主機(jī)還是

6、從機(jī)，接收到一個字節(jié)后必須發(fā)出一個確認(rèn)信號ack。at24c04的控制字由8位二進(jìn)制數(shù)構(gòu)成，在開始信號發(fā)出以后，主機(jī)便會發(fā)出控制字，以選擇從機(jī)并控制總線傳送的方向。2.2系統(tǒng)總體框圖及設(shè)計思路電子密碼鎖24c04存儲密碼矩陣鍵盤進(jìn)行輸入lcd顯示提示信息 總體設(shè)計思路：本設(shè)計利用單片機(jī)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)基本的密碼鎖功能，還能添加掉電存儲。其中，0-9為用戶可以輸入密碼可選擇的數(shù)字，10號功能為開鎖鍵，11號功能為上鎖，12號功能為輸入修改后的密碼，13號功能為保存密碼，14號功能為重新輸入。利用lcd來顯示提示信息，用led來提示密碼鎖的狀態(tài)。3.詳細(xì)

7、設(shè)計3.1 硬件設(shè)計1芯片及原理介紹（一） at89c52at89c52與mcs-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容 、8k字節(jié)在系統(tǒng)可編程flash存儲器、 1000次擦寫周期、 全靜態(tài)操作：0hz33mhz 、 三級加密程序存儲器 、 32個可編程i/o口線 、三個16位定時器/計數(shù)器 八個中斷源 、全雙工uart串行通道、 低功耗空閑和掉電模式 、掉電后中斷可喚醒 、看門狗定時器 、雙數(shù)據(jù)指針 、掉電標(biāo)識符 。 p1口引腳特殊功能p1.0t2（定時器t2外部輸入）p3口引腳p3.0rxd（串行輸入口）p3.1txd（串行輸出口）p3.2（外部中斷0）p3.3（外部中斷1）p3.4t0（定時器0外部輸入）

8、p3.5t1（定時器1外部輸入）p3.6wr(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)p3.7rd（外部數(shù)據(jù)存儲器讀先通）at89c52的一些特殊功能口，如下表所示：（二） 矩陣鍵盤使用矩陣鍵盤，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(jī)接口時所占用的i/o線的數(shù)目，在按鍵比較多的時候，通常采用這樣方法。其原理如圖。本設(shè)計中矩陣鍵盤接在單片機(jī)的p1口。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)只需要n條行線和m條列線，即可組成具有nm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(jī)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。

9、當(dāng)確認(rèn)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；另一種是速度較快的線反轉(zhuǎn)法。（三） lcd1602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)的顯示采用了lcd1602作為顯示模塊，其能夠同時顯示16x02即32個字符。lcd在系統(tǒng)中，其d0-d7引腳分別接單片機(jī)的p0口、vss和vdd分別接電源和地線、vee為液晶亮度調(diào)節(jié)按鈕（可接電位器）、rs為數(shù)據(jù)或命令的選擇端接p2.0、rw為讀寫的選擇端接p2.1、e為使能信號接p2.2。如圖所示。（四） 24c04本設(shè)計中為了在系統(tǒng)掉電時能夠保存系統(tǒng)的設(shè)置密碼，使用了具有i2c總線

10、接口的e2prom的24c04芯片來保存密碼鎖的密碼。scl串行時鐘 at24c02串行時鐘輸入管腳用于產(chǎn)生器件所有數(shù)據(jù)發(fā)送或接收的時鐘，這是一個輸入管腳。 sda串行數(shù)據(jù)/地址 at24c02 雙向串行數(shù)據(jù)/地址管腳用于器件所有數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收，sda 是一個開漏輸出管腳，可與其它開漏輸出或集電極開路輸出進(jìn)行線或（wire-or）。 a0、a1、a2器件地址輸入端 這些輸入腳用于多個器件級聯(lián)時設(shè)置器件地址，當(dāng)這些腳懸空時默認(rèn)值為0。當(dāng)使用at24c02 時最大可級聯(lián)8個器件。如果只有一個at24c02被總線尋址，這三個地址輸入腳（a0、a1、a2 ）可懸空或連接到vss，如果只有一個at24

11、c02被總線尋址這三個地址輸入腳（a0、a1、a2 ）必須連接到vss。 wp寫保護(hù) 如果wp管腳連接到vcc，所有的內(nèi)容都被寫保護(hù)只能讀。當(dāng)wp管腳連接到vss 或懸空允許器件進(jìn)行正常的讀/寫操作2.硬件原理圖p1口通過連接1個矩陣鍵盤，作為密碼輸入和功能選擇按鍵；p0口接lcd1602的8位數(shù)據(jù)通信線；p2.0，p2.1，p2.2接lcd控制端；p3.2和p3.3接24c04。 3.2 軟件設(shè)計. 3.2.1程序設(shè)計思路電子密碼鎖工作的主要過程是lcd提示開始選擇操作功能（選擇開鎖還是更改密碼），通過10號鍵盤開鎖，13號14號進(jìn)行密碼的修改與保存。當(dāng)用戶選擇開鎖時，通過鍵盤輸入開鎖密碼。

12、如果密碼輸入正確，則lcd提示密碼正確、led燈亮表示開鎖。如果密碼輸入錯誤則lcd提示密碼錯誤。當(dāng)用戶選擇更改密碼功能時，要求用戶先輸入當(dāng)前密碼。當(dāng)密碼正確時lcd提示用戶進(jìn)一步操作。單片機(jī)向24c04寫入新密碼，否則提示錯誤并返回初狀態(tài)。3.2.1程序流程圖開始功能鍵盤掃描檢測子程序輸入開鎖還是改密碼？提示輸入開鎖密碼lcd用*動態(tài)提示已輸入數(shù)字提示輸入舊密碼將已輸入的數(shù)字暫存與單片機(jī)ram判斷舊密碼是否正確？n提示密碼錯誤調(diào)用存于24c04的密碼與其比較？y清單片機(jī)ram密碼暫存區(qū)提示輸入新密碼yn判斷輸入的密碼是正確？第一個led亮n提示出錯y將新密碼寫入at24c02 結(jié)束提示密碼修

13、改成功3.2.3 程序代碼1、預(yù)定義部分#include#include#include#include #include #include #define uchar unsigned char#define uint unsigned int/上次按鍵和當(dāng)前按鍵序號，該矩陣中序號范圍015,16表示無按鍵uchar pre_keyno=16,keyno=16;uchar code title_text=your password.;/標(biāo)題字符串uchar dsy_buffer16= ;/顯示緩沖uchar userpassword7= ;/用戶輸入的密碼uchar iic_password

14、7;uchar is_valid_user = 0;uchar i = 0;void beep();uchar clear_password();sbit led_open = p20;/開鎖燈亮sbit beep = p37;/蜂鳴器2、功能控制void key_main() p1 = 0xf0; if(p1 != 0xf0) keyno = keys_scan(); /掃描鍵盤獲取鍵序號keyno if(pre_keyno != keyno) if(i=6) switch ( keyno ) case 0: case 1: case 2: case 3: case 4: case 5: c

15、ase 6: case 7: case 8: case 9: if (i = 0) display_string( ,0x40); userpasswordi = keyno + 0; userpasswordi+1 = ;/dsy_bufferi = userpasswordi; dsy_bufferi = *; dsy_bufferi+1 = ; display_string(dsy_buffer,0x40); i+;break; case 10: /按a鍵開鎖 if (strcmp(userpassword,iic_password) = 0) led_open = 0; /點亮led

16、clear_password(); display_string(unlock ok! ,0x40); is_valid_user = 1; else led_open =1; /關(guān)閉led clear_password(); display_string(error ! ,0x40); is_valid_user = 0; i = 0; break; case 11: /按b鍵上鎖 led_open =1; clear_password(); display_string(title_text,0x00); display_string( ,0x40); i = 0; is_valid_us

17、er = 0; break; case 12: /按c鍵設(shè)置新密碼 /如果是合法用戶則提示輸入新密碼 if ( !is_valid_user ) display_string(no rights !,0x40); else i = 0; display_string(new password: ,0x00); display_string( ,0x40); break; case 13: /按d鍵保存新密碼 if ( !is_valid_user ) display_string(no rights !,0x40); else sendstring(0xa0, 0 , userpassword

18、, 6); /重新讀入剛寫的密碼 recstring(0xa0, 0 , iic_password, 6); iic_password6 = ; i = 0; display_string(title_text,0x00); display_string(password saved! ,0x40); break; case 14: /按e鍵消除所有輸入 i = 0; clear_password(); display_string( ,0x40); beep(); pre_keyno = keyno;/delay(100);/ beep(); delay(100); p1= 0xf0; wh

19、ile (p1 != 0xf0); /如果有鍵未釋放則等待 while (p1 = 0xf0); /如果沒有再次按下按鍵則等待 3、24c04讀寫程序 /-從芯片讀取1字節(jié)uchar recbyte() uchar i,rd; rd=0x00; sda=1; for(i=0;i8;i+) scl=1;rd=1;rd|=sda;delay4us();scl=0;delay4us(); scl=0; delay4us(); return rd;/-向芯片發(fā)送一個字節(jié)uchar sendbyte(uchar wd) uchar i; bit ack0; for(i=0;i8;i+) sda=(bit

20、)(wd&0x80); _nop_();_nop_(); scl=1;delay4us(); scl=0; wd=1; delay4us(); sda=1; scl=1; delay4us(); ack0=!sda; scl=0; delay4us(); return ack0;/發(fā)送多字節(jié)數(shù)據(jù)函數(shù) uchar sendstring(uchar slave,uchar subaddr,uchar *buffer,uchar n)uchar i;start();if(!sendbyte(slave) return 0;if(!sendbyte(subaddr) return 0;for(i=0;

21、in-1;i+)if(!sendbyte(bufferi) return 0; stop(); return 1;/-接收多字節(jié)數(shù)據(jù)函數(shù)uchar recstring(uchar slave,uchar subaddr,uchar *buffer,uchar n)uchar i;start();if(!sendbyte(slave) return 0;if(!sendbyte(subaddr) return 0;start();if(!sendbyte(slave+1) return 0;for(i=0;in-1;i+) bufferi=recbyte(); ack(); buffern-1=

22、 recbyte(); no_ack(); stop(); return 1;4、lcd1602顯示部分/測試lcd忙狀態(tài) 返回resultbit lcd_bz()bit result;rs = 0;rw = 1;eq = 1;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();result = (bit)(p0&0x80);eq = 0;return result; /寫指令數(shù)據(jù)到lcdvoid lcd_wcmd(uchar cmd)rs = 0;rw = 0;eq = 0;p0 = cmd;eq = 1;delay_lcd(1);eq = 0;/寫入顯示數(shù)據(jù)到lcdvoid l

23、cd_wdat(uchar dat)while(lcd_bz();rs = 1;rw = 0; p0 = dat;delay_lcd(1);eq = 1;eq = 0;/lcd初始化void lcd_init()lcd_wcmd(0x38);/顯示模式設(shè)置，5*7點陣，8位數(shù)據(jù)接口while(lcd_bz();lcd_wcmd(0x0c);/顯示開及光標(biāo)設(shè)置不顯示lcd_wcmd(0x06);/顯示光標(biāo)移動設(shè)置lcd_wcmd(0x01);/顯示清屏void display_string(uchar *str,uchar lineno)/在液晶指定行顯示字符串uchar i;lcd_wcmd(0x80 + lineno);for(i=0; i4)0x0f;switch(temp)case 1: k+=0;break;case 2: k+=4;break;case 4: k+=8;break;case 8: k+=12;break;default:break ;/keyno=k;return k;6、主函數(shù)void main