基于單片機(jī)的電子密碼鎖設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)1

1、鄭州科技學(xué)院單片機(jī)課程設(shè)計(jì)題 目 基于單片機(jī)的電子 密碼鎖設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 顧夢曉 專業(yè)班級(jí) 11級(jí)通信工程2班 學(xué) 號(hào) 201151046 院 （系） 信息工程學(xué)院 指導(dǎo)老師 周喜 完成時(shí)間 2015年01月16日 鄭州科技學(xué)院單片機(jī)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書專業(yè) 11級(jí)通信工程 班級(jí) 2班 學(xué)號(hào) 201151046 姓名 顧夢曉 一、設(shè)計(jì)題目 基于單片機(jī)的電子密碼鎖設(shè)計(jì) 二、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求（1）本設(shè)計(jì)為防止密碼被竊取在輸入密碼時(shí)屏幕上顯示8。（2）設(shè)計(jì)開鎖密碼位為六位密碼的電子密碼鎖。（3）能夠在密碼正確時(shí)顯示“1hello”，密碼錯(cuò)誤時(shí)顯示 “2error”，輸入密碼的位數(shù)時(shí)顯示為8的個(gè)數(shù)。（4）44

2、的矩陣鍵盤中包括0-9的數(shù)字鍵確認(rèn)鍵和消除鍵的功能鍵。（5）本產(chǎn)品具備報(bào)警功能，當(dāng)輸入密碼錯(cuò)誤時(shí)蜂鳴器響（6）在密碼輸入過程中，若輸入錯(cuò)誤，可以利用“c”鍵刪除剛才輸入的錯(cuò)誤的數(shù)字。在輸入密碼的過程中可以隨時(shí)對輸入的密碼進(jìn)行修改。三、主要參考文獻(xiàn)1 何宏主編.單片機(jī)原理與接口技術(shù). m北京:國防工業(yè)出版社. 2006. 072 趙益、徐曉林、周振峰. 電子密碼鎖的系統(tǒng)原理. m北京:清華大學(xué)出版社. 2003. 3 張培仁.基于c語言編程 mcs- 51單片機(jī)原理與應(yīng)用.北京:清華大學(xué)出版社. 2002. 12四、設(shè)計(jì)時(shí)間 2015 年01月 16 日 至 2015 年 01月 16 日 指導(dǎo)

3、教師簽名： 年 月 日 目 錄1 電子密碼鎖的背景12 總體設(shè)計(jì)方案的確定12.1 電子密碼鎖設(shè)計(jì)要求12.2 總體設(shè)計(jì)方案選定23 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)23.1 設(shè)計(jì)原理23.2 單片機(jī)stc89c52簡介33.4七段數(shù)碼管顯示器部分63.5 鍵盤設(shè)計(jì)73.6 蜂鳴器模塊74 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)84.1 主程序模塊85 系統(tǒng)制作及調(diào)試95.1 焊接注意事項(xiàng)95.2 硬件調(diào)試問題及解決方法96 結(jié)論10參考文獻(xiàn)11附錄1：實(shí)物圖12附錄2：元件清單13附錄3：電路原理圖14附錄4：程序151 電子密碼鎖的背景隨著社會(huì)物質(zhì)財(cái)富的日益增長，如何實(shí)現(xiàn)家庭防盜這一問題也變的尤其的突出，而鎖自古以來就是把守門戶的鐵將

4、軍,人們對它要求甚高,即要安全可靠地防盜,又要使用方便。目前普遍使用的機(jī)械鎖結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、價(jià)格便宜。但在使用過程中暴露了很多缺點(diǎn)。隨著人們生活水平的提高，電子密碼防盜作為防盜衛(wèi)士的作用日趨重要。電子密碼鎖用密碼代替鑰匙，不但省去了佩戴鑰匙的煩惱，也從根本上解決了普通門鎖保密性差的缺點(diǎn)。該電子密碼鎖利用單片機(jī)作為主控核心，單片機(jī)（at89s51）所具有的特殊功能使得電子密碼鎖的保密性能大大加強(qiáng)，這樣就可以有效的防止多次試探密碼的可能性。隨著單片機(jī)和其它智能芯片的進(jìn)一步開發(fā)防盜鎖將實(shí)現(xiàn)智能化，這將是鎖的安全性能大大提高。本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)密碼一次輸入的提示功能，若密碼輸入不正確將發(fā)出“嘀嘀”的報(bào)警聲

5、，引起他人警覺。同時(shí)可添加外圍設(shè)備實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程報(bào)警（如添加繼電器一類設(shè)備可以連接到主人的電話上，是主人知道家里有人非法操作，及時(shí)報(bào)警）。若密碼輸入正確將發(fā)出“叮咚”的門鈴聲。本系統(tǒng)使用的單片機(jī)所具有強(qiáng)大的功能能夠?qū)崿F(xiàn)智能控制用來完成密碼的輸入、判斷和比較從而執(zhí)行相應(yīng)的開鎖顯示或報(bào)警等功能。2 總體設(shè)計(jì)方案的確定2.1 電子密碼鎖設(shè)計(jì)要求（1）本設(shè)計(jì)為防止密碼被竊取在輸入密碼時(shí)屏幕上顯示8。（2）設(shè)計(jì)開鎖密碼位為六位密碼的電子密碼鎖。（3）能夠在密碼正確時(shí)顯示“1hello”，密碼錯(cuò)誤時(shí)顯示 “2error”，輸入密碼的位數(shù)時(shí)顯示為8的個(gè)數(shù)。（4）44的矩陣鍵盤中包括0-9的數(shù)字鍵確認(rèn)鍵和消除鍵的功

6、能鍵。（5）本產(chǎn)品具備報(bào)警功能，當(dāng)輸入密碼錯(cuò)誤時(shí)蜂鳴器響（6）在密碼輸入過程中，若輸入錯(cuò)誤，可以利用“c”鍵刪除剛才輸入的錯(cuò)誤的數(shù)字。在輸入密碼的過程中可以隨時(shí)對輸入的密碼進(jìn)行修改。2.2 總體設(shè)計(jì)方案選定采用一種是用以stc89c52為核心的單片機(jī)控制方案。選用單片機(jī)stc89c52 作為本設(shè)計(jì)的核心元件，利用單片機(jī)靈活的編程設(shè)計(jì)和豐富的io端口，及其控制的準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)基本的密碼鎖功能。在單片機(jī)的外圍電路外接輸入鍵盤用于密碼的輸入和一些功能的控制，外接四位數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)顯示功能?？梢钥闯龇桨付刂旗`活準(zhǔn)確性好且保密性強(qiáng)還具有擴(kuò)展功能，根據(jù)現(xiàn)實(shí)生活的需要此次設(shè)計(jì)采用此方案。3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1

7、設(shè)計(jì)原理本系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)由單片機(jī)（at89s51）部分、44行列式鍵盤部分、四聯(lián)七段共陰數(shù)碼管部分、報(bào)警器部分4個(gè)部分所組成。主控器件是單片機(jī),通過連接單片機(jī)的矩陣鍵盤輸入密碼，后經(jīng)過單片機(jī)對用戶輸入的密碼與自己保存的密碼進(jìn)行對比，從而判斷密碼是否正確，然后控制引腳的高低電平傳到開鎖電路或者報(bào)警電路控制開鎖還是報(bào)警。本系統(tǒng)共有兩部分構(gòu)成，即硬件部分與軟件部分。其中硬件部分由電源輸入部分、鍵盤輸入部分、密碼存儲(chǔ)部分、復(fù)位部分、晶振部分、顯示部分、報(bào)警部分組成，軟件部分對應(yīng)的由主程序、初始化程序、晶體管顯示程序、鍵盤掃描程序、啟動(dòng)程序、關(guān)閉程序、鍵功能程序、密碼設(shè)置程序、eeprom讀寫程序和延時(shí)程

8、序等組成。3.2 單片機(jī)stc89c52簡介89c52是intel公司mcs-51系列單片機(jī)中基本的產(chǎn)品，它采用atmel公司可靠的cmos工藝技術(shù)制造的高性能8位單片機(jī)，屬于標(biāo)準(zhǔn)的mcs-51的hcmos產(chǎn)品。 表3-1 stc89c52功能特性標(biāo)準(zhǔn)mcs-51內(nèi)核和指令系統(tǒng)片內(nèi)8krom（可擴(kuò)充64kb外部存儲(chǔ)器）32個(gè)雙向i/o口256x8bit內(nèi)部ram（可擴(kuò)充64kb外部存儲(chǔ)器）3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器時(shí)鐘頻率3.5-12/24/33mhz向上或向下定時(shí)計(jì)數(shù)器改進(jìn)型快速編程脈沖算法6個(gè)中斷源 5.0v工作電壓全雙工串行通信口布爾處理器幀錯(cuò)誤偵測 4層優(yōu)先級(jí)中斷結(jié)構(gòu)自動(dòng)地址識(shí)別 兼

9、容ttl和cmos邏輯電平空閑和掉電節(jié)省模式pdip(40)和plcc(44)封裝形式stc89c52引腳介紹vcc：供電電壓。gnd：接地。1、p0口：p0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向i/o口，名稱為p0.0p0.7。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。本系統(tǒng)中把 “單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中的p0.0端口用導(dǎo)線連接到報(bào)警器上，用來提示密碼輸入的正確或錯(cuò)誤并發(fā)出相應(yīng)的聲音。2、p1口：p1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向i/o口，名稱為p1.0p1.7。p1口的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)ttl邏輯門電路。本系統(tǒng)中把“

10、單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中的p1.0p1.7用導(dǎo)線連接到數(shù)碼管顯示器的一端。用來實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管的顯示。p2口：p2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，名稱為p2.0p2.7 。本系統(tǒng)中把“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中的p2.0p2.7用導(dǎo)線連接到三極管的一端通過三極管放大輸入到數(shù)碼管顯示器上。本系統(tǒng)中由“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中的p1口和p2口共同來完成數(shù)碼管的顯示。p3口：p3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向i/o口，名稱為p3.0p3.7。本系統(tǒng)中把單片機(jī)系統(tǒng)中p3.0-p3.3和p3.4-p3.7端口分別連接到的44行列式鍵盤中的四條橫線、四條豎線上，用來完成密碼的輸入。rst：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要

11、保持rst腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ale/prog：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。/psen：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩/psen有效。xtal1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。xtal2：來自反向振蕩器的輸出。 圖3-2 stc89c52 引腳圖最小系統(tǒng)包括單片機(jī)及其所需的必要的電源、時(shí)鐘、復(fù)位等部件，能使單片機(jī)始終處于正常的運(yùn)行狀態(tài)。(1) 時(shí)鐘電路stc89c52單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)通常有兩種方式產(chǎn)生：一是內(nèi)部時(shí)鐘方式，二是外部時(shí)鐘方式。內(nèi)部時(shí)鐘方式如圖3-3所示。在stc89c52單片機(jī)內(nèi)部有

12、一振蕩電路，只要在單片機(jī)的xtal1(18)和xtal2(19)引腳外接石英晶體(簡稱晶振)，就構(gòu)成了自激振蕩器并在單片機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖信號(hào)。圖3-3 stc89c52內(nèi)部時(shí)鐘電路(2) 復(fù)位電路當(dāng)在stc89c52單片機(jī)的rst引腳引入高電平并保持2個(gè)機(jī)器周期時(shí)，單片機(jī)內(nèi)部就執(zhí)行復(fù)位操作。本設(shè)計(jì)就是用的按鍵手動(dòng)復(fù)位。按鍵手動(dòng)復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。其中電平復(fù)位是通過rst(9)端與電源vcc接通而實(shí)現(xiàn)的。圖3-4 stc89c52復(fù)位電路3.4七段數(shù)碼管顯示器部分七段led顯示器由7個(gè)發(fā)光二極管組成，其中7個(gè)長條形的發(fā)光管排列成“日”字形，如上圖所示，由七個(gè)發(fā)光二極管組成的七段顯示器

13、。如再加一個(gè)賀點(diǎn)形的發(fā)：共陰和共陽結(jié)構(gòu)的led顯光管在顯示器的右下角作為顯示小數(shù)點(diǎn)用，則組成八段led顯示器。它能顯示各種數(shù)字及部份英文字母。led顯示器有兩種不同的形式：一種是8個(gè)發(fā)光二極管的陽極都連在一起的，稱之為共陽led顯示器；另一種是8個(gè)發(fā)光二極管的陰極都連在一起的，稱之為共陰led顯示器圖3-5 stc89c52復(fù)位電路3.5 鍵盤設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)就采用行列式鍵盤。2和4，1和3各為一對通斷按鈕。本設(shè)計(jì)使用2和4引腳。各行2引腳相串聯(lián)分別連接單片機(jī)的p1.0-p1.4引腳。各列4引腳相串聯(lián)分別連接單片機(jī)的p1.5-p1.7引腳。圖3-6 鍵盤整體?？驁D3.6 蜂鳴器模塊蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路包

14、含三個(gè)部分：三極管、蜂鳴器、限流電阻。蜂鳴器為發(fā)聲元件，在其兩端施加直流電壓（有源蜂鳴器）就可以發(fā)聲。三極管q1起開關(guān)作用，其基極的低電平使三極管飽和導(dǎo)通，使蜂鳴器發(fā)聲；而基極高電平則使三極管關(guān)閉，蜂鳴器停止發(fā)聲。圖3-7 蜂鳴器電路 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1 主程序模塊本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)由主程序、初始化程序、數(shù)碼管顯示程序、鍵盤掃描程序、鍵功能程序、密碼設(shè)置程序、eeprom讀寫程序和延時(shí)程序等組成。n y y開始系統(tǒng)初始化、密碼設(shè)置輸入密碼、按鍵識(shí)別正確？密碼比較 開門、數(shù)碼管顯示、鈴音提示 終 止數(shù)碼管顯示、報(bào)警清除密碼 圖4-1 主程序的流程圖4.2 軟件調(diào)試在硬件支持的環(huán)境下，用prote

15、us設(shè)計(jì)好的電路，keil編好的程序編譯成芯片可識(shí)別的hex文件，利用pc機(jī)寫進(jìn)proteus程序圖芯片內(nèi)進(jìn)行仿真測試，并對其出現(xiàn)的錯(cuò)誤進(jìn)行修改。5 系統(tǒng)制作及調(diào)試5.1 焊接注意事項(xiàng)lcd的注意事項(xiàng)：（1）焊接lcd基板時(shí)，將其小心、平衡地插入萬用板插孔焊接，以避免損壞基板也比較美觀。（2）焊接時(shí)，基板不宜長時(shí)間置于焊錫蒸汽中，焊接時(shí)間保持在10秒以內(nèi)。（3）顯示器表面保護(hù)膜直到焊接完成再揭掉，以免污染顯示器表面。單片機(jī)焊接注意事項(xiàng)：stc89c52單片機(jī)芯片相比較而言是脆弱的，所以需要使用芯片底座，一切焊接結(jié)束之后下載好程序再把單片機(jī)插入底座。其他的電子器件焊接注意事項(xiàng)：5.2 硬件調(diào)試問

16、題及解決方法本設(shè)計(jì)在焊接調(diào)試時(shí)遇到的問題以及解決方法：數(shù)碼管顯示器焊接時(shí)的問題：（1）接通電源后，lcd顯示不亮，調(diào)整電路之后，顯示亮度合適。（2）接通電源后不能正常運(yùn)行，推斷可能是程序出現(xiàn)問題。重新下載程序，可以運(yùn)行。6 結(jié)論我們剛開始決定做這個(gè)課題時(shí)，感覺對此摸不透頭緒，可以說是一頭霧水，毫無經(jīng)驗(yàn)可言。題目確定以后開始做這個(gè)設(shè)計(jì)。我們小組先是進(jìn)行了收集資料，選擇方案，確定要用到的器件然后手工繪制簡單的原理圖以及編寫程序。之后我們分工合作，一人主攻對各個(gè)器件的原理、功能以及器件各引腳的分布、作用。一人主攻熟悉仿真軟件和程序編譯、下載。一人主攻實(shí)物焊接。雖然各有主攻方向但遇到問題時(shí)依然是相互探

17、討商議。在做課程設(shè)計(jì)的過程中原理圖繪制頗費(fèi)了點(diǎn)勁但最終還是做到了，理論上可以實(shí)現(xiàn)。接下來是焊接部分，這塊完成的很快，只是在顯示焊接上有點(diǎn)問題，經(jīng)調(diào)整之后，可正常運(yùn)行。通過這次的課程設(shè)計(jì)，發(fā)現(xiàn)自己對于編程這塊欠缺太多，對c理解和運(yùn)用不夠深。而在原理圖和焊接方面比較熟練，遇到的問題可以解決。也明白做一件事需要耐心和知識(shí)，再者就是查資料和合作。細(xì)心的堅(jiān)持下去就可以做到想做的事。在以后的學(xué)習(xí)工作中依然需要努力，加油向上。16參考文獻(xiàn)1 何宏.單片機(jī)原理與接口技術(shù).m北京:國防工業(yè)出版社. 2006.07. 10502 謝宜仁.單片機(jī)實(shí)用技術(shù)問答.m北京:人民郵電出版社.2003.02. 801213

18、梁麗.電子密碼鎖的計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì).m 北京:國防工業(yè)出版社. 2005. 45804 趙益、徐曉林、周振峰.電子密碼鎖的系統(tǒng)原理.m北京:清華大學(xué)出版社. 2003.15.10145 房小翠、王金鳳.單片機(jī)實(shí)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù).m北京:國防工業(yè)出版社. 1999.06 .601286 張培仁.基于c語言編程 mcs-51單片機(jī)原理與應(yīng)用.m北京: 清華大學(xué)出版社. 2002.12.901607 龔運(yùn)新.單片機(jī)c語言開發(fā)技術(shù).m清華大學(xué)出版社. 2006. 10. 5297附錄1：實(shí)物圖附錄2：元件清單序號(hào)名稱規(guī)格數(shù)量1線路板單面pcb板12按鍵12*1213數(shù)碼管4位24電阻4.7k95電阻1k2

19、6電阻10k17排阻1k18三極管901299蜂鳴器110單片機(jī)stc89c52111電解電容10uf112瓷片電容30pf213瓷片電容分104214集成電路插座40腳115晶振12m116發(fā)光二極管led117按鍵6*612附錄3：電路原理圖附錄4：程序#include unsigned char wl=1,2,3,4,5,6; unsigned char code wl1=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7, 0xef,0xdf,0xbf,0x7f;/掃描 unsigned char code wl2=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66, 0x6d,0x7d,0x07,

20、0x7f,0x6f, 0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71,0x00,0x40,0x73,0xff; /數(shù)碼管顯示數(shù)字部分unsigned char code wl8=0x00,0x00,0x77,0x3f,0x77, 0x77,0x79,0x5b;/數(shù)碼管顯示2errorunsigned char code wl9=0x00,0x00,0x3f,0x38,0x38, 0x79,0x76,0x06;/數(shù)碼管顯示1hellounsigned char wl38=18,16,16,16,16,16,16,16; unsigned char wl4; unsigned char

21、 wl5; unsigned char wl6; unsigned char wl7;unsigned char zw;unsigned char zq; unsigned char wl7count; unsigned char wllen=6; unsigned char getwl6; bit wl7overflag; bit errorflag; bit rightflag; unsigned int second3; unsigned int aa,bb; unsigned int cc; bit wl8flag; bit alarmflag; bit hibitflag; unsi

22、gned char wl8a,wl8b; void main(void) unsigned char i,j; tmod=0x01; th0=(65536-300)/256; tl0=(65536-300)%256; tr0=1; et0=1; ea=1; while(1) /鍵盤輸入部分 p3=0xff; p3_4=0; wl6=p3; wl6=wl6 & 0x0f; if (wl6!=0x0f) for(i=10;i0;i-) for(j=248;j0;j-); wl6=p3; wl6=wl6 & 0x0f; if (wl6!=0x0f) wl6=p3; wl6=wl6 & 0x0f; s

23、witch(wl6) case 0x0e: wl7=12; break; case 0x0d: wl7=13; break; case 0x0b: wl7=14; break; case 0x07: wl7=15; break; wl6=p3; /p1_1=p1_1; if(wl7=0) & (wl710) if(wl7count6) wl7count=6; wl7overflag=1;/wl7 overflow else if(wl7=12)/delete wl7 if(wl7count0) wl7count-; getwlwl7count=0; wl3wl7count+2=16; else

24、 wl7overflag=1; else if(wl7=15)/enter wl7 if(wl7count!=wllen) errorflag=1; rightflag=0; second3=0; else for(i=0;i0;i-) for(j=248;j0;j-); wl6=p3; wl6=wl6 & 0x0f; if (wl6!=0x0f) wl6=p3; wl6=wl6 & 0x0f; switch(wl6) case 0x0e: wl7=11; break; case 0x0d: wl7=3; break; case 0x0b: wl7=6; break; case 0x07: wl7=9; break; wl6=p3; /p1_1=p1_1; if(wl7=0) & (wl710) if(wl7count6) wl7count=6; wl7overflag=1;/wl7 ov