畢業(yè)設計（論文）基于單片機電子密碼鎖

1、摘 要隨著社會物質(zhì)財富的日益增長和人們生活水平的提高，安全成為居民最為重視的問題。傳統(tǒng)的機械鎖由于其構造的簡單，被撬的事件屢見不鮮。電子密碼鎖是由電子電路控制鎖體的新型鎖具，它采用觸摸鍵盤方式輸入開鎖密碼，操作方便。觸摸式電子鎖的輸入部分采用觸摸開關（鍵盤輸入），其優(yōu)勢在于傳統(tǒng)的機械開關之出在于其保密性高，使用靈活性好，安全系數(shù)高，無活動零件，不會磨損，電子密碼鎖受到很多人的喜歡。出于成本問題本次設計只采用按鈕替代觸摸式按鍵。在安全技術防范領域，具有防盜報警功能的電子密碼鎖逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機械式密碼鎖，克服了機械式密碼鎖密碼量少、安全性能差的缺點，使密碼鎖無論在技術上還是在性能上都大大提高一步。

2、隨著大規(guī)模集成電路技術的發(fā)展，特別是單片機的問世，出現(xiàn)了帶微處理器的智能密碼鎖，它除具有電子密碼鎖的功能外，還引入了智能化管理、專家分析系統(tǒng)等功能，從而使密碼鎖具有很高的安全性、可靠性，應用日益廣泛。電子密碼鎖種類繁多，但這類產(chǎn)品的特點是針對特定有效卡、指紋或聲音有效，且不能實現(xiàn)遠程控制，只能適用于保密要求高且供個人使用的箱、柜、房間等。而且卡片式ic卡還有易丟失等特點，加上其成本一般較高，一定程度上限制了這類產(chǎn)品的普及和推廣。電子密碼鎖具有安全性高、成本低、功耗低、易操作等優(yōu)點。在科學技術不斷發(fā)展的今天，電子密碼防盜鎖作為防盜衛(wèi)士的作用也日趨重要。本設計采用單片機at89s52作為單片機的核

3、心單元，設計了一款具有本機開鎖和報警功能的電子密碼鎖，既簡單又適用。關鍵詞：單片機 at89s52 密碼鎖 矩陣鍵盤 匯編語言目錄1前言42設計的基礎依據(jù)42.1關于匯編語言42.2主控芯片at89s5262.2.1at89s52性能簡介72.2.2at89s52引腳功能說明83文獻綜述114總體方案確定124.1電子密碼鎖的設計分析124.2系統(tǒng)總體方案設計134.3初步設計思路155硬件電路設計155.1晶振電路155.2led顯示電路165.3鍵盤電路設計175.4復位部位185.5開鎖電路195.6報警電路206軟件設計216.1軟件設計思路216.2主程序設計216.3子程序設計22

4、6.3.1顯示子程序226.3.2按鍵判斷子程序236.3.3按鍵功能子程序246.3.4數(shù)字鍵輸入子程序256.3.5退格鍵子程序266.3.6enter鍵子程序276.3.7設置鍵子程序296.3.8退設置鍵子程序306.3.9close子程序317實驗及調(diào)試328結論33致 謝35參 考 文 獻36附 錄371 前言目前，機械鎖是我們目前最常用的鎖，其機構簡單、使用方便、價格便宜。但在使用中暴露了很多缺點：一是機械鎖是靠金屬制成的鑰匙上的不同齒形與鎖芯的配合來工作的。據(jù)統(tǒng)計，每4000把鎖中就有兩把鎖的鑰匙齒牙相同或類似，故安全性低。根據(jù)國外的統(tǒng)計資料，裝有電子防盜裝置的商業(yè)區(qū)或居民區(qū)盜

5、竊犯罪率平均下降30左右。二是鑰匙一旦丟失，無論誰撿到都可以將鎖打開。三是機械鎖的材料大多為黃銅，質(zhì)地較軟，容易損壞。四是機械鎖鑰匙易于復制，不適于諸如賓館等公共場所使用。出于安全、方便等方面的需要，許多智能鎖(如指紋辨別、ic卡識別)已相繼問世，但這類產(chǎn)品的特點是針對特定指紋或有效卡，只能適用于保密要求高且僅供個別人使用的箱、柜、房間等。另外，卡片式的ic卡易丟失，加上其成本一般較高，在一定程度上限制了這類產(chǎn)品的普及和推廣。隨著人們生活水平的提高，電子密碼防盜鎖作為防盜衛(wèi)士的作用日趨重要。電子密碼防盜鎖用密碼代替鑰匙，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。同時可設

6、多組密碼，其中有一組是管理員密碼，可以增加用戶密碼又清除所有用戶密碼。電子密碼鎖是目前流行的防盜工具，研究電子密碼鎖有一定的重要性。2 文獻綜述隨著人們生活水平的提高和安全意識的加強，對安全的要求也就越來越高。在日常的生活和工作中,住宅與部門的安全防范、單位的文件檔案、財務報表以及一些個人資料的保存多以加鎖的辦法來解決。若使用傳統(tǒng)的機械式鑰匙開鎖，人們常需攜帶多把鑰匙,使用極不方便,且鑰匙丟失后安全性即大打折扣。隨著科學技術的不斷發(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運而生。密碼鎖具有安全性高、成本低、功耗低、易操作

7、等優(yōu)點。電子工業(yè)的迅速發(fā)展，數(shù)字電子技術已經(jīng)深入到了人們生活的各個層面，在國內(nèi)外各種各樣的電子產(chǎn)品也正在日新月異地向著高精尖技術發(fā)展。在安全技術防范領域，具有防盜報警功能的電子密碼鎖代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機械式密碼鎖，克服了機械式密碼鎖密碼量少、安全性能差的缺點，使密碼鎖無論在技術上還是在性能上都大大提高一步。目前使用的電子密碼鎖大部分是基于單片機技術，以單片機為主要器件，其編碼器與解碼器的生成為軟件方式。在實際應用中，由于程序容易跑飛，系統(tǒng)的可靠性能較差?；诂F(xiàn)場可編程邏輯門陣列器件的電子密碼鎖，用門電路構造系統(tǒng)，所有算法完全由硬件電路來實現(xiàn)，使得系統(tǒng)的工作可靠性大為提高。由于門電路也具有現(xiàn)場可編程功能

8、，當設計需要更改時，只需更改門電路中的控制和接口電路，無需更改外部電路的設計，大大提高了設計的效率。從目前的技術水平和市場認可程度看，國內(nèi)外使用最為廣泛的是鍵盤式電子密碼鎖，該產(chǎn)品主要應用于保險箱、保險柜和金庫，還有一部分應用于保管箱和運鈔車。鍵盤式電子密碼在鍵盤上輸入，與打電話差不多，因而易于掌握，其突出優(yōu)點是“密碼”是記在被授權人腦子里的數(shù)字和字符，既準確又可靠，不會丟失，難以被竊。但是密碼不能太簡單，太簡單了就容易被他人在鍵盤上試探出來，或者可能被旁觀者窺測出來，造成保密性不足。當然，密碼又不能太復雜，太復雜了可能自己都糊涂了，或者輸入密碼操作成功率低，造成使用不便。因此，為了發(fā)揚優(yōu)點、

9、克服弱點，鍵盤式電子密碼也在不斷發(fā)展中，如“任意設定密碼”技術使得被授權人可以根據(jù)自己的需要或喜好設定密碼，常用常新；而“更改密碼”技術使得本次輸入的密碼將自動更改成下次應輸入的密碼，更改的規(guī)律不為他人所知，因而不怕旁觀者窺測，顯示的窄小角度只能由操作者正面看得到，因而即使旁觀者看見操作動作也難以窺測出密碼?？傊?，盡管新式電子防盜鎖層出不窮，但鍵盤式電子密碼防盜鎖仍然“老樹發(fā)新芽”，不僅在市場上居于主流地位，而且，還經(jīng)常作為其他類型電子防盜鎖的輔助輸入手段。3 設計的基礎依據(jù)3.1 匯編語言的簡單介紹匯編語言是計算機及電子信息類專業(yè)十分重要的基礎課程，學好微機原理、操作系統(tǒng)、編譯原理的知識準備

10、。它能充分發(fā)和利用計算機硬件特性的語言，能夠完成高級語言難以勝任甚無法完成的任務。一、匯編語言特點匯編語言是計算機能提供給用戶的最快而又最有效的語言，時能夠利用計算機所有硬件特性并能直接控制硬件。所以高級言簡單、易學且開發(fā)效率高，而匯編語言復雜、難懂、開發(fā)效低。對匯編語言的課程特點主要表現(xiàn)在以下兩個方面：(一)匯編語言的優(yōu)點。主要變現(xiàn)在以下兩個方面：第一，匯編語言容易得到高時空效率的程序 。由于匯編語言本質(zhì)上就機器語言，可直接、有效地控制計算機硬件，因而與高級語言比，容易得到運行速度快、執(zhí)行代碼短、占用內(nèi)存空間少的高空效的目標程序 。第二，用匯編語言能設計出高級語言無法實的程序。正是由于與機器

11、的密切相關性，使得匯編語言能充分用計算機的硬件特性，編寫出與硬件緊密相關而高級語言又無實現(xiàn)的程序來。 (二)匯編語言的缺點。主要表現(xiàn)在兩點：第一，匯編語言難、難理解、難調(diào)試難維護等。第二，匯編語言程序可移植性差。 3.2 主控芯片at89s52單片機也被稱為微控制器（microcontroller unit），英文縮寫mcu，它最早是被用在工業(yè)控制領域。單片機由芯片內(nèi)僅有cpu的專用處理器發(fā)展而來。最早的設計理念是通過將大量外圍設備和cpu集成在一個芯片中，使計算機系統(tǒng)更小，更容易集成進復雜的而對體積要求嚴格的控制設備當中。單片機按用途大體上可分為兩大類，一是通用型單片機，二是專用型單片機。單

12、片機用途十分廣泛，比如手機，家電，工業(yè)控制，機械人，都是一些自動的，或智能裝置，在我們生活當中隨時可以找到單片機的存在，然而本次密碼鎖設計也是利用單片機工作。由于單片機對成本是敏感的，所以目前占統(tǒng)治地位的軟件是最低級匯編語言，它是除了二進制機器碼以上最低級的語言了，所以在我的密碼鎖設計中也是用匯編語言編程。 at89s52是一個有20個引腳的芯片，引腳配置如圖1所示。與8051相比，at89s52減少了兩個對外端口（即p0、p2口），使它最大可能地減少了對外引腳下，因而芯片尺寸有所減小。at89s52是一個低功耗，高性能cmos 8位單片機，片內(nèi)含4k bytes isp(in-system

13、programmable)的可反復擦寫1000次的flash只讀程序存儲器，器件采用atmel公司的高密度、非易失性存儲技術制造，兼容標準mcs-51指令系統(tǒng)及80c52引腳結構，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和isp flash存儲單元，功能強大的微型計算機的at89s52可為許多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。3.2.1 at89s52性能簡介at89s52具有如下特點：40個引腳，4k bytes flash片內(nèi)程序存儲器，128 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ram），32個外部雙向輸入/輸出（i/o）口，5個中斷優(yōu)先級2層中斷嵌套中斷，2個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙

14、工串行通信口，看門狗（wdt）電路，片內(nèi)時鐘振蕩器。此外，at89s52設計和配置了振蕩頻率可為0hz并可通過軟件設置省電模式?？臻e模式下，cpu暫停工作，而ram定時計數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結振蕩器而保存ram的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復位。同時該芯片還具有pdip、tqfp和plcc等三種封裝形式，以適應不同產(chǎn)品的需求。圖 1 at89s52芯片引腳圖其主要功能特性： 1、4k可反復擦寫(1000次）isp flash rom2、32個雙向i/o口 3、4.5-5.5v工作電壓4、2個16位可編程定時/計數(shù)器 5、時鐘頻率0-33mhz6、全雙工u

15、art串行中斷口線 7、128x8 bit內(nèi)部ram8、2個外部中斷源 9、低功耗空閑和省電模式10、中斷喚醒省電模式 11、3級加密位12、看門狗（wdt）電路 13、軟件設置空閑和省電功能14、靈活的isp字節(jié)和分頁編程15、雙數(shù)據(jù)寄存器指針 可以看出at89s52提供以下標準功能：4k字節(jié)flash閃速存儲器，128字節(jié)內(nèi)部ram，32個i/o口線，看門狗（wdt），兩個數(shù)據(jù)指針，兩個16位定時器/計數(shù)器，一個5向量兩級中斷結構，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘。同時,at89s52可降至0hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止cpu的工作，但允許ram

16、，定時/計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式何在ram中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直接到一個硬件復位。3.2.2 at89s52引腳功能說明1、vcc：電源電壓2、gnd：接地3、p0口：p0口是一組8位漏極開路型雙向i/o口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復用口，作為輸出口用時，每位能驅(qū)動8個ttl邏輯門電路，對端口寫“1”可作為高阻抗輸入端口。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。在flash編程時，p0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻。4、p1口：p1是一個帶內(nèi)

17、部上拉電阻的8位雙向i/o口，p1的輸出緩沖器可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個ttl邏輯門電路。p1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，p1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在flash編程和校驗時，p1口作為第八位地址接收。 表 1 p1口第二功能端口引腳第二功能p1.5mosi（用于isp編程）p1.6miso（用于isp編程）p1.7sck（用于isp編程）5、p2口：p2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p2口緩沖器可接收，輸出4個ttl門電流，當p2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，p2口的管腳被外部拉低，將輸

18、出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。p2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，p2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，p2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。p2口在flash編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。6、p3口：p3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口。p3口輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個ttl邏輯門電路。對p3口寫入“1”時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。作輸入端口時，被外部拉低的p3口將用上拉電阻輸出電流i。p3口除了作為一般的i/o口線外，更重要的用途是它的第二功能，p3口

19、的第二功能如下表3-2。p3口也可作為at89s52的一些特殊功能口，如下表2所示： 7、p3.0 rxd（串行輸入口） 8、p3.1 txd（串行輸出口） 9、p3.2 /int0（外部中斷0） 10、p3.3 /int1（外部中斷1） 11、p3.4 t0（記時器0外部輸入） 12、p3.5 t1（記時器1外部輸入） 13、p3.6 /wr（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） 14、p3.7 /rd（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） 15、p3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。表 2 p3口的第二功能端口功能第二功能端口引腳第二功能rxd（p3.0）串行輸入口t0（p3.4）定時/計數(shù)器0外部輸入tx

20、d（p3.1）串行輸出口t1（p3.5）定時/計數(shù)器1外部輸入int0（p3.2）外中斷0wr（p3.6）外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通int1（p3.3）外中斷1rd（p3.7）外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通16、rst：復位輸入。當振蕩工作時，rst引腳出現(xiàn)兩個機器周期上高電平將使單片機復位。wdt益出將使該引腳輸出高電平，設置sfr auxr 的 disrto 位（地址8eh）可打開或關閉該功能。disrto 位缺省為reset輸出高電平打開狀態(tài)。17、ale/prog：當訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ale（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器，ale仍以時鐘振蕩頻率的

21、1/6輸出的正脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目地，要注意的是：第當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ale脈沖。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（sfr）區(qū)中的8eh單元的d0位置位，可禁止ale操作。該位禁位后，只有一條movx 和movc指令ale才會被激活。此外，該引腳伎被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應設置ale無效。18、psen：程序儲存允許（psen）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當at89s52由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩次psen有效，即輸出兩個脈沖。當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，高有兩次有效的psen信號。19、ea/vpp：外部訪問允許。欲使cp

22、u公訪問外部程序存儲器（地址0000hffffh），ea端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位lb1被編程，復位時內(nèi)部會鎖存ea端狀態(tài)。如ea端為高電平（接vcc端），cpu則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。flash存儲器編程時,該引腳加上12v的編程電壓vpp。20、xtal1：振蕩器反相放大器及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。21、xtal2：振蕩器反相放大器的輸出端。4 總體方案確定4.1 電子密碼鎖的設計分析在日常的生活和工作中,住宅與部門的安全防范、單位的文件檔案、財務報表以及一些個人資料的保存多以加鎖的辦法來解決。若使用傳統(tǒng)的機械式鑰匙開鎖，人們常需攜帶多把鑰匙,使用極不方便,且鑰

23、匙丟失后安全性即大打折扣。隨著科學技術的不斷發(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。在安全技術防范領域，具有防盜報警功能的電子密碼鎖逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機械式密碼鎖，克服了機械式密碼鎖密碼量少、安全性能差的缺點，使密碼鎖無論在技術上還是在性能上都大大提高一步。隨著大規(guī)模集成電路技術的發(fā)展，特別是單片機的問世，出現(xiàn)了帶微處理器的智能密碼鎖，它除具有電子密碼鎖的功能外，還引入了智能化管理、專家分析系統(tǒng)等功能，從而使密碼鎖具有很高的安全性、可靠性，應用日益廣泛。在國內(nèi)外電子

24、防盜鎖應用于金融業(yè)，其根本的作用是“授權”，即被“授權”的人才可以存取錢、物。廣義上講，金融業(yè)的“授權”主要包括以下三種層次的內(nèi)容：1、授予保管權，如使用保管箱、保險箱和保險柜；2、授予出入權，如出入金庫、運鈔車和保管室；3、授予流通權，如自動存取款。目前，金融行業(yè)電子防盜鎖的應用主要集中在前兩個層面上。下面將介紹幾種在金融行業(yè)中使用較多的電子防盜鎖以及它們的技術發(fā)展方向。當然，以上所說的授權技術再高超，都必須由精良的“鎖具”擔當承載結構部件，實現(xiàn)開啟、閉鎖的功能，而且承擔實體防護作用，抵抗住或盡量延遲破壞行為，讓電子防盜鎖“軟、硬不吃”。一般情況下，鎖具防盜的關鍵是鎖身外殼、閉鎖的部件（如伸

25、縮的鎖舌或鎖栓、鎖扣盒鎖扣板以及依靠電磁力直接閉鎖的電磁部件等）的強度（應有足夠的機械強度和剛度，能夠承受一定數(shù)值、一定方向的靜壓力和沖擊力以及力矩）、鎖止型式（能承受某些方式和工具的作用）、配合間隙（防止采用機械的、電子的方法探入鎖具內(nèi)部而被開啟）和布局（將薄弱的、與鎖的開啟直接相關的零部件和電路置于殼體保護之下，并且不易被識別出來）。提高電子防盜鎖之防護能力的必然途徑是報警，在許多場所有人值守、有電視監(jiān)控，具有報警功能，可以綜合物理防范和人力防范兩種作用。報警的前提是具備探測功能，根據(jù)電子防盜鎖的使用場所和防護要求，可選擇多種多樣的探測手段。在中國的城市金融業(yè)中，實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)報警已經(jīng)成為對各金

26、融網(wǎng)點的基本要求。根據(jù)國內(nèi)外的實踐經(jīng)驗，安全防范風險等級很有必要，即依據(jù)使用的防盜報警器材的性能、安裝布局和人員值守狀況等，可以評估被防護物或區(qū)域的防護能力，得出風險等級，其中，電子防盜鎖的性能至關重要。4.2 系統(tǒng)總體方案設計本設計采用單片機at89s52為核心的單片機控制方案。單片機是一塊集成芯片，可以利用它的靈活的編程設計和豐富的io端口，實現(xiàn)電子密碼鎖的功能。由于單片機是集成芯片，可以更精確的控制密碼鎖的功能實現(xiàn)。利用單片機進行控制密碼鎖，不但能實現(xiàn)基本的密碼鎖功能，還能添加調(diào)電存儲、聲光提示甚至添加遙控控制功能，為了節(jié)省本次設計的成本，這次設計沒用到聲光提示或遙控控制。其基本原理如圖

27、12所示。矩陣鍵盤控制89s52單片機輸入錯誤鎖定鍵盤延時報警控制電路修改密碼開鎖控制電路指示電路串口顯示電路圖 2 單片機控制方案與數(shù)字電路控制相比較，單片機方案有較大的活動空間，不但能實現(xiàn)所要求的功能而且能在很大的程度上擴展功能，而且還可以方便的對系統(tǒng)進行升級。本方案采用一種是用以at89s52為核心的單片機控制方案。利用單片機靈活的編程設計和豐富的i/o端口，及其控制的準確性，實現(xiàn)基本的密碼鎖功能。本設計的任務采用單片機at89s52作為單片機的核心單元，利用單片機的串行發(fā)射、接收等功能設計一款具有本機開鎖和報警功能的電子密碼鎖，主要分為四個部分： 1）選擇密碼：將編好的密碼程序存儲在e

28、prom中，用戶通過密碼選擇鍵進行選擇。具體操作過程：首先按下密碼選擇鍵，然后在逐漸輸入號碼，最后按下確認鍵即可。2）密碼顯示：為了防止密碼泄露，以一個字母號提醒用戶是否有鍵按下，有鍵按下就是顯示“-”，沒有就不顯示。3）鍵盤程序：4*4鍵盤程序，p1.0-p1.3為列線，p1.4-p1.7為行線。4）本機鍵開鎖：用戶鍵入正確的密碼，在按確認鍵后，便會自動開鎖。如果不正確系統(tǒng)就會報警，由揚聲器發(fā)出5秒報警聲。當連續(xù)三次出現(xiàn)密碼錯誤時，系統(tǒng)會長期報警不止，必須按復位方可停止。5）不開鎖時，鎖關閉。6）報警電路，包括兩個報警，密碼錯誤一次報警5秒，密碼連續(xù)錯誤3次連續(xù)報警，必須按復位鍵方可停止報警

29、。7）新增修改密碼功能4.3 初步設計思路輸入密碼用矩形鍵盤，包括數(shù)字鍵和功能鍵。（下面的電路介紹的時候，能否對著一個整體的電路結果框圖來介紹比較直觀）led數(shù)碼管顯示輸入密碼，用74ls06驅(qū)動數(shù)碼管發(fā)光顯示數(shù)碼，用單片機p0公共端，p2作段碼，控制各位顯示器分時進行顯示。開鎖電路，開鎖用12伏電源驅(qū)動，啟動時候為鎖關狀態(tài)，當p3.1為零自動變?yōu)殒i開狀態(tài)，按close恢復鎖狀態(tài)。報警電路，包括兩個報警，密碼錯誤一次報警5秒，密碼連續(xù)錯誤3次連續(xù)報警，必須按復位鍵方可停止報警。打開電源后，顯示器不顯示，設原始密碼為“123456”，只要輸入此密碼便開門。當有密碼輸入時，在數(shù)碼管上顯示“-”。這

30、樣使得系統(tǒng)啟動時處于閉鎖狀態(tài)。鍵盤包括：數(shù)字鍵09功能鍵back，退格鍵功能鍵enter，若密碼與設定密碼相同，則開鎖。密碼輸入錯誤一次報警五秒，密碼輸入錯誤三次一直報警不聽。報警解除,當密碼輸入錯誤三次，必須按復位鍵，解除報警關鎖鍵close，開鎖后，必須按close鎖合上5 硬件電路設計5.1 晶振電路圖 3 晶振電路at89s52引腳xtal1和xtal2與晶體振蕩器及電容c2、c1按圖4-7所示方式連接。晶振、電容c1c2及片內(nèi)與非門（作為反饋、放大元件）構成了電容三點式振蕩器，振蕩信號頻率與晶振頻率及電容c1、c2的容量有關，但主要由晶振頻率決定，范圍在033mhz之間，電容c1、c

31、2取值范圍在530pf之間。根據(jù)實際情況，本設計中采用12mhz做為系統(tǒng)的外部晶振。電容取值為20pf。5.2 led顯示電路用單片機驅(qū)動led數(shù)碼管有很多方法，按顯示方式可分靜態(tài)顯示和動態(tài)（掃描）顯示；按譯碼方式可分硬件譯碼和軟件譯碼。靜態(tài)顯示就是顯示驅(qū)動電路具有輸出鎖存功能，單片機將所要顯示的數(shù)據(jù)送出后就不再管，直到下一次顯示數(shù)據(jù)更新時才會顯示新的數(shù)據(jù)。靜態(tài)顯示數(shù)據(jù)穩(wěn)定，占用很少的cpu時間。動態(tài)顯示需要cpu時刻對顯示器件進行數(shù)據(jù)刷新，顯示數(shù)據(jù)有閃爍感，占用的cpu時間多。這兩種顯示方式各有利弊，靜態(tài)顯示雖然數(shù)據(jù)穩(wěn)定，占用很少的cpu時間，但每個顯示單元都需要單獨的顯示驅(qū)動電路，使用的硬

32、件較多；動態(tài)顯示雖然有閃爍感，占用的cpu時間多，但使用的硬件少，能節(jié)省線路板空間。led數(shù)碼管的外圍電路一般需要一個限流電阻和加大驅(qū)動電流的晶體管。 圖 4 共陽極、共陰極發(fā)光管硬件電路位碼接p0，段碼接p2，單片機p0口出來接反相器，再接到數(shù)碼管公共端。整個顯示過程中采用動態(tài)顯示，即6位顯示器逐一輪流顯示，每位持續(xù)1ms，10ms或20ms之內(nèi)循環(huán)一遍，當然可以適當進行更改，但刷新速度不要小于每秒三十楨。這樣，由于視覺暫留現(xiàn)象，我們看到的便是6只顯示器同時在顯示。顯示電路如下圖5:圖 5 顯示電路5.3 鍵盤電路設計由于本設計所用到的按鍵數(shù)量較多而不適合用獨立按鍵式鍵盤。采用的是矩陣式按鍵

33、鍵盤，它由行線和列線組成，也稱行列式鍵盤，按鍵位于行列的交叉點上，密碼鎖的密碼由鍵盤輸入完成，與獨立式按鍵鍵盤相比，要節(jié)省很多i/o口。本設計中使用的這個4*4鍵盤不但能完成密碼的輸入還能作特別功能鍵使用，比如清空顯示功能等。鍵盤的每個按鍵功能在程序設計中設置。其大體功能（看鍵盤按鍵上的標記）及與單片機引腳接法如圖6圖 6 鍵盤電路5.4 復位部位單片機復位是使cpu和系統(tǒng)中的其他功能部件都處在一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作，例如復位后pc0000h，使單片機從第個單元取指令。無論是在單片機剛開始接上電源時，還是斷電后或者發(fā)生故障后都要復位。在復位期間（即rst為高電平期間），p0口

34、為高組態(tài)，p1p3口輸出高電平；外部程序存儲器讀選通信號psen無效。地址鎖存信號ale也為高電平。根據(jù)實際情況選擇如圖4-6所示的復位電路。該電路在最簡單的復位電路下增加了手動復位按鍵，在接通電源瞬間，電容c1上的電壓很小，復位下拉電阻上的電壓接近電源電壓，即rst為高電平，在電容充電的過程中rst端電壓逐漸下降，當rst端的電壓小于某一數(shù)值后，cpu脫離復位狀態(tài)，由于電容c1足夠大，可以保證rst高電平有效時間大于24個振蕩周期，cpu能夠可靠復位。增加手動復位按鍵是為了避免死機時無法可靠復位。當復位按鍵按下后電容c1通過r5放電。當電容c1放電結束后，rst端的電位由r5與r6分壓比決定

35、。由于r5r6因此rst為高電平，cpu處于復位狀態(tài)，松手后，電容c1充電，rst端電位下降，cpu脫離復位狀態(tài)。r5的作用在于限制按鍵按下瞬間電容c1的放電電流，避免產(chǎn)生火花，以保護按鍵觸電。圖 7 復位電路原理圖5.5 開鎖電路開鎖控制電路的功能是當輸入正確的密碼后將鎖打開。系統(tǒng)使用單片機其中一引腳線發(fā)出信號，經(jīng)三極管放大后，由繼電器驅(qū)動電磁閥動作將鎖打開。用戶通過鍵盤任意設置密碼，并儲存在eeprom中作為鎖碼指令。只有用戶操作鍵盤時，單片機的電源端才能得到3v電源，否則單片機處于節(jié)電工作方式。開鎖步驟如下：首先按下鍵盤上的開鎖按鍵，然后利用鍵盤上的數(shù)字鍵09輸入密碼，最后按下確認鍵。當

36、用戶輸入一密碼后，單片機自動識碼，如果識碼不符，則報警。只有當識碼正確，單片機才能控制電子鎖內(nèi)的微型繼電器吸臺。當繼電器吸臺以后帶動鎖桿伸縮，這時，鎖勾在彈簧的作用下彈起，完成本次開鎖。開鎖以后，單片機自動清除掉由用戶輸人的這個密碼。如圖8所示：圖 8開鎖電路5.6 報警電路報警電路由兩個pnp9012驅(qū)動，接到單片機p3.3，報警部分由陶瓷壓電發(fā)聲裝置及外圍電路組成，密碼正確時，不發(fā)聲直接開鎖，當密碼輸入錯誤時，單片機的p3.3引腳為低電平，三極管導通轟鳴器發(fā)出噪鳴聲報警。如圖9所示：圖 9 報警電路6 軟件設計6.1 軟件設計思路本系統(tǒng)軟件設計由主程序、初始化程序、lcd顯示程序、鍵盤掃描

37、程序、鍵功能程序、密碼設置程序、eeprom讀寫程序和延時程序等組成。先把顯示程序編號，在proteus里仿真，顯示程序可以很方便檢查整體的正確性；然后再把鍵盤程序完成?，F(xiàn)實程序和鍵盤程序是本次設計的關鍵，只要把這兩個程序做完整，后面的開鎖，報警都很簡單。6.2 主程序設計主程序設計首先是初始化，把需要的口地址，標志位，初始密碼初始化，把初始密碼設置為“123456”，然后不斷循環(huán)執(zhí)行顯示子程序和掃描鍵盤程序，主程序流程框圖如下圖10：開始初始化顯示程序鍵盤掃描 圖 10 主程序流程圖 6.3 子程序設計6.3.1 顯示子程序首先初始化顯示子程序，不顯示，當有密碼輸入時候，為了防止密碼泄露，以

38、一個字母號提醒用戶是否有鍵按下，有鍵按下就是顯示“-”，沒有就不顯示。在此程序中顯示用到動態(tài)顯示，如果將程序中的段碼表0bfh，改為共陽極段碼表，動態(tài)顯示就是對應的數(shù)字，如果為0bfh則輸入全部顯示“-”。顯示緩沖區(qū)為30h-35h，按30h-35h循序一次顯示，動態(tài)顯示程序框圖如下圖11：顯示30h單元顯示33h單元顯示32h單元顯示31h單元顯示34h單元返回顯示34h單元顯示子程序圖 11 顯示子程序流程圖6.3.2 按鍵判斷子程序掃描鍵盤方法為線翻轉法，先把行和列分別置1和置0，即mov p1，#0f0h，當有按鍵輸入時候p1的值發(fā)生改變，證明有鍵按下，之后再確認是那個鍵按下。確認那個

39、鍵按下使用37h，39h做循環(huán)次數(shù)，不斷掃描，先把p1.0置0，掃描第一個鍵，當p1端口置等于掃描到的鍵碼值時候，證明是鍵按下，如果不相等繼續(xù)掃描。按鍵判斷子程序流程圖如下圖12：掃描鍵盤是否有鍵按下二次確認按鍵密碼輸入程序按鍵功能子程序確認那個鍵按下退格程序顯示子程序nnyy返回圖 12 掃描鍵盤子程序流程圖6.3.3 按鍵功能子程序鍵值存放在40h單元里面，判斷鍵值等于那個數(shù)字，分別執(zhí)行不同的子程序，然后返回.按鍵功能子程序流程圖如下圖13：鍵功能程序鍵值09？鍵值back？鍵值enter？鍵值設置？鍵值退出設置？數(shù)字輸入序設置程序開鎖程序退格程序退出設置序yyyyynnnn返回n鍵值cl

40、ose？關鎖程序y圖 13 按鍵功能子程序流程圖6.3.4 數(shù)字鍵輸入子程序首先判斷是否在報警，再判斷數(shù)字是否已經(jīng)輸入六個，將31h單元送到30h，將32h單元送到31h，將33h單元送到32h，將34h單元送到33h，將35h單元送到34h，將35h單元送到40h，40h在按鍵子程序中存放鍵盤的值。數(shù)字鍵輸入子程序流程圖如下圖14：31h單元送到30h34h單元送到33h33h單元送到32h32h單元送到31h35h單元送到34h返回40h單元送到35h是否在報警是否輸入滿6個數(shù)字鍵輸入子程序nyy圖 14 數(shù)字鍵輸入子程序流程圖6.3.5 退格鍵子程序首先判斷是否在報警，再判斷數(shù)字是否已經(jīng)

41、有數(shù)字輸入，34h單元送到35h，將33h單元送到34h，將32h單元送到33h，將31h單元送到32h ，將30h單元送到31h，將#0ah單元送到30h，其中#0ah未段碼表中的#0ffh，在數(shù)碼管上為不顯示。程序框圖如下圖15：34h單元送到35h31h單元送到32h32h單元送到33h33h單元送到34h30h單元送到31h返回#0ah單元送到30h是否在報警是否已經(jīng)開鎖退格鍵子程序nyy是否有數(shù)字輸入nyyyn圖 15 退格鍵子程序流程圖6.3.6 enter鍵子程序首先判斷是否在報警，是則返回，否則再判斷數(shù)字鍵是否已經(jīng)輸入滿六個，是則初始化顯示，否則返回。初始化顯示后再判斷密碼是否

42、正確，正確執(zhí)行開鎖電路，否則執(zhí)行報警程序。密碼輸入錯誤，錯誤次數(shù)3bh單元內(nèi)容加1，判斷密碼次數(shù)是否滿三次，未滿3次，開中斷報警定時5秒；滿三次則一直循環(huán)報警，除復位鍵，任何按鍵按下無效。按復位鍵恢復開機狀態(tài)。enter鍵子程序流程圖如下圖16：返回是否在報警數(shù)字輸入是否滿六個enter子程序ny判斷密碼是否正確nyny初始化顯示開鎖電路設置鍵是否按下設置鍵子程序密碼錯誤程序圖 16 enter鍵子程序流程圖返回密碼錯誤是否滿3次密碼錯誤程序y一直報警按下無效除復位鍵，任何按鍵必須按復位鍵恢復初始狀態(tài)報警次數(shù)加1報警五秒，按下無效除復位鍵，任何按鍵圖 17 密碼錯誤子程序流程圖6.3.7 設置

43、鍵子程序首先判斷是否處于報警狀態(tài)，是則返回，否則在判斷是否處于鎖開狀態(tài)，是則將新密碼輸入標志位置為1，再把數(shù)字輸入個數(shù)清零，讓鍵盤可以繼續(xù)輸入新密碼否則返回。新密碼標志位置1設置鍵標志位置1數(shù)字輸入個數(shù)清零返回是否在報警是否已經(jīng)開鎖設置鍵子程序nnyy圖 18 設置鍵子程序流程圖6.3.8 退設置鍵子程序首先判斷是否處于報警狀態(tài)，是則返回，否則再判斷是否處于設置狀態(tài)，是則恢復開鎖狀態(tài)，將新密碼賦給密碼儲存單元，否則返回。新密碼賦給密碼存儲單元返回是否在報警是否處于設置設置鍵子程序nnyy圖 19 退設置鍵子程序流程圖6.3.9 close子程序首先判斷是否處于報警狀態(tài)，是則返回，否則再判斷是否

44、處于開鎖狀態(tài)，是則恢復關鎖狀態(tài)，否則返回?；謴统跏紶顟B(tài)返回是否在報警是否已經(jīng)處于開鎖狀態(tài)close子程序nyny 圖 20 close鍵功能流程圖7 實驗及調(diào)試在本次設計中，我采用的是匯編語言，首先我用wave6000一段一段的編寫程序，然后再用proteus軟件進行仿真，經(jīng)過努力軟件編程部分基本完成，在proteus里面仿真能實現(xiàn)畢業(yè)設計任務書的要求，當有密碼輸入時候，數(shù)碼管顯示“-”，但是如果把斷碼改為共陰極段碼，當有密碼輸入時候，數(shù)碼管顯示亂碼。軟件編程結束的同時，硬件也焊接好了。開始調(diào)試，調(diào)試的結果跟proteus調(diào)試不一樣，首先段碼怎么改數(shù)碼管顯示總是亂碼，其次是干擾太大。我在想亂碼

45、應該是我軟件出現(xiàn)問題了，我請教了別的同學，怎么解決亂碼問題，然后我把動態(tài)顯示的程序改了，把本來p0口右移顯示用rr a循環(huán)掃描，改為一個一個顯示先setb p0.0顯示第一個，然后clr p0.0，setb p0.1關閉第一個，顯示第二個如此類推。程序進行proteus仿真，不會再出現(xiàn)亂碼；然而在硬件了調(diào)試卻不是這樣，還是出現(xiàn)亂碼，這時候我可以確認是硬件出現(xiàn)問題。硬件的調(diào)試不成功，我們把矛頭指向干擾，我們開始把一些菊花鏈不斷修改過來，但是任憑我們?nèi)绾涡薷?，亂碼一直出現(xiàn)，但是這時候可以發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管不會亂跳，證明干擾已經(jīng)減少，排除了干擾和軟件問題，這時候我們確認是硬件電路的問題。顯示出現(xiàn)亂碼，表示顯

46、示電路出現(xiàn)問題，數(shù)碼管用的是共陰極，沒加反相器，馬上就加上74ls06，反相器出來接一個排阻，把硬件電路焊好，繼續(xù)調(diào)試，結果還是一樣，亂碼。但是幸運的是，輸入密碼按確認鍵能正常工作，這時候就剩下顯示問題。顯示亂碼還是顯示電路出現(xiàn)問題，然后我去請教別的同學，討論得出結論p0.0接數(shù)碼管公共端必須接上拉電阻，我馬上把上拉電阻接好，繼續(xù)調(diào)試，結果終于出來了，不會再出現(xiàn)亂碼，完全能正常工作。在實驗的調(diào)試過程我們經(jīng)過了排除軟件，排除干擾，確認電路出現(xiàn)問題，修改電路，調(diào)試成功。下圖為proteus軟件仿真：圖21 proteus軟件仿真圖8 結論很多人把畢業(yè)設計作為一個艱難的任務，但是從我的角度來看，我很

47、喜歡這樣的設計，在大學的四年里我最喜歡的也是設計課程，所以我不會把它當做是一個任務，我只把它當做是一個興趣，設計可能是一個繁瑣的過程，當我設計調(diào)試出來的時候，那一份喜悅是無法形容的。在整個硬件設計和軟件設計中按部就班是最好的設計方法，做一步調(diào)試一步，如果把東西一次做完再調(diào)試，如果調(diào)試結果失敗，要檢查出問題難度就會更高，在我們?nèi)粘Ｉ詈凸ぷ髦幸矐摪床烤桶唷１敬卧O計的設計步驟：1、 顯示電路2、 鍵盤電路3、 開鎖電路4、 報警電路5、 復位電路6、 密碼設置7、 繼續(xù)完善各電路整個設計最大的問題就是顯示電路問題，顯示電路原本是一個很簡單的電路，首先是軟件出現(xiàn)問題，用簡單的右移動態(tài)顯示會顯示亂碼

48、，是因為內(nèi)存單元出現(xiàn)混亂，內(nèi)存單元的內(nèi)容先顯示了再賦值，這樣使到數(shù)碼管顯示亂碼。其實是硬件問題，菊花鏈造成了很大的干擾，在焊接前應該做好元件的分布，合理分布電路板。在本次設計中，讓我深刻體會到proteus仿真和硬件調(diào)試是有一定的區(qū)別，例如at89s52的p0口需要接上拉電阻才能顯示，proteus是在理想狀態(tài)下進行的仿真。在設計過程中我學到了很多東西，學會如何使用proteus，wave6000一些仿真軟件，學會如何使用單片機開發(fā)板，硬件繪圖，很多硬件的使用方法，連接方法。畢業(yè)論文完成之后，還以寫一份畢業(yè)論文總結報告，這對自己來說，是一個總結，也是一個提醒。因為畢業(yè)論文的完成，既為大學四年劃

49、上了一個完美的句號，也為將來的人生之路做好了一個很好的鋪墊。開始是搜集資料。在指導老師的指點下，通過各種渠道開始準備工作通過網(wǎng)絡、圖書館搜集相關學術論文、核心期刊、書籍等。通過一個月的深入學習，搜集了一大堆與畢業(yè)設計相關的資料，摒棄了一些無關緊要的內(nèi)容，保留了有參考價值的資料作為備用。在這段時期，我整天出入圖書館。在常見的搜索引擎中，我了解到一些相關的知識，同時特意瀏覽了大量的外文網(wǎng)站，并將這些內(nèi)容列成提綱，便于以后查詢，以減少后期工作量。 接下來，我開始對所搜集的資料進行整理、分析研究，并制作了課題研究的方案及網(wǎng)站設計規(guī)劃，開題報告完成之后隨即進入緊張而有序的寫作及設計之中。根據(jù)取其精華，去

50、其糟粕的原則，我撰寫了初稿，并加入了自己新穎的見解，特別是在制作網(wǎng)站的過程中，吸取其它外文網(wǎng)站的優(yōu)點，并加入自己的創(chuàng)新點。在此期間，我多次與張老師電話或短信以及利用qq,e-mail進行溝通，聽取老師好的建議，積極采納。 老師將初稿修改后及時反饋給我，看了之后才發(fā)現(xiàn)論文中的論文漏洞很多，特別是論文的格式，而就設計的網(wǎng)站規(guī)劃來說，提出了幾點建議，如不要全盤覆蓋課本上的知識，用一個章節(jié)作為典型來表達你的創(chuàng)新點就可以了。至此，我發(fā)現(xiàn)，要干好一件事并非那么簡單，但也不是很難，敷衍了事是萬萬不可的，對待任何事情都要認真去思考，用思想來完成任務。 一篇優(yōu)秀的論文不是寫出來的，而是修改出來的，這需要的是耐心

51、，還要用心。在網(wǎng)站的制作過程中，我遇到的問題很多，有些是在自己技術所在范圍之外，每當無法實現(xiàn)自己的想法或者運行不下去的時候，我就會出現(xiàn)浮躁的情緒，但是我沒有放棄，而是適時地調(diào)節(jié)自己的心態(tài)，在同學老師的幫助下，完成了初次的設計。越是不懂的東西才要去學，在學習的過程中你會收獲很多，其中一點就是互相學習是最好的學習途徑，在學習之后你會感覺到很有成就感，這也是我在完成網(wǎng)站制作之后體會到的。 在整個畢業(yè)論文設計的過程中我學到了做任何事情所要有的態(tài)度和心態(tài)，首先我明白了做學問要一絲不茍，對于出現(xiàn)的任何問題和偏差都不要輕視，要通過正確的途徑去解決，在做事情的過程中要有耐心和毅力，不要一遇到困難就打退堂鼓，只

52、要堅持下去就可以找到思路去解決問題的。在工作中要學會與人合作的態(tài)度，認真聽取別人的意見，這樣做起事情來就可以事倍功半。 致 謝大學生活一晃而過，回首走過的歲月，心中倍感充實，當我寫完這篇畢業(yè)論文的時候，有一種如釋重負的感覺，感慨良多。首先要誠摯的感謝我的母校華南農(nóng)業(yè)大學珠江學院，我為學校感到驕傲，一定會把我在校所學的知識貢獻社會。還要感謝我的論文指導黃老師。她在忙碌的教學工作中擠出時間來審查、修改我的論文。還有教過我的所有老師們，你們嚴謹細致、一絲不茍的作風一直是我工作、學習中的榜樣；他們循循善誘的教導和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。感謝大學四年陪伴在我身邊的同學、朋友，感謝他們?yōu)槲姨岢龅挠?/p>

53、益的建議和意見，有了他們的支持、鼓勵和幫助，我才能充實的度過了四年的學習生活。參 考 文 獻何立民.1998.單片機應用技術選編.北京：北京航空大學出版社彭為.2006.單片機典型系統(tǒng)設計實例精講.北京：電子工業(yè)出版社潘永雄. 2003.新編單片機原理與應用.西安：西安電子科技大學出版社張毅剛，彭喜元. 2009.單片機原理與應用設計.北京：電子工業(yè)出版社葉啟明. 2005,(10).單片機制作的新型安全密碼鎖:家庭電子郭海英.基于單片機的電子安全密碼鎖的設計.現(xiàn)代電子技術,2005,(13)楊素行. 2006.模擬電子技術基礎簡明教程:高等出版社余孟嘗.2006.數(shù)字電子技術基礎簡明教程:高

54、等出版社祖龍起,劉仁杰.2002.一種新型可編程密碼鎖.大連輕工業(yè)學院學報,2002,(01)附 錄存儲單元分配30h-35h 顯示緩沖區(qū)41h-45h 輸入暫存區(qū)50h-55h 原始密碼存儲單元36h 臨時單元，存儲位碼內(nèi)容37h、39h 在按鍵子程序中用于內(nèi)外循環(huán)計數(shù)38h 按鍵子程序存放查表后得到的編碼3ah 臨時單元，存放逐行開的編碼3bh 密碼錯誤次數(shù)計數(shù)器40h 在按鍵子程序中存放鍵盤的值r0 在顯示子程序中作顯示緩沖區(qū)的指針r2 數(shù)字鍵輸入次數(shù)計數(shù)器r4 在中斷中作計數(shù)器r5、r6 延時子程序循環(huán)計數(shù)器r7 顯示子程序六個數(shù)碼管逐個顯示計數(shù)器20h.0=1 密碼正確標志位20h.1=1 設置鍵按下標志位20h.2=1 當前輸入的是新密碼標志位20h.3=1 密碼三次錯誤報警開啟標志位 ;主程序or