基于51單片機(jī)的電子密碼鎖

1、基于 51 單片機(jī)的電子密碼鎖設(shè)計(jì)項(xiàng)目 智能密碼鎖姓名 江祖輝小組成員 江祖輝 金偉強(qiáng) 羅上專學(xué)號 B07340211指導(dǎo)老師 羅劍波2009 2010學(xué)年第 2 學(xué)期2010年 7月 8日浙江理工大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)任務(wù)書專業(yè): 測控技術(shù)與儀器 班級: 07 測控(2)課程設(shè)計(jì)名稱 智能密碼鎖通過設(shè)計(jì)一個智能密碼鎖，掌握設(shè)計(jì)、調(diào)試單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的方法。 主要任 務(wù)與任務(wù)涉及的知識點(diǎn)包括匯編(C51)程序語言、MCS-51單片機(jī)I/O應(yīng)用、中斷目標(biāo)與定時器應(yīng)用、人機(jī)接口應(yīng)用技術(shù)等。要求設(shè)計(jì)的智能密碼鎖完成以下功能 :(1) 設(shè)置 4 位密碼 , 密碼通過鍵盤輸入，輸入時數(shù)碼管同時顯示。若密碼正確

2、則主要內(nèi)容與基本鎖(繼電器模擬 )打開。 要求(2) 密碼可由用戶修改設(shè)定。(3) 現(xiàn)場報(bào)警功能。密碼輸入錯誤 3 次 , 則報(bào)警。報(bào)警由蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲實(shí) 現(xiàn)。計(jì)劃進(jìn)度與安排 :布置任務(wù)，分析任務(wù) ; （1 天）方案設(shè)計(jì)，相關(guān)知識學(xué)習(xí) ;（1 天）硬件原理圖設(shè)計(jì) ;（2 天）軟件設(shè)計(jì) ;（3 天）軟硬件調(diào)試 ;（5 天）撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告 ;（1 天 ）答辯。 （1 天）實(shí)習(xí)地點(diǎn) : 15-202指導(dǎo)教師 系 意 見 系主任簽名 : 簽 名年 月曰年 月曰摘要：本設(shè)計(jì)由單片機(jī)8051芯片、LED顯示、蜂鳴電路和 報(bào)警電路組成。該電路能完成開鎖、開鎖提示、修改用戶密碼、電路自鎖、管理員 解鎖、掉電存

3、儲、錯誤密碼報(bào)警等密碼鎖的基本功能。在此系統(tǒng)中巧妙的運(yùn)用了開 關(guān)與P1 口的聯(lián)接，實(shí)現(xiàn)了密碼鎖按鍵輸入，然后由 LED數(shù)碼管作為顯示器件構(gòu)成 顯示電路。在軟件部分，根據(jù)電子密碼鎖所要實(shí)現(xiàn)的基本功能編制匯編程序，從而 優(yōu)化，使得程序更加簡潔，系統(tǒng)速度更加迅速。本系統(tǒng)成本低廉，功能實(shí)用且易于 擴(kuò)展。關(guān)鍵詞:80c51;開關(guān);電子密碼鎖;LED顯示;修改密碼目錄 一、密碼鎖簡介 （P4）二、設(shè)計(jì)基本步驟與方案 （P4）三、程序設(shè)計(jì) （P8）四、軟件的調(diào)試過程與調(diào)試方法 （P8）五、設(shè)計(jì)者的心得體會 （P9）六、參考文獻(xiàn)，格式為作者、文獻(xiàn)名、出版單位、出版時間 （P9）附 錄 (P10)一、密碼鎖簡介

4、1.1 電子密碼控制的發(fā)展趨勢 由于電子器件所限，以前開發(fā)的電子密碼控制系統(tǒng)，其種類不多，保密性差， 最基本的就是只依靠最簡單的模擬電子開關(guān)來實(shí)現(xiàn)的，制作簡單但很不安全，后來 便是基于EDA來實(shí)現(xiàn)的，其電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，電子元件繁多，也有使用早先的20引腳的 2051 系列單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)的，但密碼簡單，易破解。隨著電子元件的進(jìn)一步發(fā) 展，電子密碼控制系統(tǒng)也出現(xiàn)了很多的種類，功能日益強(qiáng)大，使用更加方便，安全 保密性更強(qiáng)，由以前的單密碼輸入發(fā)展到現(xiàn)在的，密碼加感應(yīng)元件，實(shí)現(xiàn)了更為真 正的電子加密，用戶只有密碼或電子鑰匙中的一樣，是打不開鎖的，隨著電子元件 的發(fā)展及人們對保密性需求的提高出現(xiàn)了越來越多的電

5、子密碼控制系統(tǒng) 。由于數(shù)字、字符、圖形圖像、人體生物特征和時間等要素均可成為電子信息， 組合使用這些信息能夠使電子防盜密碼控制獲得更高的保密性，如防范森嚴(yán)的金 庫，需要使用復(fù)合信息密碼的電子防盜密碼控制系統(tǒng)。組合使用信息也能夠使電子 防盜密碼控制系統(tǒng)獲得無窮擴(kuò)展的可能?？梢钥闯鼋M合使用電子信息是電子密碼控 制系統(tǒng)今后發(fā)展的趨勢。1.2 本設(shè)計(jì)所要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo) 本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)為主控芯片，結(jié)合外圍電路，組成電子密碼控制系統(tǒng)，用戶 想要打開鎖，必先通過提供的鍵盤輸入正確的密碼才可以，密碼輸入錯誤有提示， 為了提高安全性，當(dāng)密碼輸入錯誤三次將報(bào)警。密碼可以由用戶自己修改設(shè)定，鎖 打開后才能修改密碼。修

6、改密碼之前必須再次輸入密碼，在輸入新密碼時候需要二 次確認(rèn)，以防止誤操作。二、設(shè)計(jì)基本步驟與方案2.1 可用方案 :方案一: 采用數(shù)字電路控制用以74LS112雙JK觸發(fā)器構(gòu)成的數(shù)字邏輯電路作為密碼控制系統(tǒng)的核心控 制，共設(shè)了 9 個用戶輸入鍵，其中只有 4 個是有效的密碼按鍵，其它的都是干擾按 鍵，若按下干擾鍵，鍵盤輸入電路自動清零，原先輸入的密碼無效，需要重新輸入 如果用戶輸入密碼的時間超過 1 0秒（一般情況下，用戶不會超過 10 秒，若用戶覺 得不便，還可以修改 ） 電路將報(bào)警 20 秒，若電路連續(xù)報(bào)警三次，電路將鎖定鍵盤 2 分鐘，防止他人的非法操作 。采用數(shù)字電路設(shè)計(jì)方案時設(shè)計(jì)雖然

7、簡單，但控制的 準(zhǔn)確性和靈活性差。故不采用。方案二 : 采用以單片機(jī)為核心的控制方案由于單片機(jī)種類繁多，各種型號都有其一定的應(yīng)用環(huán)境，因此在選用時要多加 比較，合理選擇，以期獲得最佳的性價比。一般來說在選取單片機(jī)時從下面幾個方 面考慮: 性能、存儲器、運(yùn)行速度、 I/O 口、定時 / 計(jì)數(shù)器、串行接口、模擬電路功 能、工作電壓、功耗、封裝形式、抗干擾性、保密性，除了以上的一些還有一些最 基本的,基于以上因素本設(shè)計(jì)選用單片機(jī) AT89C51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 I/O 端口，及其控制的準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)基本的密碼控制 功能。在單片機(jī)的外圍電路外接輸入鍵盤用于密碼的輸

8、入和一些功能的控制，外接 LCD1602顯示器用于顯示作用。當(dāng)用戶需要開鎖時，先按鍵盤開鎖鍵之后按鍵盤的 數(shù)字鍵0,9、A F輸入密碼。密碼輸完后按下確認(rèn)鍵，如果密碼輸入正確則開鎖， 不正確顯示密碼錯誤重新輸入密碼，當(dāng)三次密碼錯誤則發(fā)出報(bào)警 ; 當(dāng)用戶需要修改 密碼時，先按下鍵盤設(shè)置鍵后輸入原來的密碼，只有當(dāng)輸入的原密碼正確后才能設(shè) 置新密碼。新密碼輸入無誤后按確認(rèn)鍵使新密碼將得到存儲，密碼修改成功。方案三: 基于達(dá)愛思實(shí)驗(yàn)平臺的設(shè)計(jì) 達(dá)愛思實(shí)驗(yàn)平臺已經(jīng)內(nèi)部連好線了，我們只需要閱讀實(shí)驗(yàn)儀器操作手冊黃皮 書，就能了解當(dāng)中原理，F(xiàn)FDD時為選片LED顯示的地址，F(xiàn)FDCH為要顯示內(nèi)容的代碼的地址，

9、其他還有很多線都是內(nèi)連好的，這里就不一一訴說了。通過比較以 上三方案，可以看出方案三的控制靈活，簡單易操作，容易實(shí)現(xiàn)，符合實(shí)驗(yàn)要求且準(zhǔn)確性好，根據(jù)現(xiàn)實(shí)生活的需要此次設(shè)計(jì)采用此方案2.2設(shè)計(jì)思路本系統(tǒng)采用AT89S51作為本設(shè)計(jì)的核心元件。顯示輸入密碼輸入錯誤報(bào)警開關(guān)電路80C51正確開繼電器單片機(jī)修改密碼解除報(bào)警AT80C51是集CPU RAM RC定時，計(jì)數(shù)和多種接口于一體的微控制器。他體積小，成本低，功能強(qiáng)，廣泛應(yīng)用于智能產(chǎn)品和工業(yè)自動化上。2.3.設(shè)計(jì)原理分析k7是確認(rèn)鍵，k8是2.3.1控制設(shè)計(jì)運(yùn)用開關(guān)進(jìn)行對輸入密碼、修改密碼的解除鎖定的控制,密碼修改鍵，k9是管理員取消報(bào)警鍵2.3.

10、2開鎖電路當(dāng)用戶輸入的密碼正確時，由單片機(jī)發(fā)出開鎖信號，使繼電器打開進(jìn)行開鎖,從P3.3 口輸出低電平從而是繼電器打開，實(shí)現(xiàn)開鎖。233報(bào)警電路S1VC（當(dāng)密碼鎖的連續(xù)3次輸入失敗，需要由蜂鳴器報(bào)警來提示。本設(shè)計(jì)的報(bào)警電路由p3.5與蜂鳴T3P2.1R98550器相連。當(dāng)密碼鎖電路需要發(fā) 出報(bào)警信號時，P3.5 口輸出低電平4.7K0，蜂鳴器報(bào)警。當(dāng)密碼鎖沒有報(bào)警信號時，P3.5 口輸出高電平1。2.3.4指示電路P3.0、p3.1、p3.2、p3.4分別都與LED丁相連。每一部分都由一個電阻與一支發(fā)光二極管串聯(lián)組成。當(dāng)可以進(jìn)行密碼輸入時時，從單片機(jī)的P3.0 口發(fā)出低電平信號，點(diǎn)亮紅色發(fā)光二

11、極管。P3.1為詢問是否修改密碼，需要修改時撥動k8，p3.2為修改密碼指示燈p3.4為密碼錯誤指示燈an o/Rxnm 自 | kj t uP3 SA/VFt1 QO2.3.5顯示電路設(shè)計(jì)利用達(dá)愛思試驗(yàn)臺的上的六個 LED數(shù)碼顯示元件可以顯示所需結(jié)果，F(xiàn)FDD時為選片地址，F(xiàn)FDCM要顯示內(nèi)容的代碼三、程序設(shè)計(jì)3.1主程序模塊主程序主要完成初始化、設(shè)置中斷向量、檢查有無按鍵按下、以及調(diào)用顯示等 等。3.2開關(guān)控制程序K1K6與P1.0P1.5相連）為輸入密碼的開關(guān)K7（與P1.6相連）為輸入密碼確認(rèn)開關(guān)K8（與P3.2相連）為修改密碼開關(guān)K9（與P1.7相連）為管理員取消報(bào)警開關(guān)3.3顯示程

12、序LED1（與P3.0相連）為密碼輸入提示LED2（與P3.1相連）為密碼輸入正確時看是否修改密碼LED3（與 P3.2.相連）為修改密碼提示燈LED4 LED5（與 P3.3相連）為繼電器的兩個狀態(tài)指示，LED4亮?xí)r為繼電器開密 碼正確，LED5為繼電器關(guān)LED6（與 P3.24相連）為密碼輸入錯誤指示蜂鳴器（與P3.5相連）為密碼輸入三次錯誤的提示。3.4 流程圖見附錄三四、軟件的調(diào)試過程與調(diào)試方法 在程序中輸入一個電腦本身中已有的清零程序、八段數(shù)碼管顯示程序和鍵盤掃 描顯示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證操作，根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟連線運(yùn)行，程序均可運(yùn)行成功，證明各個 模塊電路工作正常。系統(tǒng)軟件調(diào)試 : 軟件調(diào)試的任

13、務(wù)是利用開發(fā)工具進(jìn)行在線仿真調(diào)試，發(fā)現(xiàn)和糾 正程序錯誤。軟件的調(diào)試應(yīng)一個模塊一個模塊地進(jìn)行，首先單獨(dú)調(diào)試各功能子程 序，檢驗(yàn)程序是否能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期的功能，接口電路的控制是否正常等; 其次逐步將各子程序連接起來總調(diào)，最后將調(diào)試好的程序固化在存儲器中。 系統(tǒng)硬軟件聯(lián)調(diào) : 當(dāng)系統(tǒng)硬件和軟件分別調(diào)試完成后，在實(shí)驗(yàn)平臺上進(jìn)行系統(tǒng)硬軟件聯(lián)調(diào)。其他：課程設(shè)計(jì)進(jìn)行的過程中，LED的輸出顯示始終是一個最重要也是最棘手的 環(huán)節(jié)，因?yàn)閷τ趩纹瑱C(jī)內(nèi)部地址單元的加減運(yùn)算，賦值，調(diào)用等，通過匯編語言是 能夠相對輕松地實(shí)現(xiàn)，但碰到 LED輸出顯示問題就來了。首先單片機(jī)內(nèi)部是八位二 進(jìn)制數(shù)，而我們要看到的是10進(jìn)制數(shù)，雖然L

14、ED的顯示數(shù)字有對應(yīng)的二進(jìn)制碼 表，可LED管是動態(tài)輸出，每次輸出一位數(shù)字，后移位下一根管輸出，這中間就要 考慮到每位數(shù)字顯示多久，循環(huán)顯示的時間延遲量值多少才能夠使LED發(fā)光穩(wěn)定，采用的方法就是試。同時在修改時間顯示的問題上，也出現(xiàn)了重大的問題。五、總結(jié)與體會 通過兩周的實(shí)習(xí)，我發(fā)現(xiàn)了自身的不足之處。專業(yè)知識的匱乏，專業(yè)軟件的陌 生及對硬件電路的片面了解都成為了我設(shè)計(jì)該電路的障礙。在這次實(shí)習(xí)中，我研習(xí) 書本，查找電路，多方請教。每周都按計(jì)劃進(jìn)行著。一刻都不放松。硬件電路的設(shè) 計(jì)成功把我?guī)肓讼乱浑A段，調(diào)試軟件程序。軟件程序的調(diào)試還是比較難的，經(jīng)常 容易把代碼寫錯的，中間也經(jīng)歷了些迷茫，走了些

15、彎路，后來經(jīng)過老師與同學(xué)的協(xié)助下終于調(diào)好了。最后，將軟件與硬件進(jìn)行整合，終究成功完成了我的課題一一智能密碼鎖。參考文獻(xiàn)1李朝青單片機(jī)原理及接口技術(shù)M.北京：北京航空航天出版社，2004.92彭為.單片機(jī)典型系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例精講.北京:電子工業(yè)出版社，2006.5 3 公 茂法.單片機(jī)人機(jī)接口實(shí)例集M.北京:北京航空航天大學(xué)出版社，1998.2 4康 華光電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分M.北京:高等教育出版社，2004.1 5彭介華.電 子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)M.北京:高等教育出版社，2004.2附錄附錄一:總原理圖附錄二:程序1:*J 1 BORG 0000H CJNE A,7BH,ONCESJMP MAIN

16、MOV A,73HORG 000BH CJNE A,7CH,ONCEMOV TH0,R1 MOV A,74HMOV TL0,R0 CJNE A,7DH,ONCECPL P3.5 MOV A,75HCJNE A,7EH,ONCE RETICPL P3.1 ; ORG 0040H提示是否修改密碼子程序，若是則改 MAIN: MOV SP,#53H ; 均是變 P3.2 電平 低電平有效MOV R3,#3 SETB P1.6 ; 密碼確認(rèn)鍵TP: ACALL DELAY1 SETB P1.7 ; 管理員取消報(bào)警SETB P3.0 ; 提示密碼輸入燈 DJNZ R3,TP ; 延SETB P3.1 密

17、碼正確要修改撥 k8 遲 3 秒左右SETB P3.2 ; 與 k8 連修改指示燈SETB P3.3 ; 與繼電器相連 SETB P3.1SETB P3.4 ; 密碼錯誤 JBSETB P3.5 ; 三次錯誤蜂鳴器響 P3.2 ,ABC ;P3.2 低電平亮則修改密MOV R6,#0FFH碼MOV R4,#06H TW: ACALL INPUT 修;MOV R0,#70H改密碼子程序MOV A ,#01H JB P1.6,TWPASSWORD: MOV R0,A MOV 70H,79HINC R0 MOV 71H,7AHDJNZ R4,PASSWORD MOV 72H,7BHMOV 50H,#

18、3 MOV 73H,7CHMOV 40H,#3 MOV 74H,7DHLP: CPL P3.0 MOV 75H,7EHMOV R7, #10 ; 提示密碼 ABC: CPL P3.3 ; 輸入 密碼輸入正確 SJMP $TT: SETB P3.0 ONCE: CPL P3.4 ; 錯誤輸入ACALL INPUT 警告JB P1.6,TT MOV R2,#3ACALL DELAY1 TY: ACALL DELAY1ACALL DELAY1 DJNZ R2,TYACALL DELAY1 MOV R2,#3BBB: MOV A,70H SETB P3.4CJNE A,79H,ONCE MOV R1,

19、#3MOV A,71H TU: ACALL DELAY1CJNE A,7AH,ONCE DJNZ R1,TUMOV A,72H MOV R1,#3 ;延遲 3 秒 db 0feh,84h,04h,0feh,25h,04hDJNZ 50H,LP db 0feh,25h,02h,0feh,84h,02hMAIN1: MOV TMOD,#01H dbMOV IE,#82H 0feh,0c0h,04h,0feh,84h,02hMOV DPTR,#TAB db 0feh,98h,02h,0feh,84h,02h loop10: JB P1.7,LOOP12 db 0feh,57h,08h,00h,00h

20、,04hb 0ffh,0ffh LJMP MAIN dLOOP12: clr aINPUT: MOV 7EH,#00H movc a,a+dptrmov r1,a MOV 7DH,#00Hinc dptr MOV 7CH,#00Hclr a MOV 7BH,#00Hmovc a,a+dptr MOV 7AH,#00Hmov r0,a MOV 79H,#00H ; 緩沖區(qū)初orl a,r1 值jz next0 MOV P1,#0FFHmov a,r0 MOV A ,P1anl a,r1 MOV R0,#79Hcjne a,#0ffh,next FF: JB ACC.0, LOOPSJMP MAI

21、N1 INC R0next: mov th0,r1 INC R0mov tl0,r0 SJMP AB1setb tr0 LOOP: INC R0sjmp next1 AB1: JB ACC.1, LOOP1 next0: clr tr0 INC R0 next1: clr a SJMP AB2inc dptr LOOP1: INC R0movc a,a+dptr INC R0mov r2,a AB2: JB ACC.6, LOOP2 loop11: acall d200c INC R0djnz r2,loop11 SJMP AB3inc dptr LOOP2: INC R0ajmp loop10 INC R0d200c: mov r3,#81h AB3: JB ACC.3, LOOP3 d200b: mov a,#0ffh INC R0 d200a: dec a SJMP AB4jnz d200a LOOP3: INC R0dec r3 INC R0cjne r3,#00h,d200b AB4: JB ACC.4, LOOP4ret INC R0SJMP $