基于msp430的數(shù)字密碼鎖

1、基于msp430f149的數(shù)字密碼鎖摘要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(cái)務(wù)報(bào)表以及一些個(gè)人資料的保存多以加鎖的辦法來(lái)解決。若使用傳統(tǒng)的機(jī)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。在安全技術(shù)防范領(lǐng)域，具有防盜報(bào)警功能的電子密碼鎖逐漸代替了傳統(tǒng)的機(jī)械式密碼鎖，電子密碼鎖具有安全性高、成本低、功耗低、易操作等優(yōu)點(diǎn)。在本次萌芽計(jì)劃電子設(shè)計(jì)制作中，我們采用TI公司生產(chǎn)的msp430作為主控芯片，結(jié)合外圍的矩陣鍵盤輸入、LCD顯示、蜂鳴器報(bào)警和LED顯示等，用C語(yǔ)言編寫主控芯片程序，設(shè)計(jì)了一款可以數(shù)字字母混合密碼輸入，具有報(bào)警功能的

2、數(shù)字密碼鎖。關(guān)鍵詞：數(shù)字密碼鎖 msp430 報(bào)警目錄目錄2第一章 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)與論證3方案比較3方案設(shè)計(jì)與論證3設(shè)計(jì)框圖4第二章 主要元器件介紹4Msp430f1494LCD1602液晶顯示器7LM78058ASM1117-3.310第三章 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)12單片機(jī)電路12矩陣鍵盤電路12復(fù)位單路13LCD顯示電路13LED顯示電路13報(bào)警電路14電源電路14第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)14主程序流程圖14功能按鍵軟件設(shè)計(jì)15密碼設(shè)置軟件設(shè)計(jì)16第五章 實(shí)驗(yàn)分析17測(cè)試方法17測(cè)試分析18第五章 總結(jié)18附錄19附錄一 整體電路圖19附錄二 PCB封裝圖20附錄三 部分程序20第一章 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

3、與論證方案比較方案一：以STC89C52單片機(jī)為電子密碼鎖系統(tǒng)核心，使用4*4矩陣鍵盤作為數(shù)據(jù)輸入方式，驅(qū)動(dòng)LCD1602顯示器提示程序運(yùn)行過(guò)程和開鎖的步驟，利用AT24C02芯片實(shí)現(xiàn)掉電存儲(chǔ)。方案二：以msp430f149單片機(jī)為電子密碼鎖系統(tǒng)核心，使用4*4矩陣鍵盤作為數(shù)據(jù)輸入方式，驅(qū)動(dòng)LCD1602顯示器提示程序運(yùn)行過(guò)程和開鎖的步驟。方案比較：msp430f149單片機(jī)性能比STC89C52單片機(jī)高，且I/O口遠(yuǎn)多于STC89C52單片機(jī)，方便更好的利用多余的I/O口 擴(kuò)充其他功能。因此本次設(shè)計(jì)選擇方案二。方案設(shè)計(jì)與論證由于單片機(jī)種類繁多，各種型號(hào)都有其一定的應(yīng)用環(huán)境，因此在選用時(shí)要多加

4、比較，合理選擇，以期獲得最佳的性價(jià)比。一般來(lái)說(shuō)在選取單片機(jī)時(shí)從下面幾個(gè)方面考慮：性能、存儲(chǔ)器、運(yùn)行速度、I/O口、定時(shí)/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，除了以上的一些的還有一些最基本的比如：中斷源的數(shù)量和優(yōu)先級(jí)、工作溫度范圍、有沒(méi)有低電壓檢測(cè)功能、單片機(jī)內(nèi)有無(wú)時(shí)鐘振蕩器、有無(wú)上電復(fù)位功能等。在開發(fā)過(guò)程中單片機(jī)還受到：開發(fā)工具、編程器、開發(fā)成本、開發(fā)人員的適應(yīng)性、技術(shù)支持和服務(wù)等等因素?；谝陨弦蛩乇驹O(shè)計(jì)選用單片機(jī)msp430f149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)基本的密碼鎖功能。在單片機(jī)的外圍

5、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LCD1602顯示器用于顯示作用。當(dāng)用戶需要開鎖時(shí)，先輸入密碼，如果密碼輸入正確則開鎖或設(shè)置新密碼，不正確顯示密碼錯(cuò)誤重新輸入密碼，當(dāng)三次密碼錯(cuò)誤則發(fā)出報(bào)警；當(dāng)用戶需要修改密碼時(shí)，先按下鍵盤設(shè)置鍵后輸入新密碼，新密碼輸入后再次輸入新密碼，兩次輸入一致則密碼修改成功。設(shè)計(jì)框圖第二章 主要元器件介紹Msp430f149MSP430是TI公司新開發(fā)的一類具有16位總線的帶FLASH 的單片機(jī)，由于其性價(jià)比和集成度高，受到廣大技術(shù)開發(fā)人員的青睞。它采用16位的總線，外設(shè)和內(nèi)存統(tǒng)一編址，尋址范圍可達(dá)64K，還可以外擴(kuò)展存儲(chǔ)器。具有統(tǒng)一的中斷管理，具有豐

6、富的片上外圍模塊，片內(nèi)有精密硬件乘法器、兩個(gè)16位定時(shí)器、一個(gè)14路的12位的模數(shù)轉(zhuǎn)換器、一個(gè)看門狗、6路P口、兩路USART通信端口、一個(gè)比較器、一個(gè)DCO內(nèi)部振蕩器和兩個(gè)外部時(shí)鐘，支持8M 的時(shí)鐘。由于為FLASH型，則可以在線對(duì)單片機(jī)進(jìn)行調(diào)試和下載，且JTAG口直接和FET（FLASH EMULATION TOOL）的相連，不須另外的仿真工具，方便實(shí)用，而且可以在超低功耗模式下工作，對(duì)環(huán)境和人體的輻射小，測(cè)量結(jié)果為100mw左右的功耗（電流為14mA左右），可靠性能好加強(qiáng)電干擾運(yùn)行不受影響，適應(yīng)工業(yè)級(jí)的運(yùn)行環(huán)境，適合與做手柄之類的自動(dòng)控制的設(shè)備。LCD1602液晶顯示器本設(shè)計(jì)采用LCD液

7、晶顯示屏顯示。其具有體積小、功耗低、界面美觀大方等優(yōu)點(diǎn)，這里使用YB1602液晶屏，1602顯示模塊用點(diǎn)陣圖形顯示字符，顯示模式分為2行16個(gè)字符。它具有16個(gè)引腳，其正面左起為第一腳，如下圖所示：第一腳GND：接地。第二腳VCC：+5V電源。第三腳VO：對(duì)比度調(diào)整端。使用時(shí)通過(guò)接一個(gè)10K的電阻來(lái)調(diào)節(jié)。第四腳RS:寄存器選擇信號(hào)線。第五腳RW:讀寫信號(hào)線。第六腳E：使能端，當(dāng)E由高電平跳變?yōu)榈碗娖綍r(shí)執(zhí)行命令。第714腳：8位數(shù)據(jù)線D0D7。第十五腳BLA:背光電源正極輸入端。第十六腳BLK:背光電源負(fù)極輸入端。操作控制表操作讀狀態(tài)寫指令讀數(shù)據(jù)寫數(shù)據(jù)輸入RS=0，RW=1，E=1RS=0，RW

8、=0，D07=指令碼，E=H脈沖RS=1，RW=1，E=1RS=1，RW=0，D07=數(shù)據(jù)，E=H脈沖表3.6.1 LCD1602操作指令1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器（CGROM)已經(jīng)存儲(chǔ)了160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號(hào)、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，比如大寫的英文字母“A”的代碼是01000001B（41H），顯示時(shí)模塊把地址41H中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來(lái)，我們就能看到字母“A”。因?yàn)?602識(shí)別的是ASCII碼，試驗(yàn)可以用ASCII碼直接賦值，在單片機(jī)編程中還可以用字符型常量或變量賦值，如'A。1602通過(guò)D0

9、D7的8位數(shù)據(jù)端傳輸數(shù)據(jù)和指令。LM7805電源電路采用普通可調(diào)電源供電，該電源不含穩(wěn)壓器，所以在設(shè)計(jì)中需要用穩(wěn)壓器進(jìn)行穩(wěn)壓，我們選用LM7805來(lái)獲得穩(wěn)定的+5V直流電壓，LM7805引腳排列和典型應(yīng)用如下圖：LM7805引腳和典型應(yīng)用LM7805電氣參數(shù)ASM1117-3.3本設(shè)計(jì)中msp430需采用3.3v電源供電，因此需用AMS1117-3.3將已穩(wěn)壓成5v的直流穩(wěn)壓成3.3v。AMS117-3.3 是一個(gè)正向低壓降穩(wěn)壓器，在1A電流下壓降為1.2V。AMS1117引腳圖AMS1117電氣參數(shù)第三章 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單片機(jī)電路以TI公司的msp430f149單片機(jī)為主控芯片，CPU電路

10、十分簡(jiǎn)單，只需供電部分和晶振部分。單片機(jī)電路矩陣鍵盤電路4*4矩陣鍵盤電路由16個(gè)輕觸開關(guān)加上4個(gè)1k的上拉電阻構(gòu)成，通過(guò)P1口接入單片機(jī)。矩陣鍵盤電路復(fù)位單路單片機(jī)在RESET端加一個(gè)大于20ms正脈沖即可實(shí)現(xiàn)復(fù)位，上電復(fù)位和按鈕組合的復(fù)位電路如下：復(fù)位電路在系統(tǒng)上電的瞬間，RST與電源電壓同電位，隨著電容的電壓逐漸上升，RST電位下降，于是在RST形成一個(gè)正脈沖。當(dāng)人按下按鈕K17時(shí)，使電容C7通過(guò)R8迅速放電，待K17彈起后，C7再次充電，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)復(fù)位。LCD顯示電路本設(shè)計(jì)采用LCD1602液晶顯示屏進(jìn)行顯示，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)字與字母混合密碼的顯示以及各種提示的顯示。LCD顯示電路LED顯示

11、電路P2.0接紅色LED燈，密碼錯(cuò)誤時(shí)顯示；P2.4接綠色LED燈，密碼正確開鎖時(shí)顯示；P2.6接藍(lán)色LED燈，設(shè)置密碼時(shí)顯示。LED顯示電路報(bào)警電路按鍵時(shí)蜂鳴器會(huì)實(shí)時(shí)鳴叫；當(dāng)密碼三次輸入錯(cuò)誤時(shí)，長(zhǎng)時(shí)間蜂蜜報(bào)警；密碼輸入正確時(shí)蜂鳴器產(chǎn)生提示音。報(bào)警電路電源電路本設(shè)計(jì)采用9v電池供電，先由LM7805穩(wěn)壓至5v，再由ASM1117-3.3穩(wěn)壓到3.3v給電路供電。電源電路第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主程序流程圖開始接上電源，程序進(jìn)行初始化設(shè)置，然后在鍵盤上輸入密碼，此系統(tǒng)進(jìn)行鍵盤掃描，密碼錯(cuò)誤3次出錯(cuò)報(bào)警，密碼正確，選擇開鎖或修改密碼，若要修改密碼時(shí)，需要兩次確認(rèn)新密碼，確認(rèn)后，密碼修改成功，否則結(jié)束。

12、開始初始化次數(shù)加1輸入密碼密碼正確？返回NYY開鎖程序開鎖？N修改密碼？次數(shù)>3？報(bào)警程序修改程序YNNY主程序流程圖功能按鍵軟件設(shè)計(jì)在按鍵當(dāng)中，有與轉(zhuǎn)換、清除、開鎖、設(shè)置的程序相對(duì)應(yīng)的按鍵。 開始鍵值=轉(zhuǎn)換？轉(zhuǎn)換程序鍵值=清除？清除程序開鎖程序鍵值=開鎖？鍵值=設(shè)置？設(shè)置程序返回功能按鍵程序軟件流程圖密碼設(shè)置軟件設(shè)計(jì)開始按下設(shè)置鍵，輸入新密碼后，再次輸入新密碼，如果兩次輸入一樣，則輸入成功。如果兩次輸入的新密碼不一樣，則修改密碼失敗。開始按下設(shè)置鍵輸入新密碼再次輸入兩次輸入一致？設(shè)置失敗設(shè)置成功密碼設(shè)置軟件流程圖第五章 實(shí)驗(yàn)分析測(cè)試方法按下電源開關(guān)，屏幕顯示”PASSWORD”，輸入1

13、0位密碼，屏幕實(shí)時(shí)顯示密碼，并伴有實(shí)時(shí)提示音，若密碼錯(cuò)誤，屏幕顯示”ERROR“，隨后顯示”PASSWORD”，再次輸入密碼，密碼三次輸入錯(cuò)誤，清屏，亮紅燈并伴有長(zhǎng)時(shí)間蜂鳴。若輸入密碼正確，蜂鳴器產(chǎn)生提示音，屏幕顯示”A_unlock B_set”,若按下開鎖鍵，亮綠燈，顯示”UNLOCK”；若按下設(shè)置鍵，亮黃燈，顯示”NEW CODE”,輸入10位新密碼，顯示”INPUT AGAIN”，再次輸入新密碼，若兩次新密碼輸入一致，顯示”SUCCEED”，若兩次新密碼輸入不一致，則顯示”FAILE”。輸入密碼時(shí)，可通過(guò)清除鍵清除已輸入密碼，可通過(guò)轉(zhuǎn)換鍵實(shí)現(xiàn)數(shù)字與字母和字母大小寫之間的轉(zhuǎn)換。測(cè)試分析測(cè)

14、試結(jié)果與我們預(yù)想的一致，但由于程序中使用了go-to語(yǔ)句，使得輸入不是很穩(wěn)定，需要一定的反應(yīng)時(shí)間。第五章 總結(jié)總的來(lái)說(shuō)，這次“萌芽計(jì)劃”對(duì)我們?nèi)齻€(gè)都是一個(gè)挑戰(zhàn)，因?yàn)槲覀內(nèi)说幕A(chǔ)都不一樣，有的基本為零，而有的卻早已參加了多次科創(chuàng)活動(dòng)。對(duì)于萌芽而言，我們?nèi)齻€(gè)無(wú)論是誰(shuí)都無(wú)法獨(dú)自完成。這更挑戰(zhàn)了我們的合作能力。在技術(shù)上，我們基礎(chǔ)好的帶動(dòng)基礎(chǔ)差的，盡可能的讓他學(xué)會(huì)東西，基礎(chǔ)好的也不斷提升自己，用更高端的技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)功能。通過(guò)這次競(jìng)賽，我們?nèi)齻€(gè)都提高了很多，這次的萌芽計(jì)劃也為我們?nèi)蘸蟮目苿?chuàng)道路打下了厚實(shí)的基礎(chǔ)。當(dāng)然，我們也有很多不足之處，比如說(shuō)粗心大意，導(dǎo)致我們浪費(fèi)了很多工程和時(shí)間，還有因?yàn)閼卸?，是我們沒(méi)

15、有做到盡善盡美。但有了這次經(jīng)歷，我想我們?nèi)齻€(gè)在以后會(huì)做的越來(lái)越好。附錄附錄一 整體電路圖附錄二 PCB封裝圖附錄三 部分程序#include <msp430x14x.h>#include "Keypad.h"#include "cry1602.h"#include "子程序集.h"/引用外部變量的聲明 extern unsigned char key_val; extern unsigned char key_Flag;extern unsigned char BACK;/宏定義（也許不這么叫，看二級(jí)）typedef un

16、signed char uchar;typedef unsigned int uint;uchar Code_C10 = 0;uchar Code_D10 = 0,1,2,3,4,5,'a','a','a','a'/這是密碼哦/*主函數(shù)*/void main(void) uchar Tishi = "PASSWORD:" uchar PROX = "XINXIN & LULU &" uchar PROX_1 = "JUNJUN." uchar Fin =

17、"THIEF.THIEF." WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; /關(guān)閉看門狗 LcdReset(); /初始化LCD Init_Keypad(); /初始化鍵盤端口 P6DIR |= BIT7; /蜂鳴器P6.7 P6OUT |= BIT7; P2DIR |= 0xff; /P2.0紅燈-用于報(bào)警以及按鍵；P2.4綠燈-用于解鎖、開鎖；P2.6藍(lán)燈-用于設(shè)置 P2OUT |= 0xff; loop:DispNChar(0,0,15,PROX); DispNChar(2,1,12,PROX_1); /嘿嘿 Delay400ms(); LcdWriteComm

18、and(0x01,1); DispNChar(3,0,9,Tishi); /顯示提示文字 Code_CIN_1(); /子程序1 向數(shù)組C輸入十位數(shù)字字母組合（最開始輸入密碼時(shí)） Comp(); /子程序2 逐個(gè)比較數(shù)組C和數(shù)組D的元素 Delay200ms();/用于顯示延遲，否則看不到最后一位 Unlock_j(); /對(duì)比較結(jié)果進(jìn)行分析判斷，然后運(yùn)行 if(BACK <= 3) /密碼輸入錯(cuò)誤小于三次再次輸入 goto loop; /程序有些不穩(wěn)，需要慢慢按（GOTO的弊端） else LcdWriteCommand(0x01,1); /大于三次后報(bào)警 DispNChar(0,0,

19、16,Fin); BACK = 0; /計(jì)數(shù)清零 Buz_E();/報(bào)警; Delay400ms(); Delay400ms(); LcdWriteCommand(0x08,1); /之后會(huì)白屏，嘿嘿 /*函數(shù)名稱：向C數(shù)組中輸入十位密碼 輸入密碼階段*返回值：暫無(wú)*功能：*/void Code_CIN_1(void) uchar Clear_1 = "PASSWORD:" uint i,p,ref = 1; uchar fact,key; for(i = 0, p = 0; i <= 9;) /十位密碼 Key_Event(); if(key_Flag = 1) k

20、ey_Flag = 0; fact = key_val;/這樣會(huì)比較好 switch(fact) /邏輯1-10用于實(shí)際0-9（需要key的轉(zhuǎn)換） 邏輯4為開鎖鍵，只有密碼正確有效，其余無(wú)效 case 1: Buz_O();/按鍵聲 if(ref = 1) /關(guān)系著數(shù)字與字母的轉(zhuǎn)換（字母包含大小寫）1為數(shù)字，2為小寫，三為大寫 key = 1;Disp1Char(3+i,1,0x30+key);/顯示對(duì)應(yīng)的是ACSSI碼 Code_Cp = key; i+;p+; else if(ref = 2) key = 0x31;Disp1Char(3+i,1,0x30+key); Code_Cp =

21、0x30+key; /比較的時(shí)候是16進(jìn)制的對(duì)應(yīng)碼 i+;p+; else if(ref = 3) key = 0x11;Disp1Char(3+i,1,0x30+key); Code_Cp = 0x30+key; i+;p+; break; case 2: Buz_O(); if(ref = 1) key = 2;Disp1Char(3+i,1,0x30+key); Code_Cp = key; i+;p+; else if(ref = 2) key = 0x32;Disp1Char(3+i,1,0x30+key); Code_Cp = 0x30+key; i+;p+; else if(re

22、f = 3) key = 0x12;Disp1Char(3+i,1,0x30+key); Code_Cp = 0x30+key; i+;p+; break; case 3: Buz_O(); if(ref = 1) key = 3;Disp1Char(3+i,1,0x30+key); Code_Cp = key; i+;p+; else if(ref = 2) key = 0x33;Disp1Char(3+i,1,0x30+key); Code_Cp = 0x30+key; i+;p+; else if(ref = 3) key = 0x13;Disp1Char(3+i,1,0x30+key)

23、; Code_Cp = 0x30+key; i+;p+; break; case 5: Buz_O(); if(ref = 1) key = 4;Disp1Char(3+i,1,0x30+key); Code_Cp = key; i+;p+; else if(ref = 2) key = 0x34;Disp1Char(3+i,1,0x30+key); Code_Cp = 0x30+key; i+;p+; else if(ref = 3) key = 0x14;Disp1Char(3+i,1,0x30+key); Code_Cp = 0x30+key; i+;p+; break; case 6:

24、 Buz_O(); if(ref = 1) key = 5;Disp1Char(3+i,1,0x30+key); Code_Cp = key; i+;p+; else if(ref = 2) key = 0x35;Disp1Char(3+i,1,0x30+key); Code_Cp = 0x30+key; i+;p+; else if(ref = 3) key = 0x15;Disp1Char(3+i,1,0x30+key); Code_Cp = 0x30+key; i+;p+; break; case 7: Buz_O(); if(ref = 1) key = 6;Disp1Char(3+i

25、,1,0x30+key); Code_Cp = key; i+;p+; else if(ref = 2) key = 0x41;Disp1Char(3+i,1,0x30+key); Code_Cp = 0x30+key; i+;p+; else if(ref = 3) key = 0x21;Disp1Char(3+i,1,0x30+key); Code_Cp = 0x30+key; i+;p+; break; case 9: Buz_O(); if(ref = 1) key = 7;Disp1Char(3+i,1,0x30+key); Code_Cp = key; i+;p+; else if

26、(ref = 2) key = 0x42;Disp1Char(3+i,1,0x30+key); Code_Cp = 0x30+key; i+;p+; else if(ref = 3) key = 0x22;Disp1Char(3+i,1,0x30+key); Code_Cp = 0x30+key; i+;p+; break; case 10: Buz_O(); if(ref = 1) key = 8;Disp1Char(3+i,1,0x30+key); Code_Cp = key; i+;p+; else if(ref = 2) key = 0x43;Disp1Char(3+i,1,0x30+

27、key); Code_Cp = 0x30+key; i+;p+; else if(ref = 3) key = 0x23;Disp1Char(3+i,1,0x30+key); Code_Cp = 0x30+key; i+;p+; break; case 11: Buz_O(); if(ref = 1) key = 9;Disp1Char(3+i,1,0x30+key); Code_Cp = key; i+;p+; else if(ref = 2) key = 0x44;Disp1Char(3+i,1,0x30+key); Code_Cp = 0x30+key; i+;p+; else if(r

28、ef = 3) key = 0x24;Disp1Char(3+i,1,0x30+key); Code_Cp = 0x30+key; i+;p+; break; case 14: Buz_O(); if(ref = 1) key = 0;Disp1Char(3+i,1,0x30+key); Code_Cp = key; i+;p+; else if(ref = 2) key = 0x45;Disp1Char(3+i,1,0x30+key); Code_Cp = 0x30+key; i+;p+; else if(ref = 3) key = 0x25;Disp1Char(3+i,1,0x30+ke

29、y); Code_Cp = 0x30+key; i+;p+; break; case 4:break;/這兩個(gè)鍵需正確后再用 case 8:break; case 12: if(i < 9)/。失誤失誤 Buz_O(); Delay5ms(); Buz_O();/提醒 DispNChar(0,0,16,Confirm_0); DispNChar(3,0,10,Confirm_1); Delay200ms(); DispNChar(0,0,16,Confirm_0); DispNChar(3,0,9,Clear_1); break; case 13: Buz_O(); /轉(zhuǎn)換按鍵 ref+; if(ref > 3) ref = 1; break; case 15: Buz_O(); /清除程序 LcdWriteCommand(0x01,1); DispNChar(3,0,9,Clear_1); for(i = 0,p = 0; p <= 9;p+) Code_Cp = 0; /同時(shí)數(shù)組也得清 break; case 16:break; /擴(kuò)展唄，有時(shí)間繼續(xù)加 default: break;/到時(shí)添加延時(shí)程序