課程設(shè)計(jì)——電子密碼鎖1

1、大學(xué)學(xué)院系課程設(shè)計(jì)報(bào)告1大學(xué)大學(xué)學(xué)院學(xué)院課課程程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)電子密碼鎖電子密碼鎖 學(xué)生姓名學(xué)生姓名學(xué)學(xué) 號(hào)號(hào)所所 在在 系系專業(yè)專業(yè)名稱名稱班班 級(jí)級(jí)指指導(dǎo)導(dǎo)教教師師成成 績(jī)績(jī) 大學(xué)大學(xué)學(xué)院學(xué)院二二一二一二年年六六月月大學(xué)學(xué)院系課程設(shè)計(jì)報(bào)告2摘要：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。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)日常生活中的安全保險(xiǎn)器件的要求越來越高。為滿足人們對(duì)鎖的使用要求，增加其安全性，用密碼代替鑰匙的密碼鎖應(yīng)運(yùn)而

2、生。密碼鎖具有安全性高、成本低、功耗低、易操作等優(yōu)點(diǎn)。隨著人們對(duì)安全的重視和科技的發(fā)展，許多電子智能鎖（指紋識(shí)別、IC 卡辨認(rèn)）已在國內(nèi)外相繼面世。但是這些產(chǎn)品的特點(diǎn)是針對(duì)特定的指紋和有效卡，只能適用于保密要求的箱、柜、門等。而且指紋識(shí)識(shí)別器若在公共場(chǎng)所使用存在容易機(jī)械損壞，IC 卡還存在容易丟失、損壞等特點(diǎn)。加上其成本較高，一定程度上限制了這類產(chǎn)品的普及和推廣。鑒于目前的技術(shù)水平與市場(chǎng)的接收程度，電子密碼鎖是這類電子防盜產(chǎn)品的主流。關(guān)鍵字：關(guān)鍵字：44 矩陣鍵盤，STC89S52，密碼鎖Abstract: The numerical type robs to answer a machine

3、 is mainly from the initiative coder,encoder and flip-latch etc,numerical chip and part imitate spare part composing of a kind of electron product.Account the machine in cent mainly from the multivibrator,single steady state electric circuit, single pulse ten enter to make can go against the counter

4、, decoding spare part constitute of electron product.Robbing to answer a machine should have a lock to save and show the function of contestant number.The machine which accounts a cent should have to prepare to place number and carry out the importation function of the add, reducing of different sco

5、re.Rob to answer a machine is mainly expanded an electric circuit by a main electric circuit and to constitute, through a series of process work model;The machine which accounts a cent in order to shows get a goal of each contestant.Key words: matrix，STC89S52，LED digital tube.大學(xué)學(xué)院系課程設(shè)計(jì)報(bào)告3目目 錄錄前言前言11

6、1.1. 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) .1 1 1.1 系系統(tǒng)結(jié)統(tǒng)結(jié)構(gòu)構(gòu) .1 1.2 系系統(tǒng)組統(tǒng)組成成.1 1.3 系系統(tǒng)統(tǒng)可行性分析可行性分析.12.2. 硬件電路設(shè)計(jì)硬件電路設(shè)計(jì) .2 2 2.1 單單片機(jī)片機(jī) STC89S52 簡(jiǎn)簡(jiǎn)介介.2 2.1.1 主要特性主要特性.2 2.1.2 管腳管腳說說明明.2 2.1.3 震震蕩蕩特性特性.4 2.1.4 芯片擦除芯片擦除4 2.2 44 矩矩陣鍵盤陣鍵盤.5 2.3 復(fù)位復(fù)位電電路路.5 2.4 振振蕩電蕩電路路.6 2.5 數(shù)數(shù)碼碼管管.6 2.6 電動(dòng)鎖電動(dòng)鎖.7 2.7 蜂蜂鳴鳴器器.73.3. 軟件程序設(shè)計(jì)軟件程序設(shè)計(jì) .7 7

7、3.1 軟軟件件設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)流程流程圖圖.8 3.2 顯顯示功能示功能.9 3.3 鍵盤掃鍵盤掃描描.10 3.4 密密碼碼修改修改.10大學(xué)學(xué)院系課程設(shè)計(jì)報(bào)告44 4. .個(gè)人總結(jié)個(gè)人總結(jié)105.5.參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)11大學(xué)學(xué)院系課程設(shè)計(jì)報(bào)告5大學(xué)學(xué)院系課程設(shè)計(jì)報(bào)告61.1.系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 圖 1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖1.2 系統(tǒng)組成如圖 1 所示系統(tǒng)主要由 STC89S52 單片機(jī),八位數(shù)碼管、蜂鳴器、44 矩陣鍵盤、復(fù)位電路等組成。1.3 系統(tǒng)可行性分析系統(tǒng)工作原理分析：使用 STC89S52 單片機(jī)、44 矩陣鍵盤、LED、蜂鳴器等。矩陣鍵盤分別為 0、1、2、3、4、5

8、、6、7、8、9、Enter、Change。系統(tǒng)開始顯示“000000”提示輸入密碼；輸入密碼時(shí)，密碼會(huì)顯示出來，當(dāng)密碼輸入完畢按下 Enter鍵時(shí)，對(duì)輸入密碼與設(shè)定的密碼進(jìn)行比較，若密碼正確則 LED 顯示電路顯示為“HELLO”提示鎖打開；若密碼不正確，LED 顯示電路顯示提示“EEEEEE” ，若連續(xù)STC89S52電源鍵盤輸入復(fù)位電路數(shù)碼管蜂鳴器大學(xué)學(xué)院系課程設(shè)計(jì)報(bào)告73 次輸入不正確，則發(fā)出警報(bào)聲。在輸入正確密碼后，按下修改鍵時(shí)，LED 顯示電路顯示“000000” ，輸入需要重新設(shè)定的密碼，輸入完成后，按下“Enter” ，系統(tǒng)出現(xiàn)“000000” ，此時(shí)需復(fù)位一次2.2.硬件電路

9、設(shè)計(jì)硬件電路設(shè)計(jì)2.1 單片機(jī) STC89S52 簡(jiǎn)介STC89S52 是宏晶公司生產(chǎn)的低電壓，高性能 CMOS8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 4K bytes 的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器（EPROM）和 128bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)序存器（RAM） ，器件采用宏晶公司的高密度/非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS-51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器（CPU）和 FLASH 存儲(chǔ)單元，STC89S52 單片機(jī)為許多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活行高且價(jià)廉的方案。2.1.1 主要特性 8031 CPU 與 MCS-51 兼容 4K 字節(jié)可編程 FLASH 存儲(chǔ)器(壽命：1000 寫/擦循環(huán)

10、) 全靜態(tài)工作：0Hz-24KHz 三級(jí)程序存儲(chǔ)器保密鎖定 128*8 位內(nèi)部 RAM 32 條可編程 I/O 線 三個(gè) 16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 6 個(gè)中斷源 可編程串行通道 低功耗的閑置和掉電模式 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 2.1.2 管腳說明VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0 口：P0 口為一個(gè) 8 位漏級(jí)開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。當(dāng) P1口的管腳第一次寫 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可大學(xué)學(xué)院系課程設(shè)計(jì)報(bào)告8以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在 FIASH 編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0 輸出原碼，

11、此時(shí) P0 外部必須被拉高。 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，P1 口緩沖器能接收輸出4TTL 門電流。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(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)，P1 口作為第八位地址接收。 P2 口：P2 口為一個(gè)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(gè) TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫“1”時(shí)，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(shí)，P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2 口當(dāng)用于外部程序

12、存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2 口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì) 外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，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(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P3 口：P3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) TTL 門電流。當(dāng) P3 口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3 口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3 口也可作為 STC89S52 的一些特殊功能口，如下表所示：管腳 備選功能:P3.0 RXD

13、（串行輸入口）P3.1 TXD（串行輸出口）P3.2 /INT0（外部中斷 0）P3.3 /INT1（外部中斷 1）P3.4 T0（記時(shí)器 0 外部輸入）P3.5 T1（記時(shí)器 1 外部輸入）P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)大學(xué)學(xué)院系課程設(shè)計(jì)報(bào)告9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)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE 端以不變的頻率周期輸

14、出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè) ALE脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。此時(shí)， ALE 只有在執(zhí)行MOVX，MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。/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)器周期兩次/PSEN 有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。 /EA/VPP：當(dāng)/EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000

15、H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式 1 時(shí)，/EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng)/EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（VPP）。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。2.1.3 震蕩特性XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2 應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電

16、平要求的寬度。2.1.4 芯片擦除整個(gè) PEROM 陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號(hào)組合，并保持 ALE管腳處于低電平 10ms 來完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。 此外，STC89S52 設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU 停止工作。但 RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存 RAM 的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。大學(xué)學(xué)院系課程設(shè)計(jì)報(bào)告102.2 44 矩陣鍵盤如圖所示，本系統(tǒng)采用 44 矩

17、陣鍵盤，按鍵分為輸入數(shù)字鍵：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9；功能鍵 Enter，Change。矩陣鍵盤:圖 2 矩陣鍵盤2.3 復(fù)位電路圖 3 復(fù)位電路時(shí)鐘電路工作后，在 REST 管腳上加兩個(gè)機(jī)器周期的高電平，芯片內(nèi)部開始進(jìn)行初始復(fù)位（如圖 3） 。大學(xué)學(xué)院系課程設(shè)計(jì)報(bào)告112.4 振蕩電路圖 4 震蕩電路本設(shè)計(jì)晶振選擇頻率為 12MHZ，電容選擇 30pF 如圖 4。經(jīng)計(jì)算得單片機(jī)工作胡機(jī)器周期為：12（112M）=1us。2.5 數(shù)碼管圖 5 數(shù)碼管電路大學(xué)學(xué)院系課程設(shè)計(jì)報(bào)告122.6 電動(dòng)鎖圖 6 電子鎖由于電動(dòng)鎖使用 P0 口驅(qū)動(dòng)要加上上拉電阻如圖 6。2.7 蜂鳴器圖 7

18、蜂鳴器電路由于蜂鳴器使用需要較大電流，故用 ULN2003 驅(qū)動(dòng)。3.3.軟件程序設(shè)計(jì)軟件程序設(shè)計(jì)本系統(tǒng)程序部分使用 C 語言編寫，C 語言是一種高級(jí)程序設(shè)計(jì)語言，它的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)潔明了、可移植性高。主要完成，開始時(shí)數(shù)碼管顯示“000000” 。輸入密碼后按下確認(rèn)鍵，系統(tǒng)會(huì)將所輸入與系統(tǒng)密碼進(jìn)行比對(duì)。若輸入密碼正確則顯示“HELLO”開鎖。然后可以選擇上鎖或者修改密碼。開鎖后，按下修改密碼“Change”鍵，則可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行修改密碼操作。在修改密碼前要輸入正確舊的密碼。正確輸入舊密碼之后輸入新的密碼，并按下確定鍵之后大學(xué)學(xué)院系課程設(shè)計(jì)報(bào)告13復(fù)位一次，則修改成功。3.1 軟件設(shè)計(jì)流程圖圖 8 軟件

19、設(shè)計(jì)流程圖開始初始化輸入密碼正確？顯示“HELLO”改密？輸入新密碼結(jié)束YNYN大學(xué)學(xué)院系課程設(shè)計(jì)報(bào)告143.2 顯示功能本系統(tǒng)使用共陰極數(shù)碼管顯示。選碼由 P3 口輸出高電平有效，選位由 P1 口輸出低電平有效。顯示原理如下： 圖 9 數(shù)碼管管腳顯示方式分別有靜態(tài)顯示與動(dòng)態(tài)顯示兩種。在顯示提示信息如：輸入密碼“000000”,操作通過“HELLO”,操作錯(cuò)誤4 位數(shù)碼管上的管腳單片機(jī)輸出管腳a11P3.7b7P3.2c4P3.1d2P3.5e1P3.6f10P3.3g5P3.0h3P3.4大學(xué)學(xué)院系課程設(shè)計(jì)報(bào)告15“EEEEEE”,由于 8 個(gè)顯示器的段碼同名端是連接在一起的，如果選碼的管腳

20、（本系統(tǒng)中為 P1）都為 0，那么 8 個(gè)顯示器則顯示同一字符。要使各個(gè)數(shù)碼管出現(xiàn)不同字符必須采用“分時(shí)動(dòng)態(tài)掃描”的方法顯示。即每次點(diǎn)亮一個(gè) LED 顯示器，延時(shí)一段時(shí)間再點(diǎn)亮下一個(gè) LED 顯示器周而復(fù)始，8 個(gè) LED 顯示器輪流動(dòng)態(tài)掃描。利用人視覺余輝的暫留效應(yīng)，看起來好像幾個(gè)顯示器上“同時(shí)”顯示不同的字符。3.3 鍵盤掃描如圖 2，本系統(tǒng)使用 44 矩陣鍵盤當(dāng)沒有鍵按下時(shí)，行線和列線之間是不相連的，若第 N 行與第 M 列的鍵被按下，那么第 N 行與第 M 列的線就被接通。根據(jù)上述原理，本系統(tǒng)的鍵盤掃描方法是利用 P3 口的低四位作為行掃描線，P3 口的高四位作為列回掃線。具體實(shí)施方法

21、為：先使 P3.0 口輸出低電平，P2 口其他口輸出高電平，然后對(duì) P3.4、P3.5、P3.6、P3.7 四個(gè)口分別作判斷。若此四口都為高電平，則沒有鍵按下；若有鍵按下，P3.4、P3.5、P3.6、P3.7 四個(gè)口必定有一個(gè)口輸入為低電平，再判斷 P3.4、P3.5、P3.6、P3.7 哪個(gè)口為低電平則可判斷按鍵在哪列上。如P3.4、P3.5、P3.6、P3.7 沒有低電平，再使 P3.1 為低電平，其他口為高電平，依次掃描下去，找到按鍵所在的行，再判斷 P3 口的高四位哪一位為低，便可知道鍵在哪一列上。3.4 修改密碼本系統(tǒng)設(shè)定的修改密碼過程為，在輸入正確的密碼后，按 Change，并輸入新密碼。此時(shí)鍵入的六位新密碼將保存到數(shù)組 24c02 中。此時(shí)修改密碼工作完成，復(fù)位后，即可使用新的密碼。4.4.設(shè)計(jì)總結(jié)設(shè)計(jì)總結(jié)通過這次課程設(shè)計(jì)，讓我復(fù)習(xí)了很多學(xué)過的舊知識(shí)，同時(shí)也鍛煉了自己的動(dòng)手和查閱資料的能力，尤其是解決在實(shí)際中解決排查問題的能力。在設(shè)計(jì)中，我學(xué)到了如何使用 C 語言對(duì)單片機(jī)進(jìn)行編寫程序，熟悉了使用 KEIL C 軟件，并且加深了對(duì)單片機(jī)的編程技巧。 當(dāng)然最重要的是感謝學(xué)院給了我們鍛煉自