基于單片機的電子密碼鎖

1、專業(yè)綜合課程設計填寫題目：基于單片機的電子密碼鎖 班級： 通信工程2班 姓名： 宋 健 學號： 成績： 基于單片機的電子密碼鎖摘 要本課題設計以AT89C52單片機為核心器件，結(jié)合按鍵電路、LED數(shù)碼管顯示電路、存儲電路、報警指示電路和開鎖機構，利用單片機靈活的編程設計、豐富的I/O端口來控制整個系統(tǒng)實現(xiàn)電子密碼鎖的基本功能。系統(tǒng)能實現(xiàn)密碼的輸入、清除、顯示。密碼正確開鎖,密碼錯誤報警，密碼修改功能。關鍵詞：單片機，電子密碼鎖，44矩陣鍵盤AbstractCombined with the pressed key circuit,LED digital display circuit, sto

2、rage circuit, alarm instruct ion cilcuit and unlock machine the design takes the SCM of AT89S52 as the core component to control the entire system achieving the basic functions of the electronic cipher lock through the software program with its flexible programming design and rich I/O port.This syst

3、em has the following functions: password input,clear and display, ,unlock when the password is correct, alarm when the password is wrong, and user can change passwordKey words: Single-chip, Electronic locks, 44matrix keyboard目錄第1章 概 述 4第2章 系統(tǒng)總體方案設計 5第3章 硬件電路設計 83.1鍵盤電路設計 83.2LED顯示電路 93.3 開鎖電路 113.4

4、報警電路 13第四章 軟件設計 134.1軟件設計思路 134.2 各子程序設計 13第5章 系統(tǒng)調(diào)試 18 第6章 心得體會 19第7章 參考文獻 20附 錄 21源程序清單 21硬件原理圖 27第1章 概 述隨著科技的發(fā)展，單片機已不是一個陌生的名詞，它的出現(xiàn)是近代計算機技術發(fā)展史上的一個重要里程碑，因為單片機的誕生標志著計算機正式形成了通用計算機系統(tǒng)和嵌入式計算機系統(tǒng)兩大分支。單片機單芯片的微小體積和低的成本，可廣泛地嵌入到如玩具、家用電器、機器人、儀器儀表、汽車電子系統(tǒng)、工業(yè)控制單元、辦公自動化設備、金融電子系統(tǒng)、艦船、個人信息終端及通訊產(chǎn)品中，成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)中最重要的智能化工具。本

5、文所涉及的是市場占有率最高的是MCS51系列，因為世界上很多知名的IC生產(chǎn)廠家都生產(chǎn)51兼容的芯片。到目前為止，MCS51單片機已有數(shù)百個品種，還在不斷推出功能更強的新產(chǎn)品。本設計是基于單片機的密碼鎖設計方案，根據(jù)要求，給出了該單片機密碼鎖的硬件電路和軟件程序，同時給出了單片機型號的選擇、硬件設計、軟件流程圖、單片機存儲單元的分配、匯編語言源程序及詳細注釋等內(nèi)容。第2章 系統(tǒng)總體方案設計方案一：采用數(shù)字電路控制。其原理方框圖如圖11所示。圖21 數(shù)字密碼鎖電路方案采用數(shù)字密碼鎖電路的好處就是設計簡單。用以74LS112雙JK觸發(fā)器構成的數(shù)字邏輯電路作為密碼鎖的核心控制，共設了9個用戶輸入鍵，其

6、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40秒（一般情況下，用戶不會超過40秒，若用戶覺得不便，還可以修改）電路將報警80秒，若電路連續(xù)報警三次，電路將鎖定鍵盤5分鐘，防止他人的非法操作。電路由兩大部分組成：密碼鎖電路和備用電源(UPS)，其中設置UPS電源是為了防止因為停電造成的密碼鎖電路失效，使用戶免遭麻煩。密碼鎖電路包含：鍵盤輸入、密碼修改、密碼檢測、開鎖電路、執(zhí)行電路、報警電路、鍵盤輸入次數(shù)鎖定電路。方案二：采用一種是用以AT89S51為核心的單片機控制方案。利用單片機靈活的編程設計

7、和豐富的IO端口，及其控制的準確性，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。其原理如圖12所示。89S51單片機矩陣鍵盤控制輸入錯誤鎖定鍵盤延時報警控制電路AT24C02掉電存儲開鎖控制電路指示電路串口顯示電路圖22單片機控制方案通過比較以上兩種方案，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，所以我們采用后一種方案。本方案采用一種是用以89S51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。初步設計思路如下：輸入密碼用矩形鍵盤，

8、包括數(shù)字鍵和功能鍵。LED數(shù)碼管顯示輸入密碼，用74JS247驅(qū)動數(shù)碼管發(fā)光顯示數(shù)碼，用74LS138控制各位顯示器分時進行顯示。用發(fā)光二極管代替開鎖的電路，發(fā)光表示開鎖。輸入密碼錯誤次數(shù)超過3次，系統(tǒng)報警。打開電源后，顯示器顯示“”，設原始密碼為“”，只要輸入此密碼便了開門。這樣可預防停電后再來電時無密碼可用。按“C”鍵，清除顯示器為“”。欲重新設定密碼，先輸入密碼在案“*”。輸入密碼，再按“D”鍵。若密碼與設定密碼相同，則開門。否則顯示器清為“”。軟件的設計主要包括鍵盤鍵值的讀取，LED顯示程序，密碼比較程序和報警程序。第3章 硬件電路設計3.1 鍵盤電路設計使用矩陣鍵盤，所以本設計就采用

9、行列式鍵盤，同時也能減少鍵盤與單片機接口時所占用的I/O線的數(shù)目，在按鍵比較多的時候，通常采用這樣方法。其原理如圖3.1。圖3.1 矩陣鍵盤每一條水平（行線）與垂直線（列線）的交叉處不相通，而是通過一個按鍵來連通，利用這種行列式矩陣結(jié)構只需要N條行線和M條列線，即可組成具有NM個按鍵的鍵盤。在這種行列式矩陣鍵盤非鍵盤編碼的單片機系統(tǒng)中，鍵盤處理程序首先執(zhí)行等待按鍵并確認有無按鍵按下的程序段。當確認有按鍵按下后，下一步就要識別哪一個按鍵按下。對鍵的識別通常有兩種方法：一種是常用的逐行掃描查詢法；另一種是速度較快的線反轉(zhuǎn)法。對照圖3.1所示的44鍵盤，說明線反轉(zhuǎn)個工作原理。首先辨別鍵盤中有無鍵按下

10、，有單片機I/O口向鍵盤送全掃描字，然后讀入行線狀態(tài)來判斷。方法是：向行線輸出全掃描字00H，把全部列線置為低電平，然后將列線的電平狀態(tài)讀入累加器A中。如果有按鍵按下，總會有一根行線電平被拉至低電平從而使行線不全為1。判斷鍵盤中哪一個鍵被按下使通過將列線逐列置低電平后，檢查行輸入狀態(tài)來實現(xiàn)的。方法是：依次給列線送低電平，然后查所有行線狀態(tài)，如果全為1，則所按下的鍵不在此列；如果不全為1，則所按下的鍵必在此列，而且是在與零電平行線相交的交點上的那個鍵。具體的功能設計如表3.1：表3.1 按鍵功能按 鍵鍵 名功 能 說 明19鍵數(shù) 字 鍵輸 入 密 碼* 鍵重 設 密 碼 鍵設 定 新 密 碼D鍵

11、確 定 鍵比 較 密 碼# 鍵清 除 鍵使 顯 示 器 清 零3.2LED顯示電路本系統(tǒng)設計的顯示電路是為了給使用者以提示而設置的。本系統(tǒng)的顯示采用串行顯示的方式，只使用單片機的一個串行口，利用74LS247驅(qū)動數(shù)碼管發(fā)光顯示數(shù)碼和74LS138控制位選信號，就可以完成單片機的顯示功能，顯示電路的電路原理圖如圖3.2所示。用P0.0P0.3接74LS247的A，B，C，D四端口，74LS247的輸出口接LED的七段顯示；而P0.4P0.6接74LS138的A，B，C三個輸入口，74LS138的輸出口接LED的位顯示。通過軟件實現(xiàn)數(shù)字和位控制。圖3.2 LED顯示電路用74LS247可以控制輸出

12、什么字型。74LS247的邏輯功能表如表3.2：表3.2 74LS247的邏輯功能表用74LS138控制位循環(huán)顯示，其邏輯功能表如表3.3：表3.3 74LS138邏輯功能表CBAY1Y2Y0Y3Y4Y5Y6Y70000111111 001101111110 1011011111011111011111 00111101111011111101 111011111101111111111103.3 開鎖電路在本次設計中，基于節(jié)省材料的原則，暫時用發(fā)光二極管代替電磁鎖，發(fā)光管亮，表示開鎖；滅，表示沒有開鎖。電路圖如3.3所示。當P2.0口輸出低電平時，二極管發(fā)光，表示開鎖。圖3.3 開鎖電路3.

13、4報警電路圖3.4報警電路報警模塊由蜂鳴器和單片機組成。選擇一只壓電式蜂鳴器，壓電式蜂鳴器工作時約需要100mA驅(qū)動電流。蜂鳴器電路如圖3.4所示。當89C51的P2.1口輸出為低電平時，蜂鳴器產(chǎn)生蜂鳴音，89C51輸出為高電平時，蜂鳴器不發(fā)聲。第四章 軟件設計4.1軟件設計思路電子密碼鎖工作的主要過程是LED數(shù)碼管提示開始輸入密碼，通過鍵盤輸入密碼，同時LED顯示密碼輸入情況，按下確認鍵后判斷密碼的正確性，作出開鎖或報警處理。當輸入密碼連續(xù)輸入錯誤3次時，系統(tǒng)報警。密碼的設定，在此程序中密碼是固定40H45H中，假設預設的密碼為共6位密碼。由于采用兩個按鍵來完成密碼的輸入，那么其中一個按鍵為

14、功能鍵，另一個按鍵為數(shù)字鍵。在輸入過程中，首先輸入密碼的長度，接著根據(jù)密碼的長度輸入密碼的位數(shù)，直到所有長度的密碼都已經(jīng)輸入完畢；或者輸入確認功能鍵之后，才能完成密碼的輸入過程。進入密碼的判斷比較處理狀態(tài)并給出相應的處理過程。4.2 各子程序設計1 鍵盤掃描子程序鍵盤掃描流程圖如圖4.2.1 圖4.2.1 鍵盤掃描流程圖鍵盤掃描子程序如下：L2: MOV R3,#0F7H MOV R1,#00HL3: MOV A,R3 MOV P1,A MOV A,P1 MOV R4,A SETB C MOV R5,#04HL4: RLC A JNC KEYIN INC R1 DJNZ R5,L4 CALL

15、DISP MOV A,R3 SETB C RRC A MOV R3,A JC L3 JMP L22 LED顯示子程序 LED顯示流程圖如圖4.2.2圖4.2.2 LED顯示流程圖LED顯示子程序如下：DISP:MOV R0,#45HDISP1: MOV A,R0 ADD A,#50H MOV P0,A CALL DELAY DEC R0 MOV A,R0 ADD A,#40H MOV P0,A CALL DELAY DEC R0 MOV A,R0 ADD A,#30H MOV P0,A CALL DELAY DEC R0 MOV A,R0 ADD A,#20H MOV P0,A CALL DE

16、LAY DEC R0 MOV A,R0 ADD A,#10H MOV P0,A CALL DELAY DEC R0 MOV A,R0 ADD A,#00H MOV P0,A CALL DELAY RET3 密碼比較和報警程序密碼比較和報警流程圖如4.2.3圖4.2.3 密碼比較和報警流程密碼比較和報警程序：COMP: MOV R1,#45H MOV R0,#35H MOV R2,#06HC1: MOV A,R1 XRL A,R0 JNZ C3 DEC R1 DEC R0 DJNZ R2,C1 CLR P2.0 MOV R2,#200C2: MOV R6,#248 DJNZ R6,$ DJNZ

17、R2,C2C3: INC R5 MOV A,R5 MOV R5,A CJNE R5 ,#03H,C4 CLR P2.1 MOV R5,#00H C4: JMP START第5章 系統(tǒng)調(diào)試本次調(diào)試采用Protues軟件仿真。首先設計電子密碼鎖的源程序，源程序經(jīng)過匯編后，生成的目標文件經(jīng)過仿真調(diào)試。依次按下1，2，3，4，5，6后，LED顯示如圖5.1圖5.1 LED顯示按下確定鍵后，二極管亮，表示密碼正確開門。如圖5.2圖5.2 密碼正確開門第6章 心得體會課程設計是培養(yǎng)學生綜合運用所學知識,發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié),是對學生實際工作能力的具體訓練和考察過程.隨著科

18、學技術發(fā)展的日新日異，單片機已經(jīng)成為當今計算機應用中空前活躍的領域，在生活中可以說得是無處不在。因此作為二十一世紀的大學來說掌握單片機的開發(fā)技術是十分重要的?；仡櫰鸫舜螁纹瑱C課程設計，至今我仍感慨頗多，的確，從選題到定稿，從理論到實踐，在這些日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學到很多很多的的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。通過這次課程設計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。對以前所學過的知識理解

19、得不夠深刻，掌握得不夠牢固，對單片機匯編語言掌握得不好，通過這次課程設計之后，一定把以前所學過的知識重新溫故。這次課程設計終于順利完成了，在設計中遇到了很多編程問題，在同學的幫助下，終于游逆而解。非常感謝！第7章 參考文獻1單片機原理及及應用王迎旭編 機械工業(yè)出版社 20012單片機應用程序設計技術 周航慈 著 北京航空航天大學出版社 3 黃志君，高峰，王建.輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)J.廣西工學院學 報.2006(4):912.4 單春賢，韓鈞等. 一種集成度較高的輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)設計J. 拖拉 機與農(nóng)用運輸車，2006(6)：3338.5張洪潤 單片機應用技術教程 北京：清華大學出版社，19976沙

20、占友 A Study of the Control System with Intelligent Temperature Sensors.ICEMI第四屆國際電子測量學術會議論文集，電子測量與一起學報.第13卷，1998（8），ISTP收錄7 The Intel Microprocessors Architecture,Programming,and Interfacing .高等教育出版社(影印版),2001 20-05-018 JONATHAN D. NASH， DOUGLAS R. CALDWELL, MICHAEL J. ZELMAN, AND JAMES N. MOUM A The

21、rmocouple Probe for High-Speed Temperature Measurement in the Ocean. Manuscript received 18 August 1997, in final form 9 November 1998：1447-1449.附 錄源程序清單 ORG 00H MOV R5,#00H MOV R7,#00H DJNZ R7,$ MOV R7,#10H MOV R6,#06H MOV R1,#35HL1: MOV A,R7 MOV DPTR,#TABLE MOVC A,A+DPTR MOV R1,A DEC R1 INC R7 DJN

22、Z R6,L1START: ORL P2,#0FFH MOV R4,#06H MOV R0,#40HCLEAR: MOV R0,#00H INC R0 DJNZ R4,CLEARL2: MOV R3,#0F7H MOV R1,#00HL3: MOV A,R3 MOV P1,A MOV A,P1 MOV R4,A SETB C MOV R5,#04HL4: RLC A JNC KEYIN INC R1 DJNZ R5,L4 CALL DISP MOV A,R3 SETB C RRC A MOV R3,A JC L3 JMP L2KEYIN: MOV A,R1 XRL A,#0BH JZ X3 M

23、OV A,R1 XRL A,#0FH JZ X4 MOV R7,#10D1: MOV R6,#24 DJNZ R6,$ DJNZ R7,D1D2: MOV A,P1 XRL A,R4 JZ D2 MOV A,R1 MOV DPTR,#TABLE MOVC A,A+DPTR MOV R7,A XRL A,#0AH JZ SET0 MOV A,R7 XRL A,#0BH JZ START MOV A,R7 XRL A,#0CH JZ L2 MOV A,R7 XRL A,#0DH JZ L2 MOV A,R7 XCH A,40H XCH A,41H XCH A,42H XCH A,43H XCH A,44H XCH A,45H CALL DISP JMP L2X3: JMP DISP2X4: JMP COMPDISP:MOV R0,#45HDISP1: MOV A,R0 ADD A,#50H MOV P0,A CALL DELAY DEC R0 MOV A,R0 ADD A,#40H MOV P0,A CALL DELAY