單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)電子密碼鎖

1、單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì) 題 目： 電子密碼鎖 學(xué)院（系）： 煤炭工程學(xué)院 年級專業(yè)： 自動(dòng)化 學(xué) 號(hào)： 100806021517 學(xué)生姓名： 田亞琴 指導(dǎo)教師： 王桂花 摘要：本系統(tǒng)由單片機(jī)系統(tǒng)、矩陣鍵盤、led 顯示和報(bào)警系統(tǒng)組成。系統(tǒng)能完成開鎖、超時(shí)報(bào)警、密碼錯(cuò)誤報(bào)警基本的密碼鎖的功能。除上述基本的密碼鎖功能外，還具有l(wèi)ed顯示功能，本系統(tǒng)成本低廉，功能實(shí)用。關(guān)鍵詞：at89c51，lcd, 電子密碼鎖，矩陣鍵盤，報(bào)警器第1章 系統(tǒng)概述1系統(tǒng)功能 隨著科技的發(fā)展和人們生活水平的提高，如何實(shí)現(xiàn)保密防盜這一問題變的尤其的突出，傳統(tǒng)的機(jī)械鎖由于其構(gòu)造的簡單，失效的事件屢見不鮮，電子鎖由于其保密

2、性高，使用靈活性好，安全系數(shù)高，受到了廣大用戶的親昵。at89c51實(shí)現(xiàn)一基于單片機(jī)的電子密碼鎖的設(shè)計(jì)，其主要具有如下功能：（1）設(shè)置8位密碼，密碼通過鍵盤輸入，若密碼正確，則將鎖打開。（2）狀態(tài)指示、報(bào)警、lcd顯示。密碼輸入正確時(shí)有very good!，welcome to you _等提示信息、密碼輸入錯(cuò)誤數(shù)碼顯示器會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤提示，顯示“the code is flase!”電子密碼鎖的設(shè)計(jì)主要由三部分組成：鍵盤接口電路、密碼鎖的控制電路、輸出lcd顯示電路。報(bào)警蜂鳴器等。第2章 硬件電路方案(系統(tǒng)框圖)論證分析設(shè)計(jì)的要求是要實(shí)現(xiàn)密碼固定在rom中，設(shè)計(jì)的基本思路是，將密碼固化，放入表中

3、，在得到按鍵后，查表比較密碼，如果正確，顯示” very good!, welcome to you _ ”提示，如果密碼錯(cuò)誤，打開報(bào)警，同時(shí)屏幕閃爍以提示密碼錯(cuò)誤“the code is flase!”。下圖2-1是電子密碼鎖的總體框架圖：電路分為五個(gè)部分，顯示，鍵盤輸入，報(bào)警輸出等。2.1單片機(jī)系統(tǒng)：此次課題采用一種是用以80c51為核心的單片機(jī)控制方案。利用單片機(jī)靈活的編程設(shè)計(jì)和豐富的io端口，及其控制的準(zhǔn)確性，進(jìn)行電子密碼鎖的設(shè)計(jì)。此次課題用單片機(jī)p1口與鍵盤相連，做輸入口，p0口與顯示器相連，做顯示，p2口做顯示器掃描。 at89c51lcd顯示蜂鳴器led輸入鍵盤復(fù)位電路 系統(tǒng)總框

4、圖 圖212.2鍵盤接口電路： 此次課程設(shè)計(jì)采用i/o鍵盤，與p1口相連，采用掃描法。設(shè)有09十個(gè)數(shù)字密碼，和一個(gè)確認(rèn)鍵。開機(jī)顯示input code，等待密碼輸入，輸入8個(gè)密碼，按確認(rèn)鍵后，密碼比較。2.3 lcd顯示：此次課程設(shè)計(jì)8密碼lcd顯示器，按鍵后即顯示，液晶顯示。p0口送示數(shù)據(jù)，p2口顯示掃描，根據(jù)按鍵次數(shù)，第一位顯示器顯示第一次按的密碼，第二位顯示器顯示第二次按的密碼，第三位顯示器顯示第三次按的密碼，依此8位顯示器顯示第8次按的密碼，按鍵完成后按確認(rèn)鍵后，密碼對則執(zhí)行相關(guān)動(dòng)作，不同則顯示器清零，提示重新輸入。2.4報(bào)警系統(tǒng)：此次課程設(shè)計(jì)，當(dāng)輸入密碼或密碼錯(cuò)誤時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警，報(bào)警裝

5、置由一揚(yáng)聲器實(shí)現(xiàn)，從p3.7口輸出脈沖，使揚(yáng)聲器鳴報(bào)警。第3章 硬件設(shè)計(jì)3.1按鍵電路設(shè)計(jì)由于設(shè)計(jì)要求使用矩陣鍵盤，所以本設(shè)計(jì)就采用行列式鍵盤，同時(shí)也能減少鍵盤單片機(jī)接口時(shí)所占用的i/o線的數(shù)目，在按鍵比較多的時(shí)候，通常采用這樣方法。如圖3-2 圖 3-23.2指示燈及報(bào)警蜂鳴器的電路設(shè)計(jì)指示燈及報(bào)警蜂鳴器的電路如下圖所示，當(dāng)輸入的密碼正確時(shí)，燈亮 圖3-33.3顯示電路設(shè)計(jì) 將p0與顯示的數(shù)據(jù)端相連，使其它能動(dòng)態(tài)的傳輸要顯示的數(shù)據(jù)，將p3的第六位與位選通端相連，選通相應(yīng)的位。 接線如圖34所示 圖3-4第四章 程序代碼設(shè)計(jì)分析（程序流程圖與源代碼）4.1 主程序初始化 主程序主要完成初始化、

6、檢查有無按鍵按下、以及調(diào)用顯示、指示燈等等。具體模塊包括：1、按鍵識(shí)別與編碼設(shè)計(jì)2、顯示程序設(shè)計(jì)3、密碼正確返回程序設(shè)計(jì)4.2按鍵識(shí)別與編碼設(shè)計(jì)當(dāng)沒有按鍵按下的時(shí)候，單片機(jī)循環(huán)主程序，一旦有按鍵按下，便轉(zhuǎn)向相應(yīng)的子程序處理，處理結(jié)束再返回。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(gè)按鍵來連通，利用這種行列式矩陣結(jié)構(gòu)只需要n條行線和m條列線，即可組成具有nm個(gè)按鍵的鍵盤。在這種行列式矩陣鍵盤非鍵盤編碼的單片機(jī)系統(tǒng)中，鍵盤處理程序首先執(zhí)行等待按鍵并確認(rèn)有無按鍵按下的程序段。當(dāng)確認(rèn)有按鍵按下后，下一步就要識(shí)別哪一個(gè)按鍵按下。對鍵的識(shí)別通常有兩種方法：一種是常用的逐行掃描查詢法；另

7、一種是速度較快的線反轉(zhuǎn)法。 對照圖4.2所示的43鍵盤，說明掃描法原理。首先辨別鍵盤中有無鍵按下，有單片機(jī)i/o口向鍵盤送全掃描字，然后讀入行線狀態(tài)來判斷。把每個(gè)鍵都分成水平和垂直的兩端接入，比如說掃描碼是從垂直的入，那就代表那一行所接收到的掃描碼是同一個(gè)bit，而讀入掃描碼的則是水平，掃描的動(dòng)作是先輸入掃描碼，再去讀取輸入的值，經(jīng)過比對之后就可知道是哪個(gè)鍵被按下。比如說掃描碼送入11101111，前面的1110是代表此時(shí)掃描第三行p1.0列，而后面的1111是讓讀取的4列接腳先設(shè)高，若此時(shí)第三行的第一列按鍵被按下，那讀取的結(jié)果就會(huì)變成11101110（注意1111變成1110），其中l(wèi)sb的

8、第三個(gè)bit會(huì)由1變成0，這是因?yàn)檫@個(gè)按鍵被按下之后，會(huì)被垂直的掃描碼電位short，而把讀取的lsb的bit電位拉到0，此即為掃描原理。由于這種按鍵是機(jī)械式的開關(guān)，當(dāng)按鍵被按下時(shí)，鍵會(huì)震動(dòng)一小段時(shí)間才穩(wěn)定，我們必須在偵測到有按鍵被按下，就delay一小段時(shí)間，使鍵盤以達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)，再去判讀所按下的鍵，防抖動(dòng)；為了避免讓89c51誤判為多次輸入同一按鍵，要加入按鍵是否松開，就可以讓鍵盤的輸入穩(wěn)定。按鍵的操作面板如下圖所示。共計(jì)數(shù)字鍵10個(gè)，功能鍵1個(gè)。如圖,10個(gè)數(shù)字鍵用來輸入密碼,enter鍵用來進(jìn)行輸入密碼的確認(rèn). 圖4-2 按鍵操作電路4.3整體流程圖設(shè)計(jì)開始顯示input code輸入密

9、碼密碼正確否？顯示the code is flase!蜂鳴器響顯示very good!welcome to you _led亮ny4.3.1 開始等待流程系統(tǒng)開始一直顯示提示“input code”,并判斷有否按鍵，當(dāng)有鍵按下跳出等待開始顯示“input code”判斷是否有按鍵？結(jié)束noyes4.3.2密碼比較及對錯(cuò)處理： 密碼輸入完成之后，進(jìn)行密碼比較，即將設(shè)定密碼單元40h-48h 的密碼與輸入密碼31h-39h的密碼進(jìn)行一一比較，如果相同，則密碼正確，p3.2置高電平，led亮，同時(shí)lcd顯示very good!，welcome to you _，如果密碼錯(cuò)誤，則顯示器顯示the co

10、de is flase!，同時(shí)蜂鳴器報(bào)警。4.4源程序代碼;=rs bit p2.7 rw bit p2.6 e bit p2.5 enter bit 22h.0 open bit p3.6 speak bit p3.7 passbuf equ 40h keynumber equ 41h ;存放識(shí)別后的按鍵號(hào) org 0000h ajmp main org 0003h jmp key_int org 000bh ajmp intt0 org 001bh ajmp intt1 org 0030h;= 主程序開始 =main: mov 30h,#08h ;輸入密碼為8位 mov 42h,#200

11、;設(shè)定報(bào)警的時(shí)間,42h單元里的數(shù)*50ms mov 43h,#250 ;設(shè)定啟動(dòng)時(shí)間 14的倍數(shù)(實(shí)際上液晶顯示器執(zhí)行指令占用了時(shí)間,開門時(shí)間會(huì)比14*250ms大) mov 44h,#00h ;44h號(hào)單元存放輸入錯(cuò)誤的次數(shù) mov 45h,#00h ;45h為定時(shí)器0中斷次數(shù) mov 46h,#00h ;46h為定時(shí)器1中斷次數(shù) mov 47h,#250 ;輸入密碼時(shí)間設(shè)定,50ms倍數(shù) mov sp,#60h clr open clr speak ;初始化輸出設(shè)備 clr enter ;標(biāo)志位初始化 mov tmod,#11h ;定時(shí)器工作方式2 mov th0,#3ch ;初值50m

12、s mov tl0,#0bh mov th1,#3ch mov tl1,#0bh setb ea setb et0 setb et1 mov tcon,#00000000b ;電平觸發(fā)start: mov r0,30h mov r1,#31hss1: mov r1,#00hi nc r1 djnz r0,ss1 ;將輸入密碼緩沖單元清零 mov p1,#0fh ;初始化按鍵口 mov r1,#31h ;從31號(hào)單元開始存放按建輸入的密碼 clr 20h ;報(bào)警標(biāo)志清零 clr 21h ;密碼超時(shí)標(biāo)志 mov 46h,#00h ;超時(shí)后對定時(shí)器中斷次數(shù)清零,便于下一輪重新計(jì)時(shí)init: acal

13、l sellcd ;設(shè)定液晶工作方式 acall line1 ;在第一行顯示 mov dptr,#mes_p ;顯示請輸入密碼 acall display setb ex0 ; 開中斷,允許鍵盤輸入keyin: jb 21h,err ;超時(shí)轉(zhuǎn)到錯(cuò)誤程序 jnb enter,keyin ;等待enter按下 clr enter clr ex0 ;密碼輸入完后鎖定鍵盤;當(dāng)使用邊沿觸發(fā)時(shí)用上面的指令為什么禁止不了中斷?;= 密碼判斷程序 =comp: mov dptr,#pass mov r4,30h ;密碼的長度 mov a,#0 mov r1,#31h loop: mov r5,a movc a

14、,a+dptr mov passbuf,a ;取出系統(tǒng)設(shè)定的密碼 mov a,r1 ;從31號(hào)單元開始取出輸入的密碼 cjne a,passbuf,err ;比較 mov a,r5 inc a inc r1 ;取下一位 djnz r4,loop;正確match: mov a,#01h acall enable ;清屏,光標(biāo)復(fù)位 acall line1 ;從第一行開始顯示 mov dptr,#mes_c acall display ;顯示請進(jìn) acall line2 mov dptr,#tab_1 acall display setb open ;開門 mov 44h,#00h ;輸入錯(cuò)誤次數(shù)清

15、零 mov r6,43h acall delay clr open ;復(fù)位 jmp start ;錯(cuò)誤err: acall back mov r6,#03h acall delay acall back ;輸錯(cuò)提示音,鳴兩下 mov a,#01h acall enable acall line1 mov dptr,#mes_e acall display ;顯示錯(cuò)誤 mov r6,#40h acall delay inc 44h mov a,44h cjne a,#03h,ee0ee0: jc errout ;輸錯(cuò)不到三次返回 mov 44h,#00h ;清零 acall wraning ;報(bào)

16、警errout: jmp start= 按鍵中斷服務(wù)程序 =key_int: push acc push psw clr ex0 acall delay10ms ;延時(shí)消抖 setb tr1 ;啟動(dòng)定時(shí)器 acall smkey ;按鍵識(shí)別 mov a,keynumber ;返回按鍵號(hào) acall back ;按鍵發(fā)聲 mov r3,a cjne r3,#0bh,k1 ;enter是否按下 setb enter clr tr1 ;按下確認(rèn)后關(guān)畢定時(shí)器 mov 446h, jmp key_rtnk1: add a,#30h ;將按鍵號(hào)轉(zhuǎn)換為asc碼 mov r1,a ;將輸入的密碼存入緩沖單元

17、inc r1 ;修改地址 acall wrdata key_rtn: pop psw pop acc setb ex0 reti= 按鍵識(shí)別程序 =smkey: mov a,p1 anl a,#0fhwkey: mov b,a ;反轉(zhuǎn)法查詢 mov p1,#0f0h nop mov a,p1 anl a,#0f0h orl a,b mov p1,#0fh ;還原p1口初態(tài) cjne a,#0eeh,wkey1 mov keynumber,#00h ajmp returnwkey1: cjne a,#0edh,wkey2 mov keynumber,#01h ajmp returnwkey2:

18、cjne a,#0ebh,wkey3 mov keynumber,#02h ajmp returnwkey3: cjne a,#0e7h,wkey4 mov keynumber,#03h ajmp returnwkey4: cjne a,#0deh,wkey5 mov keynumber,#04h ajmp returnwkey5: cjne a,#0ddh,wkey6 mov keynumber,#05h ajmp returnwkey6: cjne a,#0dbh,wkey7 mov keynumber,#06h ajmp returnwkey7: cjne a,#0d7h,wkey8 m

19、ov keynumber,#07h ajmp returnwkey8: cjne a,#0beh,wkey9 mov keynumber,#08h ajmp returnwkey9: cjne a,#0bdh,wkey10 mov keynumber,#09hajmp returnwkey10: cjne a,#0bbh,wkey11 mov keynumber,#0ah ajmp returnwkey11: cjne a,#0b7h,return mov keynumber,#0bh ;判斷哪個(gè)鍵按下,返回相應(yīng)按鍵號(hào)碼return: mov p1,#0fh nop nop mov a,p1

20、cpl a anl a,#0fh jnz return ;等待按鍵松開 ret;= 液晶工作方式設(shè)置 =sellcd: mov a,#01h ;清屏,光標(biāo)復(fù)位 acall enable mov a,#38h ;設(shè)置顯示模式,8位兩行,5*7點(diǎn)陣 acall enable mov a,#0dh ;顯示器開,允許內(nèi)爍 acall enable mov a,#06h ;文字不動(dòng),光標(biāo)右移 acall enable ret;= 液晶執(zhí)行指令 =enable: clr rs clr rw ;rs,rw同為低電平時(shí)寫入指令 mov p0,a clr e ;e由高變低時(shí)執(zhí)行指令 acall wait set

21、b e ret;= wait =;判斷液晶是否忙的子程序wait: mov p0,#0ffh clr rs setb rw ;rw為高,rs為低時(shí)可讀忙信號(hào) clr e nop setb e jb p0.7,waitret;= 顯示的起始地址 =;在第一行l(wèi)ine1: mov a,#80h acall enable ret;在第二行l(wèi)ine2: mov a,#0c0h acall enable ret= 顯示程序 =display: mov r7,#00hnext: mov a,r7 movc a,a+dptr cjne a,#10h,dsp retdsp: acall wrdata inc

22、r7 ajmp next;= 將a里面的數(shù)據(jù)寫入液晶 =wrdata: setb rs clr rw mov p0,a clr e acall wait setb e ret;= 報(bào)警程序 = wraning: setb tr0 acall back mov r4,#00h acall d2 jb 20h, wraning ret;= 發(fā)聲程序 = back: mov r0,#100kk1: cpl speak lcall delay2ms djnz r0,kk1 ;不斷取反p3.7使其產(chǎn)生一定頻率的方波推動(dòng)揚(yáng)聲器 ret ;延時(shí)的長短可以改變輸出的頻率 ;= intt0 = ;報(bào)警時(shí)間設(shè)定i

23、ntt0: push acc push psw mov th0,#3ch mov tl0,#0bh inc 45h mov a,45h cjne a,42h,intt0out mov 45h,#00h setb 20h ;置標(biāo)志位 clr tr0 ;關(guān)閉定時(shí)器intt0out:pop psw pop acc reti;= intt1 = ;輸入超時(shí)intt1: push acc push psw inc 46h mov a,46h cjne a,47h,intt1out clr tr1 ;關(guān)閉定時(shí)器 setb 21h ;時(shí)間到置標(biāo)志位 mov 47h,#00h ;中斷次數(shù)清零intt1out:

24、pop psw pop acc reti ;= 延時(shí)程序 =delay: mov r4,#38hd1: mov r5,#0f9h djnz r5,$ djnz r4,d1 djnz r6,delay ;14*r6毫秒 retdelay2ms: mov r4,#02hd2: mov r5,#0f0h djnz r5,$ djnz r4,d2 ret delay10ms: mov r4,#20d3: mov r5,#248 djnz r5,$ djnz r4,d3 retpass: db 08353028mes_p: db input code,10hmes_c: db very good!,10

25、hmes_e: db the code is flase!,10htab_1: db welcome to you _,10hend第五章 仿真電路圖與效果圖5.1 仿真電路圖 原理圖 5.2 仿真效果圖 輸入正確密碼圖 輸入正確密碼顯示圖 輸入錯(cuò)誤密碼圖 輸入錯(cuò)誤密碼顯示圖 第六章 pcb圖與3d視圖6.1 pcb圖6.2 3d視圖6.3 元器件清單：元件名稱所屬類別所屬子類別at89c51microprocessor ics8051 familycrystalmiscellaneous-ceramic33pcapacitorsceramic discgenelect100u16vcapacitorsradial electrolytic3watt10kresistor3 watt wirewound3watt1kresistor3 watt wirewoundrespack8resistorsresistor packsbuttonswitches & relaaysswitches74s140ttl 74 seriesbuffers & diverslm032loploelectronicsalphanumeric lcdsled-redoptoelectronics