單片機應(yīng)用課程設(shè)計密碼鎖設(shè)計說明書

1、 重慶郵電大學(xué)單片機應(yīng)用課程設(shè)計2013-2014（1）課設(shè)題目： 單片機密碼鎖 指導(dǎo)教師： 電子密碼鎖是一種通過密碼輸入來控制電路或是芯片工作，從而控制機械開關(guān)的閉合，完成開鎖、閉鎖任務(wù)的電子產(chǎn)品。它的種類很多，有簡易的電路產(chǎn)品，也有基于芯片的性價比較高的產(chǎn)品?，F(xiàn)在應(yīng)用較廣的電子密碼鎖是以芯片為核心，通過編程來實現(xiàn)的。本文以sst89e51單片機為核心器件，結(jié)合按鍵電路、led數(shù)碼管顯示電路、報警指示電路和開鎖指示電路，利用單片機靈活的編程設(shè)計和豐富的i/o端口，及其控制的準確性通過軟件程序來控制整個系統(tǒng)實現(xiàn)電子密碼鎖的基本功能,其主要具有如下功能：(1) 使用led來顯示密碼輸入的相關(guān)信息

2、；(2) 可以設(shè)置4位數(shù)字（09）密碼；(3) 內(nèi)定的數(shù)字密碼為“1234”；(4) 密碼輸入正確，蜂鳴器鳴叫一聲，然后4個二極管全亮，表示進入系統(tǒng)；(5) 當(dāng)密碼錯誤時led顯示“cuo”，蜂鳴器報警1.2s。此外還拓展了以下功能：(1) 開機時led顯示“hello”字樣；(2) 增加了語音功能，按鍵時發(fā)出聲音,4個二極管全亮提示；(3) 鎖定功能，密碼錯誤3次，系統(tǒng)鎖定，燈閃爍報警，蜂鳴器鳴叫；(4) 密碼輸入正確及密碼錯誤3次，蜂鳴器發(fā)出不同的聲音。1. 系統(tǒng)的主要設(shè)計和主要元器件介紹1.1 系統(tǒng)總設(shè)計結(jié)構(gòu)圖數(shù)碼管及l(fā)ed燈顯示電路at89c51單片機鍵盤輸入電路報警電路（蜂鳴器提示電

3、路）開鎖提示電路圖1 單片機控制密碼鎖的系統(tǒng)原理框圖圖2 單片機控制密碼鎖總電路圖1.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計1.2.1 報警電路報警電路由蜂鳴器、pnp三極管和單片機組成。圖3 報警電路1.2.2 4*4矩陣鍵盤輸入電路鍵盤是系統(tǒng)中的手動控制部分，所以鍵盤的設(shè)計就顯得尤為的重要。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(gòu)只需要m條行線和n條列線，即可組成具有mn個按鍵的鍵盤。由于本設(shè)計中要求使用16個按鍵輸入，為減少鍵盤與單片接口時所占用的i/o線的數(shù)目，故使用矩陣鍵盤。鍵盤掃描采用行掃描法，即依次置行線中的每一行為低電平，其余均為高電平，掃描列

4、線電平狀態(tài)，為低電平即表示該鍵按下。圖4 矩陣鍵盤原理圖 圖5 鍵盤實物圖具體的功能設(shè)計如表1 所示：按鍵鍵名功能說明k0-k9鍵數(shù)字鍵輸入密碼ka鍵清除鍵清除當(dāng)前鍵入的數(shù)據(jù)kb鍵修改密碼鍵在輸入正確密碼后按下，可修改密碼kc鍵退出系統(tǒng)鍵密碼輸入正確后退出系統(tǒng)kd鍵退格鍵刪除前一位鍵入ke鍵確認鍵確認輸入的數(shù)據(jù)ret鍵斷電鍵死機、鎖定時按鍵斷電 表1 按鍵說明 操作說明：密碼鎖初始密碼為：1234l 開鎖：連上電腦程序之后，系統(tǒng)出現(xiàn)歡迎界面，可以看到led顯示hello。程序自動調(diào)入初始密碼，按數(shù)字鍵輸入密碼，然后按“ke”（確認）鍵，此時鎖會打開，可以看到4個二級管發(fā)亮，蜂鳴器一直鳴叫。l

5、退出并關(guān)鎖：按下“kc”（退出系統(tǒng)）鍵，此時鎖關(guān)閉，所有輸入清除，繼電器關(guān)閉，燈暗。l 修改密碼：在輸入正確密碼下，按下“kb”（修改密碼）鍵，此時可以輸入新密碼，然后按下確認鍵。l 報警并鎖定鍵盤：當(dāng)1次輸入密碼錯誤后，led顯示“cuo”字樣，蜂鳴器發(fā)出短警報。當(dāng)連續(xù)3次輸入密碼錯誤后，led顯示“error”字樣，系統(tǒng)鎖定鍵盤，二極管閃爍，蜂鳴器發(fā)出長警報，系統(tǒng)鎖定。1.2.3 顯示電路顯示是系統(tǒng)的輸出部分，用于觀察當(dāng)前的輸入狀態(tài)。顯示電路采用led數(shù)碼管對位碼進行驅(qū)動。其實際上是由七個發(fā)光管組成8字形構(gòu)成的，加上小數(shù)點就是8個。發(fā)光二極管的陽極連接到一起連接到電源正極的稱為共陽數(shù)碼管，

6、發(fā)光二極管的陰極連接到一起連接到電源負極的稱為共陰數(shù)碼管。本次實驗采用的是共陰數(shù)碼管。 圖6 共陰數(shù)碼管顯示方式有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種顯示方式。動態(tài)顯示占用口線數(shù)目較少，適合用在顯示位數(shù)較多的場合，但顯示位數(shù)的增多，將占用大量的cpu時間。 圖7 四位數(shù)碼管1.2.4 開鎖電路開鎖電路以蜂鳴器的長鳴以及發(fā)光二極管全亮提示開鎖，以繼電器的動作來模擬鎖的開閉，。通過單片機送給開鎖執(zhí)行機構(gòu)，電路驅(qū)動繼電器吸合，從而達到開鎖的目的。當(dāng)用戶輸入的密碼正確時，單片機便輸出開門信號，送到繼電器驅(qū)動電路，然后驅(qū)動繼電器常開觸點閉合，達到開門的目的。本次設(shè)計中，繼電器選用固態(tài)繼電器，信息通過數(shù)碼管顯示，并利用

7、蜂鳴器和發(fā)光二極管聲光指示。四盞二極管長亮，蜂鳴器長鳴，表示開鎖。 圖8 繼電器控制電路開機 led顯示“hello”輸入密碼按確認鍵確認輸入n輸入密碼正確？報警模塊 y返回開鎖成功圖9 開鎖程序流程圖1.3 元器件采購原件名稱備注學(xué)習(xí)板2個三極管3個蜂鳴器2個電阻1k歐2個，100歐2個，5.1k歐3個,610歐3個繼電器4個杜邦線若干排針1排表2 采購清單1.4 電路焊接1.4.1 焊接所需工具工具名稱數(shù)量焊烙鐵1個焊絲若干萬用表1個表3 焊接工具1.4.2 實物圖 圖10 電路板正面實物圖 圖11 電路板背面實物圖 圖12 電路板正面實物圖 圖13 電路板背面實物圖2. 系統(tǒng)軟件設(shè)計2.

8、1 歡迎界面模塊代碼如下：void hello_() for(j=0;j300;j+) for(i=0;i8;i+) p0=huanyingi; segce=1; segce=0; p0=digi; digce=1; digce=0; delay(1); 2.2輸入密碼錯誤顯示模塊代碼如下：void miss_()p2_0=0x0; for(j=0;j300;j+) for(i=0;i4;i+) p0=missi; segce=1; segce=0; p0=digi; digce=1; digce=0; delay(1); p2_0=1; 2.3按鍵掃描模塊代碼如下：void keyscan(

9、unsigned int x)/鍵盤掃描 unsigned char temp1,temp2; p0=0; segce=1; segce=0; p0=digx; digce=1; digce=0;/ 拉低第x行 keyce=0; /開啟按鍵使能 temp1=p0; /讀p0口 temp1=temp1&0x0f; /提取低四位，是哪一行 if(temp1!=0x0f) /判斷按鍵是否按下 delay(12); /延時消抖 temp2=p0; temp2=temp2&0x0f; if(temp1=temp2) switch(temp2) case 0x0e: /鍵盤第一列 if(x!=3) key

10、=3*(x+1)-(3-x); else key=numcount; break; case 0x0d:/鍵盤第二列 if(x!=3) key=3*(x+1)-(3-x)+1; else if(count!=0) count-;else count=-1;numcount+1=0; break; case 0x0b: /鍵盤第三列 if(x=0|x=1) key=3*(x+1)-(3-x)+2; else if(x=2) clear();key=0; else yanzheng_mima();if(1=change) change=0; for(x=0;x4;x+) mimax=numx; c

11、lear(); break;if(0=right) miss_(); wrong+; fault=1; count=-1; if(1=right&change!=1) right=0; check=1; key=0; break; case 0x07:/鍵盤第四列 if(x=0|x=1) key=3*(x+1)-(3-x)+3; else if(x=2) yanzheng_mima();if(1=right) change=1; key=0; else key=numcount; clear(); else key=numcount; break; default:break; if(x!=3

12、) count+; if(4=count) count=0; numcount=key; while(temp2!=0x0f)/判斷按鍵是否松開 temp2=p0;temp2=temp2&0x0f;p2_0=0;ledce=0;/此處三行可使每按一下同時亮四盞燈p0=0xf0;ledce=1; p2_0=1; keyce=1;2.4數(shù)碼管顯示模塊代碼如下：void display() /顯示函數(shù) if(0=check|3=wrong)&count!=-1) for(n=0;n=count;n+) p0=dign;digce=1;digce=0;p0=segnumn;/每按一次count計數(shù)一次

13、，也就是說，每按一個數(shù)顯示一個，在錯誤的情況顯示特定的示數(shù)segce=1;segce=0;delay(1); 3. 測試方案與測試結(jié)果3.1 測試方案及優(yōu)化最先的設(shè)計是密碼輸入正確與密碼輸入錯誤時，led顯示的是閃爍花紋。開鎖狀態(tài)下蜂鳴器長鳴，將設(shè)計好的電路在電腦上經(jīng)過仿真，測試通過之后，在硬件上進行測試，發(fā)現(xiàn)效果不理想。最終改為密碼輸入正確時，二極管長亮，蜂鳴器長鳴；密碼輸入錯誤時，led顯示字符“cuo”，蜂鳴器短暫報警。3.2 結(jié)果的完整性以及測試結(jié)果分析以下是在硬件上進行仿真的實物圖： 圖14 系統(tǒng)歡迎界面圖15 輸入密碼界面圖16 密碼錯誤界面圖17 系統(tǒng)鎖定界面圖18 輸入正確密碼

14、 圖19 密碼通過界面圖20 按鍵后二極管閃亮4. 總結(jié) 對于每一個小組成員，我們都應(yīng)明確他所善長和能勝任的方面，并且每一成員都應(yīng)自發(fā)地承接自己所擅長的工作，遇到問題時要與大家一起商量討論，找出切實可行的方案，這樣才能發(fā)揮每一個成員的作用，發(fā)回出小組真正的能力，更好的完成課題。我們小組在本此課題中正是這樣做的。我們首先共同商討，根據(jù)小組成員能力和一些技術(shù)上的問題，發(fā)揮自己的創(chuàng)新意識和對現(xiàn)實的應(yīng)用價值，一起確定了“單片機密碼鎖”這一課題的實施步驟，進而，一起確定了大體思路。小組成員根據(jù)自己能力提出自己想成接的任務(wù)，最后再根據(jù)實際情況，大家一起均衡分配工作任務(wù)。并在各自完成任務(wù)的同時，周期地一起討論課程的進程，并對遇到的一些問題，提出來一起解決，這樣我們小組成員可以對整