畢業(yè)設(shè)計(jì)_電子密碼鎖設(shè)計(jì)

1、目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc325058452 摘要 PAGEREF _Toc325058452 h - 1 - HYPERLINK l _Toc325058453 Abstract PAGEREF _Toc325058453 h - 1 - HYPERLINK l _Toc325058454 1引言 PAGEREF _Toc325058454 h - 2 - HYPERLINK l _Toc325058455 2系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)及確定 PAGEREF _Toc325058455 h - 3 - HYPERLINK l _Toc325058456 系統(tǒng)方案

2、的提出 PAGEREF _Toc325058456 h - 3 - HYPERLINK l _Toc325058457 方案論證及確定 PAGEREF _Toc325058457 h - 3 - HYPERLINK l _Toc325058458 3硬件電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc325058458 h - 4 - HYPERLINK l _Toc325058459 單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc325058459 h - 4 - HYPERLINK l _Toc325058460 CUP選取 PAGEREF _Toc325058460 h - 4 - HYPERLINK

3、 l _Toc325058461 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc325058461 h - 5 - HYPERLINK l _Toc325058462 復(fù)位電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc325058462 h - 5 - HYPERLINK l _Toc325058463 按鍵電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc325058463 h - 6 - HYPERLINK l _Toc325058464 LCD顯示電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc325058464 h - 6 - HYPERLINK l _Toc325058465 開鎖控制電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc3250584

4、65 h - 8 - HYPERLINK l _Toc325058466 報(bào)警控制電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc325058466 h - 9 - HYPERLINK l _Toc325058467 掉電存儲(chǔ)單元設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc325058467 h - 9 - HYPERLINK l _Toc325058468 4軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc325058468 h - 11 - HYPERLINK l _Toc325058469 總體設(shè)計(jì)思路 PAGEREF _Toc325058469 h - 11 - HYPERLINK l _Toc325058470 各程序模塊設(shè)

5、計(jì) PAGEREF _Toc325058470 h - 12 - HYPERLINK l _Toc325058471 主程序模塊 PAGEREF _Toc325058471 h - 12 - HYPERLINK l _Toc325058472 按鍵模塊 PAGEREF _Toc325058472 h - 12 - HYPERLINK l _Toc325058473 密碼比較判斷模塊 PAGEREF _Toc325058473 h - 15 - HYPERLINK l _Toc325058474 密碼修改模塊 PAGEREF _Toc325058474 h - 16 - HYPERLINK l

6、_Toc325058475 顯示模塊 PAGEREF _Toc325058475 h - 16 - HYPERLINK l _Toc325058476 開鎖模塊 PAGEREF _Toc325058476 h - 17 - HYPERLINK l _Toc325058477 5系統(tǒng)調(diào)試 PAGEREF _Toc325058477 h - 18 - HYPERLINK l _Toc325058478 軟件調(diào)試 PAGEREF _Toc325058478 h - 18 - HYPERLINK l _Toc325058479 用仿真軟件Proteus對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行仿真 PAGEREF _Toc32505

7、8479 h - 18 - HYPERLINK l _Toc325058480 硬件調(diào)試 PAGEREF _Toc325058480 h - 20 - HYPERLINK l _Toc325058481 結(jié)束語 PAGEREF _Toc325058481 h - 21 - HYPERLINK l _Toc325058482 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc325058482 h - 22 - HYPERLINK l _Toc325058483 致謝 PAGEREF _Toc325058483 h - 23 - HYPERLINK l _Toc325058484 附錄一 PAGEREF _To

8、c325058484 h - 24 - HYPERLINK l _Toc325058485 附錄二 PAGEREF _Toc325058485 h - 25 - HYPERLINK l _Toc325058486 附錄三 PAGEREF _Toc325058486 h - 26 - HYPERLINK l _Toc325058487 附錄四 PAGEREF _Toc325058487 h - 27 -摘要本設(shè)計(jì)以STC89C52單片機(jī)為核心器件，矩陣鍵盤、液晶顯示器和密碼存儲(chǔ)等為外圍電路，通過C語言編程實(shí)現(xiàn)電子密碼鎖的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)充分利用51單片機(jī)軟硬件資源，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，易于開發(fā)。用戶可以自行設(shè)

9、置密碼，并可以多次修改密碼和保存密碼，在住宅、辦公和商業(yè)等領(lǐng)域普遍適用。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該密碼鎖系統(tǒng)具有保密性高、成本低、功耗低、操作簡(jiǎn)單、使用靈活性好、安全系數(shù)高等優(yōu)點(diǎn)，所以具有一定的實(shí)用價(jià)值。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；電子密碼鎖；STC89C52；C語言AbstractThe design is based on STC89C52 single-chip microcomputer, with matrix keyboard, LCD and password storage part as peripheral circuits, and realizes the effects of electron

10、ic cipher locks by using C programming language. The design makes the most of the hardware and software resources of the 51 series single-chip microcomputers. It is easy to achieve the effects of the design and develop the product. It can be set up some cipher code, changed many times and kept the c

11、ode, so it can be widely used in various areas like living, working and commerce. According to the result of experimenting on the design, the functions of the electronic cipher lock system are applied, secure and reliable, and the prime costs of the design are inexpensive, so the design has a value

12、in use to some degree. Key words: single-chip microcomputer; electronic cipher lock; STC89C52; C language引言隨著人們對(duì)安全的越發(fā)重視和科技的迅猛發(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，但這些產(chǎn)品的特點(diǎn)是只針對(duì)特定的指紋和有效卡，所以只適用于保密要求的箱、柜、門等，且在公共場(chǎng)所裝設(shè)的指紋識(shí)識(shí)別器往往容易遭受機(jī)械損壞，IC卡則存在易丟失、易損壞等特點(diǎn)。此類產(chǎn)品往往成本較高，在一定程度上限制了其的推廣和普及。鑒于目前的技術(shù)水平與市場(chǎng)的接收程度，電子密碼鎖依舊是這類電子防盜

13、產(chǎn)品的主流。電子密碼鎖是現(xiàn)代生活中十分常用的加密工具，它克服了機(jī)械式密碼鎖密碼量少、安全性能差的缺點(diǎn)，尤其是微控制器的智能電子密碼鎖，不僅具有電子密碼鎖的功能，還可引入智能化管理功能，從而使密碼鎖具有更高的安全性和可靠性。電子密碼鎖通常使用ARM和單片機(jī)控制1，單片機(jī)相對(duì)ARM實(shí)現(xiàn)更加簡(jiǎn)單，功能更加完善，因此多使用單片機(jī)控制?；趩纹瑱C(jī)控制的密碼鎖常使用匯編語言編寫程序，顯示器多數(shù)用數(shù)碼管2，3。而本次設(shè)計(jì)的電子密碼鎖使用移植性及可讀性強(qiáng)的高級(jí)語言C語言具有移植性特點(diǎn)編寫，便于修改和增減功能；同時(shí)，本次設(shè)計(jì)選取的1602液晶顯示器具有顯示清楚、功率消耗小而且壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，顯示更加直觀，使用更加

14、方便?；谝陨纤悸?，本次設(shè)計(jì)采用深圳宏晶科技的STC89C52芯片實(shí)現(xiàn)一基于單片機(jī)的電子密碼鎖的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)及確定系統(tǒng)方案的提出方案一：采用以單片機(jī)為核心的控制方案選用STC89C52單片機(jī)作為電子密碼鎖系統(tǒng)的核心部件，實(shí)現(xiàn)控制與處理的功能。利用單片機(jī)內(nèi)部的隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）和只讀存儲(chǔ)器（ROM）及其引腳資源，外接44矩陣鍵盤和LCD1602液晶顯示器，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸、處理和顯示功的能。此外，借助外接AT24C02芯片實(shí)現(xiàn)電子密碼鎖的掉電存儲(chǔ)功能。方案二：采用數(shù)字電路控制選用以74LS112雙JK觸發(fā)器構(gòu)成的數(shù)字邏輯電路作為電子密碼鎖的核心控制，將密碼保存在JK觸發(fā)器中，通過比較器將其

15、與外部輸入的密碼進(jìn)行比較，判斷兩者是否相符合。如圖2-1所示。圖2-1數(shù)字邏輯控制方案電子密碼鎖原理框圖方案論證及確定采用數(shù)字電路設(shè)計(jì)的方案設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，但控制的準(zhǔn)確性和靈活性差。而利用單片機(jī)設(shè)計(jì)的靈活性及其控制的準(zhǔn)確性，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)密碼鎖的基本功能，還能夠增加掉電存儲(chǔ)、聲光提示等功能滿足更多的設(shè)計(jì)要求。因此，經(jīng)過綜合考慮，本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用方案一。硬件電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)主要由STC89C52單片機(jī)、44矩陣鍵盤、LCD1602液晶顯示器和AT24C02芯片等部分組成。其中，44矩陣鍵盤用于輸入數(shù)字密碼。用戶可通過連接單片機(jī)的矩陣鍵盤輸入密碼，然后經(jīng)由單片機(jī)將用戶輸入的密碼與系統(tǒng)中儲(chǔ)存的正確密碼進(jìn)行比較

16、，從而判斷所輸入密碼正確與否，接著按判斷結(jié)果控制單片機(jī)引腳的高低電平，傳到開鎖電路或報(bào)警電路進(jìn)行開鎖或報(bào)警。實(shí)際使用中，只要將單片機(jī)的負(fù)載由繼電器換為電磁吸合線圈即可。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖3-1所示。圖3-1單片機(jī)控制電子密碼鎖的系統(tǒng)原理框圖單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)單片機(jī)最小系統(tǒng)包括CPU、時(shí)鐘電路和復(fù)位電路等三部分，下面則分別介紹這三部分的選取及設(shè)計(jì)。CUP選取本次設(shè)計(jì)選取STC89C52單片機(jī)作為系統(tǒng)的CPU。STC89C52單片機(jī)，高速、低功耗、新增在系統(tǒng)在應(yīng)用可編程(ISP，IAP)功能，使不具有E2PROM的單片機(jī)具有了E2PROM的功能，可以在線對(duì)現(xiàn)場(chǎng)歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)功能。采用STC89C

17、52單片機(jī)設(shè)計(jì)的電子密碼鎖，利用內(nèi)部E2PROM資源，不需要外接程序存儲(chǔ)器就能完成修改密碼等多種功能，并且保密性高、成本低、簡(jiǎn)單易行，符合住宅、部門辦公安全要求。STC89C52單片機(jī)具有ISP在線編程功能，其優(yōu)勢(shì)在于改寫單片機(jī)存儲(chǔ)器內(nèi)的程序時(shí)無需將把芯片從工作環(huán)境中剝離；具有雙工UART串行通道；內(nèi)部集成看門狗計(jì)時(shí)器，無需像AT89C51那樣外接看門狗計(jì)時(shí)器單元電路；內(nèi)部Flash擦寫次數(shù)為100000次以上。故本次設(shè)計(jì)選擇STC89C52單片機(jī)。時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作時(shí)所必需的時(shí)鐘控制信號(hào)，常用的時(shí)鐘電路有內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式4。在STC89C52芯片內(nèi)部，有一個(gè)振蕩

18、器電路和時(shí)鐘發(fā)生器，引腳XTAL1和XTAL2之間接入晶體振蕩器和電容后構(gòu)成內(nèi)部時(shí)鐘方式。本次設(shè)計(jì)采用采用內(nèi)部時(shí)鐘方式。為消除誤差、得到準(zhǔn)確的波特率，本設(shè)計(jì)選擇振蕩頻率為12MHz的晶振。安裝晶振后，單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)頻率為6MHz，機(jī)器周期信號(hào)頻率為1MHz，機(jī)器周期為1s，單片機(jī)執(zhí)行一條指令大約為2s，據(jù)此便可實(shí)現(xiàn)程序延時(shí)子程序的編寫。時(shí)鐘電路如圖3-2所示。C2、C3選擇的是22pF的瓷片電容。圖3-2時(shí)鐘電路圖復(fù)位電路設(shè)計(jì)單片機(jī)的第9引腳是復(fù)位信號(hào)輸入端口，高電平有效。復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，只需在單片機(jī)的復(fù)位引腳加上大于2個(gè)機(jī)器周期的高電平就可使單片機(jī)復(fù)位，當(dāng)程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作進(jìn)入死

19、循環(huán)狀態(tài)可通過復(fù)位重新啟動(dòng)程序。STC51的復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來實(shí)現(xiàn)的，復(fù)位電路通常采用上電自動(dòng)復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位兩種方式，為方便復(fù)位操作，本設(shè)計(jì)采用手動(dòng)復(fù)位方式，復(fù)位電路如圖3-3所示，其中C1取10uF，R4取10K。圖3-3復(fù)位電路圖按鍵電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用矩陣式按鍵鍵盤，它由行和列組成，也稱行列式鍵盤5，按鍵位于行列的交叉點(diǎn)上，密碼鎖的密碼由鍵盤輸入完成，與獨(dú)立式按鍵鍵盤相比，節(jié)省了很多I/O口。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M條行線和N條列線，即可組成具有MN個(gè)按鍵的鍵盤。為了減少鍵盤與單片機(jī)接口時(shí)所占用的I/O

20、線的數(shù)目，本次設(shè)計(jì)使用44矩陣鍵盤。本設(shè)計(jì)中，矩陣鍵盤的行線同單片機(jī)的P1.0-P1.3端口相連，列線同單片機(jī)的P1.4-P1.7端口相連，如圖3-4所示。圖3-4矩陣鍵盤電路圖本設(shè)計(jì)中使用的這個(gè)44鍵盤不但能完成密碼的輸入，還能做特別功能鍵使用。鍵盤的每個(gè)按鍵功能在程序設(shè)計(jì)中設(shè)置，各按鍵的具體能設(shè)計(jì)如表3-1所示。表3-1按鍵鍵名功能說明09鍵數(shù)字鍵輸入密碼# 鍵確認(rèn)鍵比較密碼* 鍵清除/上鎖鍵使顯示器恢復(fù)初始狀態(tài)D鍵重設(shè)密碼鍵設(shè)置新密碼LCD顯示電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中的顯示電路采用LCD1602類型的通用型的雙行16字符點(diǎn)陣液晶顯示器，內(nèi)含數(shù)字、字母、符號(hào)192種（無漢字）字符庫，可通過8位或4

21、位的單片機(jī)進(jìn)行顯示字符的控制。其實(shí)現(xiàn)的主要功能：完成密碼的輸入、改密、開鎖、關(guān)鎖等功能的顯示。1602液晶顯示器的接口示意圖如圖3-5所示，接口說明如表3-2所示。圖3-5 1602液晶顯示器的接口示意圖表3-2管腳序名稱電平功能描述1VSS0V接地2VCC電源輸入3V0LCD驅(qū)動(dòng)電壓輸入4RSH/L寄存器選擇：RS=H，選擇數(shù)據(jù)寄存器；RS=L，選擇指令寄存器5R/WH/L讀寫信號(hào)線：R/W=H，讀操作；R/W=L，寫操作6EH,HL使能信號(hào)7DB0H/L雙向數(shù)據(jù)線8DB1H/L雙向數(shù)據(jù)線9DB2H/L雙向數(shù)據(jù)線10DB3H/L雙向數(shù)據(jù)線11DB4H/L雙向數(shù)據(jù)線12DB5H/L雙向數(shù)據(jù)線1

22、3DB6H/L雙向數(shù)據(jù)線14DB7H/L雙向數(shù)據(jù)線15BLA背光電源正極16BLK0V背光電源負(fù)極本設(shè)計(jì)中液晶串口一共用到11根導(dǎo)線與單片機(jī)相連， 具體連接情況如表3-3所示。表3-3序號(hào)1602A液晶顯示器引腳STC89C52單片機(jī)引腳1RS引腳P2.5(A13)2R/W引腳P2.6(A14)3E引腳P2.7(A15)4D0引腳P0.0(AD0)5D1引腳P0.1(AD1)6D2引腳P0.2(AD2)7D3引腳P0.3(AD3)8D4引腳P0.4(AD4)9D5引腳P0.5(AD5)10D6引腳P0.6(AD6)11D7引腳P0.7(AD7)開鎖控制電路設(shè)計(jì)在本次設(shè)計(jì)中，基于節(jié)省材料的原則，

23、使用5V固態(tài)繼電器和發(fā)光二極管模擬電磁鎖。當(dāng)用戶輸入的密碼正確時(shí)，單片機(jī)便輸出開鎖信號(hào)，送到繼電器驅(qū)動(dòng)電路，然后驅(qū)動(dòng)繼電器常開觸點(diǎn)閉合，若綠色二極管點(diǎn)亮，表示鎖已開啟；若綠色二極管未被點(diǎn)亮，則表示鎖未被開啟。模擬開鎖控制電路如圖3-6所示。固態(tài)繼電器是由微電子電路，分立電子器件，電力電子功率器件組成的無觸點(diǎn)開關(guān)。用隔離器件實(shí)現(xiàn)了控制端與負(fù)載端的隔離。固態(tài)繼電器的輸入端用微小的控制信號(hào)，達(dá)到直接驅(qū)動(dòng)大電流負(fù)載。圖3-6模擬開鎖控制電路圖報(bào)警控制電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)的報(bào)警電路采用蜂鳴器提示。蜂鳴器能夠根據(jù)脈沖信號(hào)、以及信號(hào)的頻率發(fā)出各種不同的聲音，這樣就可以根據(jù)系統(tǒng)要求在密碼輸入錯(cuò)誤不同次數(shù)時(shí)發(fā)出不同的

24、聲音提示，以達(dá)到報(bào)警的要求。蜂鳴器的驅(qū)動(dòng)采用PNP三極管8550來驅(qū)動(dòng)，低電平有效。當(dāng)單片機(jī)端口輸出為低電平時(shí)，蜂鳴器產(chǎn)生蜂鳴音；輸出為高電平時(shí)，蜂鳴器不發(fā)聲。報(bào)警電路如圖3-7所示。圖3-7 報(bào)警控制電路圖掉電存儲(chǔ)單元設(shè)計(jì)掉電存儲(chǔ)單元的作用是在電源斷開的時(shí)候，存儲(chǔ)當(dāng)前設(shè)定的密碼信息。本設(shè)計(jì)中掉電存儲(chǔ)單元采用AT24C02外部存儲(chǔ)器。AT24C02是ATMEL公司的2KB的電可擦除存儲(chǔ)芯片（E2PROM）， 內(nèi)部含有256個(gè)8位字節(jié)，有一個(gè)16字節(jié)頁寫緩沖器。該器件通過IIC總線接口進(jìn)行操作，有專門的寫保護(hù)功能。AT24C02采用兩線串行的總線和單片機(jī)通信，電壓最低可以到2.5V，額定電流為1

25、mA，靜態(tài)電流10A(5.5V)，芯片內(nèi)的資料可以在斷電的情況下保存40年以上，而且采用8腳的DIP封裝，使用方便6。其電路如圖3-8所示。圖3-8掉電存儲(chǔ)單元電路圖圖中R2、R3是上拉電阻，其作用是減少AT24C02的靜態(tài)功耗，由于AT24C02的數(shù)據(jù)線和地址線是復(fù)用，采用串口的方式傳送數(shù)據(jù)，所以只用2根線SCL（移位脈沖）和SDA（數(shù)據(jù)/地址）與單片機(jī)傳送數(shù)據(jù)。軟件設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)思路在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，除了硬件設(shè)計(jì)之外，軟件設(shè)計(jì)也很重要，它是系統(tǒng)工作的指揮者，因此系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)時(shí)要遵循結(jié)構(gòu)合理、操作性能好、具有一定的保護(hù)措施、兼容性好的設(shè)計(jì)原則來開發(fā)設(shè)計(jì)。系統(tǒng)程序流程如圖4-1所示。圖4-1系統(tǒng)程序

26、流程圖電子密碼鎖工作的主要過程是：根據(jù)液晶屏顯示提示，輸入密碼。如為開鎖，則鍵盤掃描輸入的密碼，并存入數(shù)組，再取AT24C02中的真正密碼進(jìn)行比較，輸入密碼正確，實(shí)現(xiàn)開鎖，若錯(cuò)誤，則報(bào)警并提示錯(cuò)誤；如為修改密碼，同樣先將鍵盤輸入的密碼和AT24C02中的密碼比較，若正確，則改密，并將新的密碼存入AT24C02中，若錯(cuò)誤，則報(bào)警并提示錯(cuò)誤。各程序模塊設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)的電子密碼鎖系統(tǒng)的軟件與硬件電路相關(guān)聯(lián)，程序?qū)⒎譃橹鞒绦蚝椭袛喾?wù)子程序。主程序負(fù)責(zé)鍵盤鍵值讀取，密碼判斷和屏幕的顯示功能。中斷服務(wù)子程序主要是負(fù)責(zé)密碼的復(fù)位和給密碼上鎖、開鎖及報(bào)警處理。主程序模塊主程序主要用于定義全局變量，給全局變量賦

27、初值，初始化E2PROM，啟動(dòng)定時(shí)器以及從AT24C02中讀取密碼，起為整個(gè)程序提供數(shù)據(jù)、檢測(cè)按鍵、調(diào)用顯示等功能。其流程圖如圖4-2所示。圖4-2主程序流程圖按鍵模塊由于本設(shè)計(jì)是采用行列式矩陣鍵盤非鍵盤編碼的單片機(jī)系統(tǒng)，所以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。檢測(cè)鍵盤有無閉合以及查找閉合鍵的鍵號(hào)，一般采用掃描法4。先向所有連接線的I/O線輸出0，然后檢測(cè)連接行線的按鍵狀態(tài)，由相應(yīng)的I/O線讀入累加器A中。有按鍵按下時(shí)，對(duì)應(yīng)的行線輸入0，無鍵按下時(shí)所有的行線輸入為1.如果有鍵閉合，依次從一條列線上逐列輸出低電平，然后檢測(cè)各線的狀態(tài)。若都為1，說明閉合鍵不在該列；若有的行線為

28、0，則說明閉合鍵在該列與為0的行線的交點(diǎn)上。鍵盤掃描流程圖如圖4-3所示。圖4-3鍵盤掃描流程圖按鍵檢測(cè)程序段如下：unsigned char keynum(void) unsigned char row,col,i; P1=0 xf0; if(P1&0 xf0)!=0 xf0) Delay5Ms(); Delay5Ms(); if(P1&0 xf0)!=0 xf0) row=P10 xf0; /確定行線i=0;P1=ai; /精確定位while(i4) if(P1&0 xf0)!=0 xf0) col=(P1&0 xff); /確定列線 break; /已定位后提前退出 else i+; P

29、1=ai; else return 0;while(P1&0 xf0)!=0 xf0);return (row|col); /行線與列線組合后返回 else return 0; /無鍵按下時(shí)返回0在識(shí)別出被按下的按鍵后，系統(tǒng)應(yīng)按照程序中對(duì)該按鍵設(shè)定的功能進(jìn)一步地執(zhí)行。按鍵功能程序流程圖如圖4-4所示。圖4-4按鍵功能程序流程圖密碼比較判斷模塊該模塊的功能是將鍵盤輸入的密碼利用if語句與設(shè)定的密碼進(jìn)行逐個(gè)比較，若密碼完全正確則開鎖；若不正確，則開始統(tǒng)計(jì)錯(cuò)誤次數(shù)，連續(xù)錯(cuò)誤未超過3次，蜂鳴器報(bào)警3s后可重新輸入密碼，若連續(xù)錯(cuò)誤超過3次，則持續(xù)報(bào)警并鎖死鍵盤，需復(fù)位后方可重新輸入密碼。其流程圖如圖4-

30、5所示。圖4-5按鍵比較判斷流程圖密碼修改模塊該模塊的功能是修改設(shè)置密碼。密碼修改程序要求密碼要輸入兩次，程序?qū)纱屋斎氲拿艽a比較一致時(shí)，即用此密碼代替原來的密碼，如果兩次輸入的密碼不一致，則重復(fù)操作。這樣就避免了修改密碼的隨機(jī)性。在密碼連續(xù)兩次輸入一致的情況下，每設(shè)定一位就將密碼送給AT24C02存儲(chǔ)起來，當(dāng)設(shè)置6位密碼完畢后，按下上鎖鍵，系統(tǒng)將返回到程序開始，調(diào)用新設(shè)置的密碼。圖4-6為修改密碼的流程圖。圖4-6修改密碼流程圖顯示模塊顯示部分由液晶顯示器LCD1602完成7。系統(tǒng)上電后，鎖被合上，這時(shí)LCD1602顯示“password”表示鎖是合上的，請(qǐng)輸入密碼。開鎖時(shí)，利用鍵盤上的數(shù)字

31、鍵09輸入密碼，每按下一個(gè)數(shù)字鍵后在顯示器上顯示一個(gè)“*”，最多輸入6位顯示6個(gè)“*”。當(dāng)密碼輸入完成時(shí)，按下確認(rèn)鍵，如果輸入的密碼正確的話，LCD顯示“open”，如果密碼不正確，LCD顯示屏?xí)@示“error”。通過LCD顯示屏，可以清楚地判斷出密碼鎖所處的狀態(tài)。此模塊包括液晶初始化、命令的輸入、顯示數(shù)據(jù)的輸入。初始化程序段如下：void lcd_init(void)write_1602com(0 x38);/設(shè)置液晶工作模式，意思：16*2行顯示，5*7點(diǎn)陣，8位數(shù)據(jù)write_1602com(0 x0c);/開顯示不顯示光標(biāo)write_1602com(0 x06);/整屏不移動(dòng)，光標(biāo)自

32、動(dòng)右移write_1602com(0 x01);/清顯示開鎖模塊開鎖程序流程圖如圖4-7所示。圖4-7開鎖程序流程圖系統(tǒng)調(diào)試軟件調(diào)試本次設(shè)計(jì)的程序是用C語言編寫的，用Keil uVision4編譯軟件進(jìn)行編譯。將源文件：電子密碼鎖設(shè)計(jì).c進(jìn)行編譯，編譯通過，沒有錯(cuò)誤，產(chǎn)生的電子密碼鎖設(shè)計(jì).hex文件就是要產(chǎn)生的用于燒寫程序的文件。用仿真軟件Proteus對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行仿真先用Proteus軟件畫好仿真電路圖（圖5-1），然后將電子密碼鎖設(shè)計(jì).hex文件加載到單片機(jī)中進(jìn)行功能調(diào)試。圖5-1 Proteus仿真電路圖密碼鎖開鎖功能。根據(jù)液晶屏提示（圖5-2），通過鍵盤輸入6位密碼，按確定鍵開鎖，系統(tǒng)的

33、初始密碼為000000。若密碼輸入正確，屏幕顯示open，同時(shí)由繼電器和發(fā)光二極管模擬的電磁鎖打開，二極管被點(diǎn)亮，如圖5-3所示。若密碼輸入錯(cuò)誤，屏幕顯示error（圖5-4），同時(shí)蜂鳴器報(bào)警3s，如3秒內(nèi)又有按鍵，3秒再啟動(dòng)。圖5-2 輸入密碼圖5-3 成功開鎖圖5-4 密碼錯(cuò)誤連續(xù)輸入2次正確密碼后，可以根據(jù)液晶屏提示進(jìn)行密碼重置（圖5-5），第一次輸入新密碼后，屏幕將提示再次輸入新密碼（圖5-6），若第二次輸入的密碼與第一次不匹配，則會(huì)提示再次輸入（圖5-7），重置成功后（圖5-8），按下上鎖鍵即可完成密碼重置。圖5-5 重置密碼圖5-6 確認(rèn)新密碼圖5-7 提示再次輸入新密碼圖5-8

34、重置密碼成功硬件調(diào)試先畫好原理圖，再對(duì)PCB圖進(jìn)行手工布線，檢查線路連接是否正確，在連線正確的前提下，制成硬件進(jìn)行功能調(diào)試。調(diào)試成功，未發(fā)現(xiàn)問題。結(jié)束語本說明書提出了一種電子密碼鎖的設(shè)計(jì)方案，并實(shí)現(xiàn)了其軟硬件的開發(fā)。經(jīng)實(shí)際使用測(cè)試，完成了設(shè)計(jì)的功能，達(dá)到了設(shè)計(jì)的目標(biāo)。本次設(shè)計(jì)采用STC89C52單片機(jī)設(shè)計(jì)電子密碼鎖，實(shí)現(xiàn)了只能電子密碼鎖的控制功能，克服了機(jī)械密碼鎖密碼量少的缺點(diǎn)，利用具有IC總線結(jié)構(gòu)的EPROM芯片AT24C02作為掉電存儲(chǔ)模塊，使得設(shè)置的密碼在掉電的情況下，密碼不丟失。另外，IC總線最主要的優(yōu)點(diǎn)是其簡(jiǎn)單性和有效性。由于接口直接在組件之上，因此IC總線占用的空間非常小，減少了電

35、路板的空間和芯片管腳的數(shù)量，降低了互聯(lián)成本。在設(shè)計(jì)中，在連接AT24C02和單片機(jī)的兩條線上接有上拉電阻，減小了掉電存儲(chǔ)模塊的靜態(tài)功耗，這樣也就降低了整個(gè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的功耗。比以往的密碼鎖更安全，可廣泛用于家居、辦公等智能控制系統(tǒng)。參考文獻(xiàn)1 郭海英. 基于單片機(jī)的電子密碼鎖設(shè)計(jì). 現(xiàn)代電子技術(shù)，2005，28(13)：95-97.2 趙益丹，徐曉林，周振峰. 電子密碼鎖的系統(tǒng)原理、設(shè)計(jì)程序及流程圖. 嘉興學(xué)院學(xué)報(bào)，2003(15)：103-105.3 曾高榮，胡寧，高揚(yáng). 一種新型電子安全密碼鎖的設(shè)計(jì). 電子科技，2003(8)：44-45.4 李泉溪. 單片機(jī)原理與應(yīng)用實(shí)例仿真. 北京：北京航

36、天航空大學(xué)出版社，2009.8.5 李朝青. 單片機(jī)原理及接口技術(shù). 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，19986 邱玉鵑. 用串行ROM和AT89C51實(shí)現(xiàn)電子密碼鎖. 江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2005(4)：18-20.7 周堅(jiān). 單片機(jī)C語言輕松入門. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2006.8 劉瑞新. 單片機(jī)原理及應(yīng)用教程. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20039 丁元杰. 單片微機(jī)原理及應(yīng)用. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，200510 譚浩強(qiáng). C程序設(shè)計(jì). 北京：清華大學(xué)出版社，2005致謝在本篇設(shè)計(jì)即將告于尾聲之時(shí)，我在此感謝給予我指導(dǎo)的陳晶老師，陳老師自畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題至論文的最終定稿，一直密切

37、關(guān)注我的設(shè)計(jì)進(jìn)展。在陳老師的悉心指導(dǎo)下，我在設(shè)計(jì)中遇到的問題都得到了很好的解答和幫助，使我順利地完成了設(shè)計(jì)的功能，達(dá)到了設(shè)計(jì)的目標(biāo)。通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我最大的收獲就是很大程度地鍛煉到了自己的動(dòng)手實(shí)踐能力，以及獨(dú)立分析和解決問題的能力。同時(shí)，這次設(shè)計(jì)讓我在學(xué)習(xí)課本知識(shí)的基礎(chǔ)上，通過查閱大量的相關(guān)資料，對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)有了更加詳細(xì)的了解，并且接觸到與其相關(guān)的很多新知識(shí)。我在設(shè)計(jì)中既應(yīng)用到了基礎(chǔ)知識(shí)，也用到了專業(yè)知識(shí)，它是對(duì)三年多來所學(xué)知識(shí)的綜合考察。最重要的是，我通過親自設(shè)計(jì)、繪制原理圖、印制電路板以及系統(tǒng)調(diào)試很好地培養(yǎng)了自己的耐心和細(xì)心，這對(duì)我以后的工作和學(xué)習(xí)將有很大的幫助。我真誠地向作風(fēng)一絲不茍、

38、態(tài)度嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的陳晶老師表示由衷的感謝！附錄一圖附1 系統(tǒng)原理圖附錄二圖附2 系統(tǒng)PCB圖附錄三圖附3 硬件實(shí)物圖附錄四系統(tǒng)源程序：#include #include#define LCM_Data P0#define uchar unsigned char #define uint unsigned int#define w 6/定義密碼位數(shù)sbit lcd1602_rs=P25;sbit lcd1602_rw=P26;sbit lcd1602_en=P27;sbit Scl=P34;/24C02串行時(shí)鐘sbit Sda=P35;/24C02串行數(shù)據(jù)sbit ALAM = P21;/報(bào)警sbi

39、t KEY = P20;/開鎖sbit open_led=P22;/開鎖指示燈bit operation=0;/操作標(biāo)志位bit pass=0;/密碼正確標(biāo)志bit ReInputEn=0;/重置輸入充許標(biāo)志bit s3_keydown=0;/3秒按鍵標(biāo)志位bit key_disable=0;/鎖定鍵盤標(biāo)志unsigned char countt0,second;/t0中斷計(jì)數(shù)器,秒計(jì)數(shù)器void Delay5Ms(void);unsigned char code a=0 xFE,0 xFD,0 xFB,0 xF7; /控盤掃描控制表unsigned char code start_line=

40、 password: ;unsigned char code name = =Coded Lock=;/顯示名稱unsigned char code Correct = correct ; /輸入正確unsigned char code Error = error ; /輸入錯(cuò)誤unsigned char code codepass= pass ; unsigned char code LockOpen= open ;/OPENunsigned char code SetNew = SetNewWordEnable;unsigned char code Input = input: ; /IN

41、PUTunsigned char code ResetOK = ResetPasswordOK ;unsigned char code initword= Init password.;unsigned char code Er_try= error,try again!;unsigned char code again= input again ;unsigned char InputData6;/輸入密碼暫存區(qū)unsigned char CurrentPassword6=1,1,1,8,0,6; /當(dāng)前密碼值unsigned char TempPassword6;unsigned char

42、 N=0; /密碼輸入位數(shù)記數(shù)unsigned char ErrorCont;/錯(cuò)誤次數(shù)計(jì)數(shù)unsigned char CorrectCont;/正確輸入計(jì)數(shù)unsigned char ReInputCont; /重新輸入計(jì)數(shù)unsigned char code initpassword6=0,0,0,0,0,0;/=5ms延時(shí)=void Delay5Ms(void)unsigned int TempCyc = 5552;while(TempCyc-);/=400ms延時(shí)=void Delay400Ms(void) unsigned char TempCycA = 5; unsigned in

43、t TempCycB; while(TempCycA-) TempCycB=7269; while(TempCycB-); /=24C02=void mDelay(uint t) /延時(shí) uchar i; while(t-) for(i=0;i125;i+) ; void Nop(void) /空操作 _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_();/*起始條件*/void Start(void) Sda=1; Scl=1; Nop(); Sda=0; Nop(); /*停止條件*/void Stop(void) Sda=0; Scl=1; Nop(); Sda=1; N

44、op();/*應(yīng)答位*/void Ack(void)Sda=0;Nop();Scl=1;Nop();Scl=0;/*反向應(yīng)答位*/void NoAck(void) Sda=1; Nop(); Scl=1; Nop(); Scl=0; /*發(fā)送數(shù)據(jù)子程序，Data為要求發(fā)送的數(shù)據(jù)*/void Send(uchar Data) uchar BitCounter=8; uchar temp; do temp=Data; Scl=0; Nop(); if(temp&0 x80)=0 x80) Sda=1; else Sda=0; Scl=1; temp=Data1; Data=temp; BitCou

45、nter-; while(BitCounter); Scl=0;/*讀一字節(jié)的數(shù)據(jù)，并返回該字節(jié)值*/uchar Read(void) uchar temp=0;uchar temp1=0;uchar BitCounter=8;Sda=1;doScl=0;Nop();Scl=1;Nop();if(Sda)temp=temp|0 x01;elsetemp=temp&0 xfe;if(BitCounter-1)temp1=temp1;temp=temp1;BitCounter-;while(BitCounter);return(temp);void WrToROM(uchar Data,uchar

46、 Address,uchar Num) uchar i; uchar *PData; PData=Data; for(i=0;iNum;i+) Start(); Send(0 xa0); Ack(); Send(Address+i); Ack(); Send(*(PData+i); Ack(); Stop(); mDelay(20); void RdFromROM(uchar Data,uchar Address,uchar Num) uchar i; uchar *PData; PData=Data; for(i=0;i0;x-) for(y=110;y0;y-);/-寫指令-write_1

47、602com(uchar com)/*液晶寫入指令函數(shù)*lcd1602_rs=0;/數(shù)據(jù)/指令選擇置為指令lcd1602_rw=0; /讀寫選擇置為寫P0=com;/送入數(shù)據(jù)delay(1);lcd1602_en=1;/拉高使能端，為制造有效的下降沿做準(zhǔn)備delay(1);lcd1602_en=0;/en由高變低，產(chǎn)生下降沿，液晶執(zhí)行命令/-寫數(shù)據(jù)-write_1602dat(uchar dat)/*液晶寫入數(shù)據(jù)函數(shù)*lcd1602_rs=1;/數(shù)據(jù)/指令選擇置為數(shù)據(jù)lcd1602_rw=0; /讀寫選擇置為寫P0=dat;/送入數(shù)據(jù)delay(1);lcd1602_en=1; /en置高電平

48、，為制造下降沿做準(zhǔn)備delay(1);lcd1602_en=0; /en由高變低，產(chǎn)生下降沿，液晶執(zhí)行命令/-初始化-void lcd_init(void)write_1602com(0 x38);/設(shè)置液晶工作模式，意思：16*2行顯示，5*7點(diǎn)陣，8位數(shù)據(jù)write_1602com(0 x0c);/開顯示不顯示光標(biāo)write_1602com(0 x06);/整屏不移動(dòng)，光標(biāo)自動(dòng)右移write_1602com(0 x01);/清顯示/=將按鍵值編碼為數(shù)值=unsigned char coding(unsigned char m) unsigned char k;switch(m)case (

49、0 x18): k=1;break;case (0 x28): k=2;break;case (0 x48): k=3;break;case (0 x88): k=A;break;case (0 x14): k=4;break;case (0 x24): k=5;break;case (0 x44): k=6;break;case (0 x84): k=B;break;case (0 x12): k=7;break;case (0 x22): k=8;break;case (0 x42): k=9;break;case (0 x82): k=C;break;case (0 x11): k=*;

50、break;case (0 x21): k=0;break;case (0 x41): k=#;break;case (0 x81): k=D;break;return(k);/=按鍵檢測(cè)并返回按鍵值=unsigned char keynum(void) unsigned char row,col,i; P1=0 xf0; if(P1&0 xf0)!=0 xf0) Delay5Ms(); Delay5Ms(); if(P1&0 xf0)!=0 xf0) row=P10 xf0; /確定行線i=0;P1=ai; /精確定位while(i4) if(P1&0 xf0)!=0 xf0) col=(P

51、1&0 xff); /確定列線 break; /已定位后提前退出 else i+; P1=ai; else return 0;while(P1&0 xf0)!=0 xf0);return (row|col); /行線與列線組合后返回 else return 0; /無鍵按下時(shí)返回0/=一聲提示音，表示有效輸入=void OneAlam(void)ALAM=0;Delay5Ms(); ALAM=1;/=二聲提示音，表示操作成功=void TwoAlam(void)ALAM=0;Delay5Ms(); ALAM=1; Delay5Ms();ALAM=0;Delay5Ms(); ALAM=1;/=三

52、聲提示音,表示錯(cuò)誤=void ThreeAlam(void)ALAM=0;Delay5Ms(); ALAM=1; Delay5Ms();ALAM=0;Delay5Ms(); ALAM=1; Delay5Ms();ALAM=0;Delay5Ms(); ALAM=1;/=顯示輸入的N個(gè)數(shù)字，用H代替以便隱藏=void DisplayOne(void)write_1602com(yi+5+N);write_1602dat(*);/=顯示提示輸入=void DisplayChar(void)unsigned char i;if(pass=1)write_1602com(er);for(i=0;i16;

53、i+)write_1602dat(LockOpeni);elseif(N=0)write_1602com(er);for(i=0;i16;i+)write_1602dat(Errori);elsewrite_1602com(er);for(i=0;i16;i+)write_1602dat(start_linei);void DisplayInput(void)unsigned char i;if(CorrectCont=1)write_1602com(er);for(i=0;i16;i+)write_1602dat(Inputi);/=重置密碼=void ResetPassword(void)

54、unsigned char i;unsigned char j;if(pass=0)pass=0;DisplayChar();ThreeAlam();else if(ReInputEn=1)if(N=6)ReInputCont+;if(ReInputCont=2)for(i=0;i6;)if(TempPasswordi=InputDatai)/將兩次輸入的新密碼作對(duì)比i+;elsewrite_1602com(er);for(j=0;j16;j+)write_1602dat(Errorj);ThreeAlam();/錯(cuò)誤提示pass=0;ReInputEn=0;/關(guān)閉重置功能，ReInputCo

55、nt=0;DisplayChar();break; if(i=6)write_1602com(er);for(j=0;j16;j+)write_1602dat(ResetOKj);TwoAlam();/操作成功提示 WrToROM(TempPassword,0,6);/將新密碼寫入24C02存儲(chǔ)ReInputEn=0;ReInputCont=0;CorrectCont=0;elseOneAlam();/顯示再次輸入一次write_1602com(er);for(j=0;j16;j+)write_1602dat(againj);for(i=0;i6;i+)TempPasswordi=InputD

56、atai;/將第一次輸入的數(shù)據(jù)暫存起來N=0;/輸入數(shù)據(jù)位數(shù)計(jì)數(shù)器清零 /=輸入密碼錯(cuò)誤超過三過，報(bào)警并鎖死鍵盤=void Alam_KeyUnable(void)P1=0 x00;ALAM=ALAM;Delay5Ms();/=取消所有操作=void Cancel(void)unsigned char i;unsigned char j;write_1602com(er);for(j=0;j16;j+)write_1602dat(start_linej);TwoAlam();/提示音for(i=0;i6;i+)InputDatai=0;KEY=1;/關(guān)閉鎖ALAM=1;/報(bào)警關(guān)operatio

57、n=0; /操作標(biāo)志位清零pass=0;/密碼正確標(biāo)志清零ReInputEn=0; /重置輸入充許標(biāo)志清零ErrorCont=0; /密碼錯(cuò)誤輸入次數(shù)清零CorrectCont=0;/密碼正確輸入次數(shù)清零ReInputCont=0;/重置密碼輸入次數(shù)清零 open_led=1;s3_keydown=0;key_disable=0;N=0;/輸入位數(shù)計(jì)數(shù)器清零/=確認(rèn)鍵，并通過相應(yīng)標(biāo)志位執(zhí)行相應(yīng)功能=void Ensure(void)unsigned char i,j;RdFromROM(CurrentPassword,0,6); /從24C02里讀出存儲(chǔ)密碼 if(N=6) if(ReInpu

58、tEn=0)/重置密碼功能未開啟for(i=0;i6;) if(CurrentPasswordi=InputDatai)i+;else ErrorCont+;if(ErrorCont=3)/錯(cuò)誤輸入計(jì)數(shù)達(dá)三次時(shí)，報(bào)警并鎖定鍵盤write_1602com(er);for(i=0;i16;i+)write_1602dat(Errori);doAlam_KeyUnable();while(1);elseTR0=1;/開啟定時(shí)key_disable=1;/鎖定鍵盤pass=0;break;if(i=6)CorrectCont+;if(CorrectCont=1)/正確輸入計(jì)數(shù)，當(dāng)只有一次正確輸入時(shí)，開鎖，write_1602com(er);for(j=0;j16;j+)write_1602dat(LockOpenj);TwoAlam();/操作成功提示音KEY=0;/開鎖pass=1;/置正確標(biāo)志位TR0=1;/開啟定時(shí)open_led=0;/開鎖指示燈亮for(j=0;j6;j+)/將輸入清除InputDatai=0;else/當(dāng)兩次正確輸入時(shí)，開啟重置密碼功能write_1602com(er);for(j=0;j16;