基于51單片機的超市密碼存儲柜設計與制作

湖南商務職業(yè)技術學院畢業(yè)設計

目錄

1產(chǎn)品功能分析.........................................................................................................2

2設計方案遴選.........................................................................................................2

2.1單片機的選擇..........................................................................................2

3產(chǎn)品硬件設計.........................................................................................................3

3.1AT89C52RC單片機核心電路設計...........................................................3

3.2按鍵電路設計..........................................................................................4

3.3LCD1602液晶顯示模塊電路...................................................................5

3.4密碼的選擇..............................................................................................7

3.5系統(tǒng)框圖設計..........................................................................................7

4產(chǎn)品軟件設計.........................................................................................................8

4.1主程序流程圖..........................................................................................8

4.2LCD1602液晶顯示程序設計..................................................................8

4.3LCD流程圖............................................................................................11

5產(chǎn)品使用說明.......................................................................................................12

5.1產(chǎn)品裝配圖............................................................................................12

5.2產(chǎn)品使用說明........................................................................................13

5.3產(chǎn)品調(diào)試................................................................................................13

6產(chǎn)品設計技術標準.................................................................................................15

7參考文獻.................................................................................................................16

附錄.............................................................................................................................17

附錄1元器件清單.......................................................................................17

附錄2電路原理圖.......................................................................................18

附錄3PCB設計圖........................................................................................19

附錄4產(chǎn)品實物圖.......................................................................................20

附錄5主程序代碼.......................................................................................21

1

湖南商務職業(yè)技術學院畢業(yè)設計

基于51單片機的超市密碼存儲柜設計與制作

1產(chǎn)品功能分析

隨著社會經(jīng)濟的不斷進步和科學技術發(fā)展的突飛猛進，我們的生活中也出

現(xiàn)了越來越多的電子產(chǎn)品與智能產(chǎn)品，超市的密碼儲物柜就是一個很好的智能

體現(xiàn)。

我的選題傾向于方便，在生活中有很多場合需要存儲我們的個人物品，例

如超市、游泳館、健身房等等。有了密碼存儲柜的存在就會變得更加的方便，

也會更加的安全。單片機是作為密碼儲存柜這個系統(tǒng)的主要控制器，我們可以

通過單片機的所設定的密碼來控制存儲柜的狀態(tài)，當蜂鳴器發(fā)出警報的時候就

說明密碼輸入錯誤，當輸入正確密碼的時候，超市存儲柜就會打開。

2設計方案遴選

基于對安全性和高效管理的需求，在對密碼儲物柜系統(tǒng)的設計中，應當遵

守如下的原則：在設計和實施過程中，要嚴格遵守國家以及地方的相關規(guī)范，

要做到系統(tǒng)的穩(wěn)定、合理、先進、經(jīng)濟、結構化和可擴展性，從而來達到系統(tǒng)

的實用性和管理的便利性。

2.1單片機的選擇

此次設計的題目選擇的是單片機控制的密碼鎖，本系統(tǒng)為AT89C52單片機

系統(tǒng)。

方案一：在此次設計方案之中主控芯片選用的是STM32單片機，該集成IC

內(nèi)部功能豐富，存儲量大，可靠性強，通過引腳連接可完成對外圍器件的操縱。

方案二：用51單片機做為系統(tǒng)的主控芯片，依據(jù)設計方案要求，撰寫好程

序下載到單片機中，單片機依據(jù)程序執(zhí)行，自動控制系統(tǒng)連接的外圍元器件，

進而完成預期作用。

針對方案一，用STM32單片機做為操縱溫度系統(tǒng)集成IC，制作便捷，集成IC

運作相對平穩(wěn)，但整體的成本較高，因此舍棄此方案。

針對方案二，用51單片機作為控制芯片，單片機的內(nèi)部結構比較簡單，功

能比較完善，精度高，實際操作起來很簡易，可事前撰寫好預期作用的有關代

碼，下載到單片機，單片機會依據(jù)程序執(zhí)行，自動控制系統(tǒng)外圍電子器件，做

2

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到預期實際效果。因而挑選方案二。

3產(chǎn)品硬件設計

3.1AT89C52RC單片機核心電路設計

AT89C52RC是宏晶科技公司最新發(fā)布的一款新型微處理器，它具有處理速度

快、耗能低的特點，還具備著極強的抗干擾性，它的指令與常規(guī)8051微處理器

完全一致，12個/6個/12個/12個/6個/。

主要特性如下：

增強型8051單片機，能夠隨意選擇6點/機器周期和12點/機器周期，與傳

統(tǒng)的8051單片機相比較，指令代碼基本完全一致。

工作電壓：5V單片機的工作電壓在5.5伏至3.3伏之間；3V單片機工作電

壓在3.8伏至2.0伏之間。

工作頻率范圍：AT89C52RC的工作頻率在0-40兆赫之間，相當于8051的0-80

兆赫，其工作頻率為48兆赫。

用戶應用程序空間為8K字節(jié)。

片上集成512字節(jié)RAM。

通用I/O端口（4*8=32個），重置后如下：P1/P2/P3/P4為準雙向端口/弱

上拉式端口，P0端口為漏極開路輸出，總線擴充時使用則不需要添加拉制

電阻，I/O端口使用時則需要添加拉制電阻。

可直接ISP/IAP（在線編程/應用編程），還可以直接調(diào)試，不需要使用專

用編程器或仿真器，用戶程序可以通過串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下

載，數(shù)幾秒就可以完成一片。

具有EEPROM功能。

具有看門狗功能。

16位的定時器/計數(shù)器一共有三個。即定時器T0、T1、T2。

外部中斷4路，低電平觸發(fā)或下降沿中斷電路，可以通過外部中斷低電平來

觸發(fā)中斷方式喚醒PowerDown模式。

使用異步串行接口（UART），實現(xiàn)多個UART還可以通過定時器軟件來實現(xiàn)。

工作溫度范圍：工業(yè)級溫度范圍在-40~85℃之間；商業(yè)級溫度范圍在0~75℃

之間。

PDIP封裝。

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圖1AT89C52單片機引腳圖

3.2按鍵電路設計

在這個設計中，使用了行列式鍵盤，并且還能把鍵盤與單片機接口時所需

要的I/O線的數(shù)量降低，在鍵盤按鍵數(shù)量比較多的情況下，一般都會采取這種

方式。

因為各垂直線（列線）與水平線（行線）之間的交叉點都互不相連，所以

由單個鍵連接，因此就需要N條行線，M條列線，就可以構成一個具有N×M鍵

的鍵盤。

在這種使用行列式鍵盤編碼的單片機系統(tǒng)中，鍵盤處理程序的時候會先執(zhí)

行等待按鍵并確認是否有按鍵按下的程序段。

3.2.14×4矩陣鍵盤的工作原理

在鍵盤的按鍵數(shù)量比較多的情況下，我們可以用矩陣形式來排列這些按鍵，

這樣就會減少I/O口的占用，如圖5所示。在矩陣式鍵盤中，水平和豎直的線

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條并不會在相交點上直接相連，只會由一個按鍵相連接。這種時候，組成4*4=16

個按鍵只需要一個端口（例如P1口）就可以了，與直接將端口線用于鍵盤的方

式相比較多出了一倍，并且線路數(shù)量越多，差別也就越大。打個比方，如果再

多增加一條線就可以構成一個20鍵的鍵盤，但是直接用端口線卻只能多出一個

9鍵的鍵盤。從而得知，在需要的按鍵數(shù)量比較多的時候，合理的辦法就是使用

使用矩陣法來做鍵盤。

圖2按鍵電路圖

3.3LCD1602液晶顯示模塊電路

LCD1602液晶顯示器是一種常用的字符型液晶顯示模塊，目前常用的LCD液

晶顯示模塊有16*1，16*2，20*2和40*2行等模塊，是一種點陣式LCD，主要用

于顯示字母、數(shù)字、符號等字符，LCD1602液晶顯示模塊通過指令的編程就可以

完成讀取和寫入操作，還有屏幕以及光標的操作。

3.3.1LCD1602主要技術參數(shù)：

顯示容量:16×2個字符。

芯片的工作電壓:4.5-5.5V。

芯片的工作電流:2.0mA(5.0V)。

模塊最佳工作電壓:5.0V。

字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm。

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3.3.2引腳接口說明：

第1腳：VSS為地電源。

第2腳：VDD接5V正電源。

第3腳：VL是液晶顯示器的調(diào)整對比度的一個端口，如果用上了正向的電

源，對比度是最弱的；接地的時候，對比度是最高的，當顯示器的對比度過高

的時候會出現(xiàn)“鬼影”現(xiàn)象，所以在使用的時候，可以使用一個10K的電位器

來調(diào)整顯示器的對比度。

第4腳：RS表示寄存器的選擇，通常情況下，在高電平情況下，可以選擇

一個數(shù)據(jù)，指令寄存器十載低電平的時候選擇。

第5腳：R/W，即讀寫信號線，在低電平時，寫入數(shù)據(jù)；在高電平時，讀取

數(shù)據(jù)。在RS和R/W都是低電平的情況下，能夠對命令進行寫操作，在RS處于

低電平R/W是高電平的情況下，可以對其進行讀取，在RS處于高電平的R/W是

低電平的情況下，可以對其進行寫操作。

第6腳：使能端是E端，當E端從高電平跳變成了低電平的時候液晶模塊

開始執(zhí)行命令。

第7~14腳：8位雙向數(shù)據(jù)線D0~D7。

第15腳：背光源正極。

第16腳：背光源負極。

圖3LCD顯示電路圖

6

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3.4密碼的選擇

存儲柜的開鎖密碼是由4位數(shù)字組成數(shù)字密碼，在輸入密碼的過程中輸入

的數(shù)字會變成*，目的是為了防止密碼被竊取，密碼輸入正確的時候，顯示屏會

顯示“passwordok！”；密碼輸入錯誤的時候，顯示屏會顯示“password

error！”；當輸入錯誤的密碼的時，蜂鳴器還會發(fā)出警報的聲音，LED燈也會

閃爍，如果用戶輸入密碼錯誤的次數(shù)超過了限定的次數(shù)三次時，密碼就會被鎖

定。

3.5系統(tǒng)框圖設計

LCD顯示

5

1

復位電路

單電源電路

片

機

晶振電路

Led驅動電路

矩型按鍵

圖4系統(tǒng)框圖

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4產(chǎn)品軟件設計

4.1主程序流程圖

開始

初始化

開鎖修改

輸入舊密碼

密碼正確

N

原密碼相

開鎖N出錯報警

同

設新密碼

結束

圖5主流程圖

4.2LCD1602液晶顯示程序設計

voidlcd_wcmd(unsignedcharcmd)

{

while(lcd_bz());//判斷LCD是否繁忙

8

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rs=0;

rw=0;

ep=0;

_nop_();

_nop_();

P0=cmd;

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

ep=1;

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

ep=0;

}

voidlcd_pos(unsignedcharpos)

{

lcd_wcmd(pos|0x80);

}

voidmain(void)

{

unsignedchari;

lcd_init();//LCD初始化

delay(10);

lcd_pos(0x01);//設置LCD顯示位置

i=0;

while(dis1[i]!='\0')

{

lcd_wdat(dis1[i]);//LCD顯示字符

i++;

}

9

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lcd_pos(0x42);//設置LCD顯示位置

i=0;

while(dis2[i]!='\0')

{

lcd_wdat(dis2[i]);//LCD顯示字符

i++;

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4.3LCD流程圖

開始

LCD初始化

延時

設第一行顯示位置

顯示第一行內(nèi)容

設第二行顯示位置

顯示第二行內(nèi)容

結束

圖6LCD流程圖

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5產(chǎn)品使用說明

5.1產(chǎn)品裝配圖

圖7產(chǎn)品裝配圖

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5.2產(chǎn)品使用說明

1.本產(chǎn)品在輸入密碼的時候需要在LCD顯示屏幕上顯示*號，目的是為了避

免密碼泄露或者被盜取。

2.超市密碼儲存柜的開鎖密碼是由6位數(shù)字密碼組成的電子密碼鎖。

3.LCD屏幕上顯示“PASSWORDOK”說明輸入的密碼是正確的；LCD屏幕上顯

示“PASSWORDERROR”說明輸入的密碼是錯誤的；當屏幕上顯示“INPUTPASSWORD”

的時候請輸入密碼。

4.該產(chǎn)品使用過程中，密碼限定次數(shù)為3次，當用戶輸入密碼錯誤的次數(shù)

超過了限定的次數(shù)時，電子密碼鎖就會被鎖定。

5.4X4的矩陣鍵盤里面有數(shù)字鍵（0-9）和功能鍵（A-F）。

6.該產(chǎn)品是具有警報功能的，用戶輸入密碼時，如果輸入了錯誤的密碼，

蜂鳴器就會發(fā)出聲音，LED燈也會亮起。

7.密碼可以由用戶自己修改（密碼只支持6位數(shù)的數(shù)字密碼），修改密碼

的時候，需要用戶重新輸入密碼驗證，為了避免出現(xiàn)誤操作的情況，驗證完之

后還需要再次輸入新密碼驗證，驗證通過后新密碼才會生效。

5.3產(chǎn)品調(diào)試

圖8產(chǎn)品調(diào)試圖

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圖9產(chǎn)品調(diào)試圖

圖10產(chǎn)品調(diào)試圖

圖11產(chǎn)品調(diào)試圖

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6產(chǎn)品設計技術標準

[1]J-STD-001E電氣與電子組件的焊接要求；

[2]IPC-A-610D(中文版)，IPC-A-610E電子組件的可接受性要求；

[3]IPC-7711/21電子組件和電路板的返工&返修；

[4]GB/T11457-2006信息技術軟件工程術語；

[5]GB/T8566-2007信息技術軟件生存周期過程標準；

[6]GB/T8567-2006計算機軟件文檔編制規(guī)范；

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7參考文獻

[1]基于單片機的電子密碼鎖設計[J].劉佳樂.中國新技術新產(chǎn)品.2018(23)

[2]基于單片機的電子密碼鎖的設計與制作[J].沈小倩機電工程技術.2018(06)

[3]基于單片機的電子安全密碼鎖的設計初探[J].麻銳敏.科技風.2018(23)

[4]基于單片機的電子密碼鎖系統(tǒng)設計[J].鄒健.無線互聯(lián)科技.2022(05)

[5]基于單片機的電子密碼鎖硬件系統(tǒng)設計[J].徐玉召,戴德偉,劉義,郭紅波.電腦知識與技術.2019(09)

[6]基于單片機電子密碼鎖的設計[J].有德義.電子測試.2016(09)

[7]單片機數(shù)字密碼鎖的設計與實現(xiàn)[J].陳軍.福建電腦.2019(06)

[8]基于單片機制作的新型安全密碼鎖分析[J].陳建軍.電子測試.2018(14)

[9]基于單片機的多功能電子密碼鎖設計[J].徐萬明,楊敏,楊思陽,田紹東,陳克林.信息通信.2018(04)

[10]基于單片機的電子安全密碼鎖的設計初探[J].王眾毅,王德真.計算機產(chǎn)品與流通.2018(01)

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附錄

附錄1元器件清單

元器件名稱數(shù)量

9x15cm萬用板1

AT89C521

40PIC座1

11.0592M晶振1

22uF電容1

30P瓷片電容2

紅色3mmLED1

紅色5mmLED4

綠色5mmLED4

150歐電阻8

1k電阻4

8550三極管1

輕觸按鍵18

自動開關1

蜂鳴器1

顯示屏1

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20移動互聯(lián)二班張靖

圖12元器件清單表

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附錄2電路原理圖

圖13電路原理圖

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湖南商務職業(yè)技術學院畢業(yè)設計

附錄3PCB設計圖

圖14PCB設計圖

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附錄4產(chǎn)品實物圖

圖15產(chǎn)品實物圖

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附錄5主程序代碼

#include<reg52.h>

#include<intrins.h>

#include"lcd1602.h"

#include"delay.h"

#include"key_m.h"

#include"finger.h"

#include"password.h"

//中斷按鍵

sbitP32=P3^2;//

sbitP33=P3^3;//

//輸出

sbitbuzzer=P3^5;//蜂鳴器引腳

sbitrelay1=P2^0;//柜子1鎖

sbitrelay2=P2^1;//柜子2鎖

sbitrelay3=P2^2;//柜子3鎖

sbitrelay4=P2^3;//柜子4鎖

sbitLED_G1=P2^0;//柜子1鎖

sbitLED_G2=P2^1;//柜子2鎖

sbitLED_G3=P2^2;//柜子3鎖

sbitLED_G4=P2^3;//柜子4鎖

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//LED指示燈,0綠色，1紅色

sbitLED_R1=P2^4;//柜子1指示燈

sbitLED_R2=P2^5;//柜子2指示燈

sbitLED_R3=P3^7;//柜子3指示燈

sbitLED_R4=P3^6;//柜子4指示燈

unsignedcharBoxNULL[4]={0xFF,0xFF,0xFF,0xFF};//4個柜子默認空

unsignedcharID=0;

unsignedcharkey=0;

unsignedchardeposit=0;//寄存

unsignedcharpickup=0;//取走

unsignedcharPW_index=0;//隨機密碼表索引

unsignedcharFindBoxNULL(void);//找出一個空柜子

unsignedcharFindBoxFULL(void);//找出非空柜子的個數(shù)

voidbeep(void);

voidRelay_Open(unsignedchar_ID);

charFinger_Add(char_ID);

charFinger_Match(void);

voidDis_home(unsignedchar*Box);

voidmain(void)//主函數(shù)

LCD1602_Init();//液晶初始化

Dis_home(BoxNULL);//顯示主頁,4個空柜子

beep();

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while(1)

{

Dis_home(BoxNULL);//顯示主頁,4個空柜子

while(deposit)//寄存過程

{

switch(deposit)

{

case1://打開一個空柜子

temp=FindBoxNULL();//找到一個空柜子(1,2,3,4)

if(temp>0)//找到了

{

//Relay_Open(temp);//打開這個柜子

//提示記憶4位密碼或按‘A’鍵錄入指紋

//"0123456789abcdef"

Wr_LCD1602_Str(0x00,"KeyA:****-->");

Wr_LCD1602_Byt(0x06,code_random[PW_index][0]);

Wr_LCD1602_Byt(0x07,code_random[PW_index][1]);

Wr_LCD1602_Byt(0x08,code_random[PW_index][2]);

Wr_LCD1602_Byt(0x09,code_random[PW_index][3]);

PW_index++;if(PW_index>9)PW_index=0;//0~9循環(huán)使用

deposit=2;}