电子密码锁设计.docx
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电子密码锁设计
成绩评定表
学生姓名
班级学号
专业
计算机科学与技术
课程设计题目
电子密码锁
评
语
组长签字：
成绩
日期
2013年1月12日
课程设计任务书
学院
信息科学与工程学院
专业
计算机科学与技术
学生姓名
班级学号
课程设计题目
电子密码锁设计
实践教学要求与任务:
1．学习Proteus仿真系统下的原理图设计方法和系统仿真调试方法；
2．学习使用Protel99SE软件绘制电路原理图和线路版图；
3．掌握简单的51单片机应用系统的软硬件设计方法；
4．在Keil51开发环境下，采用51汇编语言或C51语言编写实现程序。
具体任务如下：
（1）通过检索、查资料和研究学习，设计应用系统原理图；
（2）编写电子密码锁应用系统程序；
（3）软硬件仿真调试，实现应用系统设计目标；
（4）写出设计总结报告。
工作计划与进度安排:
第16—19周：
布置课程设计任务，查阅资料，分组设计原理图，编写程序代码。
第20周：
系统仿真调试，验收，答辩，编写课程设计报告。
指导教师：
2013年1月12日
专业负责人：
2013年1月12日
学院教学副院长：
2013年1月12日
目录
1题目设计的要求4
2系统的组成及工作原理4
2.2主控制器4
2.3LCD1602的指令格式5
2.424C04EEPROM存储器芯片6
2.4.1SCL串行时钟7
2.4.2SDA串行数据/地址7
2.4.3A1,A2器件地址输入端7
2.4.4WP写保护7
3Protel99SE下的线路原理图的设计9
4系统软件设计10
4.1程序流程10
4.1.1主程序流程10
4.1.2子程序流程图10
4.2Uvision4开发平台下的程序代码11
5系统仿真调试20
5.1Proteus下的仿真原理图设计20
5.2程序代码链接与仿真运行过程21
5.3仿真运行结果22
6总结与心得24
7参考资料24
1题目设计的要求
利用51单片机和1602字符LCD设计电子密码锁，实现6位密码的设置，修改，输入，状态显示等功能。
完成以下设计环节：
1）使用protel99SE开发工具，设计电路原理图
2）使用Uvision4开发平台，采用C语言或汇编语言设计软件程序。
3）使用PROTEUS仿真软件，设计仿真原理图并运行软件程序，完成系统仿真。
2系统的组成及工作原理
2.1系统的组成及工作原理
AT89C51，1602字符LCD,EEPROM存储器芯片24C04A,respack-8排阻,LED黄色提示灯，发声器。
以AT89C51为主控芯片作为密码数据的传输；LCD1602为显示屏，用于提示用户输入输出信息；显示利用单片机的读写控制，扩展电路等功能部件设计电子密码锁。
（1）系统设置6位密码，密码通过键盘输入，若密码正确，则将锁打开。
（2）密码由用户自己设定，在开锁状态下，用户可自行修改密码。
（3）具有自动报警功能，系统工作时，用户通过按键输入6位密码，若密码不正确，则要求重新输入密码，重新输入密码的次数不能超过3次，若三次输入的密码都不正确，则发出报警信号。
2.2主控制器
AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。
AT89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。
单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。
该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。
AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
T89C2051的一些特殊功能口如下所示：
p1口引脚：
reshuffle功能
p1.0:
T2（定时器T2外部输入）
p3口引脚
P3.0:
RXD（串行出入口）
P3.1：
TXD（串行输出口）
P3.2:
INTO（外部中断0）
P3.4：
INT1（外部中断1）
P3.5:
T0（定时器1外部输入）
P3.6：
WR（外部数据存储器写选通）
P3.7：
RD（外部数据存储器读选通）
AT89C51引脚图如图2.1
图2.1
2.3LCD1602的指令格式
1.清屏指令
功能：
<1>清除液晶显示器，即将DDRAM的内容全部填入"空白"的ASCII码20H;
<2>光标归位，即将光标撤回液晶显示屏的左上方;
<3>将地址计数器（AC）的值设为0。
2.光标归位指令
功能：
<1>把光标撤回到显示器的左上方;
<2>把地址计数器（AC）的值设置为0;
<3>保持DDRAM的内容不变。
3.进入模式设置指令
功能：
设定每次定入1位数据后光标的移位方向，并且设定每次写入的一个字符是否移动。
参数设定的情况如下所示：
位名设置I/D0=写入新数据后光标左移1=写入新数据后光标右移S0=写入新数据后显示屏不移动1=写入新数据后显示屏整体右移1个字符
4.显示开关控制指令
功能：
控制显示器开/关、光标显示/关闭以及光标是否闪烁。
参数设定的情况如下：
位名设置D0=显示功能关1=显示功能开C0=无光标1=有光标B0=光标闪烁1=光标不闪烁
5.设定显示屏或光标移动方向指令
功能：
使光标移位或使整个显示屏幕移位。
参数设定的情况如下：
S/CR/L设定情况00光标左移1格，且AC值减101光标右移1格，且AC值加110显示器上字符全部左移一格，但光标不动11显示器上字符全部右移一格，但光标不动
6.功能设定指令
功能：
设定数据总线位数、显示的行数及字型。
参数设定的情况如下：
位名设置DL0=数据总线为4位1=数据总线为8位N0=显示1行1=显示2行F0=5×7点阵/每字符1=5×10点阵/每字符
7.设定CGRAM地址指令
功能：
设定下一个要存入数据的CGRAM的地址。
8.设定DDRAM地址指令
功能：
设定下一个要存入数据的CGRAM的地址。
9.读取忙信号或AC地址指令
功能：
<1>读取忙碌信号BF的内容，BF=1表示液晶显示器忙，暂时无法接收单片机送来的数据或指令;当BF=0时，液晶显示器可以接收单片机送来的数据或指令;
<2>读取地址计数器（AC）的内容。
10.数据写入DDRAM或CGRAM指令一览
功能：
<1>将字符码写入DDRAM，以使液晶显示屏显示出相对应的字符;
<2>将使用者自己设计的图形存入CGRAM。
11.从CGRAM或DDRAM读出数据的指令一览
功能：
读取DDRAM或CGRAM中的内容。
2.424C04EEPROM存储器芯片
本设计中为了在系统掉电时能够保存系统的设置密码，使用了具有IC总线接口的E2PROM的24C04芯片保存密码锁的密码。
仿真器件符号如图34.1所示：
图34.1
2.4.1SCL串行时钟
AT24C04串行时钟输入管脚用于产生器件所有数据发送或接受的时钟，这是一个输入管脚。
2.4.2SDA串行数据/地址
AT24C04双向串行数据/地址管脚用于器件所有数据的发送或接受，SDA是一个开漏输出或集电极开路输出进行线或（wire-OR）。
2.4.3A1,A2器件地址输入端
这些输入脚用于多个级联时设置器件地址，当这些脚悬空默认值为0.当使用AT24C02时最大可级联8个器件，如果只有一个AT24C04总线寻址，这两个地址输入脚（A1,A2）可悬空或链接到Vss，如果只有一个AT24C04总线寻址这两个地址输入脚（A1,A2）必须连接到Vss。
2.4.4WP写保护
如果WP连接到Vcc,所有的内容都被写保护只能读。
当WP管脚连接到Vss或悬空容许器件进行正常的读/写操作。
2.5矩阵键盘的设计
密码的输入用4×4键盘来实现,由0~9数字和开锁，上锁，输入新密码，保存新密码，重新输入的功能键组成，还有一个按键未定义。
在这种行列式矩阵键盘编码的单片机系统中，键盘处理程序首先执行等待按键并确认有无按键按下的程序段，还要对按键进行消抖处理。
当确认有按键按下后，就要识别是哪一个按键被按下。
本次设计使用的是线反转法。
给行线置为0x0f，给列线置为0xf0，再将行列进行逻辑或结果为0xff，当有按键按下时相应的按键位行列均为0，行列逻辑或不为0xff,由此可利用行列逻辑或后的值是否为0xff来判断是否有按键按下。
再根据扫描结果判断按下键的位置。
给相应的按键赋值即可实现数字键和功能键。
对功能键进行相应的软件编程即可实现按键功能。
若有按键被按下时，就将该按键译码出来，本设计采用双重循环做计数编号，当某一按键按下时，其按键编号便是计数编号，有关按键编号，扫描信号及读取按键数据返回码整理如表4。
编号
按键数据输入码
P1.7P1.6P1.5P1.4
扫描输出信号
P1.3P1.2P1.1P1.0
所侦测的按键
0
1110
1110
K0键
1
1101
1110
K1键
2
1011
1110
K2键
3
0111
1110
K3键
4
1110
1101
K4键
5
1101
1101
K5键
6
1011
1101
K6键
7
0111
1101
K7键
8
1110
1011
K8键
9
1101
1011
K9键
10
1011
1011
K10键
11
0111
1011
K11键
表4
数码管显示部分如图2.5
图2.5
3Protel99SE下的线路原理图的设计
图4.1
4系统软件设计
4.1程序流程
4.1.1主程序流程
图51.1
4.1.2子程序流程图
（1）键盘扫描流程图，如图51.2
图51.2图51.3
（2）开锁子程序流程图，如图51.3
（3）上锁子程序流程图，如图51.4
图51.4图51.5
（4）输入新密码子程序流程图，如图51.5
（5）保存新密码子程序流程图，如图51.6
4.2Uvision4开发平台下的程序代码
#include
#include
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
#defineLCDIOP0
#definedelay4us（）_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;
ucharbuffer[6]={0};
sbitsda=P3^3;
sbitscl=P3^2;
sbitbeep=P3^7;
bitflag=0,aa;//用户蹲渊义定时溢出标志位
ucharDSY_BUFFER[16]="";
ucharDSY_BUFFER1[16]="";
ucharUserpassword[6]={0};
sbitrs=P2^0;
sbitrd=P2^1;
sbitlcden=P2^2;
sbitled=P2^7;
ucharcodetable2[]="654321";
ucharcodetable[]="YourPassword...";
voiddelayms（uintz）
{
uintx,y;
for（x=z;x>0;x--）
for（y=110;y>0;y--）;
}
voiddelay（）//短延时，两个机器周期,做总线的延时用
{;;}
voidwrite_com（ucharcom）
{
rs=0;
rd=0;
lcden=0;
P0=com;
delayms（3）;
lcden=1;
delayms（3）;
lcden=0;
}
voidwrite_date（uchardate）
{
rs=1;
rd=0;
lcden=0;
P0=date;
delayms（3）;
lcden=1;
delayms（3）;
lcden=0;
}
voidDisplay_String（uchar*p,ucharcom）
{uchari;
write_com（com）;
for（i=0;i<16;i++）
{
write_date（p[i]）;
}
}
voidinit_lcd（）
{
lcden=0;
write_com（0x38）;
write_com（0x0c）;
write_com（0x06）;
write_com（0x01）;
write_com（0x80）;
Display_String（table,0x80）;
Display_String（"LockOK!
",0xc0）;
}
voidstart（）
{
sda=1;
scl=1;
delay4us（）;
sda=0;
delay4us（）;
scl=0;
}
voidstop（）
{
sda=0;
scl=1;
delay4us（）;
sda=1;
delay4us（）;
scl=0;
}
voidinit（）//初始化
{
sda=1;
delay（）;
scl=1;
delay（）;
}
voidack（）
{
sda=0;
scl=1;
delay4us（）;
scl=0;
sda=1;
}
voidnoack（）
{
sda=1;
scl=1;
delay4us（）;
scl=0;
sda=0;
}
ucharrecbyte（）
{
uchari,rd;
rd=0x00;
sda=1;
for（i=0;i<8;i++）
{
scl=1;
rd<<=1;
rd|=sda;
delay4us（）;
scl=0;
delay4us（）;
}
scl=0;
delay4us（）;
returnrd;
}
ucharsendbyte（ucharwd）
{
uchari;
bitack0;
for（i=0;i<8;i++）
{
sda=（bit）（wd&0x80）;
_nop_（）;
_nop_（）;
scl=1;
delay4us（）;
scl=0;
wd<<=1;
}
delay4us（）;
sda=1;
scl=1;
delay4us（）;
ack0=!
sda;
scl=0;
delay4us（）;
returnack0;
}
ucharRecstring（ucharslave,ucharsubaddr,uchar*buffer,ucharn）
{
uchari;
start（）;
if（!
sendbyte（slave））return0;
if（!
sendbyte（subaddr））return0;
start（）;
if（!
sendbyte（slave+1））return0;
for（i=0;i{
buffer[i]=recbyte（）;
ack（）;
}
buffer[n-1]=recbyte（）;
noack（）;
stop（）;
return1;
}
ucharSendstring（ucharslave,ucharsubaddr,uchar*buffer,ucharn）
{
uchari;
start（）;
if（!
sendbyte（slave））return0;
if（!
sendbyte（subaddr））return0;
for（i=0;i{
if（!
sendbyte（buffer[i]））return0;
}
stop（）;
return1;
}
voidclear_password（）
{uchari;
for（i=0;i<6;i++）
{
Userpassword[i]='';
}
for（i=0;i<16;i++）
{
DSY_BUFFER[i]='';
}
}
ucharKeys_Scan（）
{
uchartemp,keynum;
P1=0x0F;
delayms（5）;
temp=P1^0x0F;
switch（temp）
{
case1:
keynum=0;break;
case2:
keynum=1;break;
case4:
keynum=2;break;
case8:
keynum=3;break;
break;
}
P1=0xF0;
delayms（5）;
temp=P1>>4^0x0F;
switch（temp）
{
case1:
keynum+=0;break;
case2:
keynum+=4;break;
case4:
keynum+=8;break;
case8:
keynum+=12;break;
break;
}
delayms（600）;
returnkeynum;
}
voidmain（）
{uchartemp,i=0,j=0,k=0,n;
ucharIS_valid_user;
beep=0;
init（）;
init_lcd（）;
delayms（5）;
aa=Sendstring（0xa0,1,table2,6）;
delayms（5）;
aa=Recstring（0xa0,1,buffer,6）;
delayms（10）;
P1=0x0f;
while
（1）
{
if（P1!
=0x0f）
{
temp=Keys_Scan（）;
switch（temp）
{
case0:
case1:
case2:
case3:
case4:
case5:
case6:
case7:
case8:
case9:
if（i<=5）//密码限制在6位以内
{
Userpassword[i]=temp;
DSY_BUFFER[i]='*';
Display_String（DSY_BUFFER,0xc0）;
i++;
}
break;
case10:
//按A键开锁
for（k=0;k<6;k++）
{
if（buffer[k]==（Userpassword[k]+48））
flag=1;
else
flag=0;
}
if（flag==1）
{flag=0;
i=0;
led=0;//点亮LED
clear_password（）;
Display_String（"OPENOK!
",0xc0）;
IS_valid_user=1;
j=0;
}
else
{
j++;
led=1;//关闭LED
clear_password（）;
Display_String（"ERROR!
Havetry",0xc0）;
write_com（0xcf）;
write_date（0x30+j）;
IS_valid_user=0;
}
i=0;
break;
case11:
//按B键上锁
led=1;
clear_password（）;
Display_String（table,0x80）;
Display_String（"LockOK!
",0xc0）;
i=0;
IS_valid_user=0;
break;
case12:
//按C键设置新密码
//如果是合法用户则提示输入新密码
if（!
IS_valid_user）
{
i=0;
Display_String（"Norights!
",0xc0）;
delayms（1000）;
Display_String（"YourPassword...",0x80）;
Display_String（"LockOK!
",0xc0）;
}
else
{
i=0;
Display_String（"NewPassword:
",0x80）;
Display_String（"",0xc0）;
}
break;
case13:
//按D键保存新密码
if（!
IS_valid_user）
{i=0;
Display_String（"Norights!
",0xc0）;
delayms（1000）;
Display_String（"YourPassword...",0x80）;
Display_String（"LockOK!
",0xc0）;
}
else
{i=0;
init（）;
delayms（5）;
for（k=0;k<6;k++）
{
Userpassword[k]=Userpassword[k]+48;
}
aa=Sendstring（0xa0,1,Userpassword,6）;
delayms（5）;
aa=Recstring（0xa0,1,buffer,6）;
delayms（5）;
clear_password（）;
Display_String（table,0x00）;
Display_String（"PasswordSaved!
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