单片机课设密码锁.docx

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单片机课设密码锁

1设计课题任务、功能要求说明及方案介绍

1.1设计课题任务与要求

设计一个具有特定功能的密码锁。

该密码锁上电或按键复位后能自动显示系统提示符“0”，进入准备工作状态。

该密码锁具有系统原始密码也是万能密码为，用户可以在原始密码输入正确后，即开锁后才可以设定并存储用户密码，当用户设置密时，万能密码仍可以解锁,输入的新密码并按下设定时回到系统初始状态。

密码锁锁定时，密码输入应处于保密显示状态，显示“0”，密码输入正确时应显示密码输入正确提示信息8个“8.”，即数码管全亮，否则，显示密码输入错误提示信息：

8个“-”并且蜂鸣器响一会，当输入错误3次时，蜂鸣器报警一直报警，显示错误信息8个“-”，并且锁死系统。

1.2设计课题总体方案及工作原理

此密码锁主要由单片机芯片AT89S52、4X4矩阵键盘、8位数码管显示电路和复位电路构成，设计课题的系统框图如图1.1所示：

图1.1系统框图

实现密码锁功能的软件程序存放在AT89S52的ROM中。

2设计课题硬件系统的设计

2.1设计课题硬件系统各模块介绍

本设计的硬件系统主要采用以下基本模块来实现，单片机最小系统模块，输入模块、输出模块、电源模块

（1）单片机最小系统模块：

AT89S52单片机芯片；复位电路；晶振电路。

本模块AT89S52系统控制核心，单片机系统复位由按键电平复位电路完成，通过按键S1来控制，单片机通过芯片引脚XTAL1、XTAL2，外并接石英晶体振荡器和两只电容。

这样就为能为单片机提供频率为12MHz的晶振。

（2）4X4矩阵键盘模块：

四条列线接P1.7-P1.4；四行线接P1.3-P1.0

（3）显示模块：

本次设计显示为8位，采用两个四位一体数码管（共阳极）作为显示窗口，既可以节约成本又能简化电路。

数码管用8个PNP三极管驱动。

（4）电源模块：

直接由PC的USB接口提供。

2.2各功能模块详细介绍

2.2.1AT89S52介绍

（1）具有8KB可改写的Flash内部程序存储器，可写/擦1000次；

（2）256字节内部RAM；

（3）32根可编程I/O口；

（4）3个16位定时器/计数器。

（5）8个中断源；

（6）低功耗空闲和掉电方式。

它的价格便宜，功能强大，能耗低。

很大程度上减少总电路的复杂性，提高了所

设计系统的稳定性。

2.2.2时钟电路

时钟电路用于产生单片机工作所需要的时钟信号，单片机本身就是一个复杂的同步时序电路，为了保证同步工作方式的实现，电路应在唯一的时钟信号控制下严格地按时序进行工作。

本次课程设计我们用的是12MHz的晶振与电容并联形成一个稳定的自激振荡器。

电路图如图2.2所示。

图2.1时钟电路

2.2.3键盘电路

本次设计采用4X4矩阵式键盘嵌在在单片机P1口上，矩阵式键盘电路图2-2：

图2.2键盘电路

2.2.4复位电路

复位电路采用按键复位方式，当按下复位键时，单片机复位，恢复初始状态，各寄存器清零。

当由于程序运行出错或操作错误是系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需要按复位键以重新启动。

RST引脚是单片机复位信号的输入端，复位信号是高电平有效，其有效时间应持续24个振荡周期（即2个机器周期）以上，使用频率为12MHz的晶振，则复位信号持续时间应超过2us才能完成复位操作。

复位电路如下图2.3所示。

图2.3复位电路

2.2.5数码管驱动电路与显示电路

本次课程设计我们采用的是共阴极的数码管，位选与单片机P2口相连，单片机P0口控制段选。

电路图如下图2.5所示。

图2.4数码管驱动及显示电路图

3.设计课题软件系统的设计

3.1单片机资源分配的情况

选择设计课题使用单片机资源的情况如下：

P0口输出数码管段选信号，P2口输出数码管位选信号；初始密码存储单元，oldpassw[8]数组作为存储初始密码，newpass[8]用来存放用户设置的密码；tab1[]与tab[]为数码管显示内容做成表格供查询。

3.2软件系统各函数功能简要介绍

本程序通过以下各函数实现：

数码管显示函数、定时50ms函数、延时xms函数、数码管显示函数、判断密码函数、设置密码函数、按键扫描和错误处理函数。

数码管显示函数：

主要是用于对于密码锁不同状态显示不同内容，例如，当初始化时显示“0”，当开锁状态显示“8.”，当报警状态显示“-”等。

延时xms子程序：

用于数码管显示和延时键扫去抖动。

定时50ms子程序：

用于定时蜂鸣器响的时间。

3.3程序设计思路与流程图

本密码锁设计采用4X4矩阵式键盘来输入数字密码0-9，初始的密码存入int型数组oldpassw[8]中，与用户输入的密码比较，相等则开锁，不等则显示错误并报警1s，当3次输入错误就一直报警并锁死系统。

同时仅开锁状态下用户才可以修改密码。

软件系统流程图：

（1）软件总体设计流程图：

3.1软件设计总流程图

（2）判断密码是否正确流程图：

N

Y

N

Y

图3.2判断密码是否正确流程图

4设计仿真结果及误差分析

4.1设计课题使用说明

本设计为基于单片机的密码锁的设计。

设计成功实现了以下功能：

（1）本设计用4X4矩阵式键盘输入密码，完成了密码可以为数字0-9的要求。

（2）2个四位一体的共阴数码管做为显示器；在锁开时显示开锁者显示8个“8.”；在输入错误后提示错误信息，即显示8个“-”并且蜂鸣器报警响1s。

（3）3次输入错误后将进入报警死循环，指示灯全亮。

（4）仅在开锁状态下才能修改密码，若没有开锁直接按Set键，则会显示错误信息，但是此错误不计入输入错误里，为了使用户更容易记忆密码，采用实际密码显示。

（5）万能密码即为初始密码，当用户忘记设置的密码时可以使用万能密码解锁，并且重新设置密码。

（6）4X4矩阵按键还有OK键，用来判断密码是否正确；Clear按键用来清除输入的数据；Left键和Right用来向左向右调整输入，Set键用来设置密码。

这样的结果与设计要求完全相符，本设计成功完成了设计任务。

4.2设计课题的仿真结果

在Proteus中的模拟仿真，系统仿真结果如图4.1-图4.8所示。

4.1系统初始化状态

4.2输入密码状态

4.3密码输入正确

4.4密码输入错误

4.3误差分析与调整

对于智能密码锁的设计，我们使用proteus软件来仿真，Proteus软件是英国Labcenterelectronics公司出版的EDA工具软件。

它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。

它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。

仿真之前我们得先做一些准备工作。

首先，根据密码锁设计所需，使用编程软件keil3写一个程序，这里既可以用C语言来编写也可用伟福软件来编写汇编语言。

现在我们用所熟悉的C语言来编写，程序编写完了，进行程序的编译，正确后软件部分完成。

然后进行原理图的制作，先打开protues软件，将所需要的元件找到放置好，调整合理，然后依次连上线。

将各个线进行网络编号。

完毕后，进行电气规则检查，检查正确后就可以加载程序了。

打开工具栏中源代码项的添加源文件，选择编好的程序。

首先本密码锁增加了密码输入错误次数。

在密码输入错误时能够后退，即可以擦除已知错误密码。

但是该密码锁运行过程存在一些小问题的，首先，8个数码管的显示感觉刷新时第一个数码管有点闪，此外，本密码锁虽然符合设计要求，但与实用生活中密码锁的性能相比有很大差距。

比如密码的修改只是一次性输入确认，这将很大程度上造成重新设定的密码不是用户想要的密码。

另外密码锁进入死循环后，任何键不起作用，这将防止小偷再套密码，但同时也使在外的主人打不开锁。

5课程设计总结

通过连续两周的课程设计，我学到了许多书本上无法学到的知识,也深刻体会到单片机技术应用领域的广泛。

不仅让我对学过的单片机知识有了很多的巩固，同时也对单片机这一门课程产生了更大的兴趣。

本设计让我对专业知识有了更深的理解。

在本次课程设计过程中，我学会了在网络上查找有关本设计的各硬件的资源，其中包括：

AT89S52单片机及其引脚说明、键盘扫描程序的编写等，为本次课程设计提供了一定的资料。

在做课程设计的初期阶段，难度较大。

在设计基本完成时密码的修改还是不能实现，通过求助于老师、查找了问题的所在。

最后经过指导老师的耐心指点和连续的奋战才基本设计出来。

感谢老师的无私的帮助！

本次设计我能独立完成，算是有了很大的收获。

不但对单片机有了更为深入的了解，对一个课题如何实现模拟仿真及编写汇编程序等，有了一定的认识。

进一步加强了自己的动手能力和运用专业知识的能力，从中学习到如何去思考和解决问题，以及如何灵活地改变方法去实现设计方案；特别是深刻体会到的是软件和硬件结合的重要性，以及两者的联系和配合作用。

同时明白了办事只要有信心，有毅力，找对方法，就会成功！

通过本次课程设计，让我了解到智能化技术对当今人们生活的重要性。

同时这次做课程设计的经历也使我受益匪浅。

让我知道做任何事情都应脚踏实地，刻苦努力地去做。

只有这样，才能做好。

在这次课程设计中，我既巩固了专业知识，又学到了在设计过程中的许多流程和该注意的事项，增强了电子产品开发的意识。

本次经历将是我在大学时期很好的一次实践和锻炼机会。

参考文献

[1]李广弟等.单片机基础[M].北京：

北京航空航天大学出版社，2007.6

[2]马忠梅等.单片机的C语言应用程序设计[M].北京：

北京航空航天大学出版社，2006.11.

[3]曹巧媛.单片机原理及应用[M].北京：

电子工业出版社，1997.7.

[4]《单片机原理及及应用》王迎旭编机械工业出版社2001

[5]彭伟.单片机C语言程序设计实训100例——基于8051+Proteus仿真.电子工业出版社.2009

[6]何桥.单片机原理及应用.中国铁道出版社.2008

附录

附录A电路仿真图

附录B源程序清单

#include

#defineucharunsignedchar

ucharcodetab[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xbf,0x00};//对应数码管0~9以及错误-和正确8.显示

ucharcodetab1[]={0x40,0x79,0x24,0x30,0x19,0x12,0x02,0x78,0x00,0x10,0xbf,0x00};//小数点亮的0-9以及错误-和正确8.显示

uchartemp;

sbitp=P3^6;//蜂鸣器

unsignedintt=0;

intN=0,num;//N错误数次

intflag=0;//标记密码是否输入正确

intflag1=0;//标记是否设置过新密码

intoldpassw[8]={1,2,3,4,5,6,7,8};//初始密码也是万能密码

intpassw[8];

intnewpass[8];//存放输入密码

intlr;//位设置位置

voiderror（）;

intkeyscan（）;

voidsetpass（）;

voiddelay_ms（intx）//延时xms

{

intj;

while（--x!

=0）

for（j=0;j<120;j++）;

}

voiddisplay（）//数码管显示

{

inti;

P2=0x80;

for（i=