密码锁.docx

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密码锁

天津职业技术师范大学

TianJinUniversityofTechnologyandEducation

单片机课程设计

2位密码锁

专业：

机械维修及检测技术教育

班级学号：

机检0912

学生姓名：

指导教师：

（讲师）

系别：

机械工程学院

二〇一二年七月

目的

通过本课程设计的训练，使学生在学完《单片机基础及应用》及其编程、仿真软件等课程之后，能够运用所学的知识独立完成单片机课程设计，从而使我们更进一步加深和巩固对所学的知识的理解和掌握，并提高学生的实际操作能力。

（1）运用所学的理论知识,进行单片机应用设计的初步训练,培养学生的综合设计能力；

（2）巩固和深化《单片机基础及应用》课程的理论知识，培养分析、解决实际问题的能力。

（3）掌握汇编语言编程的基本方法，能根据题目要求确定设计思路、绘制流程图、编制并调试汇编语言程序，得出结果。

（4）基本掌握编写技术说明书的能力。

摘要

随着人们生活水平的提高，如何实现家庭防盗这一问题也变的尤其突出，传统的机械锁由于其构造的简单，安全性能低，无法满足人们的需要。

因此通过电子控制的密码锁应运而生。

同时电子产品向智能化和微型化的不断发展，单片机成为电子产品研制和开发中的首选控制器。

本课程设计采用STC89C52RC作为主控芯片，结合外围的键盘输入、显示、开锁等电路，用汇编语言编写主控芯片的控制程序，设计了一款2位电子密码锁。

经实验证明，该密码锁具有设计方法合理，简单易行，成本低，安全实用等特点，符合住宅、办公室用锁要求，具有推广价值。

关键词：

密码锁；单片机；矩阵键盘；数码管显示器

目录

1绪论1

1.1电子密码锁简介1

1.2电子密码锁的发展趋势1

1.3本设计所要实现的目标2

2设计方案2

3流程图3

4电气原理图4

4.1单片机电路4

4.2键盘输入部分4

4.3复位电路5

4.4显示部分6

4.5电气原理总图7

5程序主体8

技术总结11

参考文献12

1绪论

1.1电子密码锁简介

电子密码锁是一种通过密码输入来控制电路或是芯片工作，从而控制机械开关的闭合，完成开锁、闭锁任务的电子产品。

它的种类很多，有简易的电路产品，也有基于芯片的性价比较高的产品。

现在应用较广的电子密码锁是以芯片为核心，通过编程来实现的。

其性能和安全性已大大超过了机械锁。

其特点如下：

1）保密性好，编码量多，远远大于弹子锁。

随机开锁成功率低。

2）密码可变，用户可以随时更改密码，防止密码被盗，同时也可以避免因人员的更替而使锁的安全性降低。

3）误码输入保护，当输入密码多次错误时，报警系统可自动启动。

4）使用灵活性好，不像机械锁必须佩带钥匙才能开锁。

5）电子密码锁操作简单易行。

1.2电子密码锁的发展趋势

在日常生活和工作中，住宅与部门的安全防范、单位的文件档案、财务报表以及一些个人资料的保存多以加锁的办法来解决。

目前门锁主要用弹子锁，其钥匙容易丢失；保险箱主要用机械密码锁，其结构较为复杂，制造精度要求高，成本高，且易出现故障，人们常需携带多把钥匙，使用极不方便，且钥匙丢失后安全性即大打折扣。

针对这些锁具给人们带来的不便，为满足人们对锁的使用要求，增加其安全性，用密码代替钥匙的密码锁应运而生。

它的出现为人们的生活带来了很大的方便，有很广阔的市场前景。

由于电子器件所限，以前开发的电子密码锁，其种类不多，保密性差，最基本的就是只依靠最简单的模拟电子开关来实现的，制作简单但很不安全。

后来多是基于EDA来实现的，其电路结构复杂，电子元件繁多，也有使用早先的20引脚的2051系列单片机来实现的，但密码简单，易破解。

随着电子元件的进一步发展，电子密码锁也出现了很多的种类，功能日益强大，使用更加方便，安全保密性更强，由以前的单密码输入发展到现在的密码加感应元件，实现了真实的电子加密，用户只有密码或电子钥匙中的一样，是打不开锁的，随着电子元件的发展及人们对保密性需求的提高出现了越来越多的电子密码锁。

1.3本设计所要实现的目标

本设计采用STC89C52RC单片机为主控芯片，结合外围电路，组成电子密码锁，用户想要打开锁，输入2位密码，为0-9之间的数字，密码输入正确，数码管显示字符“P”3秒，并通过P3.0端口开锁；密码输入错误，数码管显示字符“E”3秒，继续保持锁定状态，等待密码再次输入。

2设计方案

由于单片机种类繁多，各种型号都有其一定的应用环境，因此在选用时要多加比较，合理选择，以期获得最佳的性价比。

一般来说在选取单片机时从下面几个方面考虑：

性能、存储器、运行速度、I/O口、定时/计、串行接口、模拟电路功能、工作电压、功耗、封装形式、抗干扰性、保密性，除了以上的一些的还有一些最数器基本的比如：

中断源的数量和优先级、工作温度范围、有没有低电压检测功能、单片机内有无时钟振荡器、有无上电复位功能等。

在开发过程中单片机还受到：

开发工具、编程器、开发成本、开发人员的适应性、技术支持和服务等等因素。

本设计选用单片机STC89C52RC作为本设计的核心元件，利用单片机灵活的编程设计和丰富的I/O端口，及其控制的准确性，实现基本的密码锁功能。

在单片机的外围电路：

外接输入键盘用于密码的输入和一些功能的控制，外接74HC573锁存器用于控制共阴数码管，外接六位共阴数码管用于显示作用。

当用户需要开锁时，先按键盘的数字键0－9输入密码。

用户想要打开锁，输入2位密码，为0-9之间的数字，密码输入正确，数码管显示字符“P”3秒，并通过P3.0端口开锁；密码输入错误，数码管显示字符“E”3秒，继续保持锁定状态，等待密码再次输入。

方案框架图如图2-1所示

图2-1方案框架图

3流程图

键盘扫描流程和密码比较流程分别如图3-1和图3-2所示：

图3-1键盘扫描流程图

图3-2密码比较流程图

4电气原理图

4.1单片机电路

本次设计采用STC89C52RC芯片，STC89C52RC芯片是8位单片机，通过用keil软件编写程序，然后烧到单片机里面去，然后让它对整个系统进行信息的处理，如可以让它处理矩阵键盘传过来的信息，并根据编好的程序来确定哪个按键按下，并处理相应按键对应的功能，然后把相应的信息反应到单片机的各个引脚，来实现按键的功能。

单片机原理图如图4-1。

图4-1单片机原理图

4.2键盘输入部分

由于本设计所用到的按键数量较多而不适合用独立按键式键盘。

采用的是矩阵式按键键盘，它由行线和列线组成，也称行列式键盘，按键位于行列的交叉点上，密码锁的密码由键盘输入完成，与独立式按键键盘相比，要节省很多I/O口。

本设计中使用的这个4×4键盘能完成密码的输入，键盘的每个按键功能在程序设计中已经编写好。

功能矩阵键盘采用“行列”扫描法，行扫描法又称逐行扫描查询法，是一种最常用的按键扫描方法，如下图4-2所示，开始时把行线P3.0-P3.3置为低电平，然后扫描列线，如果有一行列线为低电平，则去抖后判断是否还有一行列线为低电平，如果还有，则这条列线为低电平，同时处在这条行线中的按键为低电平，然后判断是哪个按键按下，如果列线全部为高电平，则表示没有按键按下，往复循环扫描。

图4-2键盘输入原理图

4.3复位电路

单片机复位是使CPU和系统中的其他功能部件都处在一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作，例如复位后PC＝0000H，使单片机从第—个单元取指令。

无论是在单片机刚开始接上电源时，还是断电后或者发生故障后都要复位。

在复位期间P0口为高组态，P1－P3口输出高电平；外部程序存储器读选通信号PSEN无效。

地址锁存信号ALE也为高电平。

复位电路如图4-3所示

图4-3复位电路

4.4显示部分

本设计的显示部分由普通的数码管来完成。

开始时显示器将一直处于初始状态，当需要对密码锁进行开锁时，按下数字键0－9输入2位密码，每按下一个数字键后在显示器上显示一个“-”，最多显示2位。

当密码输入完成时，如果输入的密码正确的话，数码管显示“P”，单片机中P3.0引角会输出低电平，使三极管导通，电磁铁吸合，电子密码锁被打开，如果密码不正确数码管显示屏会显示“E”，P3.0输出的是高电平，电子密码锁不能被打开。

通过数码管显示屏，可以清楚的判断出密码锁所处的状态。

数码管显示部分如图4-4所示：

图4-4数码管显示

4.5电气原理总图

由以上的各个部分的分析可得出总的电气原理图如图4-5所示

图4-5电气原理总图

5程序主体

2位密码锁汇编程序主体如下：

ORG0000H

SJMPKAISHI

ORG0040H

KAISHI:

MOV20H,#1H//判断位地址

MOV35H,#0//原始密码

MOV36H,#1

START:

MOVR0,#00H

MOVR1,#4H

MOVR2,#0FEH

SCAN:

MOVA,R2//扫描键盘

MOVP3,A

JNBP3.4,SHURU

INCR0

JNBP3.5,SHURU

INCR0

JNBP3.6,SHURU

INCR0

JNBP3.7,SHURU

INCR0

MOVA,R2

RLA

MOVR2,A

DJNZR1,SCAN

SJMPSTART//从新扫描

SHURU:

CALLDOUDON

MOVA,R0

JB00H,NUM1//判断存储地址

JB01H,NUM2

NUM1:

MOV30H,A

MOVA,20H

RLA

MOV20H,A

SETBP2.6//点亮第一个数码管管

MOVP0,#01000000B

CLRP2.6

SETBP2.7

MOVP0,#11111110B

CLRP2.7

SJMPSTART

NUM2:

MOV31H,A

SETBP2.6//点亮第二个数码管

MOVP0,#01000000B

CLRP2.6

SETBP2.7

MOVP0,#11111100B

CLRP2.7

SJMPBIJIAO

BIJIAO:

MOVA,30H//比较程序

CJNEA,35H,CUO

MOVA,31H

CJNEA,36H,CUO

DUI:

MOVR5,#10H//延时一秒

W6:

MOVR6,#200

W5:

MOVR7,#200

W4:

DJNZR7,W4

DJNZR6,W5

DJNZR5,W6

SETBP2.6//数码管显示P

MOVP0,#01110011B

CLRP2.6

SETBP2.7

MOVP0,#11111011B

CLRP2.7

MOVR5,#30H//延时三秒

W9:

MOVR6,#200

W8:

MOVR7,#200

W7:

DJNZR7,W7

DJNZR6,W8

DJNZR5,W9

SETBP2.6//数码管灭

MOVP0,#00000000B

CLRP2.6

SETBP2.7

MOVP0,#11111110B

CLRP2.7

SJMPW

CUO:

MOVR5,#10H//延时一秒

D6:

MOVR6,#200

D5:

MOVR7,#200

D4:

DJNZR7,D4

DJNZR6,D5

DJNZR5,D6

DISP:

SETBP2.6//数码管显示E

MOVP0,#01111001B

CLRP2.6

SETBP2.7

MOVP0,#11111011B

CLRP2.7

MOVR5,#30H//延时三秒

D9:

MOVR6,#200

D8:

MOVR7,#200

D7:

DJNZR7,D7

DJNZR6,D8

DJNZR5,D9

SETBP2.6//数码管灭

MOVP0,#00000000B

CLRP2.6

SETBP2.7

MOVP0,#11111110B

CLRP2.7

AJMPKAISHI

DOUDON:

MOVR7,#2//去抖动

D3:

MOVR6,#240

D2:

MOVR5,#240

D1:

DJNZR5,D1

DJNZR6,D2

DJNZR7,D3

RET

W:

SJMP$

END

技术总结

本次设计是利用单片机为控制核心设计出的电子密码锁，使用方便，利用数码管作为显示窗口。

可以满足一般密码锁的基本使用要求。

综合来看，本文设计的密码锁能够达到设计的目的，符合一般密码锁的基本要求。

当然，此设计也有许多可以更改和丰富的地方，例如，增加删除和修改密码。

同时，键盘中还有未使用到按键，可以设计更多的功能来丰富密码锁的功能，达到更完美。

单片机的指令简单易学,因此开发周期可以很短。

相信利用单片机控制的电子密码锁一定会被更多的人去开发，会被更多的人去使用在生活中。

本次设计通过查找各方面需要的资料和独立的思考，完成了课程设计的相关工作，过程中也发现了自己所学的知识的有限和弥补一些不足。

在设计过程中遇到了一些问题，一个是显示程序中不能在数码管上正确显示内容。

原来把数码管共阴极、共阳极搞错了。

二是键盘输入的数字无法存到相应的地址，通过翻阅相关书籍，通过JNB指令判断位的方法解决了这个问题。

这可能是整个设计上的关键，如果没法存数据，那么就没法比较输入密码与设定密码之间是否一致，导致的结果就是整个设计的失败。

存储问题的解决就使得整个设计变得比较顺利。

设计过程中还是学到了许多东西，也培养了独立思考和设计的能力，树立了对知识应用的信心，使自己充分体会了整个设计过程，受益匪浅。

参考文献

[1]赵巍，冯娜.单片机基础及应用.北京：

清华大学出版社，2009

[2]张义和，陈敌北.例说8051.北京：

人民邮电出版社，2010

[3]付家才.电工电子实践教程.北京：

化学工业出版社，2003

[4]阎石.数字电子技术基本教程.北京：

清华大学出版社，2007

[5]蔡明文，冯先成.单片机课程设计.武汉：

华中科技大学出版社，2007