密码锁《单片机技术》课程设计说明书.docx

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密码锁《单片机技术》课程设计说明书

密码锁-《单片机技术》课程设计说明书

密码锁-《单片机技术》课程设计说明书《单片机技术》课程设计说明书密码锁学院：

电气与信息工程学院学生姓名：

顾海涛指导教师：

王韧职称/学位副教授专业：

自动化班级：

1201学号：

1230740118完成时间：

2015年7月湖南工学院《单片机技术》课程设计课题任务书学院：

电气与信息工程学院专业：

自动化指导教师王韧学生姓名顾海涛课题名称密码锁内容及任务一、设计任务设计一个具有特定功能的密码锁。

二、设计内容1、密码锁的硬件系统

（1）、单片机最小系统模块

（2）、供电模块（3）、显示模块（4）、键盘模块（5）、掉电存储保护模块（6）、报警模块2、密码锁的软件系统

（1）、系统监控程序模块

（2）、显示程序模块（3）、键盘程序模块（4）、掉电存储程序模块（5）、报警程序模块三、设计要求密码锁上电或按键复位后能自动显示系统提示符“P.”，进入准备工作状态。

密码锁具有系统原始密码888888，用户可以设定并存储用户密码，密码输入时应处于保密显示状态，密码输入正确时应显示密码输入正确提示信息，否则，显示密码输入错误提示信息并报警提示。

主要参考资料[1]李广弟.单片机基础[M].第3版.北京：

北京航空航天大学出版社，2003.6.[2]李全利.单片机原理及应用（C51编程）[M].北京：

高等教育出版社，2012.12.[3]马忠梅.单片机的C语言应用程序设计[M].第4版.北京：

北京航空航天大学出版社，2003.6.[4]李光飞.单片机C程序设计指导[M].北京:

北京航空航天大学出版社，2003.01.[5]李光飞.单片机课程设计实例指导[M].北京:

北京航空航天大学出版社，2004.9.教研室意见教研室主任：

（签字）年月日摘要在日常的生活和工作中,档案的保存多采用加锁的方式。

使用机械锁，钥匙丢失后安全性降低。

在许多领域，电子密码锁代替了机械锁，电子密码锁具有安全性高、成本低、功耗低等优点。

电子密码锁以AT89S52作为主控芯片与数据存储器单元，结合行列式键盘输入、LCD液晶显示、报警等。

C语言编写的主控制程序与EEPROM、AT24C02读写程序相结合，设计了可以多次更改密码，具有报警功能的电子密码锁系统。

密码锁设计具有防试探按键输入、开锁、报警、修改密码等功能,具有一定推广应用价值。

关键词：

密码锁；AT89S52；报警；LCD显示目录1绪论11.1课题的背景及意义11.2设计的主要任务12设计思想与方案32.1设计思想32.2设计方案及工作原理33硬件系统的设计53.1AT89S52控制模块53.2电源模块53.3时钟模块63.4复位模块63.5下载模块73.6键盘模块73.7LCD12864显示模块73.8报警模块83.9AT24C02模块94软件系统设计104.1单片机资源使用情况104.2软件系统主要软件模块介绍104.2.1主程序设计104.2.2键扫描程序设计114.2.3键功能程序设计124.2.4液晶显示程序设计134.2.5密码设置程序设计144.2.6开锁程序设计144.3设计课题软件系统程序清单145系统设计结果分析及结论155.1系统使用说明155.2软件调试155.3系统实物调试结果155.4误差分析165.5设计体会16结束语17参考文献18致谢19附录20附录A电路原理图20附录B实物图21附录C程序清单22附录D元器件清单34II1绪论1.1课题的背景及意义安全问题是现代社会各界普遍关注的焦点之一。

在现实生活中，很多场合都用到了电子密码锁，比如说门禁系统，银行账户管理系统，保险箱等地方都要用到电子密码锁，而且对其要求也很高。

所以高安全性密码锁的研究就成了一个必需的话题。

近几年各种安全产品如指纹识别、卡辨识、红外防盗等已相继问世，但这类产品的特点是针对特定指纹或有效卡。

只能适用于保密要求高或供个人使用的保险箱保险柜等，虽然这些产品安全性高，但其生产成本高，携带、安装及使用不方便，这在一定程度上限制了这类产品的普及和推广。

随着单片机的迅速发展，其应用领域越来越广，如消费电子、家用电器、办公设备、商业营销设备、工业控制和机电一体化控制系统、智能测量仪表以及汽车与航空航天电子系统中都广泛采用了单片机。

51系列单片机由于具有可靠性好，以及扩展控制功能强等优点，成为国内目前应用最广泛的一种单片机之一。

随着单片机的应用领域越来越广泛，可以看出它的优越性和可靠性，所以将其应用到保密和安全方面是必然的，也是相当可靠的，相当有意义的，基于单片机的电子密码锁的研究在保护财产和人身安全方面可以给人们带来更多更好的服务。

电子锁由于其保密性高，使用灵活，安全性高，受到了广大用户的欢迎。

鉴于目前的技术水平与市场的接收程度，电子密码锁是这类电子防盗产品的主流。

课程设计的意义在于培养学生学习、思考、动手的能力，让学生在整个过程中通过查询相关资料学习电子密码锁的有关理论知识，熟悉理论的同时要明白电子密码锁的工作原理，从而展开主要功能的实现。

通过老师的指导，查询相关资料确定密码锁系统各个硬件模块的制作，以及完善软件系统和硬件系统。

学生通过查询资料、设计方案、制作调试的过程，真正做到了理论实践相结合，这不仅对学生的学习能力、动手能力得到了相应的提高、更激发了学生自主学习、实践的兴趣。

1.2设计的主要任务密码锁上电或按键复位后能自动显示系统提示符“P.”，进入准备工作状态。

密码锁具有系统原始密码888888，用户可以设定并存储用户密码，密码输入时应处于保密显示状态，密码输入正确时应显示密码输入正确提示信息，否则，显示密码输入错误提示信息。

密码锁设计是基于AT89S52为核心，由独立电源模块供电、液晶显示模块（采用12864液晶显示器），键盘模块（采用4*4行列式键盘），声光报警，掉电保护电路等模块组成。

把所需模块通过排线连接在一起，设计其原理图，各部分的程序流程图，并连接实物电路板，利用Keil软件进行主程序和各模块子程序的编写，编译，调试。

并把所需程序下载到单片机中，并记录设计的结果。

2设计思想与方案2.1设计思想为实现电子密码锁的大众化，让个人的资料得到更好的保护，根据所学的知识和能力对电子密码锁进行设计，具有以下几点要求：

（1）密码锁具有掉电保护的能力，防止因失电而导致密码数据的丢失。

（2）密码锁具有超级密码，防止因用户忘记密码而导致密码锁不能正常使用。

（3）密码锁可以根据用户的个人喜好和需求更改密码，让用户更方便的使用密码锁。

（4）密码锁具有保密输入密码和密码输入错误到达一定次数是进行声光报警的功能，更好的为用户保护个人数据。

2.2设计方案及工作原理随着社会的进步和科技的发展，密码锁也得到了飞速的发展，出现了各种各样的密码锁，也有很多的方法可以制作密码锁。

根据所学知识和能力，设计采用基于AT89S52单片机的方案制作密码锁。

密码锁设计以AT89S52单片机作为设计核心，利用单片机灵活的编程设计和丰富的I/O端口及其准确的控制，实现基本的密码控制功能。

在单片机的外围电路外接输入行列式键盘用于密码的输入和一些功能的控制；外接12864LCD液晶显示器用于输出显示；外接LED及蜂鸣器用于声光报警。

密码锁设计主要由单片机、行列式键盘、液晶显示器和密码存储等部分组成。

其中行列式键盘用于输入数字密码和进行各种功能的实现。

由用户通过连接单片机的行列式键盘输入密码，然后经过单片机对用户输入的密码与单片机内部保存的密码进行对比，从而判断密码是否正确，然后控制引脚的高低电平转到液晶显示密码正确还是密码错误以及控制蜂鸣器及发光二极管是否进行声光报警。

密码锁设计一共由两部分组成，硬件电路和软件部分。

其中硬件部分由键盘输入模块、复位模块、晶振模块、报警模块、时钟模块、AT24C02模块等组成。

软件部分对应的主要由主程序、键扫描程序、键功能程序、液晶显示程序、密码设置程序以及开锁程序等组成。

密码锁设计原理框图如图1所示。

图1电路原理框图3硬件系统的设计3.1AT89S52控制模块AT89S52主要性能与MCS-51单片机产品兼容、8K字节在系统可编程Flash存储器,1000次擦写周期,全静态操作。

32个可编程I/O口线、三个16位定时器/计数器、八个中断源、全双工UART串行通道、低功耗空闲和掉电模式、掉电后中断可唤醒、看门狗定时器、双数据指针、掉电标识符。

AT89S52具有8K在系统可编程Flash存储器。

空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。

掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。

AT89S52引脚图如图2所示。

图2AT89S52引脚图3.2电源模块单片机工作电压+5V，可通过设计一个输出为+5V的直流稳压电源电路获得，+5V直流稳压电源电路原理图见附录A。

+5V直流稳压电源实物图见附录B.参数计算分析：

220V的交流电，通过变压器降压（电压比18:

1）得到12V的交流电，然后通过整流桥整流、大电容滤波（2200μF）后，最后经过7805稳压芯片以及最后的小电容（0.1μF）滤波可得稳定输出+5V直流电压。

其中R2=470Ω的作用主要是限流。

电源电路如图3所示。

图3电源模块原理图3.3时钟模块AT89S52单片机内部的振荡电路是一个高增益反向放大器，引线X1和X2分别是放大器的输入端和输出端，单片机内部虽然有震荡电路，但要形成时钟电路，外部还要附加电路。

AT89S52的时钟产生方式有两种，内部时钟方式和外部时钟方式。

由于外部时钟方式用于多片单片机组成的系统中，所以密码锁选用内部时钟方式。

利用单片机内部的震荡电路在X1和X2引线上外接定时元件，内部振荡电路产生自激振荡，最常用的是在X1和X2之间接晶振与电路构成稳定的自激振荡器。

其中晶振选用12MHz的石英晶体，1μs为一个机器周期。

选用33PF电容。

以得到需要的时钟信号。

时钟模块电路图如图4所示。

图4时钟模块电路图3.4复位模块AT89S52基本复位电路共有上电复位，按键电平复位和按键脉冲复位3种。

其中上电自动复位是通过电容充电来实现，按键脉冲复位则是利用RC微分电路产生的脉冲来实现的，密码锁设计是由这两种复位实现。

因电容的充电时间和R、C的值成正比，因此，经过计算，密码锁设计选用一个200Ω和1K的电阻还有22μF电容来控制复位时间。

复位模块原理图如图5所示。

图5复位模块电路图3.5下载模块密码锁设计是由USB接口与电脑进行串行通信，下载所需程序到单片机中。

下载口所接引脚有电源、地、复位、P1.5～P1.7。

P1.5作为指令输入端，P1.6作为数据输出端，P1.7作为时钟输入端。

下载模块电路图如图6所示。

图6下载模块电路图3.6键盘模块根据系统的基本要求，采用由16个按键构成的行列式键盘分别接在AT89S52单片机的P2.0-P2.7，相对于独立式键盘节省了大量口线和空间，给电路设计带来极大的方便，不过也相应的增加了程序的设计难度和设计挑战。

采用矩阵式连接方法，组成4×4式16个按键，分别代表数字