密码锁.docx

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密码锁

电子密码锁设计

摘要

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，进而控制机械开关的闭合的设备。

本文首先对密码锁设计过程中所用的硬件和软件分别做了介绍，其中硬件电路中，重点介绍了LED显示电路、复位电路、按键电路，同时也给出了整个系统的原理图，并对各个电路的具体功能做了详细而具体的分析。

在软件设计中，给出了键盘扫描子程序、密码比较和报警子程序、LED显示程序的流程图以及具体的程序代码。

在最后又系统的给出了软件调试以及硬件测试的步骤和方法，最后给出的测试的结果，很好的完成了设计的要求。

关键词：

硬件电路，软件程序，测试

目录

1.绪论1

2.硬件介绍1

2.1LED显示电路1

2.2复位电路2

2.3按键电路3

3.软件设计4

3.1键盘扫描子程序4

3.2密码比较和报警程序6

3.3LED显示子程序7

4.调试、测试及结果9

4.1调试步骤9

4.2调试结果9

总结9

致谢10

参考文献11

1.绪论

我们知道现在很多行业都需要密码锁，电子密码锁的性能和安全性大大超过了机械锁，为了提高密码的保密性，可以经常更改密码，防止密码被盗；当密码输入错误多次时，报警系统可自动启动。

它们有很多扩展功能：

用户可以根据实际情况随意改变密码值或密码长度，按下“密码修改键”提示用户输入原密码，通过校验后提示输入新密码，一次写入CPU存储器中，另一次写入单片机内部RAM中，以便机器确认密码的正确性。

输入完毕后，按修改确认键，两次的密码完全一致时，密码修改完成。

我们这可以在输入的密码与程序中设定的密码相比，若失误，会有灯亮提示，但三次后都错误，系统可自动报警。

防盗报警功能是利用断线方式报警，当CPU检测不到返回信号时，系统自动报警单元报警，正常开启锁时，系统自动切断报警单元的电源。

2.硬件介绍

2.1LED显示电路

本系统设计的显示电路是为了给使用者以提示而设置的。

考虑到为了节约单片机的口资源，本系统的显示采用串行显示的方式，只使用单片机的两个串行口，就可以完成单片机的显示功能。

电路设定：

当程序检测在5分钟内没有按键操作的时候，就关闭显示。

这个功能使用程序来实现的，一旦没有按键动作就启动一个定时器，检测在5分钟内没有按键动作的时候，启动一个程序，关闭显示，这样可以达到节省电能的目的。

从单片机串口输出的信号先送到左边的移位寄存器（74HC164）,由于移位脉冲的作用，使数据向右移，达到显示的目的。

移位寄存器74HC164还兼作数码管的驱动，插头1（header1）接电源，插头2（header2）接数据和脉冲输出端。

电路中的三个整流管D1~D3的作用是降低数码管的工作电压，增加其使用寿命。

系统电路原理[1]如图1所示：

图1显示电路原理图

2.2复位电路

如图所示为80C51型单片机上电复位电路[4]。

RC构成微分电路，在接电瞬间，产生一个微分脉冲，其宽度若大于2个机器周期，80C51型单片机将复位，为保证微分脉冲宽度足够大，一般取10μF电容、8.2KΩ电阻。

复位电路如图2所示：

图2复位电路

2.3按键电路

每一条水平（行线）与垂直线（列线）的交叉处不相通，而是通过一个按键来连通，利用这种行列式矩阵结构只需要N条行线和M条列线，即可组成具有N×M个按键的键盘。

[5]

在这种行列式矩阵键盘非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。

当确认有按键按下后，下一步就要识别哪一个按键按下。

对键的识别通常有两种方法：

一种是常用的逐行扫描查询法；另一种是速度较快的线反转法。

对照图所示的4×4键盘，说明键盘的工作原理。

首先辨别键盘中有无键按下，由单片机I/O口向键盘送全扫描字，然后读入行线状态来判断。

方法是：

向行线输出全扫描字00H，把全部列线置为低电平，然后将列线的电平状态读入累加器A中。

如果有按键按下，总会有一根行线电平被拉至低电平从而使行线不全为1。

判断键盘中哪一个键被按下使通过将列线逐列置低电平后，检查行输入状态来实现的。

方法是：

依次给列线送低电平，然后查所有行线状态，如果全为1，则所按下的键不在此列；如果不全为1，则所按下的键必在此列，而且是在与零电平行线相交的交点上的那个键。

行列式键盘如图3所示：

图3行列式键盘

10个数字键用来输入密码，另外6个功能键分别是：

CLR、EN、F1、F2、F3、F4。

其中CLR键的功能是当输入密码错误的时候，清除前面已经输入的数据，重新输入。

EN键的功能是确认输入的密码。

F1是管理模式切换键，当用户不小心三次输入密码都没有正确，键盘被锁定，这个时候就可以启动管理模式，使用管理员的密码来开门。

F2是用来进入修改密码的状态。

F3用来关闭显示器，一来可以节省电量，另外也可以防止不法分子偷窥密码。

F4用来作电铃。

系统电路工作原理图如图4所示：

图4系统原理图

3.软件设计

3.1键盘扫描子程序

键盘扫描流程图[6]如图5所示：

图5键盘扫描流程图

键盘扫描子程序如下：

L2:

MOVR3,#0F7H

MOVR1,#00H

L3:

MOVA,R3

MOVP1,A

MOVA,P1

MOVR4,A

SETBC

MOVR5,#04H

L4:

RLCA

JNCKEYIN

INCR1

DJNZR5,L4

CALLDISP

MOVA,R3

SETBC

RRCA

MOVR3,A

JCL3；JMPL2

3.2密码比较和报警程序

密码比较和报警流程图如图6所示：

图6密码比较和报警流程

密码比较和报警程序：

COMP:

MOVR1,#45H

MOVR0,#35H

MOVR2,#0AH

C1:

MOVA,@R1

XRLA,@R0

JNZC3

DECR1

DECR0

DJNZR2,C1

CLRP2.0

MOVR2,#200

C2:

MOVR6,#248

DJNZR6,$

DJNZR2,C2

C3:

INCR5

MOVA,R5

MOVR5,A

CJNER5,#03H,C4

CLRP2.1

MOVR5,#00H

C4:

JMPSTART

3.3LED显示子程序

LED显示流程图如图7所示：

图7LED显示流程图

LED显示子程序如下：

DISP:

MOVR0,#45H

DISP1:

MOVA,@R0

ADDA,#50H

MOVP0,A

CALLDELAY

DECR0

MOVA,@R0

ADDA,#40H

MOVP0,A

CALLDELAY

DECR0

MOVA,@R0

ADDA,#30H

MOVP0,A

CALLDELAY

DECR0

MOVA,@R0

ADDA,#20H

MOVP0,A

CALLDELAY

DECR0

MOVA,@R0

ADDA,#10H

MOVP0,A

CALLDELAY

DECR0

MOVA,@R0

ADDA,#00H

MOVP0,A

CALLDELAY

RET

4.调试、测试及结果

4.1调试步骤[6]

（1）输入程序；

（2）将电脑与单片机系统相连进行编译、连接，并用连续方式运行程序；

（3）预先设定一组密码，进行密码输入，开锁；并输入错误密码，看能否报警。

看开锁时绿灯是否会亮，报警时红灯是否会亮。

4.2调试结果

基本上实现所要求的功能，密码输入正确后能够开锁此时绿灯亮。

密码连续输入错误三次由蜂鸣器报警红灯亮。

但是还有很多需要改进的地方。

总结

课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.随着科学技术发展的日新日异，单片机已经成为当今计算机应用中空前活跃的领域， 在生活中可以说得是无处不在。

由于时间有限和本身知识水平的发挥，本人认为本系统还有需要改进和提高的地方，例如选用更高精度的元器件，硬件电路更加精确稳定，软件进一步的改进与完善。

电子密码锁结合外围的按键输入，具有显示，开锁，报警等电路并且用汇编语言写程序来控制芯片的功能。

使用制作单片机的电子密码锁软件和硬件设计比较简单，成本也比较低，安全可靠，操作方便等特点，可以在我们日常生活中得到广泛的运用，在这次的设计中懂得了许多东西，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，相信会对今后的学习工作和生活有非常大的帮助，并且提高了自己的动手实践操作能力，使自己充分体会到了在设计过程中的成功的喜悦。

虽然这个设计做的还不是很完美，但是在设计过程中所学到的东西是这次课程设计的最大收获和财富。

我真正体会到了理论联系实际的重要性。

经过这次课程设计可以使我们能更快更准确的掌握专业方面的理论知识同时，通过实践，又证明了我们所学理论知识的科学性和正确性。

致谢

通过此次课程设计。

培养了我综合运用所学的基础理论课、技术基础课、专业课的知识和实践技能去分析和解决实际工作中的一般工程技术问题的能力，使我建立了正确的设计思想，学会了如何把三年所学的理论知识运用到实践当中去。

掌握了单片机的数字时钟设计的一般程序、规范和方法，并进一步巩固、扩大和深化了我所学的基本理论，基本知识和基本技能，提高了我设计计算、计算机制图、设计说明书、正确使用技术资料，标准手册等工具书的能力。

当然我做出这样的文章也是离不开老师对我的细心指导的，所以在这里我感谢老师感谢帮助过我的所有的人。

参考文献

[1]胡汉才．单片机原理与接口技术[M]．北京：

清华大学出版社，1995.6．

[2]楼然苗等．51系列单片机设计实例[M]．北京：

北京航空航天出版社，2003.3．

[3]何立民.单片机高级教程[M]．北京：

北京航空航天大学出版社，2001．

[4]赵晓安.MCS-51单片机原理及应用[M].天津：

天津大学出版社，2001.3．

[5]肖洪兵.跟我学用单片机[M].北京：

北京航空航天大学出版社,2002.8．

[6]夏继强.单片机实验与实践教程[M].北京：

北京航空航天大学出版社,2001．

[7]于凤明．单片机原理及接口技术[M]．北京：

中国轻工业出版社．1998．

[8]陈伟人.单片微型计算机原理与应用[M].北京：

清华大学出版社,2006.5：

20-45

[9]李广第．单片机基础[M]．第1版．北京：

北京航空航天大学出版社，1999：

10-22

[10]徐惠民、安德宁．单片微型计算机原理接口与应用[M]．第1版．北京：

北京邮电大学出版社，1996:

12-55