基于LCD1602显示的电子密码锁设计课程设计.docx

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基于LCD1602显示的电子密码锁设计课程设计

课程设计

题目基于LCD1602显示的电子密码锁设计

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：

　　　　　日　期：

指导教师签名：

　　　　　日　　期：

使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：

按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：

　　　　　日　期：

学位论文原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：

日期：

年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权　　　　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：

日期：

年月日

导师签名：

日期：

年月日

注意事项

1.设计（论文）的内容包括：

1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）

2）原创性声明

3）中文摘要（300字左右）、关键词

4）外文摘要、关键词

5）目次页（附件不统一编入）

6）论文主体部分：

引言（或绪论）、正文、结论

7）参考文献

8）致谢

9）附录（对论文支持必要时）

2.论文字数要求：

理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

3.附件包括：

任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。

4.文字、图表要求：

1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写

2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。

图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画

3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印

4）图表应绘制于无格子的页面上

5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档

5.装订顺序

1）设计（论文）

2）附件：

按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订

指导教师评阅书

指导教师评价：

一、撰写（设计）过程

1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神

□优□良□中□及格□不及格

2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度

□优□良□中□及格□不及格

3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力

□优□良□中□及格□不及格

4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性

□优□良□中□及格□不及格

5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

指导教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

评阅教师评阅书

评阅教师评价：

一、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

评阅教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

教研室（或答辩小组）及教学系意见

教研室（或答辩小组）评价：

一、答辩过程

1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况

□优□良□中□及格□不及格

2、对答辩问题的反应、理解、表达情况

□优□良□中□及格□不及格

3、学生答辩过程中的精神状态

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

评定成绩：

□优□良□中□及格□不及格

教研室主任（或答辩小组组长）：

（签名）

年月日

教学系意见：

系主任：

（签名）

年月日

1.绪论--------------------------------------------------------------------------3

1.1引言---------------------------------------------------------------3

1.2摘要---------------------------------------------------------------4

2.总体设计方案--------------------------------------------------------------5

2.1设计思路-----------------------------------------------------------5

2.2方案确立-----------------------------------------------------------5

2.3总体设计方框图-----------------------------------------------------5

3.设计原理分析--------------------------------------------------------------6

3.1单片机及其外围电路-------------------------------------------------6

3.1.1复位电路的设计-----------------------------------------------6

3.1.2时钟电路的设计-----------------------------------------------7

3.2密码控制电路------------------------------------------------------7

3.2.1矩阵键盘电路的设计------------------------------------------7

3.2.1报警控制电路的设计------------------------------------------9

3.2.3液晶显示电路------------------------------------------------9

4.系统软件设计---------------------------------------10

4.1系统主程序--------------------------------------------------------10

4.2初始化及按键识别--------------------------------------------------11

4.3开锁处理----------------------------------------------------------12

4.4改密处理-----------------------------------------------------------13

4.5液晶显示子程序-----------------------------------------------------13

5.仿真调试与测试----------------------------------------------------------14

总结----------------------------------------------------------------------------16

参考文献----------------------------------------------------------------------17

附录----------------------------------------------------------------------------17

1.1引言

在日常的生活和工作中,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。

若使用传统的机械式钥匙开锁，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。

随着科学技术的不断发展，人们对日常生活中的安全保险器件的要求越来越高。

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。

密码锁具有安全性高、成本低、功耗低、易操作等优点。

在安全技术防范领域，具有防盗报警功能的电子密码锁逐渐代替传统的机械式密码锁，克服了机械式密码锁密码量少、安全性能差的缺点，使密码锁无论在技术上还是在性能上都大大提高一步。

随着大规模集成电路技术的发展，特别是单片机的问世，出现了带微处理器的智能密码锁，它除具有电子密码锁的功能外，还引入了智能化管理、专家分析系统等功能，从而使密码锁具有很高的安全性、可靠性，应用日益广泛。

设计本课题时构思的方案是用以STC89C52为核心的单片机控制方案。

1.2

摘要

单片机技术是智能化检测与控制领域应用非常普及并且具有很大潜力的技

术。

论文阐述一个基于单片机的液晶显示电子密码锁的设计与实现。

系统采用美国Atmel公司的AT89S52单片机作为系统核心，液晶显示器LCD1602作为输出设备显示系统提示信息，4*4矩阵薄膜键盘作为输入设备，配合蜂鸣器、继电器等电路构成整个系统硬件；系统软件采用汇编语言编写。

设计的系统液晶显示，密码修改方便，具有报警、锁定等功能，使用便捷简单，符合住宅、办公用锁需求，具有一定的实用价值。

关键词：

密码锁；单片机；STC89S52；LCD1602；4*4矩阵键盘

Abstract

Single-chipmicrocomputertechnologyisverypopularandhasgreatpotentialinapplicationof

intelligentdetectionandcontrolfield.Thisthesisdescribesthedesignand

implementationofLCDelectronicpassword-locksystembasedonSCM.ThesystemusestheproductofAmericaAtmelcorporationAT89S52asthecoreofsystem,liquidcrystalmonitor1602astheoutputdevicedisplayingthepromptinformationofsystem,4*4matrixmembranekeyboardastheinputdevice,withbuzzer,relay,andothercircuitstogetherconstitutethesystemhardware.Thesoftwareofthesystemiswritteninassemblylanguage.ThedesignedsystemdisplayinLCD,changepasswordeasily,hasthefunctionofalarming,locking,andsoon.Thissystemissimpleandeasytouse,meetsthedemandofresidential,officelockneeds,hassomepracticalvalue.

Keywords:

Password-Lock;Single-chipmicrocomputer;STC89C52;LCD1602;4×4matrixkeyboard

2总体设计方案

2.1设计思路

该电路是一种采用以AT89S52为核心的单片机控制方案。

利用单片机灵活的编程设计和丰富的IO端口，及其控制的准确性，不但能实现基本的密码锁功能，还要根据实际需要添加调电存储、声光提示甚至增加遥控控制功能。

2.2方案确立

为了实现密码的保密性，采用一个4×4的矩阵式键盘可以任意设置用户密码（1-16位长度），从而提高了密码的保密性。

设计采用一个超级密码，送电开机时，只要输入超级密码便可开门，这样可预防停电后再送电时无密码可用。

采用了1602液晶显示器来作为显示单元，提高了可读性，使用户对密码锁的运行情况一目了然。

2.3总体设计方框图

本设计主要由单片机、矩阵键盘、液晶显示器和密码存储等部分组成。

其中矩阵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矩阵键盘输入密码，后经过单片机对用户输入的密码与自己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传到开锁电路或者报警电路控制开锁还是报警，实际使用时只要将单片机的负载由继电器换成电子密码锁的电磁铁吸合线圈即可。

系统整体框图如图2.1所示。

图2.1系统结构框图

●各模块功能如下

1．键盘输入模块：

分为密码输入按键与几个功能按键，用于完成密码锁输入功

能。

2．蜂鸣器报警电路：

用于完成输错密码时候的警报功能。

3.晶振电路：

用于单片机的起振。

4．复位电路：

完成系统的复位。

5．显示模块：

用于完成对系统状态显示及操作提示功能。

6．开锁电路：

应用继电器及发光二极管模拟开锁，完成开锁及开锁提示

3设计原理分析

本系统外围电路包括键盘输入部分、密码存储部分、复位部分、显示部分、

报警部分、开锁部分组成，根据实际情况键盘输入部分选择4×4矩阵键盘，显示部分选择字符型液晶显示LCD1602，密码存储部分选用内部存储器来完成。

其原理图如图3.1所示。

图3.1电路原理图

3.1单片机及其外围电路

3.1.1复位电路的设计

复位是单片机的初始化操作。

单片机启运运行时，都需要先复位，其作用是

使CPU和系统中其他部件处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。

因而，复位是一个很重要的操作方式。

但单片机本身是不能自动进行复位的，必须配合相应的外部电路才能实现。

该复位电路采用按键电平复位式复位电路。

当单片机已在运行当中时，按下复位键S后松开，在复位引脚RET（9脚）脚持续出现24个振荡器脉冲周期（即2个机器周期）的高电平信号将使单片机复位。

也能使RST为一段时间的高电平，从而实现上电或开关复位的操作。

如图3.2所示。

图3.2复位电路

3.1.2时钟电路的设计

时钟电路为单片机产生时序脉冲，单片机所有运算与控制过程都是在统一的时序脉冲的驱动下的进行的，如果单片机的时钟电路停止工作（晶振停振），那么单片机也就停止运行了。

当采用内部时钟时，连接方法如下图所示，在晶振引脚XTAL1（19脚）和XTAL2（18脚）引脚之间接入一个12MHZ晶振，两个引脚对地分别再接入一个电容即可产生所需的时钟信号，电容的容量一般在几十皮法，如22PF。

如图3.3所示。

图3.3时钟电路

3.2密码锁控制电路

3.2.1矩阵键盘电路的设计

为了加强密码的保密性，采用一个4×4的矩阵式键盘可以任意设置用户密码（1-16位长度），从而提高了密码的保密性，同时也能减少与单片机接口时所占用的I/O口线的数目，节省了单片机的宝贵资源，在按键比较多的时候，通常采用这种方法。

其原理图如图3.4所示。

图3.4矩阵键盘

每一行与每一列的交叉处不相同，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根行线与M根列线，即可组成具有N×M个按键的矩阵键盘。

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。

当确认有按键按下后，下一步就是要识别哪一个按键被按下。

对键的识别方法通常有两种：

一种是通用的组行扫描查询法；另一种是速度较快的线反转法。

此系统中，我们采用线反转法。

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

具体方法是：

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

如果有按键被按下，总会有一根行线电瓶被拉至低电平从而使行线不全为1。

判断键盘中哪一个按键被按下通常是通过将列线逐列至低电平后，检查行输入状态来实现的。

方法是：

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

按键的操作面板如图3.5所示，共计10个数字键和6个功能键，键盘侧面还有一个微型蜂鸣器。

键盘侧面还有一个蜂鸣器，每操作一次，它便发出声音，提示操作成功

图3.5键盘操作面板

10个数字键用来输入密码，另外6个功能键分别是：

A查看键、B设置新密码键、C退格键、D返回键、E确认/退出键和F开启键。

其中退格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。

确认键的功能是确认输入的密码。

开启键是切换到密码输入状态，输密码前需按该键才能开始输入密码。

按“F”键启动进入输入密码程序，按住“F”键不放3秒以后进入输入密码状态。

在输入密码状态下，0-9数字键为有效键，有时间和次数限制功能：

只有三次输入密码机会，每次限制在10秒内完成，输入密码有误或每次输入密码超时，则被认为是密码输入错误。

当3次输入都错误时，程序将返回起始状态。

密码输入正确后，继电器吸合，开锁指示灯亮，表示锁被打开。

在密码输入正确的情况下，程序进入查看密码和修改密码状态，按“E”键退出查看密码状态。

按“B”键进入重新设置密码状态，在输入密码时，如发现输入有误，可按“C”删除后，重新输入，按“E”确认后，程序退出修改密码状态。

按“D”键或等待10秒后程序退出修改密码和查看密码状态，回到起始状态。

程序内定密码为：

012345，送电开机时，只要输入内定密码便可开门，这样可预防停电后再送电时无密码可用。

当密码输入错误或密码输入时间超过规定的时间时，蜂鸣器报警。

表3.1按键功能表

按键

键名

功能说明

0-9键

数字键

输入密码

A键

查看键

查看密码

B键

设置新密码键

设置新密码

C键

退格键

退格删除

D键

返回键

返回到开始界面

E键

确认/退出键

确认/退出

F键

开启键

开启密码输入

3.2.2报警控制电路的设计

该电路采用单频音报警电路，实现单频音报警的接口电路比较简单，其发音元件通常可采用压电蜂鸣器，当在蜂鸣器两引脚上加3～15V直流工作电压，就能产生3kHZ左右的蜂鸣振荡音响。

压电式蜂鸣器结构简单、耗电少，更适于在单片机系统中应用。

压电式蜂鸣器，约需10mA的驱动电流，可在某端口接上一只三极管和电阻组成的驱动电路来驱动，P.3.1接三极管基极输入端，当P3.7输出高电平“1”时，三极管导通，蜂鸣器的通电而发音，当P3.1输出低电平“0”时，三极管截止，蜂鸣器停止发音。

如图3.6所示：

图3.6报警控制电路

3.2.3液晶显示电路

本系统设计的显示电路是为了给使用者以提示而设置的为了达到界面友好

的目的，显示部分由液晶显示器LCD1602取代普通的数码管完成。

开锁时，按

下键盘上的开锁按键后，利用键盘上的数字键0－9输入密码，每按下一个数字

键后在显示器上显示一个*，输入多少位就显示多少个*。

当密码输入完成时，按下确认键，如果输入的密码正确的话，LCD显示“IUPUTRIGHT”，单片机其中P3.0引脚会输出低电平，使三极管T2导通，电磁铁吸合，继电器开关跳转，电子密码锁被打开，如果密码不正确，LCD显示屏会显示“IUPUTERROR”，P3.0输出的是高电平，电子密码锁不能打开。

通过LCD显示屏，可以清楚地判断出密码锁所处的状态。

电路图如图3.7所示：

图3.7显示器电路

4系统软件设计

系统的软件设计采用汇编语言编码。

设计方法是先用文本编辑器编写源码，然后用软件KeilC51编译，如果没有错误，可连接生成.HEX格式的文件（需事先在KeilC51中设置）。

如果有错误则无法连接，但可在生成的.OBJ文件中找到代码错误的地方，便于修改。

当然也可以直接在Keil中编码。

生成的HEX文件是记录文本行的ASCII文本文件，在HEX文件中，每一行是一个HEX记录，由十六进制数组成的机器码或者数据常量。

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