单片机课程设计可改密码的电子密码锁设计.docx
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单片机课程设计可改密码的电子密码锁设计
课程设计（论文）任务书
设计题目：
可改密码电子密码锁
设计任务：
以89C52单片机为核心，制作一个能够更改6位密码的模拟电子密码锁。
设计要求：
•密码位数为6位。
•显示利用1602液晶显示。
•更改的密码支持断电保留。
•支持持续输入三次错误密码报警。
•密码输入状态动态显示。
•别离利用两个发光二极管表示输入正确和错误密码。
可改密码电子密码锁设计报告
摘要本文介绍基于MCS-51单片机的可更改密码的电子密码锁设计，并支持掉电保留密码，程序利用了C语言编写。
关键词单片机电子密码锁改变
Abstract:
ThisarticledescribestheMCS-51microcontrollerbasedonthepasswordchangethedesignofelectroniclocks,andtosupportpower-downsavethepassword,theprogramusestheClanguage.
Keyword:
MCUElectroniccodelockChange
第一章概述
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。
此刻应用较广的数字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。
其特点是保密性好，随机开锁成功率几乎为零。
密码可变，用户能够随时更改密码，避免密码被盗，同时也能够避免因人员的更替而使锁的密级下降。
无活动零件，不会磨损，寿命长。
利用灵活性好，不像机械锁必需佩带钥匙才能开锁。
数字密码锁操作简单易行，一学就会。
本文所涉及的是市场占有率最高的是MCS—51系列，因为世界上很多知名的IC生产厂家都生产51兼容的芯片。
到目前为止，MCS—51单片机已有数百个品种，还在不断推出功能更强的新产品。
本设计是基于单片机的密码锁设计方案，按照要求，给出了该单片机密码锁的硬件电路和软件程序，同时给出了单片机型号的选择、硬件设计、软件流程图、单片机存储单元的分派、C语言源程序及详细注释等内容。
第二章系统整体方案设计
用以STC89C52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硕的IO端口，及其控制的准确性，不但能实现大体的密码锁功能，还能添加掉电存储。
其原理如图所示。
单片机控制方案
设计思路如下：
一、输入密码用矩形键盘（4*3），包括数字键和功能键。
二、LCD1602用来实时显示当前的各操作状态。
3、用发光二极管代替开锁的电路，发光表示开锁。
4、输入密码错误次数超过3次，系统报警。
五、打开电源后，LCD交替显示“Inputpassword,pleasepress0”和“Changepassword,pleasepress1”，设原始密码为“123456”，只要输入此密码便了开门。
如此可预防停电后再来电时无密码可用。
六、任何状态下，按“取消”键，LCD返回功能交替选择的初始状态。
7、欲从头设定密码，需先输入旧密码后才能更改。
八、修改密码时，需输入两次新密码确认一致，若是两次输入的密码不一样则LCD显示“error”并返回初始状态。
软件的设计主要包括键盘键值的读取，LCD显示程序，密码比较程序和报警程序等。
第三章硬件电路设计
键盘电路设计
利用矩阵键盘，所以本设计就采用行列式键盘，同时也能减少键盘与单片机接口时所占用的I/O线的数量，在按键比较多的时候，通常采用如此方式。
其原理如图。
本设计中矩阵键盘接在单片机的P1口。
图矩阵键盘
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。
在这种行列式矩阵键盘非键盘编码的单片机系统中，键盘处置程序第一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，下一步就要识别哪个按键按下。
对键的识别通常有两种方式：
一种是常常利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4×3键盘，说明线反转个工作原理。
第一辨别键盘中有无键按下，有单片机I/O口向键盘送全扫描字，然后读入行线状态来判断。
方式是：
向行线输出全扫描字00H，把全数列线置为低电平，然后将列线的电平状态读入累加器A中。
若是有按键按下，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。
方式是：
依次给列线送低电平，然后查所有行线状态，若是全为1，则所按下的键不在此列；若是不全为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。
具体的功能设计如表：
表按键功能
按键
键名
功能说明
0－9键
数字键
功能选择和输入密码
确认键
确认键
完成并确认当前操作
取消键
取消键
取消当前操作返回初始状态
显示电路
本系统设计的显示电路是为了给利用者以提示而设置的。
本系统的显示采用了LCD1602作为显示模块，其能够同时显示16x02即32个字符。
LCD在系统中一共负责显示12条操作提示，其D0-D7引脚别离接单片机的P0口、VSS和VDD别离接电源和地线、VEE为液晶亮度调节按钮（可接电位器）、RS为数据或命令的选择端接、RW为读写的选择端接、E为使能信号接。
如图所示。
图LCD显示电路
LCD1602的管角及寄放器介绍如下：
引脚说明
1602字符型LCD通常有14条引脚线或16条引脚线的LCD，多出来的2条线是背光电源线VCC（15脚）和地线GND（16脚），其控制原理与14脚的LCD完全一样，其中：
引脚
符号
功能说明
1
VSS
一般接地
2
VDD
接电源（+5V）
3
V0
液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高（对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度）。
4
RS
RS为寄存器选择，高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。
5
R/W
R/W为读写信号线，高电平
（1）时进行读操作，低电平（0）时进行写操作。
6
E
E（或EN）端为使能（enable）端，下降沿使能。
7
DB0
低4位三态、双向数据总线0位（最低位）
8
DB1
低4位三态、双向数据总线1位
9
DB2
低4位三态、双向数据总线2位
10
DB3
低4位三态、双向数据总线3位
11
DB4
高4位三态、双向数据总线4位
12
DB5
高4位三态、双向数据总线5位
13
DB6
高4位三态、双向数据总线6位
14
DB7
高4位三态、双向数据总线7位（最高位）（也是busyflag）
15
BLA
背光电源正极
16
BLK
背光电源负极
寄放器选择控制表
RS
R/W
操作说明
0
0
写入指令寄存器（清除屏等）
0
1
读busyflag（DB7），以及读取位址计数器（DB0~DB6）值
1
0
写入数据寄存器（显示各字型等）
1
1
从数据寄存器读取数据
注：
关于E=H脉冲——开始时初始化E为0，然后置E为1，再清0。
busyflag（DB7）：
在此位为被清除为0时，LCD将无法再处置其他的指令要求。
开锁电路
在本次设计中，基于节省材料的原则，暂时用发光二极管代替电磁锁，，表示开锁；第二个发光管亮表示密码错误。
电路图如所示。
当和口输出低电平时，二极管发光，表示开锁或密码错误。
图开锁电路
报警电路
图报警电路
报警模块由蜂鸣器和单片机组成。
选择一只压电式蜂鸣器，压电式蜂鸣器工作时约需要100mA驱动电流。
蜂鸣器电路如图所示。
当89C52的口输出为低电平时，蜂鸣器产生蜂鸣音，89C52输出为高电平时，蜂鸣器不发声。
本设计中当持续输入三次错误密码时（包括开锁和更改密码两种功能操作），蜂鸣器就会发声表示报警。
密码掉电保留电路
本设计中为了在系统掉电时能够保留系统的设置密码，利用了具有I2C总线接口的E2PROM的AT24C02芯片来保留密码锁的密码。
如图所示。
图密码保留电路
AT24C02的介绍如下：
管脚描述
管脚名称
功能
A0A1A2
器件地址选择
SDA
串行数据/地址
SCL
串行时钟
WP
写保护
Vcc
+~工作电压
Vss
地
SCL串行时钟 AT24C02串行时钟输入管脚用于产生器件所有数据发送或接收的时钟，这是一个输入管脚。
SDA串行数据/地址 AT24C02双向串行数据/地址管脚用于器件所有数据的发送或接收，SDA是一个开漏输出管脚，可与其它开漏输出或集电极开路输出进行线或（wire-OR）。
A0、A一、A2器件地址输入端 这些输入脚用于多个器件级联时设置器件地址，当这些脚悬空时默许值为0。
当利用AT24C02时最大可级联8个器件。
若是只有一个AT24C02被总线寻址，这三个地址输入脚（A0、A一、A2）可悬空或连接到Vss，若是只有一个AT24C02被总线寻址这三个地址输入脚（A0、A一、A2）必需连接到Vss。
WP写保护 若是WP管脚连接到Vcc，所有的内容都被写保护只能读。
当WP管脚连接到Vss或悬空允许器件进行正常的读/写操作
第四章软件设计
软件设计思路
电子密码锁工作的主要进程是LCD提示开始选择操作功能（选择开锁仍是更改密码），通过键盘输入功能选择键0或1（现在键盘其它按键被暂时屏蔽）。
当用户选择开锁时，通过键盘输入开锁密码。
若是密码输入正确，则LCD提示密码正确、第二个LED灯亮表示开锁。
若是密码输入错误则LCD提示密码错误并亮一个LED灯亮。
当输入密码持续输入错误3次时，系统报警。
当用户选择更改密码功能时，要求用户先输入当前密码。
当密码正确时LCD提示用户进一步操作，且用户必需输入两次新密码用以确认。
当两次输入的新密码一致时，单片机想AT24C02写入新密码，不然提示错误并返回处状态。
LCD在提示用户输入密码时，会光标闪烁并逐位显示。
当光标没有闪烁时表示已经不能输入数字了，需按“确认”键以告知单片机已完成操作。
“取消”键用来消除当前的状态，无论出于系统处于哪个阶段都能返回初始状态。
程序设计流程图
程序设计
系统的源程序采用了C语言编写，因为C语言具有专门好的模块性，故编写的程序都采用了子程序模块化编写。
具体程序及程序说明见附件2。
第五章系统调试
1、单片机开发板实物图：
2、功能选择时的初始状态：
3、开锁状态：
3、开锁状态：
4、密码输入状态：
5、密码正确开锁：
6、修改密码状态：
7、密码修改失败和成功：
第六章心得体会
在着抄本次课程设计时，通过查阅网络与图书馆搜集到的资料，加上指导老师指点，结合生活中对密码锁的功能特性要求，设计出了这一套电子密码锁系统的主要硬件结构和软件结构，大体完成了课题。
不过由于了解的专业知识尚浅，对课题的研究经验的不足，使得在技术的解决与运用上显得粗糙了一些，专门是功能键的设定。
在设计的进程当中经历和克服了许多困难，暴露咱们知识和经验不足的同时也积累了实践经验，检阅了大学所学的知识，使所学的知识取得温习和巩固。
通过这次毕业设计我学到了很多东西，温习了理论知识，专门是单片机外围电路模块电路设计及其应用编程；学会搜集和处置资料的一些大体问题，提高获取新知识的能力、分析和解决问题的能力和交流与合作的能力。
这次课程设计终于顺利完成了，在设计中碰到了很多编程问题，在同窗的帮忙下，终于游逆而解。
超级感激！
致谢
在学习单片微型运算机与接口技术课程，我要感激的指导老师的耳提面命。
固然，还要感激的在我完成设计进程中给予我帮忙的同窗们。
此刻即将完成我的课程学习，还有我大学第三年的生活，虽然恋恋不舍，可是对未来的路，我充满信心。
相信有了这次的实践设计经验，在接下来的学习和以后的工作中，将能更好的将学到的知识应用于实践。
也相信在接下来的补充学习与应用中能更好的巩固这门课程的知识。
最后，再次感谢老师对我学习的指导和帮忙和同窗们的鼓励！
参考文献：
一、李群芳张士军.片微型运算机与接口技术.北京：
电子工业出版社，2010.
二、郭天祥.51单片机C语言教程.北京：
电子工业出版社，2009.
3、白延敏.51单片机典型系统开发实例精讲.北京：
电子工业出版社，2009.
4、XX百科：
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