课程设计电子密码锁1.docx
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课程设计电子密码锁1
××大学××学院××课程设计
电子密码锁
学生姓名
学号
所在系
专业名称
班级
指导教师
成绩
××大学××学院
二○一二年六月
摘要：
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。
随着人们对安全的重视和科技的发展，许多电子智能锁（指纹识别、IC卡辨认）已在国内外相继面世。
但是这些产品的特点是针对特定的指纹和有效卡，只能适用于保密要求的箱、柜、门等。
而且指纹识识别器若在公共场所使用存在容易机械损坏，IC卡还存在容易丢失、损坏等特点。
加上其成本较高，一定程度上限制了这类产品的普及和推广。
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。
关键字：
4×4矩阵键盘，STC89S52，密码锁
Abstract:
Thenumericaltyperobstoansweramachineismainlyfromtheinitiativecoder,encoderandflip-latchetc,numericalchipandpartimitatesparepartcomposingofakindofelectronproduct.Accountthemachineincentmainlyfromthemultivibrator,singlesteadystateelectriccircuit,singlepulsetenentertomakecangoagainstthecounter,decodingsparepartconstituteofelectronproduct.Robbingtoansweramachineshouldhavealocktosaveandshowthefunctionofcontestantnumber.Themachinewhichaccountsacentshouldhavetopreparetoplacenumberandcarryouttheimportationfunctionoftheadd,reducingofdifferentscore.Robtoansweramachineismainlyexpandedanelectriccircuitbyamainelectriccircuitandtoconstitute,throughaseriesofprocessworkmodel;Themachinewhichaccountsacentinordertoshowsgetagoalofeachcontestant.
Keywords:
matrix，STC89S52，LEDdigitaltube.
目录
前言……………………………………………………………………………1
1.系统总体设计1
1.1系统结构1
1.2系统组成1
1.3系统可行性分析1
2.硬件电路设计2
2.1单片机STC89S52简介2
2.1.1主要特性2
2.1.2管脚说明2
2.1.3震荡特性4
2.1.4芯片擦除……………………………………………………………………4
2.24×4矩阵键盘5
2.3复位电路5
2.4振荡电路6
2.5数码管6
2.6电动锁7
2.7蜂鸣器7
3.软件程序设计7
3.1软件设计流程图8
3.2显示功能9
3.3键盘扫描10
3.4密码修改10
4.个人总结………………………………………………………………………………10
5.参考文献………………………………………………………………………………11
1.系统总体设计
1.1系统结构
图1系统结构框图
1.2系统组成
如图1所示系统主要由STC89S52单片机,八位数码管、蜂鸣器、4×4矩阵键盘、复位电路等组成。
1.3系统可行性分析
系统工作原理分析：
使用STC89S52单片机、4×4矩阵键盘、LED、蜂鸣器等。
矩阵键盘分别为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、Enter、Change。
系统开始显示“000000”提示输入密码；输入密码时，密码会显示出来，当密码输入完毕按下Enter键时，对输入密码与设定的密码进行比较，若密码正确则LED显示电路显示为“HELLO”提示锁打开；若密码不正确，LED显示电路显示提示“EEEEEE”，若连续3次输入不正确，则发出警报声。
在输入正确密码后，按下修改键时，LED显示电路显示“000000”，输入需要重新设定的密码，输入完成后，按下“Enter”，系统出现“000000”，此时需复位一次
2.硬件电路设计
2.1单片机STC89S52简介
STC89S52是宏晶公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含4Kbytes的可反复擦写的只读程序存储器（EPROM）和128bytes的随机存取数据序存器（RAM），器件采用宏晶公司的高密度/非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器（CPU）和FLASH存储单元，STC89S52单片机为许多嵌入式控制系统提供了一种灵活行高且价廉的方案。
2.1.1主要特性
· 8031CPU与MCS-51兼容
·4K字节可编程FLASH存储器（寿命：
1000写/擦循环）
·全静态工作：
0Hz-24KHz
·三级程序存储器保密锁定
·128*8位内部RAM
·32条可编程I/O线
·三个16位定时器/计数器
· 6个中断源
·可编程串行通道
·低功耗的闲置和掉电模式
·片内振荡器和时钟电路
2.1.2管脚说明
VCC：
供电电压。
GND：
接地。
P0口：
P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。
当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。
P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。
在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。
P1口：
P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。
P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。
在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。
P2口：
P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。
并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。
这是由于内部上拉的缘故。
P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。
在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。
P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口：
P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。
当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。
作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。
P3口也可作为STC89S52的一些特殊功能口，如下表所示：
管脚备选功能:
P3.0RXD（串行输入口）
P3.1TXD（串行输出口）
P3.2/INT0（外部中断0）
P3.3/INT1（外部中断1）
P3.4T0（记时器0外部输入）
P3.5T1（记时器1外部输入）
P3.6/WR（外部数据存储器写选通）
P3.7/RD（外部数据存储器读选通）
P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
RST：
复位输入。
当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/PROG：
当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。
在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。
在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。
因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。
然而要注意的是：
每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。
如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。
此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。
另外，该引脚被略微拉高。
如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。
/PSEN：
外部程序存储器的选通信号。
在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。
但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。
/EA/VPP：
当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。
注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。
在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。
XTAL1：
反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2：
来自反向振荡器的输出。
2.1.3震荡特性
XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。
该反向放大器可以配置为片内振荡器。
石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。
如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。
有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。
2.1.4芯片擦除
整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE管脚处于低电平10ms来完成。
在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。
此外，STC89S52设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。
在闲置模式下，CPU停止工作。
但RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。
在掉电模式下，保存RAM的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。
2.24×4矩阵键盘
如图所示，本系统采用4×4矩阵键盘，按键分为输入数字键：
0、1、2、3、4、5、6、7、8、9；功能键Enter，Change。
矩阵键盘:
图2矩阵键盘
2.3复位电路
图3复位电路
时钟电路工作后，在REST管脚上加两个机器周期的高电平，芯片内部开始进行初始复位（如图3）。
2.4振荡电路
图4震荡电路
本设计晶振选择频率为12MHZ，电容选择30pF如图4。
经计算得单片机工作胡机器周期为：
12×（1÷12M）=1us。
2.5数码管
图5数码管电路
2.6电动锁
图6电子锁
由于电动锁使用P0口驱动要加上上拉电阻如图6。
2.7蜂鸣器
图7蜂鸣器电路
由于蜂鸣器使用需要较大电流，故用ULN2003驱动。
3.软件程序设计
本系统程序部分使用C语言编写，C语言是一种高级程序设计语言，它的优点是简洁明了、可移植性高。
主要完成，开始时数码管显示“000000”。
输入密码后按下确认键，系统会将所输入与系统密码进行比对。
若输入密码正确则显示“HELLO”开锁。
然后可以选择上锁或者修改密码。
开锁后，按下修改密码“Change”键，则可以对系统进行修改密码操作。
在修改密码前要输入正确旧的密码。
正确输入旧密码之后输入新的密码，并按下确定键之后复位一次，则修改成功。
3.1软件设计流程图
图8软件设计流程图
3.2显示功能
本系统使用共阴极数码管显示。
选码由P3口输出高电平有效，选位由P1口输出低电平有效。
显示原理如下：
4位数码管上的管脚
单片机输出管脚
a
11
P3.7
b
7
P3.2
c
4
P3.1
d
2
P3.5
e
1
P3.6
f
10
P3.3
g
5
P3.0
h
3
P3.4
图9数码管管脚
显示方式分别有静态显示与动态显示两种。
在显示提示信息如：
输入密码“000000”,操作通过“HELLO”,操作错误“EEEEEE”,由于8个显示器的段码同名端是连接在一起的，如果选码的管脚（本系统中为P1）都为0，那么8个显示器则显示同一字符。
要使各个数码管出现不同字符必须采用“分时动态扫描”的方法显示。
即每次点亮一个LED显示器，延时一段时间再点亮下一个LED显示器……周而复始，8个LED显示器轮流动态扫描。
利用人视觉余辉的暂留效应，看起来好像几个显示器上“同时”显示不同的字符。
3.3键盘扫描
如图2，本系统使用4×4矩阵键盘当没有键按下时，行线和列线之间是不相连的，若第N行与第M列的键被按下，那么第N行与第M列的线就被接通。
根据上述原理，本系统的键盘扫描方法是利用P3口的低四位作为行扫描线，P3口的高四位作为列回扫线。
具体实施方法为：
先使P3.0口输出低电平，P2口其他口输出高电平，然后对P3.4、P3.5、P3.6、P3.7四个口分别作判断。
若此四口都为高电平，则没有键按下；若有键按下，P3.4、P3.5、P3.6、P3.7四个口必定有一个口输入为低电平，再判断P3.4、P3.5、P3.6、P3.7哪个口为低电平则可判断按键在哪列上。
如P3.4、P3.5、P3.6、P3.7没有低电平，再使P3.1为低电平，其他口为高电平，依次扫描下去，找到按键所在的行，再判断P3口的高四位哪一位为低，便可知道键在哪一列上。
3.4修改密码
本系统设定的修改密码过程为，在输入正确的密码后，按Change，并输入新密码。
此时键入的六位新密码将保存到数组24c02中。
此时修改密码工作完成，复位后，即可使用新的密码。
4.设计总结
通过这次课程设计，让我复习了很多学过的旧知识，同时也锻炼了自己的动手和查阅资料的能力，尤其是解决在实际中解决排查问题的能力。
在设计中，我学到了如何使用C语言对单片机进行编写程序，熟悉了使用KEILC软件，并且加深了对单片机的编程技巧。
当然最重要的是感谢学院给了我们锻炼自己的机会，还要感谢我系主任××的大力支持，还有指导老师××讲师的细心指导。
正是因为有了大家的关怀才使我们学到了更多的科学文化知识。
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