单片机C语言程序设计课程设计密码锁.docx

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单片机单片机C语言程序设计课程设计密码锁语言程序设计课程设计密码锁单片机C语言程序设计课程设计密码锁课程设计（论文）任务书课程设计（论文）题目：

单片机C语言程序设计课程设计基本内容：

利用实验室提供的实验仪器，自行选题设计一套硬件系统；采用单片机C语言编写程序，使之成为完整的设备。

课程设计（论文）专题部分：

题目：

电子密码锁基本内容：

利用实验板上的LCD显示屏、24C02及8279等资源设计电子密码锁系统，要求实现输入正确开锁，错误警告等相关功能。

学生接受课程设计（论文）题目日期第20周指导教师签字：

2013年7月18日摘要传统密码锁由于外形单一并容易人为损坏，以无法满足人们对安全日益增长的需求。

而电子密码锁因其具有使用方便，可靠性强，成本低廉，正逐步代替传统密码锁，被广泛应用于安全领域。

本文设计了一种智能电子式密码锁，它以单片机为控制核心，配合输入模块，显示模块及报警模块共同完成了密码服务。

控制部分使用AT89C51单片机，其价格低廉，功耗较低，配有足够的内部资源来完成电子密码锁的核心控制。

使用Intel公司的8279芯片，管理4*4键盘，作为密码输入及功能选择的输入模块。

显示模块利用RT12864LCD显示器，以更加友好的界面完成人机交互。

而报警模块利用led等及蜂鸣器提示密码输入情况，并完成危机报警功能。

电子密码锁功能丰富，正确输入密码时，可进入欢迎界面，进行功能选择，如修改密码服务，可对原始通用密码进行修改，修改过程中需二次确认密码，两次输入相同才可修改成功，防止了因用户手误造成无法再次进入系统。

退出功能保证用户在特殊情况下一键加锁，防止信息泄露。

密码锁还配有三次报警功能和超时报警功能，当三次输入错误或第一次输入错误后，5s内无法进入系统，密码锁将进入自锁状态，防止他人暴力破解密码。

关键词：

电子密码锁，单片机，24C02，LCD，RT12864Hz；第1章绪论11.1设计目的11.2设计意义11.3设计要求1第2章总体设计方案22.1设计思路22.2系统设计总框图2第3章硬件电路设计及简要描述43.1硬件设计原理图43.2内部资源的使用43.3单片机外围电路53.3.1复位电路的设计53.3.2时钟发生电路设计63.4密码锁控制电路63.4.1键盘管理芯片827963.4.2LCD显示电路83.4.3密码存储电路93.4.4蜂鸣报警电路93.4元件清单10第4章软件程序设计114.1程序流程图114.2系统初始化124.3按键识别设计124.45s定时设计134.5密码修改设计14参考文献16附录电子密码锁系统程序源代码17设计心得体会32第1章绪论1.1设计目的

（1）软件及硬件上进一步了解单片机的原理；

（2）掌握、运用C51语言编程,提升C51编程能力；（3）熟练掌握RT12864液晶显示模块和8279键盘操作管理芯片；（4）熟悉24C02掉电存储功能。

1.2设计意义

（1）深入了解了单片机C51语言的实际应用；

（2）通过独立思考,独立操作切实提高自己的编程能力；（3）增强团队合作意识；（4）运用所学知识发现问题、分析问题、解决问题；1.3设计要求根据实验室提供的实验箱、计算机等设备由我们自行设计了电子密码锁系统，实现如下要求：

基本要求：

采用24C02或IC卡，设置6位密码，最多比较3次，利用LED灯显示密码输入正确与否。

（1）利用24C02或IC卡，设置6位密码；

（2）当密码输入正确后的密码后开锁，用红灯亮绿灯灭表示关锁，绿灯亮红灯灭表示开锁；（3）密码最多可以试输入三次，如果三次输入错误，红灯闪烁，并发报警警报。

附加要求：

第一次输入密码与开锁的时间超过5s，红灯闪烁，并发报警警报。

第2章总体设计方案2.1设计思路本设计主要由单片机、4*4键盘、LCD液晶显示屏和密码存储等部分组成。

其中键盘用于输入数字密码和进行各种功能的实现。

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之前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蜂鸣报警电路。

2.2系统设计总框图图2.1系统设计总框图各模块功能如下1、键盘输入控制模块：

采用8279管理键盘输入，有效节省了I/O口的资源。

4*4键盘上的键分别用于密码输入和其他功能调用；2、密码存储模块：

芯片24C02用于完成密码的掉电存储，使密码断电后得以保存；3、LCD液晶显示模块：

采用芯片RT12864Hz实现液晶显示功能，用于实现友好的人机交互界面，提高了可读性，使用户对密码锁的运行情况一目了然；4、蜂鸣报警电路模块：

通过LED灯和压电蜂鸣器，对输错密码和输入超时实行报警；5、复位电路：

完成系统的复位；6、时钟电路：

用于单片机的起振；7、内部定时模块：

利用内部定时器T0完成设计的附加要求。

第3章硬件电路设计及简要描述3.1硬件设计原理图硬件设计原理图如图3.1：

图3.1硬件设计原理图3.2内部资源的使用此设计中我们使用了单片机内部定时计数器T0提供计时功能，判断密码输入是否超时，如果超时，系统将锁死。

8279的IRQ端经反向器与89C51的外部中断INT0相连接，判断是否有按键按下，如果有按键按下，则处理器去执行相应的操作。

P1的P1.2和P1.3用于模拟24C02的双线通讯接口，P1.0和P1.1连接红绿指示灯，通过控制其亮灭及闪烁状态，辅助显示密码输入情况。

P1.4连接蜂鸣器，用于密码锁锁死时的报警功能。

3.3单片机外围电路3.3.1复位电路的设计复位是单片机的初始化操作。

单片机启动运行时，都需要先复位，起作用是使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。

但是单片机本身不能自动进行复位，必须配合外部电路才能实现。

该复位电路采用按键电平复位电路，当单片机在运行中，按下复位键S0后松开，在RST引脚持续出现24个振荡周期的高电平信号使单片机复位，实现上电开关复位的操作。

如图3.2所示图3.2复位电路图3.3.2时钟发生电路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同一的时序脉冲驱动下进行的，当采用内部时钟时，连接方法如图3.3所示，在晶振引脚XTAL1（19脚）和XTAL2（18脚）之间接一个6MHZ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，电容我们选取30pF。

图3.3时钟发生电路图3.4密码锁控制电路3.4.1键盘管理芯片8279为了节省I/O口资源，我们没有使用传统的行扫描法管理键盘，而选择了8279控制芯片，由8279读入键盘键值，用键值来控制程序的执行。

8279芯片是一种通用的可编程键盘、显示接口器件，能完成对64位按键和16位LED显示器的管理1，但本次设计中没有使用LED功能。

8279有多种功能和多种工作模式，其功能和模式靠设定命令字来确定。

8279的命令字近10种，在使用8279之前，借鉴了实验的相关程序23，本文设计中的接线是：

IRQ接INT0，采用中断方式，ALE接CLK。

图3.4键盘管理电路图8279各端口地址分配如下：

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。

图3.5密码锁操作面板【0】【9】10个数字键用来输入密码，另外6个功能键分别是：

【A】设置新密码键、【C】清零键、【E】确定键和【F】退出键。

其中清零键的功能是清除当前输入的密码后重新输入。

确认键的功能是确认当前输入的密码。

设置新密码键的功能是当密码输入正确时，可以重新修改密码。

退出键的功能是退出到密码输入界面。

表3.1按键功能表按键键名功能说明09数字键输入密码A设置新密码键选择重置密码C清零键密码清零E确认键确认F退出键退出3.4.2LCD显示电路由RT12864Hz，按键和保护电阻组成的外部扩展电路。

其工作过程是通过单片机P3.6/WR和P3.7/RD接于RT12864，采用并行数据通讯模式。

图3.6液晶显示电路图LCD显示器各端口地址分配如下：

图3.7LCD显示器各端口地址分配3.4.3密码存储电路因为考虑到密码锁的实际应用，要求掉电时密码不会丢失，所以密码不储存在单片机的RAM里，而是储存在外面扩展的EEPROM里，因此本文选用AT24C02芯片单片机通过串口通信。

AT24C02是ATMEL公司生产的I2C串行EEPROM芯片45，存储量为256字节。

AT24C02的操作时序符合标准的I2C规范。

通过SCLK（时钟线）和SDA（数据线）两线分别与89C51的P1.2和P1.3相连，对芯片进行读写操作。

SCLK为时号，SDA传送双向数据信号。

图3.8掉电存储电路图3.4.4蜂鸣报警电路按照题目的要求，当连续三次密码输入错误时，系统蜂鸣报警，我们采用实验板上的压电式蜂鸣器，当P1.4输出低电平时，三极管导通，蜂鸣器发音。

图3.9蜂鸣报警电路图3.5元件清单本次设计所用元件见表3.2表3.2元件清单器件名称数量89C511个82791个6MHz晶振1个RT12864Hz1个74ALS1381个74LS2451个74LS5731个74LS001个74LS081个AT24C021个电阻若干按键18个第4章软件程序设计4.1程序流程图根据设计要求，我们设计了如下的流程图，满足用户在任何时刻按下任何键均有反应。

图4.1主程序流程图说明：

以上流程图仅显示了该密码锁的主要功能，一些具体功能的实现在后文子程序中将做具体讲解。

4.2系统初始化系统的初始化包括如下方面：

1、8279的扫描模式为编码扫描；2、内部定时/计数器T0的设定；3、液晶显示屏模式的设定。

4.3按键识别设计在系统初始化并读取密码完成后，液晶显示界面1“状态：

closed任意键输入密码”，提示用户可以输入密码。

此时程序即不断的扫描按键，检查是否有任意键被按下。

如果有，则开始输入密码，此时液晶屏显示界面2“密码:

”在输入密码的时候，难免有输入错误的时候，我们特此设计了清零键，当输入密码时，检测到清零键的按下，我们将清除所有输入的密码，然后重新进入界面2重新输入密码，在六位密码输入结束后，我们也设计了确定键，当检测到确定键按下时，开始密码比较。

具体的流程图如4.2所示图4.2按键识别流程图图4.3界面1图4.4界面24.45s定时设计根据该设计的附加要求“第一次输入密码与开锁的时间超过5s，红灯闪烁，并发报警警报”。

我组对此的理解是在密码输入错误之后，重新输入密码到开锁的时间不超过5s。

利用89C51内部的定时器T0，用中断方式进行管理，初值在系统初始化时已经设置好，采用定时器方式1，每次定时25ms，设置变量time，每次定时中断，time自加，当第一次密码输入错误后，便打开定时器中断，只有在5s内开锁成功，中断才关闭，否则将红灯闪烁并蜂鸣报警，显示为界面3。

图4.5界面34.5密码修改设计为了丰富电子密码锁的功能，我们在完成设计的基本要求之外，额外增添了密码修改功能。

即当用户密码输入正确后，可以进入界面4功能选择模块，按下A键便可修改密码，此时显示界面5“新密码：

”输入6位密码后按确定键，这时显示界面6“再次输入：

”，需要再次输入密码进行确认，若两次输入密码一致，则显示“Succeeded”新密码便改好了，若前后两次输入不一致，则显示“TypeError”，然后返回到功能选择界面4。

图4.6界面4图4.7界面5图4.8界面6图4.9界面7参考文献1.Intel8279datesheet2.张志，高大志，杨为民等微控制器原理及接口技术实验教程M沈阳：

东北大学出版社，20043.闻绍飞C51单片机实验指导书M沈阳：

东北大学出版社，20004.马忠梅，籍顺心单片机的C语言应用程序设计M北京：

北京航空航天大学出版社，20055.李朝青单片机原理及接口技术M北京：

北京航空航天大学出版社，2008附录电子密码锁系统程序源代码#include#include#include/*Ports*/#definec8279XBYTE0x2021/8279命令端口#defined8279XBYTE0x2020/8279数据端口#definewc_adXBYTE0x2070/lcd写命令端口#definewd_adXBYTE0x2071/lcd写数据端口#definers_adXBYTE0x2072/lcd读状态端口#definerd_adXBYTE0x2073/lcd读数据端口/*VariableStatement*/sbitg_led=P10;/绿灯sbitr_led=P11;/红灯sbitSCL=P12;/24c02时钟线sbitSDA=P13;/24c02数据线sbitalm=P14;/蜂鸣报警unsignedcharbdataflag=0xff;/标志位变量sbitkey_flag=flag7;/按键标志sbitenter_flag=flag6;/enter键标志sbitperr_flag=flag5;/密码错误标志sbitterr_flag=flag2;/输入错误标志sbitclr_flag=flag4;/清除标志sbitre_flag=flag3;/返回退出标志unsignedcharxdatapsave6;/存储的密码数组unsignedcharxdatapinput6;/输入的密码数组unsignedcharerr_num=0;/密码输入错误次数signedcharp_num=0;/密码位数unsignedcharerr;/密码比较差值unsignedcharbdatastatus;/lcd状态sbitbusy=status7;/lcd忙状态bdatacharcom_data;/24c02读写数据sbith_bit=com_data7;/24c02读写数据高位sbitl_bit=com_data0;/24c02读写数据地位unsignedcharcom;/8279读入键值unsignedinttime=0;/定时器中断计数/*FunctionStatement*/voidini_int（void）;voidini_8279（void）;voidIni_all（void）;voiddis_1st（void）;voidc_start（void）;voidc_stop（void）;voidack（void）;voids_move（chara）;voiddelay（inttime）;unsignedcharrd_24c02（chara）;voidwr_24c02（chara,charb）;voidlcd_busy（void）;voidini_lcd（void）;voidpos（unsignedcharx,unsignedchary）;voiddis（unsignedcharx,unsignedchary,unsignedchar*s）;voidclr（void）;voidp_err（void）;voiddis_enter（void）;voidp_rst（void）;voidtm_err（void）;voidread_key（unsignedchar*sr,unsignedcharx,unsignedchary,unsignedchar*s,unsignedcharpos）;voidp_cmpr（unsignedchar*pw1,unsignedchar*pw2,unsignedcharflag）;voidint0（void）interrupt0using1c8279=0x50;/读取FIFIRam命令com=d8279&0x0f;/读取键值if（com=0x0e）enter_flag=0;/读入的是enter键if（com=0x0c）clr_flag=0;/读入的是清除键key_flag=0;voidintT0（void）interrupt1using2TH0=（65536-50000）/256;TL0=（65536-50000）/256;/定时初值，100mstime+;/定时中断计数if（time=100）/计数100次，到达10sET0=0;tm_err（）;/*InterruptEnable*内部资源初始化程序*/voidini_int（void）EA=1;EX0=1;ET0=1;/开中断TMOD=0x01;/定时器模式TH0=（65536-50000）/256;TL0=（65536-50000）/256;/定时器初值PT0=1;/中断优先级，T0最高/*AllInitializing*整体初始化程序*/voidIni_all（void）clr（）;ini_lcd（）;/lcd初始化ini_8279（）;/8279初始化ini_int（）;/内部资源初始化key_flag=1;/按键标志位初始化/*Menu1Display*显示初始界面*/voiddis_1st（void）dis（0,1,状态:

closed）;/调用字符串显示程序dis（0,2,任意键输入密码）;/*NameDisplay*显示姓名*/voiddis_name（void）dis（0,1,）;/调用字符串显示程序dis（0,2,，）;/*8279Initializing*8279初始化*/voidini_8279（void）c8279=0x00;/编码扫描方式/*24C02Start*24C02启动程序*/voidc_start（void）SCL=0;_nop_（）;SDA=1;_nop_（）;SCL=1;_nop_（）;SDA=0;_nop_（）;SCL=0;_nop_（）;/两线产生下降沿/*24C02Stop*24c02停止程序*/voidc_stop（）SCL=0;_nop_（）;SDA=0;_nop_（）;SCL=1;_nop_（）;SDA=1;/两线产生上升沿_nop_（）;SCL=0;_nop_（）;/*RespondFunction*24c02应答等待程序*/voidack（）while（SDA）;/等待24c02应答SCL=0;_nop_（）;/*DataShiftFunction*24c02串行输出移位程序*a:

移位写入的字符*/voids_move（chara）dataunsignedchari;com_data=a;for（i=0;i8;i+）/8位逐位写入SCL=0;SDA=h_bit;SCL=1;com_data=com_data*2;/左移一位SCL=0;_nop_（）;SCL=1;_nop_（）;/上升沿/*DelayFunction*延迟程序*/voiddelay（unsignedinttime）inti;for（i=0;i=time;i+）i=i;/*ReadDataFrom24C02*从24c02读数据*/unsignedcharrd_24c02（chara）dataunsignedchari,command;c_start（）;/启动24c02command=0xa0;s_move（command）;/送写入指令ack（）;/等待应答s_move（a）;/写入寄存器号ack（）;c_start（）;command=0xa1;s_move（command）;/送读取指令ack（）;SDA=1;for（i=0;i8;i+）/逐位读取数据com_data=com_data*2;/左移一位SCL=0;_nop_（）;SCL=1;_nop_（）;l_bit=SDA;/最低位写入c_stop（）;return（com_data）;/返回读取的数据/*WriteDatato24C02*送24c02数据*/voidwr_24c02（chara,charb）unsignedchardatacommand;c_start（）;/启动24c02command=0xa0;s_move（command）;/写入指令ack（）;s_move（a）;/写入寄存器号ack（）;s_move（b）;/写入数据ack（）;c_stop（）;_nop_（）;/*LCDbusyfunction*LCD忙状态检测程序*/voidlcd_busy（void）dostatus=rs_ad;/读取LCD状态，最高位判断是否忙while（busy）;/*LCDInitializing*LCD初始化*/voidini_lcd（void）lcd_busy（）;wc_ad=0x30;lcd_busy（）;wc_ad=0x0C;lcd_busy（）;wc_ad=0x01;lcd_busy（）;wc_ad=0x02;lcd_busy（）;/*LCDDisplayPositionFunction*LCD显示位置指令写入程序*x：

字符串显示位置x坐标；y：

字符串显示位置y坐标*/voidpos（unsignedcharx,unsignedchary）unsignedchartemp;switch（y）/判断显示的行数case1:

temp=0;break;case2:

temp=2;break;case3:

temp=1;break;case4:

temp=3;lcd_busy（）;wc_ad=0x80+temp*0x08+x;/计算指令代码，写入位置指令/*LCDDisplayFunction*LCD显示程序*x：

字符串显示位置x坐标；y：

字符串显示位置y坐标*s：

显示的字符串*/voiddis（unsignedcharx,unsignedchary,unsignedchar*s）pos（x,y）;/显示位置指令写入lcd_busy（）;while（*s!

=0）/字符串是否结束wd_ad=*s;/写入一个字符s+;/指向下一个字符/*LCDClearFunction*LCD屏幕清除程序*/voidclr（void）wc_ad=0x01;lcd_busy（）;/写入清除命令，等待写入结束/*PasswordFailured*密码错误服务程序*/voidp_err（void）clr（）;g_led=1;r_led=0;/密码错误，绿灯灭，红灯亮dis（2,2,failed）;/输入错误delay（0x6000）;clr（）;if（err_num!

=2）dis（0,2,PleaseReEnter）;/如果没到3次输入，提示重新输入delay（0x6000）;clr（）;/*TimeOut*超时服务程序*超时，系统锁死*/voidtm_err（void）c