湖南工程学院单片机课设密码锁.docx

1、湖南工程学院单片机课设密码锁主 要 设 计 条 件1、MCS-51单片机实验操作台1台；2、PC机及单片机调试软件；3、单片机应用系统板1套；4、制作工具1套；5、系统设计所需的元器件。说 明 书 格 式1.封面2.课程设计任务书3.目录4.系统总体方案设计5.系统硬件设计6.软件设计（包括流程图）7.系统的安装调试说明8、 总结 9、参考文献10、附录（源程序清单及硬件原理图等）；11、课程设计成绩评分表。进 度 安 排设计时间为两周第一周星期一、上午：布置课题任务，讲课及课题介绍 下午：借阅有关资料，总体方案讨论星期二、确定总体设计方案星期三、硬件模块方案设计星期四、软件模块方案设计星期五

2、、设计及调试第二周星期一、设计及调试星期二、设计及调试星期三、总调星期四、写说明书星期五、上午：写说明书，整理资料下午：交设计资料，答辩第1章 概述随着电子产品向智能化和微型化的不断发展,单片机已成为电子产品研制和开发中首选的控制器。为了更好地推广单片机在家电领域中的应用,本文介绍一种应用AT89C52单片机设计的智能电子密码锁。经实际制作表明该密码锁具有安全、实用、成本低等特点,符合现代用锁的要求,具有一定的现实意义。本设计是基于单片机的密码锁设计方案，根据要求，给出了该单片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配、C语言源程序及详细注

3、释等容。随着社会物质财富的日益增长和人们生活水平的提高，安全成为现代居民最关心的问题之一。而锁自古以来就是把守门的铁将军，人们对它要求甚高，即要求可靠地防盗，又要使用方便，这也是制锁者长期以来研制的主题。传统的门锁既要备有大量的钥匙，又担心钥匙丢失后的麻烦。随着单片机的问世，出现了带微处理器的密码锁，它除具有电子密码锁的功能外，还引入了智能化、科技化等功能。从而使密码锁具有很高的安全性、可靠性。目前西方发达国家已经大量应用智能门禁系统，可以通过多种的更加安全更加方便可靠的方法来实现大门的管理。但电子密码锁在我国的应用还不广泛，成本还很高，希望通过不断地努力使电子密码锁能够在我国及居民日常生活中

4、得到广泛应用，这也是一个国家生活水平的体现。第2章 系统总体方案设计2.1系统总体设计框图本系统采用89C52作为主控制器，利用单片机灵活的编程设计和丰富的I/O端口，及其控制的准确性，实现基本的密码锁功能。STC89C52是一种带8K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM-Flash Programable and Erasable Read Only Memory ）的低电压，高性能OS8的微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL搞密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。当在4x4的按键上输入8位数字密码时，89C52通过分析输入的8位数值与所

5、预存的数值比较，在LCD上显示输入密码，以及在LCD上提示用户输入信息。当输入密码正确时，电子密码锁开锁成功，当输入密码 连续3次输入错误时，系统自动报警，LED指示关锁状态并由蜂鸣器发出持续10至20秒的报警信号根据设计要求与设计思路，确定系统的设计方案，图2.1为系统组成原理框图。硬件有以下几部分组成：单片机、键盘电路、串行EEPROM扩展电路、LCD液晶显示电路、LED指示灯电路、蜂鸣器电路等。2.1.1系统总体设计方案框图2.1：图 2.1 系统总体设计方案框图2.1.2电子密码锁结构流程图2.2：图 2.2 系统总体设计方案流程图2.2 初步设计思路根据设计要求，初步思路如下：1、系

6、统的原始密码放在RAM区，在运行过程中可以实时更改系统密码。.2、利用串行EEPROM存储芯片，可以随时读取新密码，且具有掉电保护功能。3、人机交互通过键盘输入，系统根据键值做出相应的处理，完成具体的功能。4、液晶12864通过驱动电路，显示相应的状态。5、系统运用LED指示灯来反映开关锁的情况，如果连续输入三次密码错误蜂鸣器就会报警。6、此系统共设计了4个基本功能键：密码设置键、确认键、复位键、撤销键。密码设置键：当用户需更改密码时，可通过此功能键方便地修改原先的旧密码。确认键：当完成密码输入后，可按此功能键即可实现密码的比较和处理。复位键：当密码三次输入错误时，系统进入死锁状态，可按此功能

7、键跳出此状态。第3章 硬件电路设计3.1 单片机主控电路STC89C52具体介绍如下：主电源引脚（2根）VCC(Pin40)：电源输入，接5V电源GND(Pin20)：接地线外接晶振引脚（2根）XTAL1(Pin19)：片振荡电路的输入端XTAL2(Pin20)：片振荡电路的输出端控制引脚（4根）RST/VPP(Pin9)：复位引脚，引脚上出现2个机器周期的高电平将使单片机复位。ALE/PROG(Pin30)：地址锁存允许信号PSEN(Pin29)：外部存储器读选通信号EA/VPP(Pin31)：程序存储器的外部选通，接低电平从外部程序存储器读指令，如果接高电平则从部程序存储器读指令。可编程输

8、入/输出引脚（32根）STC89C52单片机有4组8位的可编程I/O口，分别位P0、P1、P2、P3口，每个口有8位（8根引脚），共32根。PO口（Pin39Pin32）：8位双向I/O口线，名称为P0.0P0.7P1口（Pin1Pin8）：8位准双向I/O口线，名称为P1.0P1.7 P2口（Pin21Pin28）：8位准双向I/O口线，名称为P2.0P2.7 P3口（Pin10Pin17）：8位准双向I/O口线，名称为P3.0P3.73.2液晶1602显示电路图3.1 1602显示电路1602引脚功能：D0D7 双向的数据总线，LCD数据读写方式可以分为8位及4位两种，以8位数据进行读写则

9、D0D7皆有效，若以4位方式进行读写，则只用到D4D7.RS 寄存器选择控制线，当RS=0时，并且做写入的动作时，可以写入指令寄存器，若RS=0时，并且做读取的动作时，可以读取忙碌标志及地址计数器的容。如果RS=1则用于读写数据寄存器。R/W LCD读写控制线，直接接地，由于R/W=0时，LCD执行写入的动作，R/W=1时则执行读取的动作。EN 启用控制线 ，由P1.1控制，高电平动作。高电平时LCD动作有效。VCC 电源正端VO 亮度调整控制引脚，直接接地，使字符显示最亮。GND 电源地端3.3键盘电路设计本项目运用4x4的矩阵键盘设定密码位数为八位，具有不容易套取的作用，运用不同功能的按键

10、处理不同的程序。在此系统设计中，键盘行列与单片机P3口连接，通过单片机程序实现对按键码的识别。键盘上有好多键，每一个键对应一个键码，以便将键码转到相应的键处理子程序，进一步实现数据输入和命令处理的功能。键识别的流程图如图3.2所示。 图3.2 键识别的流程图使用矩阵键盘，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线的数目，在按键比较多的时候，通常采用这样方法。其原理如图3.3图3.3 矩阵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

11、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3.3所示的44键盘，说明线反转个工作原理。首先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。具体的功能设

12、计如表3.3：表3.3 按键功能表按 键键 名功 能 说 明09键数 字 键输 入 密 码d 键重 设 密 码 键设 定 新 密 码f键确 定 键比 较 密 码e 键清 除 键使 显 示 器 清 零3.4开锁电路在本次智能电子密码锁设计中，基于节省材料的原则，没有用暂时用发光二极管代替电磁锁，发光管亮，表示开锁；灭，表示没有开锁。电路图如3.4所示。当P1.3口输出低电平时，二极管发光，表示开锁。图3.4 开锁电路3.5报警电路图3.5 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3.5所示。当89C52的P1.7口输出

13、为高电平时，蜂鸣器产生蜂鸣音，89C52输出为低电平时，蜂鸣器不发声。当用户连续3次密码输入错误则未能将锁打开，系统将自动锁定，LED指示关锁状态并由蜂鸣器发出持续10至20秒的报警信号3.6 时钟电路 单片机工作的时间基准是由时钟电路提供的，在单片机XTAL1和XTAL2的两个引脚间，接一只晶振及两只电容就构成了单片机的时钟电路，如图3.6所示。 图3.6 时钟电路电路中器件选择可以通过计算和实验确定，也可以参考一些典型电路参数。电路中，电容器C1和C2对振荡频率有微调作用，同时帮助晶振起振，一般晶振为12MHZ，电容取22PF。石英晶体选择6MHZ或12MHZ，其结果只是机器周期不同，影响

14、计数器计数初值。3.7存储模块AT24C02是一个I2C总线接口E2PROM存储器，用于存储电子密码锁的密码数据。3.71主要元件介绍AT24C02是美国ATEML公司生产的低功耗S型，I2C总线接口的E2PROM存储器，其含256x8为存储空间，具有工作电压宽（2.5V5.5V）、擦写次数多（大于1000次）、写入速度快（小于10mS）、抗干扰能力强、数据不易丢失、体积小等特点。采用了I2C总线进行数据读写的串行器件，占用很少的资源和I/O线，而且支持在线编程，实时存取数据十分方便，如图2.3所示。图2.3 24C02引脚排列图第4章 软件设计4.1软件设计思路电子密码锁工作的主要过程是液晶

15、提示开始输入密码，通过键盘输入密码，同时液晶显示密码输入情况，按下确认键后判断密码的正确性，作出开锁或报警处理。当输入密码连续输入错误3次时，系统报警并锁定键盘。同时我们可以按下更改密码键，提示输入旧密码，旧密码经验证后，提示输入新密码，两次输入新密码无误，按下确认键，密码被存入24C02中，更改密码成功。软件工作流程包括6个部分：系统的初始化、调用显示、24C02的读写操作、校对开锁、出错报警处理、数据显示。初始化主要包括：中断和定时器的初始化，以及系统参数等的初始化；对24C02的读写操作主要完成对原先密码进行更改或相关设置的目的，然后将更新后的密码保存到其中。校对开锁是要对输入的密码和保存在存储器中的密码相比较，相同就通过，否则要进入出错报警阶段。3次都输入的是错误密码，系统将长时间报警并自锁，输入管理员密码解锁。根据模块划分原则,此系统可以将设计方案划分成以下几个模块:图4.1 模块划分4.2 各子程序设计4