单片机电子密码锁设计.docx

1、单片机电子密码锁设计目录第1章 绪论 1第2章 系统总体方案设计 2第3章 系统硬件设计. 33.1单片机的选择. 33.2 键盘电路设计 43.3LED显示电路 63.4 开锁电路 73.5错误提示电路 83.6蜂鸣器电路的设计 9第4章 软件设计 104.1软件设计思路 114.2各子程序设计 11第5章 系统的安装调试说明 14第6章 总结 15参 考 文 献 17附录 17附录A源程序清单： 17附录B硬件原理图： 24第1章 绪论 自古以来，锁具都是人们心目中的“铁将军”，随着社会物质财富的日益增长和人们生活水平的不断提高，人们对它要求也越来越高，即要安全可靠，又要使用方便。因此，锁

2、具的安全性和实用性一直是锁具的制造者长期以来研究的主题1。据有关资料介绍，电子密码锁的研究从上世纪30年代就开始了，在一些特殊场所早就有所应用。这种锁是通过键盘输入一组密码，完成开锁过程。研究这种锁的初衷，就是为提高锁具的安全性。由于电子锁的密钥量（密码量）极大，可以与机械锁配合使用，并且可以避免因钥匙被仿制而留下安全隐患。电子锁只需记住一组密码，无需携带金属钥匙，免除了人们携带金属钥匙的烦恼，而被越来越多的人所欣赏。电子锁的种类繁多，例如数码锁，指纹锁，磁卡锁，IC卡锁，生物锁等。但较实用的还是按键式电子密码锁。20世纪80年代后，随着电子锁专用集成电路的出现，电子锁的体积缩小，可靠性提高，

3、成本较高，只适合使用在安全性要求较高的场合，且需要有电源提供能量，使用还局限在一定范围，难以普及，所以对它的研究一直没有明显进展2。目前，在西方发达国家，电子密码锁己被广泛应用于智能门禁系统中，通过多种更加安全，更加可靠的技术实现大门的管理。在我国电子密码锁的成本还很高，应用还不广泛。希望通过不断的努力，使电子密码锁在我国也能得到广泛应用。目前市场上的密码锁主要有以下几类，都存在不同程度的缺陷。第2章 系统总体方案设计系统总体设计方案框图2.1： 图2.1系统总体设计方案本方案采用一种是用以89C52为核心的单片机控制的方案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

4、密码锁功能。初步设计思路如下：1 输入密码用矩阵键盘，包括数字键和功能键。2 LED数码管显示输入密码的位数，每输入一位就多显示一个“0”3 用发光二级管代替开锁电路，相对应的二极管发光表示开锁。4 密码输入3次都错了，系统报警。5 打开电源后，显示器不显示。设原始密码为“1357”，只要输入此密码，按B”。6 可以实现删除本次输入的数字，按“A”键，即可删除刚输入错误的一位数据。7 输入密码，再按“B”键。若密码与设定密码相同，则打开门。即显示灯亮，否则显示器不显示。8 软件的设计主要包括键盘键值的读取，LED显示程序，密码比较程序和报警程序。第3章 系统硬件设计3.1单片机的选择本次课程设

5、计我采用的时AT89C52单片机，其管脚配置图如下 图3.1AT89C52的管脚配置图在设计电路中，我将单片机的P0和P2口分别作为LED管的段码和位码的输入，P1口作为几个控制功能按钮的接口，P3口接有蜂鸣器电路，XTAL1和XTAL作为时钟电路的接口，从上述管脚说明来看，可以知道AT89C52提供了外部扩展功能所需的相关管脚，因此可实现许多功能。3.2 键盘电路设计使用矩阵键盘，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，通常采用这样的方法。其原理如图3.2 3.2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

6、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NM个按键的键盘。在这种行列式矩阵键盘非键盘编号的单片机系统中，键盘处理程序首先执行等待按键按下的程序段。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3.1所示的44键盘，说明线反转的工作原理。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：向行线输出全扫面字OOH，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

7、.判断键盘中哪一个键被按下是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。具体的功能设计如表3.1： 按键 键名 功能说明 19键 数字键 输入密码 B键 确定键 比较密码 A键 清除键 清除刚输入的那位 表3.1按键功能3.3LED显示电路单片机应用系统中，通常都需要进行人机对话。这包括人对应用系统的状态干预与数据输入，以及应用系统向人们显示运行状态与运行结果等。显示器、键盘电路就是用来完成人机对话活动的人机通道。LED显示器的驱

8、动是一个非常重要的问题，由图3-1可知，显示电路由LED显示器、段驱动电路和位驱动电路组成。由于单片机的并行口不能直接驱动LED显示器，必须采用专用的驱动电路芯片，使之产生足够大的电流，显示器才能正常工作。如果驱动电路能力差，即负载能力不够，显示器亮度就低，而且驱动电路长期在超负荷下运行容易损坏。LED显示器的显示控制方式分为静态显示和动态显示两种，若选择静态显示，则LED驱动器的选择较为简单，只要驱动器的驱动能力与显示器电流相匹配即可，而且一般只需考虑段的驱动；动态显示则不同，由于一位数据的显示是由段和位选信号共同配合完成的，因此，要同时考虑段和位的驱动能力，而且段的驱动能力决定位的驱动能力

9、。本系统设计的显示电路是为了给使用者以提示而设置的。本系统的显示采用串行显示的方式，在本次设计中我选择了4位的数码显示管。其连线如图所示。 图3.3 LED显示电路3.4 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，发光管亮，表示开锁；灭，表示没有开锁，亮，表示锁开了。电路图如3.3所示。当P1.0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错误提示电路 在操作过程中如果输入的密码错误，按下确认键后将被提示，通过管脚P1.7控制。其电路图如图3.5所示图3.5报警电路3.6蜂鸣器电路的设计 设计要求定时（闹钟）时间到时要有声音提醒信号产生，可选择一只

10、蜂鸣器来实现这一功能。压电式蜂鸣器（H）工作时约需10mA的驱动电流，并设计一个相应的驱动及控制电路，电路设计如图4-5所示。蜂鸣器（H）作为三极管VT的集电极负载，当VT制止时，蜂鸣器不发声。R是限流电阻。 蜂鸣器电路与单片机的接口：VT的基极接到单片机P3口的P3.7管脚，P3.7管脚作为输出口来使用。当P3.7=0时，VT导通时，使蜂鸣器的两个管脚间获得将近5V的直流电压，蜂鸣器中有电流通过，而产生蜂鸣音；当P3.7=1时，VT截止，蜂鸣器的两管脚间的直流电压接近于0V，蜂鸣器不发声。蜂鸣器报警时间的长短，通过软件编程控制，在主程序中有相应的部分。蜂鸣器的电路原理图如下图3.4所示： 第

11、4章 软件设计4.1软件设计思路进行应用软件设计时可采用模块化结构设计，其优点是：每个模块的程序结构简单，任务明确，易于编写、调试和修改；程序可读性好，对程序的修改可局部进行，其他部分可以保持不变，便于功能扩充和版本升级；对于使用频繁的子程序可以建立子程序库，便于多个模块调用；便于分工合作，多个程序员同时进行程序的编写和调试工作，加快软件研制进度。电子密码锁工作的主要过程是LED数码管提示开始输入密码，通过键盘输入密码，同时LED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。由于采用两个按键来完成密码的输入，那么其中一个按键为功能键

12、，另一个按键为数字键。在输入过程中，首先输入密码的长度，接着根据密码的长度输入密码的位数，直到所有长度的密码都已经输入完毕；或者输入确认功能键之后，才能完成密码的输入过程。进入密码的判断比较处理状态并给出相应的处理过程。4.2各子程序设计4.2.1键盘扫描键盘扫描流程图如图4.2.1 4.2.2 LED显示LED显示流程图如图4.2.2图4.2.2LED显示流程图4.2.3 密码比较和报警程序密码比较和报警流程图如4.2.3图4.2.3 密码比较和报警流程 第5章 系统的安装调试说明本次调试采用Protues软件仿真。首先设计电子密码锁的源程序，源程序经过汇编后，生成的目标文件经过仿真调试。依

13、次按下1，3，5，7后，LED显示如图5.1图5.1LED显示按下确定键后，二极管亮，表示密码正确开门。如图5.2图5.2密码正确开门第6章 总结两周的单片机已经告已段段落，这是一次难得的检验，既锻炼了自己，又提高自己得理论水平，所以我一开始我就十分认真，积极地对待这次课程设计。单片机是一门实践性很强的学科，能充分地运用于实践中去，因而直接关系到我们以后找工作，关系到我们的将来。这次的课题是智能密码锁设计，主要设计到的芯片主要是89C51。虽然我们学过单片机，理论知识掌握的还算好，但总感觉不知道单片机到底有什么用。通过这次设计让我有了较深的体会，单片机的用处还是很广的，不但用起来方便，而且其功

14、能也是很强大的。单片机可以实现很多我们想要实现的功能，使复杂的电路简单化，使难以实现的事情变为现实等等。我隐约可以看到单片机在这个社会有着举足轻重的地位，并且还有着无穷大的潜能。课程设计是培养学生综合运用所学知识，发现，提出，分析和解决实际问题，锻炼实践能力的重要环节，是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。随着科学技术发展的日新月异，单片机已经成为当今计算机应用中空前活跃的领域，在生活中可以说是无处不在。回顾起此次单片机课程设计，感慨颇多，的确，从选题到定稿，从理论到实践，在整整两星期的日子里，可以说是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时，不仅可以巩固以前学过的知识，而且还学到了很多

15、在书本上没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟是第一次做的，难免会遇到各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，以前对所学的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，对单片机汇编语言掌握得不好通过这次课程设计之后，以前不理解的知识点现在基本上都掌握了。与此同时，我们也深刻领略到细节的重要性，细节决定成败，实在是很深刻。有一点小问题，都不会出正确的结果。经过一次

16、次的查错，纠错,让我们深深体会到了做设计科研，必须具备严谨的科学作风。对我们以后从事的工作也有巨大的帮助。总而言之，这次课程设计终于顺利完成了，在进行设计的过程中遇到了很多编程问题，在此特别感谢汪超等老师的耐心讲解和细心的指导。使我们在设计的过程中，少走了许多弯路，同时也领略了老师的许多新理念。单片机课程设计重在一个思维的改变，而不是仅仅的一个程序的设计。参 考 文 献1、微型计算机原理及应用许立梓编 机械工业出版社 20022、微型计算机接口技术及应用刘乐善编 华中理工大学出版社 2000 3、计算机硬件技术基础试验教程邹逢兴编 高等教育出版社 20004、16位微型计算机原理接口及其应用周

17、佩玲编 中国科学技术大学出版社2000 5、微型计算机原理与接口技术吴秀清编 中国科学技术出版社 20016、微型计算机接口技术邓亚平编 清华大学出版社 20017、单片机原理及及应用王迎旭编 机械工业出版社 20018、单片机应用程序设计技术 周航慈 著 北京航空航天大学出版社 20029、单片机实用技术问答 谢宜仁 主编 人民邮电出版社 2002附录附录A源程序清单：ORG 0000HAJMP MAINORG 0030HMAIN:MOV R3,#0 A1: SETB P3.0 SETB P3.1 SETB P3.2 SETB P3.3 MOV R0,#40H MOV DPTR,#TAB ;

18、将表头放入DPTR LCALL KEY ;调用键盘扫描程序 ;查表后将键值送入ACC CJNE A,#0BH,LOOP AJMP CMPLOOP:INC R0 MOV R0,A D5:MOV P0,#0C0H CLR P3.0 SETB P3.1 SETB P3.2 SETB P3.3 LCALL KEY CJNE A,#0BH,D1 AJMP CMP D1:CJNE A,#0AH,D2 AJMP A1 D2:INC R0 MOV R0,A D8:MOV P0,#0C0H CLR P3.0 CLR P3.1 SETB P3.2 SETB P3.3 LCALL KEY CJNE A,#0BH,D

19、3 AJMP CMP D3:CJNE A,#0AH,D4 DEC R0 AJMP D5 D4:INC R0 MOV R0,A D11:MOV P0,#0C0H CLR P3.0 CLR P3.1 CLR P3.2 SETB P3.3 LCALL KEY CJNE A,#0BH,D6 AJMP CMP D6:CJNE A,#0AH,D7 DEC R0 AJMP D8 D7:INC R0 MOV R0,A MOV P0,#0C0H CLR P3.0 CLR P3.1 CLR P3.2 CLR P3.3 D12:LCALL KEY CJNE A,#0BH,D9 AJMP CMP D9:CJNE A,

20、#0AH,D10 DEC R0 AJMP D11 D10:AJMP D12KEY: LCALL KS ;调用检测按键子程序 JNZ K1 ;有键按下继续 LCALL DELAY2 ;无键按调用延时去抖 AJMP KEY ;返回继续检测按键K1: LCALL DELAY2 LCALL DELAY2 ;有键按下延时去抖动 LCALL KS ;再调用检测按键程序 JNZ K2 ;确认有按下进行下一步 AJMP KEY ;无键按下返回继续检测K2: MOV R2,#0FEH ;将扫描值送入R2暂存 MOV R4,#00H ;将第一列值送入R4暂存K3: MOV P2,R2 ;将R2的值送入P1口L6:

21、 JB P2.4,L1 ;P1.0等于1跳转到L1 MOV A,#00H ;将第一行值送入ACC AJMP LK ;跳转到键值处理程序L1: JB P2.5,L2 ;P1.1等于1跳转到L2 MOV A,#04H ;将第二行的行值送入ACC AJMP LK ;跳转到键值理程序进行键值处理L2: JB P2.6,L3 ;P1.2等于1跳转到L3 MOV A,#08H ;将第三行的行值送入ACC AJMP LK ;跳转到键值处理程L3: JB P2.7,NEXT ;P1.3等于1跳转到NEXT处 MOV A,#0cH ;将第四行的行值送入ACCLK: ADD A,R4 ;行值与列值相加后的键值送入

22、A PUSH ACC ;将A中的值送入堆栈暂存K4: LCALL DELAY2 ;调用延时去抖动程序 LCALL KS ;调用按键检测程序 JNZ K4 ;按键没有松开继续返回检测 POP ACC ;将堆栈的值送入ACC RETNEXT: INC R4 ;将列值加一 MOV A,R2 ;将R2的值送入A JNB ACC.7,KEY ;扫描完至KEY处进行下一扫描 RL A ;扫描未完将A中的值右移一位进行下一列的扫描 MOV R2,A ;将ACC的值送入R2暂存 AJMP K3 ;跳转到K3继续KS: MOV P2,#0FH ;将P1口高四位置0低四位值1 MOV A,P2 ;读P1口 XRL

23、 A,#0FH ;将A中的值与A中的值相异或 RET ;子程序返回DELAY2: ;40ms延时去抖动子程序 MOV R5,#08HL7: MOV R6,#0FAHL8: DJNZ R6,L8 DJNZ R5,L7 RETDELAY:MOV R5,#50DLY1:MOV R6,#100DLY2:MOV R7,#100 DJNZ R7,$ DJNZ R6,DLY2 DJNZ R5,DLY1 RETCMP:CJNE R0,#7H,NEQ DEC R0 CJNE R0,#5H,NEQ DEC R0 CJNE R0,#3H,NEQ DEC R0 CJNE R0,#1H,NEQ AJMP SEQNEQ:

24、INC R3 CJNE R3,#3,A2 SETB P3.0 SETB P3.1 SETB P3.2 SETB P3.3 CLR P3.7 LCALL DELAY LCALL DELAY SETB P3.7 AJMP MAINA2: CLR P1.7 LCALL DELAY SETB P1.7 AJMP A1SEQ:SETB P3.0 SETB P3.1 SETB P3.2 SETB P3.3 CLR P1.0 LCALL DELAY SETB P1.0 AJMP MAINTAB:DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H DB 99H,92H,82H,0F8H DB 80H,90H,88H

25、,83H DB 0C6H,0A1H,86H,8EH END附录B硬件原理图： 原理图电气信息学院课程设计评分表项 目评 价优良中及格差设计方案合理性与创造性（10%）开发板焊接及其调试完成情况*（10%）硬件设计或软件编程完成情况（20%）硬件测试或软件调试结果*(10%)设计说明书质量(20%)答辩情况(10%)完成任务情况(10%)独立工作能力(10%)出勤情况(10%)综 合 评 分 指导教师签名：_ 日 期：_ 注：表中标*号项目是硬件制作或软件编程类课题必填内容； 此表装订在课程设计说明书的最后一页。课程设计说明书装订顺序：封面、任务书、目录、正文、评分表、附件（非16K大小的图纸及程序清单）。