基于51单片机的电子密码锁设计.docx

1、基于51单片机的电子密码锁设计摘要11 引言12总体设计方案12.1设计原理及相关说明12.2总体设计框图13各芯片设计及对其的调用23.1 STC12C5A60S2单片机主控模块23.2 1602LCD液晶显示模块83.3蜂鸣器103.4 键盘接口114.1硬件测试124.2软件测试134.3测试结果分析与结论134.3.1 测试结果分析144.3.2 测试结论14结论14致谢14参考文献15附录116附录216附录317摘要：该 设计是基于STC12C5A60S2单片机的日历时钟系统，采用1602lcd液晶屏实现显示。显示小时、分钟、秒，并设有按键以方便加入自定义调节时间关键词：STC12

2、C5A60S2单片机、1602LCD1 引言本次课程设计是是为了实现一个可调时钟，可显示小时、分钟、秒利用四个键来调时间2 总体设计方案本电路是由STC89C52单片机为控制核心，具有在线编程功能，低功耗，能在3V超低压工作；利用k1、k2、k3、k4四个按键分别置于P1口的4、5、6、7端口可以对时间进行控制修改。利用P0端口使之显示于LCD12864液晶显示屏上.详细请参阅第三节的芯片介绍。1设计原理及相关说明2.2总体设计框图3 各芯片的设计及其调用3.1 STC12C5A60S2单片机主控模块单片机的主控模块如图2，它以单片机STC12C5A60S2为核心，STC12C5A60S2系列

3、单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期（1T）的单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051系列单片机，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8-12倍。内部集成MAX810专用复位电路，2路PWM，8路高速10位A/D转换（250K/S，即25万次/秒），针对电机控制，强干扰场合。其主要性能特点如下：增强型8051CPU，1T，单时钟/机器周期，指令代码完全兼容传统8051；工作电压：5.5V-3.5V；工作频率范围：0-35MHz，相当于普通8051的0-420MHz；用户应用程序空间60K字节；片上集成1280字节RAM；通用I/O口（36个），复位后为：准双向口/弱上拉（普通80

4、51传统I/O口）；可设置成4种模式：准双向口/弱上拉，强推挽/强上拉，仅为输入/高阻，开漏，每个I/O口驱动能力均能达到20mA,但整个芯片最大不要超过120mA；ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器，可通过串口（P3.0/P3.1）直接下载应用程序，数秒即可完成一片；有EEPROM功能；看门狗；内部集成MAX810专用复位电路（外部晶振12M以下时，复位脚可直接1K电阻到地）；A/D转换，10位精度ADC，共8路，转换速度可达250K/S；具备双串口；工作温度范围：-40 - +85oC（工业级），0 75oC（商业级）；40管脚封装由图2可知，单

5、片机的18和19管脚接时钟电路，19管脚接外部晶振和微调电容的一端，在片内它是振荡器倒相放大器的输入，18管脚接外部晶振和微调电容的另一端，在片内它是振荡器倒相放大器的输出，9引脚是复位输入端，接上电容、电阻及开关后构成上电复位电路。图2 主控制器 STC12C5A60S23.2 1602液晶介绍 字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模块。下面以长沙太阳人电子有限公司的1602字符型液晶显示器为例，介绍其用法。一般1602字符型液晶显示器实物如图- 4：图- 4 1602字符型液晶显示器实物图2. 1602LC

6、D的基本参数及引脚功能 1602LCD分为带背光和不带背光两种，基控制器大部分为HD44780，带背光的比不带背光的厚，是否带背光在应用中并无差别，两者尺寸差别如下图-5所示：图-5 1602LCD尺寸图1602LCD主要技术参数：显示容量:162个字符芯片工作电压:4.55.5V工作电流:2.0mA(5.0V)模块最佳工作电压:5.0V字符尺寸:2.954.35(WH)mm引脚功能说明1602LCD采用标准的14脚（无背光）或16脚（带背光）接口，各引脚接口说明如表-3所示:编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地9D2数据2VDD电源正极10D3数据3VL液晶显示偏压11D4数据4R

7、S数据/命令选择12D5数据5R/W读/写选择13D6数据6E使能信号14D7数据7D0数据15BLA背光源正极8D1数据16BLK背光源负极表-3：引脚接口说明表第1脚：VSS为地电源。第2脚：VDD接5V正电源。第3脚：VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，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。第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。第5脚：R/W为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平R/W为高电平时可以读忙

8、信号，当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。第714脚：D0D7为8位双向数据线。第15脚：背光源正极。第16脚：背光源负极。3. 1602LCD的指令说明及时序1602液晶模块内部的控制器共有11条控制指令，如表-4所示：序号指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清显示00000000012光标返回000000001*3置输入模式00000001I/DS4显示开/关控制0000001DCB5光标或字符移位000001S/CR/L*6置功能00001DLNF*7置字符发生存贮器地址0001字符发生存贮器地址8

9、置数据存贮器地址001显示数据存贮器地址9读忙标志或地址01BF计数器地址10写数到CGRAM或DDRAM）10要写的数据内容11从CGRAM或DDRAM读数11读出的数据内容表-4：控制命令表1602液晶模块的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。（说明：1为高电平、0为低电平）指令1：清显示，指令码01H,光标复位到地址00H位置。指令2：光标复位，光标返回到地址00H。指令3：光标和显示模式设置 I/D：光标移动方向，高电平右移，低电平左移 屏幕上所有文字是否左移或者右移。高电平表示有效，低电平则无效。指令4：显示开关控制。 D：控制整体显示的开与关，高电平表示开显示，低电

10、平表示关显示 C：控制光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光标 B：控制光标是否闪烁，高电平闪烁，低电平不闪烁。指令5：光标或显示移位 S/C：高电平时移动显示的文字，低电平时移动光标。指令6：功能设置命令 DL：高电平时为4位总线，低电平时为8位总线 N：低电平时为单行显示，高电平时双行显示 F: 低电平时显示5x7的点阵字符，高电平时显示5x10的点阵字符。指令7：字符发生器RAM地址设置。指令8：DDRAM地址设置。指令9：读忙信号和光标地址 BF：为忙标志位，高电平表示忙，此时模块不能接收命令或者数据，如果为低电平表示不忙。指令10：写数据。指令11：读数据。与HD44780相

11、兼容的芯片时序表如下：读状态输入RS=L，R/W=H，E=H输出D0D7=状态字写指令输入RS=L，R/W=L，D0D7=指令码，E=高脉冲输出无读数据输入RS=H，R/W=H，E=H输出D0D7=数据写数据输入RS=H，R/W=L，D0D7=数据，E=高脉冲输出无表-5：基本操作时序表读写操作时序如图- 6和图-7所示：图-6 读操作时序图-7 写操作时序4 .1602LCD的RAM地址映射及标准字库表 液晶显示模块是一个慢显示器件，所以在执行每条指令之前一定要确认模 块的忙标志为低电平，表示不忙，否则此指令失效。要显示字符时要先输入显示字符地址，也就是告诉模块在哪里显示字符，图-8是160

12、2的内部显示地址。图-8 1602LCD内部显示地址例如第二行第一个字符的地址是40H，那么是否直接写入40H就可以将光标定位在第二行第一个字符的位置呢？这样不行，因为写入显示地址时要求最高位D7恒定为高电平1所以实际写入的数据应该是01000000B（40H）+10000000B(80H)=11000000B(C0H)。在对液晶模块的初始化中要先设置其显示模式，在液晶模块显示字符时光标是自动右移的，无需人工干预。每次输入指令前都要判断液晶模块是否处于忙的状态。1602液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM）已经存储了160个不同的点阵字符图形，如图10-58所示，这些字符有：阿拉伯数字、英

13、文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“A”的代码是01000001B（41H），显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母“A”图-9字符代码与图形对应图5. 1602LCD的一般初始化（复位）过程延时15mS写指令38H（不检测忙信号）延时5mS写指令38H（不检测忙信号）延时5mS写指令38H（不检测忙信号）以后每次写指令、读/写数据操作均需要检测忙信号写指令38H：显示模式设置写指令08H：显示关闭写指令01H：显示清屏写指令06H：显示光标移动设置写指令0CH：显示开及光标设置3.5 蜂鸣器图12 蜂鸣器模块本

14、设计采用的是无源蜂鸣器如下图：图13 无源蜂鸣器该蜂鸣器接入电路时，靠近+极标志的管脚接+5V电源，负极接8550集电极，8550发射极接地，基极接2K电阻。3.6 键盘接口键盘接口电路如图13，本次设计中，按键有4个，每个按键各占用一根I/O线，各按键相互独立，彼此的工作状态互不影响，STC单片机自带上拉电阻因此无需外接上拉电阻，用查询法完成按键功能。图14 键盘接口电路4.1硬件测试电子万年历的电路系统较大，对于焊接方面更是不可轻视，庞大的电路系统中只要出于一处的错误，则会对检测造成很大的不便，而且电路的交线较多，对于各种锋利的引脚要注意处理，否则会刺被带有包皮的导线，则会对电路造成短路现

15、象。在本成电子万年历的设计调试中遇到了很多的问题。回想这些问题只要认真多思考都是可以避免的，以下为主要的问题：（1）串口下载芯片232发烫，单片机晶振不起振（2）1602在显示时间时出现黑格子，遮挡了时间（3）对万年历修改时间或日期时，有时时间改变2次。解决：根据仪器的测试，发现电路引脚有接错的现象，重新焊接后晶振，复位正常，程序能够下载。1602出现黑格子是由于在其第三引脚没加电阻分压导致，加上5K电阻后正常。按键延时较短致使按键次数多加。4.2软件测试电子成年历是多功能的数字型，可以看当前日期,时间。电子成年历功能很多，所以对于它的程序也较为复杂,所以在编写程序和调试时出现了相对较多的问题

16、。最后经过多次的模块子程序的修改，一步一步的完成，最终解决了软件。在软件的调试过程中主要遇到的问题如下：1：1602显示的时间不完整，最后在液晶初始化程序中给加上该显示的数字即可。2：在调整时间时光标闪烁不规律，原因的由于错用DS1302停振指令所致，最后加上一个变量进行控制即可。 4.3测试结果分析与结论4.3.1 测试结果分析（1）在测试中遇到单片机晶振不起振、232芯片发烫,首先使用试测仪对电路进行测试,观察是否存在漏焊,虚焊,或者元件损坏.（2）1602液晶有黑色背景出现，首先使用试测仪对电路进行测试,观察电路是否存在短路现象。查看烧写的程序是否正确无误，对程序进行认真修改4.3.2

17、测试结论经过多次的反复测试与分析,可以对电路的原理及功能更加熟悉,同时提高了设计能力与及对电路的分析能力.同时在软件的编程方面得到更到的提高,对编程能力得到加强.同时对所学的知识得到很大的提高与巩固.作品总结在整个设计过程中，发挥团队精神，分工合作，充分发挥人的主观能动性，自主学习，学到了许多没学到的知识。较好的完成了作品。达到了预期的目的。完了最初的设想。在电路焊接时虽然没什么大问题，但从中也知道了焊接在整个作品中的重要性，电路工程量大，不能心急，一个个慢慢来不能急于求成。反而达到事半功倍的效果。对电路的设计、布局要先有一个好的构思，才显得电路板美观、大方。程序编写中，由于思路不清晰，开始时

18、遇到了很多的问题，经过静下心来思考，理清了思路，反而得心应手。在此次设计中，知道了做凡事要有一颗平常的心，不要想着走捷径，一步一脚印。也练就了我们的耐心，做什么事都在有耐心。此次电子制作中学到了很多很多东西，这是最重要的。总之，参加这次电子制作我的能力得到了全方位的提高。致谢词感谢学院给我提供了一个展现自己的舞台，给我一次难得煅炼的机会，使得我的动手能力和专业技能都有了很大的提高。在做作品的日子里得到了指导教师的悉心指导，在此向我的指导教师致以诚挚的谢意。感谢提供相关技术帮助的老师和同学，你们的支持和鼓励使我对这次的作品完成有了信心和动力，也给了我很多无私的帮助和支持，我在此深表谢意。参考文献

19、：单片机实验设计100例附录1 系统电路原理图附录2实物图附录3系统程序清单/*#include#define uint unsigned int#define uchar unsigned charsbit rs=P20; /定义液晶显示器控制端口sbit rw=P21;sbit en=P22;sbit K1=P10; /定义按键控制sbit K2=P11;sbit K3=P12;sbit K4=P13;uchar shi,fen,miao,ri,yue,nin;uchar code table= Jinxin&GYY;uchar code table1= 00:00:57;uchar nu

20、m,num1,count;uint i,sh,ge,s,g;void delay(uchar time) /延时 uint j; for(;time0;time-) for(j=0;j125;j+); void write_com(uchar com) /写指令函数 en=0; rs=0; delay(5); P0=com; delay(5); en=1; delay(5); en=0;void write_data(uchar dat) /写数据函数 en=0; rs=1; delay(5); P0=dat; delay(5); en=1; delay(5); en=0;void init(

21、) /初始化 en=0; rw=0; write_com(0x38);/设置16X2显示,5X7点阵,8位数据接口 write_com(0x0c);/设置开显示，不显示光标 write_com(0x06);/写一个字符后地址指针加1 write_com(0x01);/显示清零，数据指针清零 for(i=0;i(sizeof(table)-1);i+) /第一行写 write_com(0x80+i); write_data(tablei); for(i=0;i(sizeof(table1)-1);i+) /第二行写 write_com(0x80+0x40+i); write_data(table

22、1i);miao=56;fen=59;shi=23; TMOD=0x01; /time0作为定时器工作在模式1下TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%6;EA=1; /开启总中断ET0=1; /开启time0中断TR0=1; /启动time0void write_sfm(uchar add,uchar num) /时分秒函数 sh=num/10; /分离出十位 ge=num; /分离出个位 write_com(0x80+0x40+add); /第二行数据指针位置调整 write_data(0x30+sh); /更改显示数据的十位 write_data(

23、0x30+ge); /更改显示数据的个位 void timer0() interrupt 1 /time0中断 TH0=(65536-50000)/256; /重装初始值 TL0=(65536-50000)%6; count+; if(count=20) /20次到则满一秒 count=0; miao+; if(miao=60) miao=0; fen+; if(fen=60) fen=0; shi+; if(shi=24) shi=0; write_sfm(4,shi); write_sfm(7,fen); write_sfm(10,miao); void keyscan() /键盘扫描 i

24、f(K1=0) /按下K1 delay(5); if(K1=0) num1+; while(!K1);/等待释放 if(num1=1) TR0=0; write_com(0x0e); /显示光标，不闪烁 write_com(0x80+0x40+0x0b); /数据指针移动到秒的个位处 write_com(0x0f);/显示光标，闪烁 if(num1=2) write_com(0x80+0x40+0x08); /数据指针移到到分钟的个位处 if(num1=3) write_com(0x80+0x40+0x05); /数据指针移到到小时的个位处 if(num1=4) num1=0; /清零 wri

25、te_com(0x0c); /重新显示 TR0=1; /重新启动计时 if(num1!=0) /按下K2则选择时/分/秒 加1 if(K2=0) delay(5); if(K2=0) while(!K2); if(num1=1) delay(20); miao+; if(miao=60) miao=0; write_sfm(10,miao); write_com(0x80+0x40+0x0a); if(num1=2) fen+; if(fen=60) fen=0; write_sfm(7,fen); write_com(0x80+0x40+0x07); if(num1=3) shi+; if(

26、shi=24) shi=0; write_sfm(4,shi); write_com(0x80+0x40+0x04); if(num1!=0) if(K3=0) /按下K3则选择时/分/秒 减1 delay(5); if(K3=0) while(!K3); if(num1=1) delay(20); miao-; if(miao=-1) miao=59; write_sfm(10,miao); write_com(0x80+0x40+0x0a); if(num1=2) fen-; if(fen=-1) fen=59; write_sfm(7,fen); write_com(0x80+0x40+0x07); if(num1=3) shi-; if(shi=-1) shi=23;