单片机程序设计—电子密码锁.docx

名目名目1中文摘要2第一章概述529其次章系统总体方案设·计·················6第三章硬件电路设计···················103.1 键盘电路设计103.2 LED显示电路 123.3 开锁警电路15第四章软件设计174.1 软件设计思路· 4.2各子程序设计···················· 17····················17第五章系统调试22第六章心得体会23第七章参考文献24附 录25源程序清单25中文摘要摘要：在日常生活和工作中，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方法来解决。假设使用传统的机械式钥匙开锁， 人们常需携带多把钥匙，使用极不便利，且钥匙丧失后安全性即大打折扣，随着科学技术的不断进展，人们对日常生活中的安全保险器件的要求越来越高。为满足人们对锁得使用要求，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、本钱低、功耗低、易操作等优点。在安全技术防范领域，具有防盗报警功能的电子密码锁渐渐替代传统的机械式密码锁，抑制了机械式密码锁密码量少、安全性能差的缺点，使密码锁无论在技术上还是在性能上都大大提高一步。随着大规模集成电路技术的进展，特别是单片机的问世，消灭了带微处理器的只能密码锁，它除了具有电子密码锁的功能外，还引进了智能化治理、专家分析系统等功能，从而使密码锁具有很高的安全性、牢靠性，应用日益广泛。随着人们对安全的重视和科技的进展，很多电子智能锁指纹识别、IC 卡识别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。而且指纹识别器假设在公共场所使用存在简洁机械损坏，IC 卡还存在简洁丧失、损坏等特点。加上其本钱较高，肯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。基于以上思路，本次设计使用 ATMEL公司的 AT89C51 实现基于单片机的电子密码锁的设计，其主要具有如下功能： 密码通过键盘输入，假设密码正确，则将锁翻开。报警、锁定键盘功能。密码输入错误数码显示器会消灭错误提示，假设密码输入错误次数超过三次，蜂鸣器报警并且锁定键盘。电子密码锁的设计主要有三局部组成：4×4 矩阵键盘接口电路、密码锁的掌握电路、输出八段显示电路， 另外系统还有 LED 提示灯，报警蜂鸣器等。 密码锁设计的关键问题是实现密码的输入、清楚、更改、开锁等功能；（1） 密码输入功能：按下一个数字键，一个“” 就显示在最右边的数码管上，同时将从前输入的全部“”向左移动一位。（2） 密码去除功能：当按下去除键时，去除前面输入的全部值，并去除全部显示。（3） 开锁功能：当按下开锁键，系统将输入与密码进展检查核对，假设正确锁翻开，否则不翻开。主要的设计实施过程：首先，选用 ATMEL 公司的单片机AT89C51，以及选购其他电子元器件。其次步， 使用 DXP2023 设计硬件电路原理图，并设计PCB 图完成人工布线后因 PCB 板损坏打算承受万能板焊接的方法。第三步，使用KEIL UVISION3 软件编写单片机的C 语言程序、仿真、软件调试。第四步，使用 PROTEUS 软件进展模拟软件、硬件调试。最终，联合软、硬件调试电路板，完本钱次设计。关键词： 4×4 矩阵键盘： AT89C51；密码锁；密码二次确认。第一章 概述随着科技的进展，单片机已不是一个生疏的名词，它的消灭是近代计算机技术进展史上的一个重要里程碑， 由于单片机的诞生标志着计算机正式形成了通过计算机系统和嵌入式计算机系统两大分支，单片机单芯片的微笑体积和低的本钱，可广泛的嵌入到如玩具、办公自动化设备、金融电子系统、舰船、个人信息终端及通讯产品中，成为现代电子系统中最重要的智能化工具。本文所涉及的是市场占有率最高的是MCS51 系列， 由于世界上最多知名的IC 生产厂家都生产 51 兼容的芯片。到目前为止，MCS51 单片机已有数百个品种，还在不断推出功能更强的产品。本设计是基于单片机的密码锁设计方案，依据要求， 给出了该单片机密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、单片机存储单元的安排，汇编语言 程序及具体注释等内容。其次章 系统总体方案设计方案一：承受数字电路掌握。其原理方框图如图图 2-1 数字密码锁电路方案承受数字密码锁电路的就是设计简单开头计时键盘输入密码校验电路开 锁执行电路限时报警开门报警次数检测锁定 5 分钟220V电源VCC市电供电电路电子切换开关关蓄电池断电检测充电电路用以 74LS112 双 JK 触发器构成的数字规律电路作为密码锁的核心掌握。共设了 9 个用户输入键，其中只有 4 个是有效地密码案件。其它的都是干扰按键，假设按下干扰键，键盘输入电路自动清零，原先输入的密码无效，需要重输入：假设用户输入密码的时间超过 40 秒一般状况下，用户不会超过 40 秒，假设用户觉得不便，还可以修改电路将报警 80 秒。假设电路连续报警三次，电路将锁定键盘 5 分钟，防止他人的非法活动。电路由两大局部组成：密码锁电路和备用电源，其中UPS 电源是为了防止由于停电造成的密码锁电路失效， 使用户免遭麻烦。密码锁电路包含：键盘输入、密码修改、密码检测、开锁电路、执行电路、报警电路、键盘输入次数锁定电路。方案二：承受一种是用以 AT89S51 为核心的单片机掌握方案，利用单片机敏捷的编程设计和丰富的 IO 端口，及其掌握的准确性，不但能实现根本的密码锁功能， 还能添加调电存储、声光提示甚至添加遥控掌握功能。其原理如下图。矩阵键盘掌握输入错误锁定键延时报警掌握电8259AT24C02 掉电存单片机开锁掌握电路串口显示电路指示电路通过比较以上两种方案，单片机方案有较大的活动空间， 不但能实现所要求的功能而且能在很大的程度上扩展功能，而且还可以便利的对系统进展升级，所以我们承受后一种方案。初步设计思路如下：输入密码用矩形键盘，用 74JS247 驱动数码管发光显示数码，用 74LS138 掌握各位显示器分时进展显示。用发光二极管代替开锁的电路，用发光表示开锁。输入密码错误次数超过 3 次，系统报警。翻开电源后，显示器显示“ 000000”，设原始密码为“123456”，只要输入次密码便可开门。这样可预防停电后再来电时无密码可用。按“C”键，去除显示器为“000000”。欲重设定密码，先输入密码在案“*”。输入密码，再按“D”。假设密码与设定密码一样，则开门，否则显示器清为“000000”。软件的设计主要包括键盘键值的读书，LED 显示程序， 密码比较程序和报警程序。第三章 硬件电路设计3.1 阵键盘，所以本设计就承受行列式键盘，同时也能削减键盘与单片机接口时所占用的 1/0 线的数目，在按键比较多的时候，通常承受这样方法。其原理如图每一条水平与垂直线的穿插处不相通，面是通过一个按键来连通，利用这种行列式矩阵构造只需要 N 条行线和M 条列线，即可组成具有N×M 个按键的键盘。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。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。比照图所示的 4×4 键盘，说明线反转发工作原理。首先区分键盘中有无按键按下，有单片机 I/O 口向键盘送全扫描字，然后读入行线状态来推断。方法是：向行线输出全扫描字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，假设有按键按下，总会有一根行线电平被拉至低电平从而使行线不全为 1。推断键盘中哪一个键被按下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：一次给列线送低电平，然后查全部行线状态，假设全为 1，则所按下的键不在此列；假设不全为 1，则所按下的键必在此列，而且是在与零电平线相交的交点上的那个键。具体的功能设计如表：按键键名功能说明0-9 键数字键输入密码*键重设密码键设定密码D 键确定键比较密码#键去除键使显示器清零3.2 LED 显示电路本系统设计的显示电路是为了给使用者以提示面设置的，本系统的显示承受串行显示方式，只使用单片机的一个串行口，利用 74LS247 驱动数码管发光显示数码和74LS138 掌握位选信号，就可以完成单片机的显示功能， 显示电路的电路原理图如下图。用PO.0-PO.3 接74LS247 的A,B,C,D四端口，74LS247的输出口接LED 的七段显示；而PO.4-PO.6 接 74LSI38 的A,B,C 三个输入口，74LS138 的输出口接LED 的位显示。通过软件实现数字和位掌握。表 3.274LS247 的规律功能表十进制数 输入 输出 字型A3 A2 A1 A0 QA QBQCQDQE QF QG000000000000010001100111112001000100102300110000110340100100110045010101011005601100100000670111000111178100000000008910010000100974LS138 掌握位循环显示，共规律功能表如表 3.3： CBAY1 Y2 Y0 Y3 Y4 Y5 Y6 Y70000111111001101111110101101111101111101111100111101111011111101111011111101111111111103.3 开锁电路在本次设计中，基于节约材料的原则，临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，电路图图 3.3 所示。当P2.0 口输出低电寻常，二极管发光，表示开锁。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峰鸣器工作时需要 100mA 驱动电流。蜂鸣器电路如下图。当 89C51 的P2.1 口输出为低电寻常，蜂鸣器产生蜂鸣声，89C51 输出为高电寻常，蜂鸣器不发胜。4.1 软件设计思路第四章 软件设计电子密码锁工作的主要过程是LED 数码管提示开头输入密码，通过键盘输入密码，同时 LED 显示密码输入状况，按下确认键后密码的正确性， 作出开锁或报警处理。当输入密码连续输入错判3 次时，系统报警。密码的设定，在此程序中密码是固定 40H45H 中，假设预设的密码为“123456”共 6 位密码。由于承受两个按键来完成密码的输入，嘛呢其中一个按键为功能键， 另一个按键为数字键。在输入过程中，首先输入密码的长度，接着依据密码的长度输入密码的位置，直到全部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。进入密码的推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1 键盘扫描子程序键盘扫描流程图如图 4.2.1开头设置初值送入进展扫描初调消退抖动子程序舍 C1 左移测Y读PI 值CD2AD7R5D7设 C1 右移扫描列调用显示子程序CD2完毕键盘扫描子程序如下L2 :MOVR3，#0F7H MOVR1，#00HL3：MOVA,R3 MOVP1，A MOVA,P1 MOVR4，A SETBCMOVR5，#04H L4：RLCAJNCKEYIN INCR1DJNZR5，L4CALL DISP MOV A,R3 SETB CRRCA MOVR3，A JCL3JMOL22 LED 显示子程序LED 显示流程图如图 4.2.2开头载入按键值按键值+的扫描值送 PO 口输出DISP:MOVR0，#45H DISP1：MOVA,R0ANDA,#50H MOVP0，A CALLDELAY DECR0MOVA,#R0 ADD A,#40H MOVP0，A CALLDELAT DECR0MOVA, R0 ADDA ,#30H MOVP0，A CALLDELAYDECR0 MOVA,R0 ADDA,#20H MOVP0,ACALLDELAY DECR0MOVA,R0 ADDA,#10H MOVP0,A CALLDELAY DECR0MOVA,R0 ADDA,#00H MOVP0,A CALLDELAY RET3 密码比较和报警程序密码比较和报警流程图如开头N比较第一位清零显示N比较下一位记录错误次数YN6 位比较完?3 次则报警正确开锁清零密码比较和报警程序：COMP:MOV R1，#45H MOV R0，#35H MOV R2, #06HC1: MOV A,R1XRLA,R1 JNCC3DECR1DECR0 DJNZR2,C1 CLRP2,0 MOVR2,#200C2:MOVR6,#248DJNZR6,$DJNZR2,C2C3:INCR5MOVA,R5 MOVR5,A CJNER5,#03H CLRP2,1MOVR5，#00HMOVR5，#00H C4： JMPSTART第5章系统的调试本次调试承受Protues 软件仿真。首先设计电子密码锁的源程序，源程序经过汇编后，生成的目标文件经过仿真调试。依次按下 1,2,3,4,5,6， LED 显示如图 5.1按下确定键后，二极管亮，表示密码正确开门。如图第六章 心得体会课程设计是培育学生综合运用所学学问，进展，提出，分析和解决实际问题，熬炼实践力量的重要环节，是对学生实际工作力量的具体训练和考察过程，随着科学技术进展的如月异，单片机已经成为当今世界计算机应用中空前活泼的领域，在生活中可以说是无处不在。因此作为一个二十一世纪的大学来说，把握单片机的开发技术是格外重要的。回忆起此次单片机课程设计，至今我仍感慨颇多。确实，从选定到定稿，从理论到实践，在整整两星期的日子里，可以说是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以稳固以前所学过的学问，而且学到了很多书本上没有学过的学问。通过这次课程设计，使我懂得了理论与实践想结合是很重要的，只有理论学问是远远不够的，只有把所学理论学问和实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会效劳，从而提高自己的实际动手力量和独立思考的力量。在设计的过程中遇到问题，可以说是困难重重，这到底是第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中觉察自己的缺乏之处，对以前所学过的学问解释的不够深刻，把握得不够结实，对单片机汇编语言把握得不好，通过这次课程设计之后，肯定把以前所学过的学问重温故。这次课程设计最终顺当完成了，在设计中遇到了很多编程问题，在同学的帮助下，最终得到解决，格外感谢！第七章 参考文献【1】单片机原理及应用王印旭编 机械工业出版社 2023【2】单片机应用程序设计技术 周航慈著 北京航空航天大学出版社【3】黄志君，顶峰，王建，轮胎压力检测系统监测系统设计【J】。广西工学院报.20234：912.【4】单春贤，韩钧等。一种集成度较高的轮胎压力监测系统设计【J】。拖拉机与农用运输车，20236：3338【5】张洪润 单片机应用技术教程 北京：清华大学出版社，1997【6】沙占友 A Study of the Control System with Intelligent Temperature Sensors. ICEMI 第四届国际电子测量学术会谈论文集，电子测量与一起学报。第 13 卷，19988，ISTP 收录【7】The Inerl Microprocessors Architecture,programming,and Interfacing.高等教育出版社影印版，2023 20-081201-05-01【 8 】JONATHAN D.NASH, DOUGLAS R.CALDWELL,MICHELJ.ZELMAN,AND JAMES N.MOUM A Thermocouple Probe for HighApeed Temperature Measurement in the Ocean.Manuscript received 18August 1997,in final form 9Novomber 1998:1447-1449.【9】OMEGA Engineering Thchnical Reference . Thermocouple Home :/ omega /prodinfo/Thermocouple Sensor.html.【 10 】 Using Thermocouple Sensors Cryogenic Control Systems,Inc. :/ cryocn /CCApp1Notes/ThermoApps.pdf.附录源程序清单ORG00H MOVR5,#00HMOVR7，#00HDJNZR7，$ MOVR6，#10H MOVR6，#06H MOVR1，#35HL1： MOVA,R7MOV DPTR,#TABLE MOVC A,A+DPTR MOV R1，ADEC R1INC R7DJNZ R6，L1 START: ORL P2，#0FFHMOV R4，#06H MOV R0，#40HCLEAR: MOV R0，#00h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，A CALLDELAY DECR0MOVA,#R0 ADDA,#10H MOVP0,A CALLDELAY DECR0MOVA,R0 ADDA,#00H MOVP0,A CALLDELAY RETSET0:MOV R3,#06HMOVR0,#40H MOVR1,#30HE1:MOVA,R0XCHA,R1 INCR0INCR1 DJNZR2,E1CALLDELAY E2:JMPSTART COMP:MOVR1,#45HMOVR0,#35HMOVR2,#06HC1:MOVA, ,R1XRLA,R0JNZC3DECR1DECR0DJNZR2,C1CLRP2,0MOVR2,#200C2:MOVR6,#248DJNZR6,$DJNZR2,C2C3:INCR5MOVA,R5MOVR5,ACJNER5,#03H,C4CLRP2,1MOVR5,#00HC4:JMPSTARTDISP2:MOVR0,#35HCALLDISP MOVA,P1 XRLA,R4 JZDISP2CALLDELAY JMPSTARTDELAY:MOVR7,#C3D3:MOVR6,#248DJNZR7,D3RET0RG300HTABLE:DB01H02H03H0CHDB04H05H06H0DHDB07H08H09H0EHDB0AH00H0BH0FHDB01H02H03H04H05H06HEND