无线遥控密码锁设计与实现.doc

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1、页眉设置 论文编号： 广州商学院本科毕业论文（设计）题 目：无线遥控密码锁设计与实现软件模块的设计 姓 名：卢志聪学 号：201508030030院 系：信息技术与工程学院专业班级：电子信息科学与技术 应电1501指导教师：李宇宁2019年5月19日本科毕业论文（设计）原创性声明本人郑重声明：所呈交的毕业论文（设计），是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日本科毕业论文（设计）

2、版权使用授权书本论文（设计）作者完全了解学校有关保留、使用毕业论文（设计）的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文（设计）的复印件和电子版，允许论文（设计）被查阅和借阅。本人授权广州商学院可以将本论文（设计）的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本论文（设计）。本论文（设计）属于1保密，在_年解密后适用本授权书。2不保密。（请在以上相应方框内打“”）作者签名： 日期： 年 月 日指导老师签名：日期： 年 月 日无线遥控密码锁设计与实现摘要 电子密码锁具有编码灵活、密码量极大的特点，在使用方面非常方便安全。当今使用比较广泛的是按键式和卡片钥

3、匙式电子密码锁，相较于传统的机械锁构造简单，安全性不高，易生锈失效的特点，电子密码锁具有高保密性和使用灵活的特点，有效地减少了撬锁、穿孔、撞锁等非法开锁技术带来的风险，电子密码锁也因此受到了广大用户的青睐。本系统设计的是一个红外遥控密码锁，可以用遥控开锁也可以用键盘开锁，主控制器为单片机stc89c51，采用4*4的16键矩阵键盘用来作为输入端，输出端显示用lcd1602液晶显示器。密码采用标准的6位密码制，可以设置密码，修改密码，输入错误的密码时lcd1602显示密码错误的提示，输入密码错误次数超过规定次数就会发出警报声，正确输入密码时lcd1602显示密码正确的提示并且自动开锁。密码的有效

4、输入字符为0-9，功能多样，成本也是非常低廉，使用非常简单。关键词：单片机； lcd显示；电子密码锁；4*4矩阵键盘Abstract The electronic code lock has the characteristics of flexible coding and great password, and is very convenient and safe to use. Nowadays, the button type and card key type electronic code lock are widely used. Compared with the tradi

5、tional mechanical lock, the structure is simple, the safety is not high, and the rust is invalid. The electronic code lock has high confidentiality and flexible use. It effectively reduces the risks caused by illegal unlocking techniques such as shackles, perforations, and locks, and electronic pass

6、word locks are therefore favored by users.The system is designed with an infrared remote control code lock, which can be unlocked by remote control or by keyboard. The main controller is single-chip stc89c51, which uses 4*4 16-key matrix keyboard as input and output display with lcd1602 liquid cryst

7、al display. . The password adopts the standard 6-digit password system. It can set the password, change the password, and enter the wrong password. lcd1602 displays the password error prompt. When the password is entered more than the specified number of times, the alarm will sound. When the passwor

8、d is entered correctly, lcd1602 displays the correct password. Prompt and unlock automatically. The valid input characters of the password are 0-9, the functions are diverse, the cost is very low, and the use is very simple.Keywords: single chip; lcd display; electronic password lock; 4*4 matrix key

9、board目录摘要IAbstractII目录III1绪论11.1课题背景和意义11.2无线遥控密码锁发展趋势22系统分析与设计32.1需求分析32.1.1系统设计概要32.1.2系统设计原理32.1.3系统设计流程图42.2方案设计与选择52.3详细设计52.4本系统的优势与创新63系统软件设计与实现73.1主要程序模块设计73.2键盘扫描程序设计73.3液晶显示程序设计103.4密码程序设计123.5开锁程序设计144调试与仿真154.1软件调试154.2软件仿真164.2.1调试结果184.2.2问题解决194.3使用说明书195总结与展望215.1总结215.1.1优点215.1.2缺点

10、215.2展望21附录23参考文献59致谢60IV1 绪论1.1 课题背景和意义近几年来，电子技术和微机控制技术快速稳定发展，高级芯片不断涌现投入市场，性能数量爆发式的增长，芯片制程在提高，成本也在下降，越来越多芯片不再是奢侈品。传统芯片单片机也从当时的4位、8位单片机，发展到了如今的300M的高速单片机，速度不断地在提升，单片机的性能也在日渐完善，稳定、快速、抗干扰性强已成为当经单片机的主要特点。由于单片机快速稳定以及抗干扰性很强，价格也非常的便宜，再加上芯片的集成度高、体积小重量轻、超低的功耗以及超强的运算能力，成为了各种微型控制器的首选，广泛地应用在国民经济建设、军事化设备、企业生产和民

11、用设备中。本设计经过多方面考虑，采用单片机而不是嵌入式芯片作为主控制芯片，以及采用一些附加电子元器件作为数据采集和控制，最终完成设计目标。在设计过程中检验并提高自身对电路设计和编程能力的掌控能力，了解电子产品系统设计流程以及对电路板的实际制作和提高对程序的调试排错能力，加强自己对电路原理、单片机和微机控制技术的实际应用能力，提高自己的竞争力。自古以来，锁一直在人类社会生活中扮演这重要的角色，是安全与隐私的保障，所以人们对它的要求自然而然是非常高的，安全、可靠、防盗是每一把锁应该具备的功能。随着生活水平的不断提高和现代化建设的推进，人们对于锁的要求也越来月高，不仅仅要安全可靠，而且还要使用方便，

12、各种电子密码锁在这种需求下应运而生，IC磁卡识别门禁系统、指纹识别门禁系统、人脸识别门禁系统以及本文所设计的无线遥控密码锁等。据有关资料介绍，电子密码锁的研究从20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。像IC磁卡识别密码锁和指纹识别密码锁在很早之前就已经在使用了，但是由于这些高科技的东西成本比较昂贵，并没有普及开来，反而是遥控密码锁和按键式的电子密码锁应用比较广泛。传统机械锁或者IC磁卡验证的开锁方式有个很大的缺点就是使用者经常忘记携带钥匙或者IC磁卡，此情此景是每个使用过机械钥匙开锁和IC磁卡识别开锁的系统的人都经历过的场景，而且无法避免

13、。无线遥控密码锁的设计初衷是为了提高锁的安全性和使用方便性，当无线遥控密码锁与按键锁密码验证开锁相互配合使用时，一方面体现了电子密码锁使用的方便携带与易于使用的特点，另一方面有效地解决了使用者忘记携带钥匙或者遥控器的烦恼。20实际80年代后是电子集成电路的快速发展阶段，随着集成芯片的不断发展，电子锁的体积在不断缩小，可靠性也在不断提高，抗干扰能力也在增强。电子密码锁的体积也随着缩小，可靠性和稳定性不断增强，广泛应用在安全性要求较高的场合之中，由于电子密码锁需要源源不断的电源提供能量，其发展范围也在一定程度上受限于电力的发展，普及推广比较困难，所以在民用这一块一直表现的不温不火。当今社会，电子密

14、码锁技术经过不断地改良与创新，出现了百花争鸣的现象，特别是智能家居的兴起，将生活智能化推向了高潮，电子密码锁的种类也越来繁多，人们的选择也越来越多，电子密码锁的市场竞争也越来越大，便宜的价格，优越的性能成为了人们选择电子密码锁重要依据。目前来讲，电子密码锁技术已被广泛的应用与西方主要发达国家之中，西方发达过家的电子密码锁技术相对于国内来说要更加先进，由于芯片技术的发展落后，我国的的电子锁等智能门禁系统要落后于西方发达国家，虽然近几年来我国电子科技高速发展，但我国的电子锁整体水平还是相对较低，尚处于国际上70年代左右，而且电子密码锁的成本也相对较高，市场上所见的电子密码锁仍然以按键式的电子密码锁

15、为主按键式电子密码锁以及磁卡识别电子密码锁已引进国际先进水平，目前，国内也有许多企业在生产和研发智能门禁系统。但在普通民用方面还不够完善于广泛。总体来说电子密码锁还是存在着庞大的市场与发展前景，相信在不断的努力与改进下，我国的智能门禁系统能普及开来，真正过上电子智能化的生活。1.2 无线遥控密码锁发展趋势无线电具有绕射和穿透特性，在一定的距离范围以内，无线控制设备可以不受方向角度的限制，从而可以自由的使用与发挥。不仅如此，无线电波之间的干扰可以通过编码的方式来减少或者消除，采用特定的编码和解码技术还可以防止无线电波之间的相互干扰，无线电波可以调节载波频率等方法增强抗干扰的能力。而无线遥控密码锁

16、能将无线电传输技术和密码编码解码技术进行整合，一方面能够实现在原有的密码锁编码解码性能的，另一方面增加了抗干扰和反破解的风险。研发新型的遥控密码锁系统，使用户在一定范围内的任何位置都能进行开锁。无线遥控密码锁的实际应用十分广泛,在一些门禁系统、银行系统、无人售货机中都能经常看到无线遥控密码锁的影子。在电子信息技术日新月异的发展过程中,具有防盗报警，安全加密的电子密码锁必将淘汰古老的机械式锁具。电子密码锁凭借着安全性高、功耗低、易操作等优点,正受到越来越多人的欢迎。2 系统分析与设计2.1 需求分析随着人类社会的不断发展，安全和隐私越来越被人们所重视，传统的机械式锁具在人类历史中扮演着重要的角色

17、，守护着人们的安全与信息隐私。然而道高一尺魔高一丈，总有一些不法分子想尽办法盗取人们的钱财与信息，有人能制作出锁具就有人能够破解锁，特别是传统的机械锁，容易被撬开和撞钥匙开锁。经研究，字符、图案、人体的生物特征的一些特有的信息可以作为独一无二信息认证，是作为电子密码锁的很好的一种认证方式，比如将各种字符组合起来并且改变字符的长度可以增加这种密码的强度，以及近来很火的指纹认证和人脸识别技术，不法分子想要进行随机破解的可能性几乎为零。电子密码锁具有超高的保密性，被广泛应用在防范森严的银行金库等场所，具有很高的使用价值。2.1.1 系统设计概要（1）本设计采用lcd液晶显示器作为输入信息提示以及用来

18、输出结果，但是为了防止密码被偷窥需要将密码显示方式设置为密文形式，即用*号显示输入的信息。（2）密码设置采用目前比较主流的6位式密码验证方式。（3）lcd液晶显示器能够在输入正确密码时提示open!的开锁提示，密码输入错误时提示erro，在输入密码之前液晶显示器显示input password的提示语。（4）实现输入密码错误超过限定的三次电子密码锁定。（5）44的矩阵键盘其中包括0-9的数字键、*、#和A-D的功能键（6）本产品具备报警功能，当输入密码错误时蜂鸣器响并且LED灯亮。（7）密码可以由用户自己修改设定（只支持6位密码），修改密码之前必须再次输入密码，在输入新密码时候需要二次确认，以

19、防止误操作 。2.1.2 系统设计原理本系统主要运用单片机控制技术、红外无线通信原理、按键扫描原理、液晶显示原理和继电器开关原理等关键技术，设计一个能够永久保存密码，通过按键输入密码以及红外无线遥控器输入密码两种方式进行开锁的无线遥控密码锁系统。系统开锁的原理如下，采用单片机作为主控制芯片，以lcd1602作为显示器用来显示用户输入的密码以及显示一些提示信息，提示用户当前所处的操作状态，用户每次进行开锁的时候可以需要输入密码，密码有6位，每次开锁需要正确输入密码，键盘上的输入或者从红外无线遥控接收到的数据会与系统保存的密码进行对比，判断，如果密码是正确的，则继电器会吸合，锁打开。密码错误则不开

20、锁，本设计主要由单片机、矩阵键盘、液晶显示器和密码存储等部分组成。其中矩阵键盘用于输入数字密码和进行各种功能的实现。由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自己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报警电路控制开锁还是报警，实际使用时只要将单片机的负载由继电器换成电子密码锁的电磁铁吸合线圈即可，当然也可以用继电器的常开触点去控制电磁铁吸合线圈。本系统共有两部分构成，即硬件部分与软件部分。其中硬件部分由电源输入部分、键盘输入部分、密码存储部分、复位部分、晶振部分、显示部分、报警部分、开锁部分组成，软件部分对应的由主程序、初始

21、化程序、LCD显示程序、键盘扫描程序、启动程序、关闭程序、建功能程序、密码设置程序、EEPROM读写程序和延时程序等组成。其原理框图如图2-1-2所示。STC89C51键盘输入复位电路密码存储电路晶振电路电源输入显示电路报警电路开锁电路图2-1 电子密码锁原理框图2.1.3 系统设计流程图图2-2 单片机控制密码锁原理图2.2 方案设计与选择方案一：以数字电路作为核心控制采用纯粹的数字逻辑电路作为设计方案具有简单、成本比较低的优势，但是随着而来的劣势也很明显。以74HC109双J-K触发器为例，74HC109在电路中产生一个出发开锁的信号，触发与开锁相关电路产生开锁动作。设置11个独立按键作为

22、用户的密码输入按键，但其中只有6个独立按键作为密码的有效按键，剩下的5个独立按键是用来扰乱正确密码的按键，当用户按错扰乱按键，键盘电路会将之前输入的密码清零，使得用户还得从第一位密码从新输入。触发器只能固定维持信号一段时间，所以用户在输入密码时的时间不能太长，（一般情况为15秒），超过维持时间电路会产生报警信号，报警电路进行工作。发生这种情况时键盘电路将会失效5分钟（即5分钟内按键按下无效），避免出用户外的人非法操作。这种数字电路设计的方案利益在于电路设计简单，不好之处在于没有体现出密码锁的准确性和安全可靠性。因此本设计不采用这个方案。方案二：用STC89C51单片机作为核心控制芯片控制外设的

23、方案STC89C51单片机电子电路设计中经常使用到的一种高度集成芯片，本设计的主要功能是编程控制电路，STC89C51芯片具有4组I/O端口可以用来控制电路，其在编程控制程序方面也相对与纯电子电路较为灵活，而且抗干扰性方面也有着良好的表现，不但可以采用编程的方式来灵活地控制电路，而且采用这种集成芯片的好处就是可以极大地简化我们设计电路的复杂难度。通过对比可以发现，采用方案二不仅控制灵活、编码方便、保密性好以及拥有强大的扩展能力，采用此方案更加贴切生活，更加符合我们的设计需求，所以本次设计采用此方案。2.3 详细设计（一）主要功能：1.本系统采用6位密码验证的方式开锁，输入密码显示在lcd160

24、2液晶显示器中显示，显示模式为非明文的方式，以方便用户插看输入状态，如果输入的密码正确则开锁，并且显示open！2.用户可以自行修改6位密码，修改密码时必须在开锁的状态下才能进行。而且为了防止用户误按或者忘记输入的密码造成无法开锁的问题，本系统设置了密码验证的方式，即用户要输入两次密码，而且两次输入的密码必须一致才能设置成功，否则设置失败。3.为了杜绝非法操作尝试破解密码，密码的错误输入次数限制在3次以内，一旦错误次数达到3次以上蜂鸣器将会发出报警并且锁定键盘的输入状态，禁止再次输入。4.24C02有复位、掉电保存密码功能。5.采用光度传感器采集当前的亮度以调节液晶屏亮度从而达到节能的效果。6

25、.本设计可以通过使用按键输入密码的方式进行开锁，也可以通过使用红外无线遥控器输入密码来解锁，输入必须是数字0-9之间的数字。（二）按键说明：（主板）排列方式：1 2 3 A4 5 6 B7 8 9 C* 0 # DABC无定义，*号键为取消当前操作，#号键为确认，D键为修改密码。2.4 本系统的优势与创新目前市面上大部分密码锁主要采用指纹识别、人脸识别以及打卡识别的方案，这种方案安全性好，也相当方便，省去了手动拧钥匙的麻烦。但也存在一些缺点，比如打卡设别的智能锁方案，必须将卡片放在感应模块上，不能远程输入密码验证并开锁。对于指纹识别锁来说，其成本相当高，光是一个指纹识别模块就价格不菲，对于普人

26、来说难以承担这高昂的费用。人脸识别门禁系统普及率很低，一个人脸识别系统至少需要一个摄像枪用于检测人脸，同时也要一台性能强悍的服务器做为人脸算法提供计算基础，开发周期也相当长，是成本非常大的一个工程，价格更是令人望而却步，不适合民用，目前这项技术大多数用于企业机构。相比与指纹识别系统、打卡感应识别系统和人脸识别系统，无线红外遥控密码锁最大的优点就是成本低廉，无论是企业还是普通民众都有能力用上这性能稳定价格美丽的产品。与传统的按键密码智能锁相比，本系统进行了一些创新，传统的按键密码锁容易被人偷窥到密码，而本系统采用按键开锁和遥控输入密码开锁的功能，减少按键输入密码的使用，从而降低在人流众多的地方导

27、致密码被偷窥到的风险。同时本系统还采用光敏电阻控制lcd1602液晶显示器的背光亮度，传统的液晶要么是没有背光调节功能，要么就是手动调节背光亮度。本系统可以根据光照强度自动调节背光亮度而达到节能作用。3 系统软件设计与实现3.1 主要程序模块设计本系统软件设计由主程序、初始化程序、LCD显示程序、键盘扫描程序、键功能程序、密码设置程序、EEPROM读写程序和延时程序等组成。主要程序设计流程图如图3-1所示：开始初始化模式选择识别按键密码输入手动清除密码比较开门旧密码输入新密码输入存入缓存区再次输入密码重新输入设置完毕返回NANBY图3-1 主程序的流程图3.2 键盘扫描程序设计在单片机实际系统

28、设计中，要考虑的问题有很多，并不像书上描述的那样，想要设计什么功能就开端口，例如我们要设置一个简单流水灯功能，就拿简单的8个流水等来说，每个端口控制一个流水灯我们也需要占用一组端口，或是p0，p1，p3，p4中的一组，这样我们需要控制超过32个流水灯的系统就显得很吃力，甚至无法实现，这时候我们就需要想出一个办法来尽可能的占用比较少的端口去控制更多的设备，用最少的资源做最多的事，这是每一个程序设计者都需要考虑的事情，所以程序设计就显得尤为重要，程序设计的好坏能直接决定系统的好坏以及节约资源，在按键控制的设计过程中，如果采用简单的一对一控制的方式设计按键，如4*4的键盘，那么最少要16个i/o端口

29、，可想而知，这是对资源极大的浪费，同时也为其他设计带来麻烦，因为在一个成熟的系统中，不单只有一种设备挂在一个芯片上，在一个比较小型的系统中，单片机就像是电脑中的cpu，具有掌控全局的作用，负责各种硬件资源的调动与分配，是一个系统最重要的部分，但是单片机的端口数量是及其有限的，一个4*4的键盘就占用了半数的i/o口，可想而知，接下来的设计将被很大程度的限制住，为了节约资源，我们可以采取矩阵的方式设置键盘，一个4*4的矩阵键盘只需要占用8个i/o口，比一对一的控制方式节省了一半的资源，单片机可以最大化的利用资源，将剩下的资源更加合理的运用到其他设备上，为其他设备争取到更多资源空间。矩阵键盘的原理很

30、简单，将原来来要一一对应的端口改成4x4的扫描方式，原理是利用行扫描原理或者列扫描的原理，将4*4个键盘排列成一个矩形方阵，将每同一行的一个按键端口连接在一起接到一个单片机的i/o口，同一列的按键端口也连接在一起接到另一个单片机i/o口，为了方便判断，我们将每一行的i/o口排列在单片机的其中一组端口的低八位或者高八位，每一列的i/o口则接与行同一组的i/o口的其他底八位或者高八位，如同一行接底八位的话，同一列则接高八位，由于单片机运行速度很快，远远大于我们按下按键时电路从闭合到断开时的时间，在这段时间里单片机可以扫描很多次，那我们可以先从第一行或者第一列开始扫描，先给接第一行的单片机i/o口一

31、个底电平，其他端口7个端口为高电平，然后再去判断接每一列的端口是否有出现底电平的信号，因为当有一个按键被按下时，连接在被置底电平行一个i/o口的那一列的电平会被拉底，此时判断该端口所在的一组i/o的输出状态就可以判断是哪一个按键被按下。流程图如图3-2所示：图3-2 键盘扫描流程图3.3 液晶显示程序设计Lcd1602是一种工业型的字符型液晶显示器，根据其显示功能而命名，从名字上可以看出lcd1602是一个可以显示两行字符每行最多16个字符的液晶显示器件，lcd1602使用方法简单，价格也比较低廉，相比于可以显示图片和汉字的lcd12864来说，lcd1602的显示功能就比较受限，只能显示英文

32、字母、数字和一些简单的符号。但是价格相比于lcd12864却便宜很多，由于我们只用来做一些简单的提示与显示，完全没必要采用一些高级的液晶显示，只需要采用lcd1602进行简单的显示，例如提示输入密码液晶显示INPUT PASSWORD，每输入一个密码液晶显示一个*字符，做一些简单的字符一般的人都能看懂，而且还能节约成本。Lcd1602的体积小、重量轻、功耗低等优点被广泛应用于单片机系统中作为理想型显示器，例如温度显示、时间显示、计算器上的显示模块等。Lcd1602原理图如图3-3，lcd1602一共有16个引脚，其中D0-D7为数据输入输出口，读取命令和状态以及写入数据和命令都是通过D0-D7

33、进行数据的传输，在本系统中，D0-D7接在P0端口，要对D0-D7进行数据的读写就可以通过对P0进行数据的读写，RS为命令与数据选择端口，置1表示选择数据寄存器，置0表示选择指令寄存器。GND和VCC是电源的电源地和电源的正极，为lcd1602提供电源。V0是反视度调整，一般接地。R/W引脚为读写选择端口，置1代表读，置0代表写。EN是使能端，A是背光显示器的电源正极，接正5V电源，K是背光显示器的电源地，通过调节背光的电源电流可已调节背光的亮度，一般在电源与背光显示器的电源端口串接一个可变电阻，通过调节电阻的大小来达到控制背光亮度的目的。图3-3（lcd1602液晶显示器原理图）Lcd160

34、2使用，lcd1602虽然使用起来比较方便，但是其设置起来却比较麻烦，主要是其提供的功能比较多，比如光标的使用，有无光标、光标的移动方向、光标是否闪烁又或者字符要往哪个方向移动，就如同我们使用文字编辑工具一样，我们打开编辑软件就可已书写与编辑文字，但是这都是因为一些功能早已默认，比如文字方向从左到右，字体大小和颜色都是默认的。但是如果我们不满足于当前的样式我们就可以手动调节。如图3-4光标使用说明图；图3-4（光标功能说明图）在使用前我们需要将lcd1602初始化，包括读取lcd的忙状态、写入光标设置、字符的起始位置等一系列基本显示参数，然后延时一段时间给其一个反应时间，然后写入指令再延时，每

35、一次写指令与数据都要延时一段时间，否则可能达不到预期结果。3.4 密码程序设计本设计的程序设计采用分块设计，最后再整合统一的方法。要完成一件事就要有目标以及实现步骤，在本设计过程中，每一个功能都被划分为构成一个总系统的子系统，也就是一个个子程序，相比于把所有功能都集中写在一个主函数中，采用主函数调用子函数的方法更加方便设计与调试。在设计过程中，只需要将一个整个系统的功能拆分成一个一个小的目标，然后逐步编写好独立的子程序，这是一种总分的形式，首先要确定一个总的功能，然后在总体功能的不变的情况下将一个一个小的功能分解出来，让后在对小的模块进行完善，实现了所有子程序，例如按键扫描子程序、用来显示输入

36、密码状态的lcd液晶显示器显示程序、控制继电器开关的程序块、实现遥控与开锁端的红外无线通信子程序等等。然后再进行一个汇总，将一个一个子程序块拼接起来，在拼接过程中一边调试，一边叠加这些小功能程序块，这样逐渐累加功能块的好处是可以减少不必要的调试麻烦，每添加一个功能就对系统进行一次调试，每当出现问题的时候我们总是能第一时间发现问题的所在，并且及时对问题进行修正，不至于出现问题的时候无从下手，功能增多了之后难免会出现一些小问题，而程序往往是牵一发而动全身，可能改动了一个程序之后就会导致整个系统陷入瘫痪的状态，此时再进行修改不亚于系统重构所带来的麻烦，所以在设计之初选好方案与调试显得尤为重要。如图3

37、-5为密码设计程序流程图。 图3-5 密码设置流程图3.5 开锁程序设计开锁程序流程图如图3-6：图3-6 开锁程序设计流程图4 调试与仿真4.1 软件调试Kiluvision是比较流行的单片机程序开发软件，使用该软件可以进行单片机程序的编写与调试，其内置的一些函数库与单片机程序开发头文件非常方便好用，进行程序编写时，只需要将头文件包含进来就可以直接调用一些函数而不用声明该函数，列如_nop_()就是一个函数库自带的空操作函数，只要将头文件intrins.h包含进来，就可以不用声明函数而直接调用该函数。将调试好的c语言程序进行编译成二进制代码，图4.1图4.2为最终调试成功并生成二进制文件图。

38、 图4-1（keil编译程序成功图）图4-2 keil生成hex文件4.2 软件仿真Proteus是一款单片机仿真软件，能仿真绝大多数单片机硬件环境，在画好电路图后将程序烧入仿真软件中，就可以查看你所写的代码是否能跑得起来，与真实环境相比，软件仿真有好的一方面也有坏的一方面，从好的方面来说，我们可以快速设计电路，只要打开Proteus仿真软件，找到硬件设计所需要的芯片并将其拖入设计页面内，并且将线连接好就可以将程序烧录到虚拟环境中进行调试。这样做可以极大的节约我们开发的时间，因为虚拟环境中的每一个元器件、每一根线都可以通过操作鼠标从而获得与在实体环境中所得到的体验，这样我们不必在编写代码的过程

39、中不断的进行插拔接线、上电断电、烧录程序等一系列繁琐操作，我们只需要一台电脑就可以仿真完成大部分的操作。但是也不是说能在proteus中跑起来的程序就能在板子上跑起来，仿真软件与真实环境相比，仿真软件的要求会比较低，一般情况下没有什么重大的错误是可以在仿真环境中看到结果的，但是真实环境比仿真环境恶劣得多，所以仿真结果不能作为最终结果，一切成果取决与现实环境中的运行结果。使用proteus仿真时，先用killuvsion4将源程序编译转换成二进制.hex文件，然后再将.hex文件烧入到仿真的芯片中，如图4-3为proteus烧入二进制文件图，图4-4为仿真成功后输入密码时lcd1602显示开门的

40、状态图，图4-5为输入密码后亮黄灯的状态图。图4-3（proteus调用keil的hex文件进行仿真图）图4-4 （显示仿真图）图4-5 密码正确黄灯亮4.2.1 调试结果LCD的注意事项1.采用焊接方法将金属基PIN安装于LCD时，从玻璃末端到PCB的焊接位置的长度至少5mm，焊接温度必须在260以下，且焊接时间必须在10秒以内，以免焊接过程中对装置的损坏，确保焊接性能。在230，30秒条件下，90%的焊料须紧密附着于PIN上。2.对LCD基板或基PIN焊接位置的调整必须在安装前完成。严禁猛烈移动基PIN，否则会机械地破坏LCD屏与基PIN之间的连接点。焊接时平放LCD，尽量不让LCD受力。

41、3.焊接LCD基板时，将其小心、平衡地插入PCB插槽，以避免损坏基PIN或LCD基板。4.焊接时，LCD基板不应长时间置于焊锡蒸汽中，清洗PCB时，必须避免污染LCD基板，否则可能损坏显示器表面的偏光片及封口胶。5.显示器表面的保护膜直到焊接完成才可揭掉，禁止手指及其它硬物接触偏光片，禁止水和其他化学物质沾污装置，因为这些物质会污染显示器表面。单片机焊接注意事项：80s51单片机与其它单片机，dsp,arm芯片相比较而言是脆弱的，如果焊接时不小心就很可能把芯片损坏！建议用比较好的恒温可调的烙铁，功率在30瓦左右，温度控制在260到300度，建议采用点焊而不用拉焊，焊接时烙铁放在每个引脚的时间不

42、能太长（最好低于3秒）。上边提到的方法还不能确保芯片完好，对芯片有危害的还有带电烙铁的静电感应！烙铁质量不是太好的，焊接时可以把烙铁电源插头拔掉。其他的电子器件焊接须知：一般分四步骤进行。准备焊接:清洁被焊元件处的积尘及油污,再将被焊元器件周围的元器件左右掰一掰,让电烙铁头可以触到被焊元器件的焊锡处,以免烙铁头伸向焊接处时烫坏其他元器件。焊接新的元器件时,应对元器件的引线镀锡。加热焊接:将沾有少许焊锡和松香的电烙铁头接触被焊元器件约几秒钟。若是要拆下印刷板上的元器件,则待烙铁头加热后,用手或银子轻轻拉动元器件,看是否可以取下。清理焊接面:若所焊部位焊锡过多,可将烙铁头上的焊锡甩掉(注意不要烫伤

43、皮肤,也不要甩到印刷电路板上!),用光烙锡头沾些焊锡出来。若焊点焊锡过少、不圆滑时,可以用电烙铁头蘸些焊锡对焊点进行补焊。检查焊点:看焊点是否圆润、光亮、牢固,是否有与周围元器件连焊的现象。焊接流程按照附录I所示的电子密码锁的硬件联接原理图按下列顺序依次焊接：（1）焊接stc89c51芯片插针底座和51单片机最小系统所需要的基本电路。（2）焊接lcd液晶显示器插针。（3）焊接用来输入密码的矩阵键盘按键电路。（4）焊接电子密码锁的密码输入错误的报警电路。（5）焊接密码锁的开锁机构电路。（6）焊接单片机基本工作电路和一些扩展模块的电路。（7）焊接电源地及电源vcc等。4.2.2 问题解决技术总是在

44、磨练中成长，在失败中吸取教训，本设计在设计与调试之中也遇到过一些问题，在此总结了一些遇到的问题以及解决问题的方法：单片机的最小系统问题：电源、晶振电路和复位电路都无异常。Lcd不能显示的问题：（1）lcd液晶显示器在接通电源的时候不亮，首先排除时程序问题，不管有没有程序，lcd的液晶背光时可以通过物理手段调节的，由此推断是接线出现了问题。（2）程序烧录进去之后发现有时候不能显示字符，经调查发现初始化lcd液晶显示器时延时时间过短。（3）接通电源开门灯和报警电路就会工作，分析原因是单片机刚开始各个管脚输出高电平。4.3 使用说明书本密码锁分为两个模块，一个是按键开锁模块，由一个4*4的矩阵键盘作

45、为输入，密码为6位，有效输入数字为0-9，排列方式如表1-1表1-1 按键排列分布方式123A456B789C*0#D其中A，B两个按键为无效键，没有分配任何功能，1-0为密码输入键，C为删除键，当按下C按键时，删除最后一个输入的号码。*键为功能键，按下此按键取消当前操作，如果此时为开锁状态，按下此键，继电器吸合，红灯熄灭，门上锁，这样做的好处是当可以自己手动控制门关的时间，而不是开门几秒就自动锁门。#键为确定键，输入密码后按此键确认密码，如果密码正确则开门，D键为重置密码时的确认键，在重置密码时，为了保证安全性，必须在输入正确密码验证后才能设置密码，需要在门开锁的状态下输入一次正确的密码，然

46、后进入设置密码状态，接着连续输入两次相同的6位数密码，输入第一次新密码后按D键确认再输入第二次新密码再次按D键，若两次密码一致，出现提示密码修改成功的英文，按*号键退出。第一次上电使用该密码锁时，先输入131420按#确认后系统开始初始化密码，此时密码为000000，需要自己重置密码。131420如计算机超级管理员密码，具有系统最高权限，无论什么时候，只要你忘记了密码，在输入密码状态下输入该密码，系统将重新初始化密码，恢复到000000的状态，此时再输入000000，正确开锁后再设置密码。当连续输入三次密码错误后，系统发出警报声，需要按下系统的复位键才能继续。注意事项：液晶屏可能会“无字”。这

47、时调节液晶3脚与地之间的电位器阻值应为1.3k左右，液晶3脚与电源之间的电位器阻值应为8.7k左右。5 总结与展望5.1 总结在老师的指导下以及同学们的帮助下，我顺利的实现了无线遥控密码锁的软件系统的设计，经过不断的调试与改进，本系统实现了无线开锁，关锁，修改密码，lcd显示输入等一系列基本操作功能，系统运行也非常稳定快速，能达到一个令人满意状态，它的优点很明显，但也不是没有缺点。5.1.1 优点本系统设计基于单片机，主要从经济、运行稳定与运行速度考虑。单片机是是20世纪70年代的产物，有着悠久的历史发展历程，在稳定性方面有着很好的表现，集成度高、体积小、可靠性好。随着电子芯片的不断发展，电子芯片的制程越来越高，成品率也越来越高，也是近几年来电子芯片价格不断下降的原因，如今单片机也不再是奢侈品，许多小型的电子设备都基本采用单片机作为主控芯片。采用红外无线遥控通信技术具有抗干扰能力强的特点，而且