電子密碼鎖設(shè)計-442a76326d175f0e7cd184254b35eefdc8d3159a

1、嵌入式系統(tǒng)課程設(shè)計報告 題 目院 系： 機電學(xué)院 學(xué)生姓名： 任 專 業(yè)： 班 級： 1 1 1 指導(dǎo)教師： 完成時間： 2014-10-17 目 錄1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計12 硬件電路設(shè)計.32.1 鍵盤電路設(shè)計. 32.2 LCD1206顯示電路 42.3 響應(yīng)電路 53 軟件設(shè)計63.1軟件設(shè)計思路 .63.2 子程序 .74 系統(tǒng)調(diào)試 105 心得體會 116 參考文獻 12附 錄 13(1)源程序 .13(2)硬件原理圖 .16 摘要： 隨著人們對安全的重視和科技的發(fā)展，許多電子智能鎖（指紋識別、IC卡辨認(rèn)）已在國內(nèi)外相繼面世。但是這些產(chǎn)品的特點是針對特定的指紋和有效卡，只能適用于保密

2、要求的箱、柜、門等。而且指紋識識別器若在公共場所使用存在容易機械損壞，IC卡還存在容易丟失、損壞等特點。加上其成本較高，一定程度上限制了這類產(chǎn)品的普及和推廣。鑒于目前的技術(shù)水平與市場的接收程度，電子密碼鎖是這類電子防盜產(chǎn)品的主流。 關(guān)鍵詞：44矩陣鍵盤；stm32；密碼鎖；LCD1602151 系統(tǒng)總體方案設(shè)計1.1 采用數(shù)字電路控制其原理方框圖如圖11所示。正確密碼修改電路執(zhí)行電路開鎖電路密碼校驗電路鍵盤輸入圖1.1 數(shù)字密碼鎖電路方案密碼鎖電路包含：鍵盤輸入、密碼修改、密碼檢測、開鎖電路、執(zhí)行電路、鍵盤輸入次數(shù)鎖定電路。1.2 采用一種是用以stm32為核心的控制方案利用其靈活的編程設(shè)計及

3、其控制的準(zhǔn)確性，不但能實現(xiàn)基本的密碼鎖功能，還能添加調(diào)電存儲、聲光提示甚至添加遙控控制功能。其原理如圖1.2所示。Stm32矩陣鍵盤控制輸入錯誤鎖定鍵盤開鎖控制電路指示電路串口顯示電路圖1.2 stm32控制方案通過比較以上兩種方案stm32有較大的活動空間，不但能實現(xiàn)所要求的功能而且能在很大的程度上擴展功能，而且還可以方便的對系統(tǒng)進行升級，所以我們采用后一種方案。初步設(shè)計思路如下：基于以上思路，本次設(shè)計使用stm32設(shè)計，其主要具有如下功能： 密碼通過鍵盤輸入，若密碼正確，則將鎖打開。電子密碼鎖的設(shè)計主要由三部分組成：44 矩陣鍵盤接口電路、密碼鎖的控制電路、輸出八段顯示電路。密碼鎖設(shè)計的關(guān)

4、鍵問題是實現(xiàn)密碼的輸入、清除、更改、開鎖等功能： （1）密碼輸入功能：按下一個數(shù)字鍵，一個“”就顯示在最右邊的數(shù)碼管上，同時將先前輸入的所有“”向左移動一位。 （2）密碼清除功能：當(dāng)按下清除鍵時，清除前面輸入的所有值，并清除所有顯示。 （3）開鎖功能：當(dāng)按下開鎖鍵，系統(tǒng)將輸入與密碼進行檢查核對，如果正確鎖打開，否則不打開。 輸入密碼用矩形鍵盤，包括數(shù)字鍵和功能鍵。LCD1602顯示輸入密碼。打開電源后，顯示器顯示“000000”，設(shè)原始密碼為“12345”，只要輸入此密碼便了開門。這樣可預(yù)防停電后再來電時無密碼可用。按“C”鍵，清除顯示器為“000000”。欲重新設(shè)定密碼，先輸入密碼在案“*”

5、。輸入密碼，再按“D”鍵。若密碼與設(shè)定密碼相同，則開門。否則顯示器清為“000000”。軟件的設(shè)計主要包括鍵盤鍵值的讀取，LCD顯示程序，密碼比較程序。2 硬件電路設(shè)計2.1 鍵盤電路設(shè)計使用矩陣鍵盤，所以本設(shè)計就采用行列式鍵盤。其原理如圖2.1圖2.1 矩陣鍵盤每一條水平（行線）與垂直線（列線）的交叉處不相通，而是通過一個按鍵來連通，利用這種行列式矩陣結(jié)構(gòu)只需要N條行線和M條列線，即可組成具有NM個按鍵的鍵盤。在這種行列式矩陣鍵盤非鍵盤編碼的單片機系統(tǒng)中，鍵盤處理程序首先執(zhí)行等待按鍵并確認(rèn)有無按鍵按下的程序段。當(dāng)確認(rèn)有按鍵按下后，下一步就要識別哪一個按鍵按下。對鍵的識別通常有兩種方法：一種是

6、常用的逐行掃描查詢法；另一種是速度較快的線反轉(zhuǎn)法。具體的功能設(shè)計如表2.1：表2.1 按鍵功能按 鍵鍵 名功 能 說 明19鍵數(shù) 字 鍵輸 入 密 碼* 鍵重 設(shè) 密 碼 鍵設(shè) 定 新 密 碼D鍵確 定 鍵比 較 密 碼# 鍵清 除 鍵使 顯 示 器 清 零2.2 LCD1206顯示電路現(xiàn)在的字符型液晶模塊已經(jīng)是單片機應(yīng)用設(shè)計中最常用的信息顯示器件了。1602型LCD顯示模塊具有體積小，功耗低，顯示內(nèi)容豐富等特點。1602型LCD可以顯示2行16個字符，有8位數(shù)據(jù)總線D0D7和RS，R/W，EN三個控制端口，工作電壓為5V，并且具有字符對比度調(diào)節(jié)和背光功能。3.3.1 接口信號說明 1602型

7、LCD的接口信號說明如表3-3所示： 表3-3 1602型LCD的接口信號說明管腳功能1602采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，其中：第1腳：VSS為電源地第2腳：VCC接5V電源正極第3腳：V0為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高（對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個10K的電位器調(diào)整對比度）。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平1時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平0時選擇指令寄存器。第5腳：RW為讀寫信號線，高電平(1)時進行讀操作，低電平(0)時進行寫操作。第6腳：E(或EN)端為使能(enable)端,高電平（1）時讀取信息，負(fù)跳變時執(zhí)行指令。第714腳：D0D7為8位

8、雙向數(shù)據(jù)端。第1516腳：空腳或背燈電源。15腳背光正極，16腳背光負(fù)極。指令集1602通過D0D7的8位數(shù)據(jù)端傳輸數(shù)據(jù)和指令。顯示模式設(shè)置： (初始化)0011 0000 0x38 設(shè)置162顯示，57點陣，8位數(shù)據(jù)接口；顯示開關(guān)及光標(biāo)設(shè)置： (初始化)0000 1DCB D顯示(1有效)、C光標(biāo)顯示(1有效)、B光標(biāo)閃爍(1有效)0000 01NS N=1(讀或?qū)懸粋€字符后地址指針加1 &光標(biāo)加1)，N=0(讀或?qū)懸粋€字符后地址指針減1 &光標(biāo)減1)，S=1 且 N=1 (當(dāng)寫一個字符后，整屏顯示左移)s=0 當(dāng)寫一個字符后，整屏顯示不移動數(shù)據(jù)指針設(shè)置：數(shù)據(jù)首地址為80H，所以數(shù)據(jù)地址為8

9、0H+地址碼(0-27H，40-67H)其他設(shè)置：01H(顯示清屏，數(shù)據(jù)指針=0，所有顯示=0)；02H(顯示回車，數(shù)據(jù)指針=0)。VSS1VCC2VO3RS4RW5E6D07D18D29D310D411D512D613D714BZ15BF16LCD160211602GNDRWQ1VCCVCCRSGNDGNDGNDVCCC212JP222PINRWED0D1D2D3D4D5D6D7VCCVCCVOC3圖2.2 1602顯示電路2.3 響應(yīng)電路在本次設(shè)計中，基于節(jié)省材料的原則，暫時用發(fā)光二極管代替，發(fā)光管亮，表示開鎖；滅，表示沒有開鎖。電路圖如3.3所示。當(dāng)P2.0口輸出低電平時，二極管發(fā)光，表

10、示開鎖。 圖2.3 響應(yīng)電路3 軟件設(shè)計3.1軟件設(shè)計思路電子密碼鎖工作的主要過程是LCD顯示器提示開始輸入密碼，通過鍵盤輸入密碼，同時LCD顯示密碼輸入情況，按下確認(rèn)鍵后判斷密碼的正確性，作出開鎖處理。密碼的設(shè)定，假設(shè)預(yù)設(shè)的密碼為123456共6位密碼。由于采用兩個按鍵來完成密碼的輸入，那么其中一個按鍵為功能鍵，另一個按鍵為數(shù)字鍵。在輸入過程中，首先輸入密碼的長度，接著根據(jù)密碼的長度輸入密碼的位數(shù)，直到所有長度的密碼都已經(jīng)輸入完畢；或者輸入確認(rèn)功能鍵之后，才能完成密碼的輸入過程。進入密碼的判斷比較處理狀態(tài)并給出相應(yīng)的處理過程。主要的設(shè)計實施過程：首先，選購電子元器件。第二步，使用 DXP 設(shè)

11、計硬件電路原理圖，并設(shè)計 PCB圖完成人工布線。第三步，使用 Keil uVision4 軟件編寫C 語言程序、仿真、軟件調(diào)試。第四步，使用 PROTEUS 軟件進行模擬軟、硬件調(diào)試。最后，聯(lián)合軟、硬件調(diào)試電路板，完成本次畢業(yè)設(shè)計。 3.2 子程序設(shè)計（1）鍵盤掃描子程序如下：#ifndef _KEY_H #define _KEY_H #include stm32f10x.h void Delay(_IO uint32_t nCount); int key(void); #endif#include stm32f10x.h #include key.hvoid InitKey(void) GP

12、IO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3; RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE); GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure); GPIO

13、_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPD; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_5|GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7; RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure); int key(void) int KeyVal=0; /u16 WriteVal=0

14、; GPIO_Write(GPIOA,(GPIOA-ODR&0xfff0|0xf); if(GPIOA-IDR&0x00f0)=0x0000) return -1; else Delay(0xfffff); if(GPIOA-IDR & 0x00f0)=0x0000) return -1; GPIO_Write(GPIOA,(GPIOA-ODR&0xfff0|0x1); switch(GPIOA-IDR & 0x00f0) case 0x0010: KeyVal=15; break; case 0x0020: KeyVal=11; break; case 0x0040: KeyVal=7; b

15、reak; case 0x0080: KeyVal=3; break; GPIO_Write(GPIOA,(GPIOA-ODR&0xfff0|0x2); switch(GPIOA-IDR & 0x00f0) case 0x0010: KeyVal=14; break; case 0x0020: KeyVal=10; break; case 0x0040: KeyVal=6; break; case 0x0080: KeyVal=2; break; GPIO_Write(GPIOA,(GPIOA-ODR&0xfff0|0x4); switch(GPIOA-IDR & 0x00f0) case 0

16、x0010: KeyVal=13; break; case 0x0020: KeyVal=9; break; case 0x0040: KeyVal=5; break; case 0x0080: KeyVal=1; break; GPIO_Write(GPIOA,(GPIOA-ODR&0xfff0|0x8); switch(GPIOA-IDR&0x00f0) case 0x0010: KeyVal=12; break; case 0x0020: KeyVal=8; break; case 0x0040: KeyVal=4; break; case 0x0080: KeyVal=0; break

17、; return KeyVal; void Delay(_IO uint32_t nCount) /簡單的延時函數(shù)for(; nCount != 0; nCount-);（2）密碼比較密碼比較流程圖如4.2.3開始清除顯示比較第一位比較下一位6位比較？完？正確開鎖清零圖3.1 密碼比較和報警流程4 系統(tǒng)調(diào)試本次調(diào)試采用Protues軟件仿真。首先設(shè)計電子密碼鎖的源程序，源程序經(jīng)過匯編后，生成的目標(biāo)文件經(jīng)過仿真調(diào)試。依次按下1，2，3，4，5，6后，LCD顯示如圖4.1圖5.1 LCD顯示按下確定鍵后，二極管亮，表示密碼正確開門。如圖4.2圖5.2 密碼正確開門5 心得體會課程設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生綜合

18、運用所學(xué)知識,發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié),是對學(xué)生實際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程.隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新日異，ARM已經(jīng)成為當(dāng)今計算機應(yīng)用中空前活躍的領(lǐng)域，在生活中可以說得是無處不在。因此作為二十一世紀(jì)的大學(xué)來說掌握ARM的開發(fā)技術(shù)是十分重要的?；仡櫰鸫舜蜛RM課程設(shè)計，至今我仍感慨頗多，的確，從選題到定稿，從理論到實踐，在整整兩星期的日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論

19、知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設(shè)計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學(xué)過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，對匯編語言掌握得不好，通過這次課程設(shè)計之后，一定把以前所學(xué)過的知識重新溫故。對我而言，知識上的收獲重要，精神上的豐收更加可喜。挫折是一份財富，經(jīng)歷是一份擁有。這次實習(xí)必將成為我人生旅途上一個非常美好的回憶！6 參考文獻1. 李連華.基于FPGA的電子密碼鎖設(shè)計J.中國科技信息,2006 2. 許琦.基于FPGA的電

20、子密碼鎖的設(shè)計J.科技信息,2006 3. 閻石 數(shù)字電路技術(shù)基礎(chǔ)M.高等教育出版社,2005 4. 童詩白 華成英 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)M.高等教育出版社,20065. 韓國棟 趙月飛 電路設(shè)計入門與提高 化學(xué)工業(yè)出版社，2009附 錄1.源程序#include stm32f10x.h#include LCD_gpio.h #includelcd1602.h#include key.h void gaimima(void);void delay_ms(unsigned int q);#define uchar unsigned charuchar nm05;uchar nm15;uchar Q=

21、0,W=1,R=2,Y=3,P=4;uchar A,B,C,D,G,l;uchar jz,k=0; /鍵值int main(void) key(); L1602_string(1,1,Please input the password); L1602_string(2,1,); while(1) jz=key(); if(jz!=0) k+; if(k5)k=0; else switch(k)case1:A=jz;nm00=jz;L1602_string(2,1,A);L1602_string(2,1,*);break;case2:B=jz;nm01=jz;L1602_string(2,1,A

22、B);L1602_string(2,1,*); break;case3:C=jz;nm02=jz;L1602_string(2,1,ABC);L1602_string(2,1,*); break;case4:D=jz;nm03=jz;L1602_string(2,1,ABCD);L1602_string(2,1,*); break;case5:G=jz;nm04=jz;L1602_string(2,1,ABCDG);L1602_string(2,1,*); break; for(l=1;l0;o-) for(f=255;f0;f-);void gaimima(void) uchar j=0; jz=key(); if(jz=15) delay_ms(6000); if(jz0&jz5)j=0;