畢業(yè)設(shè)計基于單片機電子密碼鎖設(shè)計(完整畢設(shè)無錯誤版本)

1、基于單片機的電子密碼鎖設(shè)計摘要在日常的生活和工作屮，住宅與部門的安全防范、單位的文件檔案、財務(wù)報表以及 一些個人資料的保存多以加鎖的辦法來解決。若使用傳統(tǒng)的機械式鑰匙開鎖，人們常需 攜帶多把鑰匙，使用極不方便，且鑰匙丟失后安全性即大打折扣。具有防盜報警等功能 的電子密碼鎖代替密碼量少、安全性差的機械式密碼鎖己是必然趨勢。隨著科學(xué)技術(shù)的 不斷發(fā)展，人們對日常生活中的安全保險器件的要求越來越高。為滿足人們對鎖的使用 更求，增加其安全性，用密碼代替鑰匙的密碼鎖應(yīng)運而生。密碼鎖具有安全性高、成本 低、功耗低、易操作、記住密碼即可開鎖等優(yōu)點。冃前使用的電子密碼鎖大部分是基于單片機技術(shù)，以單片機為主耍器件

2、，其編碼器 與解碼器的生成為軟件方式。本系統(tǒng)由at89s52單片機系統(tǒng)（主耍是at89s52單片機最小系統(tǒng)）、4x4矩陣鍵盤、 24c02掉電存儲芯片、lcd 1602顯示和報警系統(tǒng)等組成，具有設(shè)置、修改六位用戶密碼、 超次報警、超次鎖定、密碼錯誤報警等功能（本設(shè)計由p0口控制lcd顯示，密碼正確顯 不input password correct! 密碼錯誤顯不in put password error! 超過三次輸入錯 誤口動鎖定。由p1 口控制矩陣鍵盤含有0-9數(shù)字鍵和a、b功能鍵。）。本系統(tǒng)成本低廉, 功能實用。關(guān)鍵詞:at89s52；lcd1602；電子密碼鎖;4x4矩陣鍵盤the e

3、lectronic combination lock design based on single chipmicrocomputerabstractin the day-to-day living and working in the residential sector and the safety precautions, units of paper files, financial statements, and some personal information to the preservation of more than locking the solution to the

4、 problem if the use of traditional mechanical key to unlock, people often need to carry more keys, a very inconvenient to use, and after the loss of key security that is greatly reduced. with anti-theft alarm function instead of the password is less electronic lock, security, poor mechanical lock is

5、 an inevitable trend with the continuous development of science and technology, in the daily lives of people on insurance safety devices increasingly demanding. to meet the requirements of the use of locks to increase their security, with a password instead of the password key lock came into being.

6、password lock is safe, low cost, low power consumption, easy to operate, remember the password to unlock it , and other advantagesat present the use of electronic locks are mostly based on microprocessor, main devices mcu, the encoder and decoder built into software.scm system from the system (mainl

7、y at89s52 microcontroller minimum system)，4x4 matrix keyboard, lcd display and alarm system, with the settings, modify the six user password, ultra alarm, ultra lock, password error alarm and other functions(po port to control the design of the lcd display, password correctly display input password

8、correct! password error display input password error! for more than three times to enter the error automatically lock the pl port control keyboard matrix containing the number keys 0-9 and a、b function keys). the system cost-effective, practical function .key words: at89s52；lcd1602； electronic passw

9、ord lock； 4x4 keyboard第一章緒論11.1課題背景和意義112電子密碼鎖發(fā)展趨勢2第二章總體設(shè)計方案的確定32. 1電子密碼鎖設(shè)計的具體要求32. 2 '總體設(shè)計方案選定3第三章系統(tǒng)總體設(shè)計和主要芯片介紹53.1系統(tǒng)總體設(shè)計53.2主要芯片介紹63. 2. 1at89s5263.2.2 存儲芯片 at24c0283.2.3 lcd1602 顯示器9第四章系統(tǒng)硬件設(shè)計114. 1電路總原理圖114. 2電源電路設(shè)計124. 3鍵盤輸入部分設(shè)計1244單片機復(fù)位電路設(shè)計134. 5 晶振電路設(shè)134. 6顯示部分設(shè)計1447報警及開鎖電路設(shè)計15第五章系統(tǒng)軟件設(shè)計165

10、. 1系統(tǒng)軟件設(shè)計整體思路1652系統(tǒng)軟件設(shè)計總流程圖165. 3按鍵功能流程圖185. 4密碼設(shè)置流程圖185.5開鎖流程圖19第六章系統(tǒng)調(diào)試及仿真216. 1系統(tǒng)調(diào)試216. 1. 1程序調(diào)試用到的軟件及工具216. 1.2 keil c51 簡介216. 1. 3調(diào)試過程216. 2系統(tǒng)仿真226. 2. 1 proteus 仿真軟件226.2.2 proteus 仿真結(jié)果236. 3實物演示24第七章總結(jié)26致謝27參考文獻28附錄i電子密碼鎖整體設(shè)計圖29附錄ii電子密碼鎖元器件清單30附錄iii電子密碼鎖實物圖32附錄iv電子密碼鎖源程序（部分）32第一章緒論1.1課題背景和意義隨

11、著電子技術(shù)和計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，單片機性能不斷完善，性能價格比顯著提 高，技術(shù)日趨完善。由于單片機具有體積小、重量輕、價格便宜、功耗低、控制功能強 及運算速度快等特點，因而在國民經(jīng)濟建設(shè)、軍事及家用電器等各個領(lǐng)域均得到了廣泛 的應(yīng)用。木設(shè)計利用單片機及附加電子元器件實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和控制算法，來完成某一實 際功能，檢驗并提高同學(xué)對整體電路設(shè)計和把握能力，了解單片機系統(tǒng)設(shè)計流程，以及 電路板的實際制作和調(diào)試能力。同時也加強對數(shù)字電路、單片機和微機原理等課程知識 的實際應(yīng)用能力，也為同類產(chǎn)品的進一步發(fā)展奠定理論和實踐基礎(chǔ)。隨著人們生活水平的提高和安全意識的加強，對安全的要求也就越來越高。鎖白古 以來

12、就是把守護門的鐵將軍，人們對它要求甚高，既要安全可靠的防盜，又要使用方便, 這也是制鎖者長期以來研制的主題。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，各類屯子產(chǎn)品應(yīng)運而生，電 子密碼鎖就是其中z-o據(jù)有關(guān)資料介紹，電子密碼鎖的研究從20世紀30年代就開始 t,在一些特殊場所早就有所應(yīng)用。這種鎖是通過鍵盤輸入一組密碼完成開鎖過程。研 究這種鎖的初衷，就是為捉高鎖的安全性。曲于電子鎖的密鑰量（密碼量）極大，可以 與機械鎖配合使用，并且可以避免因鑰匙被仿制而留下安全隱患。電子鎖只需記住一組 密碼，無需攜帶金屬鑰匙，免除了人們攜帶金屬鑰匙的煩惱，而被越來越多的人所欣賞。 電子鎖的種類繁多，例如數(shù)碼鎖，指紋鎖，磁卡鎖，ic卡

13、鎖，生物鎖等。但較實用的還 是按鍵式電子密碼鎖。20世紀80年代后，隨著電了鎖專用集成電路的出現(xiàn)，電了鎖的體積縮小，可靠性 提高，成木較高，是適合使用在安全性要求較高的場合，且需要有電源提供能星，使用 還局限在一定范圍，難以普及，所以對它的研究一直沒有明顯進展。目前，在西方發(fā)達國家，電子密碼鎖技術(shù)相對先進，種類齊全，電子密碼鎖已被廣泛應(yīng) 用于智能門禁系統(tǒng)中，通過多種更加安全更加可靠的技術(shù)實現(xiàn)大門的管理。在我國電子 鎖整體水平尚處于國際上70年代左右，電子密碼鎖的成本還很高，市場上仍以按鍵電 子鎖為主，按鍵式和卡片鑰匙式電子鎖已引進國際先進水平，現(xiàn)國內(nèi)有兒個廠生產(chǎn)供應(yīng) 市場。但國內(nèi)自行研制開發(fā)的

14、電子鎖，其市場結(jié)構(gòu)尚未形成，應(yīng)用還不廣泛。國內(nèi)的不 少企業(yè)也引進了世界上先進的技術(shù)，發(fā)展前景非?？捎^。希望通過不斷的努力，使電了 密碼鎖在我國也能得到廣泛應(yīng)用。1.2電子密碼鎖發(fā)展趨勢屯子密碼鎖應(yīng)用于金融業(yè)，其根本的作用是“授權(quán)”，即被“授權(quán)”的人才可以存 取錢、物。廣義上講，金融業(yè)的“授權(quán)”主要包括以下三種層次的內(nèi)容：1、授予保管 權(quán)，如使用保管箱、保險箱和保險柜；2、授予出入權(quán)，如出入金庫、運鈔車和保管室；3、授予流通權(quán)，如自動存取款。冃前，金融行業(yè)電子密碼鎖的應(yīng)用主要集中在前兩個 層面上。下面將介紹幾種在金融行業(yè)中使用較多的電子密碼鎖以及它們的技術(shù)發(fā)展方 向。當然，以上所說的授權(quán)技術(shù)再高

15、超，都必須曲精良的“鎖具”擔當承載結(jié)構(gòu)部件， 實現(xiàn)開啟、閉鎖的功能，而且承擔實體防護作用，抵抗住或盡量延遲破壞行為，讓電子 密碼鎖“軟、硬不吃”。一般情況下，鎖具防盜的關(guān)鍵是鎖身外殼、閉鎖的部件的強度、 鎖止型式、配合間隙和布局。提高電子密碼鎖之防護能力的必然途徑是報警，在金融業(yè) 的許多場所有人值守、有屯視監(jiān)控，具有報警功能，可以綜合物理防范利人力防范兩種 作用。報警的前提是具備探測功能，根據(jù)電子密碼鎖的使用場所和防護要求，可選擇多 種多樣的探測手段。在中國的城市金融業(yè)中，實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)報警已經(jīng)成為對各金融網(wǎng)點的基 木要求。根據(jù)國內(nèi)外的實踐經(jīng)驗，金融業(yè)實行安全防范風險等級很有必要，即依據(jù)使用 的防盜

16、報警器材的性能、安裝布局和人員值守狀況等，可以評估被防護物或區(qū)域的防護 能力，得出風險等級，其中，電子密碼鎖的性能至關(guān)重要。由于數(shù)字、字符、圖形圖像、人體生物特征和時間等要素均可成為鑰匙的電子信息， 組合使用這些信息能夠使電子密碼鎖獲得高度的保密性，如防范森嚴的金庫，需要使用 復(fù)合信息密碼的電子密碼鎖，這樣對盜賊而言是“道高一尺、魔高一丈”。組合使用信 息也能夠使電子密碼鎖獲得無窮擴展的可能，使產(chǎn)品多樣化，對用戶而言是“千挑白 選、自得其所” o第二章總體設(shè)計方案的確定2.1電子密碼鎖設(shè)計的具體要求（1 ）木設(shè)計為了防止密碼被竊取要求在輸入密碼時在lcd屏幕上顯示*號。（2）設(shè)計開鎖密碼位六位

17、密碼的電子密碼鎖，當密碼少于6位時顯示器會提示less than 6。（3）能）多l(xiāng)cd顯示在密碼正確時顯示input password correct,密碼錯誤時顯示input password error, 輸入密碼時顯示 input passwordo（4）實現(xiàn)輸入密碼錯誤超過限定的三次，電子密碼將鎖定，同時有相應(yīng)的解鎖按鍵。 密碼輸入正確時發(fā)光二極管亮并且繼電器動作。（5）4x4的矩陣鍵盤其屮包括0-9的數(shù)字鍵和a輸入密碼、b修改密碼、確定鍵以 及刪除鍵的功能鍵（6）本產(chǎn)品具備報警功能，當輸入密碼錯誤時蜂鳴器響并且led燈亮。（7）密碼可以由用戶自己修改設(shè)定（只支持6位密碼），修改密碼

18、之前必須再次輸 入密碼，在輸入新密碼時候需要二次確認，以防止誤操作。（8）本次設(shè)計采用了芯片24c02,具有掉電保護功能，修改過的密碼掉電后能夠保 存記憶。2.2總體設(shè)計方案選定方案一：采用數(shù)字電路控制。用以74ls112雙jk觸發(fā)器構(gòu)成的數(shù)字邏輯電路作為密碼鎖的核心控制，共設(shè)了 9 個用戶輸入鍵，其屮只有4個是有效的密碼按鍵，其它的都是干擾按鍵，若按下干擾鍵， 鍵盤輸入電路自動清零，原先輸入的密碼無效，需要重新輸入；如果用戶輸入密碼的時 間超過10秒（一般情況下，用戶不會超過10秒，若用戶覺得不便，還可以修改）電路 將報警20秒，若電路連續(xù)報警三次，電路將鎖定鍵盤2分鐘，防止他人的非法操作。

19、 采用數(shù)字電路設(shè)計的方案好處就是設(shè)計簡單但控制的準確性和靈活性差。故不采用。方案二：采用一種是用以at89s51為核心的單片機控制方案。選用單片機at89s51作為本設(shè)計的核心元件，利用單片機靈活的編程設(shè)計和豐富的10端口，及其控制的準確性，實現(xiàn)基本的密碼鎖功能。在單片機的外圍電路外接輸入鍵盤 用于密碼的輸入和一些功能的控制，外接lcd1602顯示器用于顯示作用。其原理如下圖2-1所示:圖2-1單片機控制密碼鎖原理圖可以看出方案二控制靈活準確性好且保密性強還具有擴展功能，根據(jù)現(xiàn)實生活的需 要此次設(shè)計采用此方案。第三章系統(tǒng)總體設(shè)計和主要芯片選定3.1系統(tǒng)總體設(shè)計木設(shè)計主要由單片機、炬陣鍵盤、液晶

20、顯示器和密碼存儲等部分組成。其屮矩陣鍵 盤用于輸入數(shù)字密碼和進行各種功能的實現(xiàn)。由用戶通過連接單片機的炬陣鍵盤輸入密 碼，后經(jīng)過單片機對用戶輸入的密碼與自己保存的密碼進行對比，從而判斷密碼是否正 確，然后控制引腳的高低電平傳到開鎖電路或者報警電路控制開鎖還是報警，實際使用 時只要將單片機的負載由繼電器換成電子密碼鎖的電磁鐵吸合線圈即可。系統(tǒng)整體框圖 如圖31所示。晶振電路led顯示模塊復(fù)位電路鍵盤輸入模塊at89s5片機24c02存儲模塊蜂鳴器報警模塊繼電器開鎖模塊圖3-1系統(tǒng)整體框圖3.2主要芯片選定3.2.1at89s52at89s52是一種低功耗、高性能cmos 8位微控制黠，具有8k在

21、系統(tǒng)可編程 flash存儲器。使用atmel公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造,與工業(yè)80c51產(chǎn)品 指令和引腳完全兼容。片上flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程,亦適于常規(guī)編程器。 在單芯片上，擁有靈巧的8位cpu和在系統(tǒng)可編程flash, w at89s52在眾多嵌入式 控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。主要特性：與mcs-51兼容4k字節(jié)可編程閃爍存儲器壽命：1000寫/擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時間：10年全靜態(tài)工作：0hz-24mhz三級程序存儲器鎖定 128x8位內(nèi)部ram 32可編程i/o線兩個16位定時器/計數(shù)器5個屮斷源可編程串行通道低功耗的閑置和掉電模式片內(nèi)振蕩器和時鐘電路管腳說明：vcc：供

22、電電壓。gnd：接地。pod： p0 口為一個8位漏級開路雙向1/0 口，每腳可吸收8ttl門電流。當p1 口 的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。p0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被 定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。p1 口： p1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向i/o 口，p1 口緩沖器能接收輸出 4ttl fj電流。p1 口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，p1 口被外部下拉為 低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。p2 口： p2 口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向1/0 口，p2 口緩沖器可接收，輸出4 個ttl門電流，當p2 口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高

23、，且作為輸入。并因 此作為輸入時，p2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。p2 口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，p2 口輸出地址的高 八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行 讀寫時，p2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。p3 口： p3 口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向i/o 口，可接收輸出4個ttl門電 流。當p3 口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外 部下拉為低電平，p3 口將輸出電流（ill）這是由于上拉的緣故。p3 口也可作為at89c51的一些特殊功能口，如下表所示：

24、p3.0 rxi）（串行輸入口）p3. 1 txd （串行輸出口）p3.2 /into （外部中斷0）p3.3 /int1 （外部中斷1）p3.4 t0 （記時器0外部輸入）p3.5 t1 （記時器1外部輸入）p3.6 /wr （外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）p3.7 /rd （外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）p3 口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。rst：復(fù)位輸入。當振蕩器復(fù)位器件時，要保持rst腳兩個機器周期的高電平時間。ale/prog：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字 節(jié)。在flash編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ale端以不變的頻率周期 輸出正脈沖信

25、號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于 定時fl的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ale脈沖。另外, 該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ale禁止，置位無效。/psen：外部程序存儲器的選通信號。在曲外部程序存儲器収指期間，每個機器周 期兩次/psen有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/psen信號將不岀現(xiàn)。/ea/vpp：當/ea保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（ooooh-ffffh）,不 管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/ea將內(nèi)部鎖定為reset；當/ea端保持 高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。xtal

26、1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作屯路的輸入。xtal2：來自反向振蕩器的輸出。(t2)p1.0e vcc140(t2ex：.p1jz239 pc.c (aco)p1.2e338 pc.1 (adjp1.3e437 pc.2 (ad2)p1.4e536 pc.2 1ad3)(mcsi)p1.5e635 pc.4 i：ad4：i(miso)p1.6e734 pc.c iad5i(sck)p1.7e833 po.e (ac«：irst匚932 pc.7 (ad7)(rxd) p3.0 1031 eavpp：txd)p3/ 匚1130 alerog(into) p3.2 匚1229 p

27、senftef3.3 匚1328 p2.7(a15)(to) p3.4 匚1427 p2.c i a14)(t1)p35 匚1526 p2.5(a13)麗）p3.6匚1625 p2.4 (a 12)【無下汀匚1724 p2.3 (a11)xtal2 匚1823 p2.2 (a1d)xtal1 匚1922 p2.1 (a9)gnd匚2021h p2 c (a8)圖3-2 at89s52引腳圖3.2.2存儲芯片at24c02at24c02是美國atmel公司的低功耗cmos型e? prom,內(nèi)含256x8位存儲空間，具 有工作電壓寬（2.55.5v）、擦寫次數(shù)多（大于10000次）、寫入速度快（小

28、于10 ms）、抗 干擾能力強、數(shù)據(jù)不易丟失、體積小等特點。而且他是采用了jpc總線式進行數(shù)據(jù)讀寫 的串行器件，占用很少的資源和i/o線，并且支持在線編程，進行數(shù)據(jù)實時的存取十分 方便。at24c02屮帶有的片內(nèi)地址寄存器。每寫入或讀出一個數(shù)據(jù)字節(jié)后，該地址寄存 器口動加1,以實現(xiàn)對下一個存儲單元的讀寫。所有字節(jié)均以單一操作方式讀取。為降 低總的寫入時間，一次操作可寫入多達8個字節(jié)的數(shù)據(jù)。i光總線是一種用于ic器件之間 連接的二線制總線。他通過sda （串行數(shù)據(jù)線）及scl （串行時鐘線）兩根線在連到總線上的 器件之間傳送信息，并根據(jù)地址識別每個器件。at24c02正是運用了pc規(guī)程,使用主/

29、 從機雙向通信，主機（通常為單片機）和從機1也2）均可工作于接收器和發(fā)送器狀態(tài)。主機產(chǎn)生串行時鐘信號（通過scl引腳）并發(fā)出控制字，控制總線的傳送方向，并產(chǎn)生開始和停止的條件。無論是主機還是從機，接收到一個字節(jié)后必須發(fā)出一個確認信號ack。 at24c02的控制字由8位二進制數(shù)構(gòu)成,在開始信號發(fā)出以后，主機便會發(fā)出控制字，以 選擇從機并控制總線傳送的方向。管腳描述： scl為串行時鐘：串行時鐘輸入管腳用于產(chǎn)生器件所有數(shù)據(jù)發(fā)送或接收的時鐘這是一個輸入管腳。 sdl為串行數(shù)據(jù)/地址：雙向串行數(shù)據(jù)/地址管腳用于器件所有數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收sdl,是一個開漏輸出管腳 可與其它開漏輸出或集電極開路輸出進行線

30、。 ao. al. a2為器件地址輸入端：當使用24c02時最大可級聯(lián)8個器件，如果只有一個24c02被總線尋址，這三個地址 輸入腳ao、al、a2可懸空或連接到vss。 wp為寫保護：如果wp管腳連接到vcc所有的內(nèi)容都被寫保護只能讀當wp,管腳連接到vss或懸空, 允許黠件進行止常的讀/寫操作。-lead pdipa0-a2ao 匚18 vcc地址輸入a1匚27 wpa2e36 scl電源地gnd匚45 sda圖3-3 at24c02引腳圖屯源寫保護串行時鐘輸入 串行數(shù)據(jù)3.2.3 lcd1602 顯示器1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的虛 隨型液

31、晶模塊。它由若干個5x7或者5x11等點陣字符位組成,每個點陣字符位都可以 顯示一個字符，每位z間有一個點距的間隔，每行z間也有間隔，起到了字符間距和行 間距的作用，正因為如此所以它不能很好地顯示圖形（用自定義cgram,顯示效果也不 好o1602lcd是指顯示的內(nèi)容為16x2,即可以顯示兩行，每行16個字符液晶模塊（顯示 字符和數(shù)字）。管腳功能：80 0 75 0無光73 74vb 0 l 2 549 55hr13.0 一9. 0 h r111oooooooooooooooo 16rj 25.1 1jvecr oecocoli -r： ：(ll匚匚f64.51.5 -1.5lcdk5o25圖

32、3-4 lcd1602引腳圖1602采用標準的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 墨第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,負跳變時執(zhí)行指 令。第714腳：d0d7為8位雙向數(shù)據(jù)端。第1516腳：空腳或背燈電源。15腳背光

33、正極，16腳背光負極。第四章系統(tǒng)硬件設(shè)計4.1系統(tǒng)總原理圖在確定了選用什么型號的單片機后，就要確定在外圍電路，其外i韋i電路包括電源輸 入部分、鍵盤輸入部分、復(fù)位部分、晶振部分、顯示部分、報警部分組成，根據(jù)實際情 況鍵盤輸入部分選擇4*4矩陣鍵盤，顯示部分選擇字符型液晶顯示lcd 1602o其原理圖 如卜圖4-1所示:f fflkymilcd1lwrx va> 22-aioa1? p2sa13 p7»a14 g/altpo>ao? 0>ao> 0 4 *04 osads raot 2 wpjowxo »> »*c u沖tor1

34、1;to“g卜r.wr 卜 k圖4-1系統(tǒng)總原理圖89.jlrp1u.114.2電源電路設(shè)計為了使系統(tǒng)能夠持續(xù)供電，特使用市用220v電進行降壓轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)能夠運 用的5v直流電源。電源屯路如圖42所示：tr1tran-2p2sbr1u37805=d c6k¥s 470孑廠 lub125c1000text>£o4-2電源電路4.3鍵盤輸入部分設(shè)計由于本設(shè)計所用到的按鍵數(shù)量較多而不適合用獨立按鍵式鍵盤。采用的是矩陣式按 鍵鍵盤，它由行線和列線組成，也稱行列式鍵盤，按鍵位于行列的交義點上，密碼鎖的 密碼由鍵盤輸入完成，與獨立式按鍵鍵盤相比，要節(jié)省很多i/o 口。本設(shè)計

35、中使用的這 個4*4鍵盤不但能完成密碼的輸入還能作特別功能鍵使用，比如清空顯示功能等。鍵盤 的每個按鍵功能在程序設(shè)計中設(shè)置。其人體功能（看鍵盤按鍵上的標記）及與單片機引腳接法如圖4-3所示:4-3鍵盤電路4.4單片機復(fù)位電路設(shè)計單片機的復(fù)位是一個很重要的部分，復(fù)位是使單片機的cpu以及系統(tǒng)的齊個部件 處于特定的初始狀態(tài)，并使系統(tǒng)從初始狀態(tài)開始工作。一般在系統(tǒng)上電，或者程序死機 的時候需要進行單片機的復(fù)位。單片機復(fù)位原理是，在時鐘電路開始工作后，在單片機 的rst引腳施加24個時鐘振蕩脈沖（即兩個機器周期）以上的高電平，單片機便可以 實現(xiàn)復(fù)位。在復(fù)位期間，單片機的ale引腳和再麗引腳均輸出高電平

36、。當rst引腳從 高電平跳變?yōu)榈碗娖胶?，單片機便從0000h單元開始執(zhí)行程序。木系統(tǒng)采用手動上電復(fù) 位電路，這樣可以人工復(fù)位單片機系統(tǒng)，如圖4-4所示，當按下按鍵開關(guān)的吋候，vcc 通過一個電阻連接到rst引腳，給rst-個高電平；按鍵松開的時候，rst引腳恢復(fù)為 低電平，復(fù)位完成。c2ftc120ufp lr ovi3 h12rvwsic31918<text>9i*j317r21k<text>圖4-4手動復(fù)位電路atixtqrspsialeea4.5晶振電路設(shè)計at89s52引腳xtal1和xtal2與晶體振蕩器及電容c2、c1按圖4-5所示方式連接。 晶振、電容c1

37、/c2及片內(nèi)與非門（作為反饋、放大元件）構(gòu)成了電容三點式振蕩器， 振蕩信號頻率與晶振頻率及電容c1、c2的容量有關(guān)，但主要由晶振頻率決定，范圍在0 33mhz之間，電容c1、c2取值范圍在530pf之間。根據(jù)實際情況，木設(shè)計中采用12mhz 做系統(tǒng)的外部晶振。電容取值為30pfor c2at89s!19>xtal1xtal230pf | -o 12 砸18'|1_text>圖4-5單片機口激震蕩電路4.6顯示部分設(shè)計為了提高密碼鎖的密碼顯示效果能力。本設(shè)計的顯示部分由液晶顯示骼lcd1602 取代普通的數(shù)碼管來完成。只有按下鍵盤上的開啟按鍵后，顯示器才處于開啟狀態(tài)。同 理只

38、有按卜-關(guān)閉按鍵后顯示器才處于關(guān)閉狀態(tài)。否則顯示器將一直處于初始狀態(tài)，當需 要對密碼鎖進行開鎖時，按下鍵盤上的開鎖按鍵后利用鍵盤上的數(shù)字鍵0 9輸入密碼, 每按下一個數(shù)字鍵后在顯示器上顯示一個*,輸入多少位就顯示多少個*。當密碼輸入完 成時，按下確認鍵，如果輸入的密碼正確的話，lcd子顯示"correct",單片機其中 p3. 5引角會輸出低電平，使三極管導(dǎo)通，使繼電器動作，電子密碼鎖被打開，如果密碼 不正確，lcd顯示屏?xí)@示"errorp3. 5輸出的是高電平，電子密碼鎖不能被打開。 通過lcd顯示屏，可以清楚的判斷出密碼鎖所處的狀態(tài)。其顯示部分引腳接口如圖4

39、-6 所示：4-6顯示部分lcd16024.7報警及開鎖電路設(shè)計報警部分rh陶瓷壓電發(fā)蘆裝置及外圍電路組成，加電后不發(fā)聲，當有鍵按下時，“?！甭暎堪?一下，發(fā)聲一次，密碼正確時，不發(fā)聲直接開鎖，當密碼輸入錯誤時，單片機的p3.4引腳為低電平, 三極管導(dǎo)通轟鳴器發(fā)出噪鳴聲報警。如圖4-7所示4- 7報警及開鎖電路第五章系統(tǒng)軟件設(shè)計5.1系統(tǒng)軟件設(shè)計整體思路一個應(yīng)用系統(tǒng)要完成各項功能，首先必須有較完善的破件作保證。同時還必須得到 相應(yīng)設(shè)計合理的軟件的支持，尤其是微機應(yīng)用高速發(fā)展的今天，許多由硬件完成的工作, 都可通過軟件編程而代替。甚至有些必須采用很復(fù)雜的硬件電路才能完成的工作，用軟 件編程有時

40、會變得很簡單，如數(shù)字濾波，信號處理等。因此充分利用其內(nèi)部豐富的硬件 資源和軟件資源，采用與c51系列單片機相對應(yīng)的51匯編語言和結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法 進行軟件編程。程序設(shè)計語言有三種：機器語言、匯編語言和高級語言。機器語言是機器唯一能“懂” 的語言，用匯編語言或高級語言編寫的程序（稱為源程序）最終都必須翻譯成機器語言 的程序（成為日標程序），計算機才能“看懂”，然后逐一執(zhí)行。高級語言是而向問題和計算過程的語言，它可通過于各種不同的計算機，用戶編程 時不必仔細了解所用的計算機的具體性能與指令系統(tǒng)，而且語句的功能強，常常一個語 句已相當于很多條計算機指令，于是用高級語言編制程序的速度比較快，也便于學(xué)

41、習(xí)和 交流，但是本系統(tǒng)卻選用了匯編語言。原因在于，本系統(tǒng)是編制程序工作量不大、規(guī)模 較小的單片機微控制系統(tǒng)，使用匯編語言可以不用像高級語言那樣占用較多的存儲空 間，適合于存儲容量較小的系統(tǒng)。本次設(shè)計用的是keil軟件進行軟件設(shè)計，設(shè)計方法是先用文本編輯器編寫源碼， 然后用軟件keil c51編譯，如果沒有錯誤，可連接生成.hex格式的文件（需事先在keil c51屮設(shè)置）。如果有錯誤則無法連接，但可在生成的obj文件屮找到代碼錯誤的地方, 便于修改。當然也可以直接在kc訂中編碼。生成的hex文件是記錄文本行的ascii文本文件，在hex文件中,每一行是一個hex 記錄，由十六進制數(shù)組成的機器碼

42、或者數(shù)據(jù)常量。iiex文件經(jīng)常被用于將程序或數(shù)據(jù)傳 輸存儲到rom、eprom,人多數(shù)編程器和模擬器使用iiex文件。5.2系統(tǒng)軟件設(shè)計總流程判斷判斷錯誤錯誤止確正確input password：等待輸入6位原始密碼input password error!input password error!input password correct!jinput password：等待輸入6位開鎖密碼輸入的input password connect!counter+ 1記錄錯誤亓鎖次數(shù)否次數(shù)3是input password warning!開鎖:led燈亮.繼電器吸合2秒發(fā)出“滴、滴”兩聲coun

43、ter_l+l記錄錯誤次數(shù)開鎖:led燈亮2秒發(fā)出“滴、滴”兩聲次數(shù)3否足input password warning!new password發(fā)出連續(xù)“滴、滴、 滴”聲響并鎖住鍵盤是否10分鐘延時輸入新密碼發(fā)出連續(xù)“滴、滴、 滴”聲響并鎖住鍵盤input again是是密碼修改成功10分鐘延時51軟件總流程圖再次輸入新密阿是password has been changed輸入一致否53按鍵功能流程圖如圖52為按鍵功能流程圖，在按鍵當中，有與輸入、開鎖、清除、設(shè)置、確認的程序相對應(yīng)的按鍵，并按順序與輸入的數(shù)相比較，當輸入正確時，進入密碼程序，錯誤時進行清除，輸入兩次正確的，可進行重新設(shè)置，最

44、后確認程序。鍵功能程序5- 2按鍵功能流程圖5.4密碼設(shè)置流程圖如圖5.3為密碼設(shè)置流程圖，開始按下設(shè)置鍵，輸入舊密碼，如果錯誤，累計三次錯誤，進行報警程序。如輸入正確，可以改密碼，確認后再次輸入更改后密碼，如兩次輸入一樣，則更改成功o5-3密碼設(shè)置流程圖/'設(shè)置成功、5.5開鎖流程圖如圖5.5為開鎖流程圖，開始時按開鎖鍵，輸入密碼，如果輸入正確，則開鎖成功。河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書如果輸入錯誤累計達到三次，則執(zhí)行報警程序。初始化按開鎖鍵輸入密碼確認程序y“報警程序j1返冋5-4開鎖流程圖第六章系統(tǒng)調(diào)試及仿真6.1系統(tǒng)調(diào)試6.1.1程序調(diào)試用到的軟件及工具調(diào)試木程序需要用到k

45、eilc51,及51開發(fā)板一塊及其配套的下載燒錄軟件6.1.2 keil c51 簡介keil c51是美國keil software公司出品的51系列兼容單片機c語言軟件開發(fā)系 統(tǒng)，與匯編相比，c語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而 易學(xué)易用。用過匯編語言后再使用c來開發(fā)，體會更加深刻。ke訂c51軟件提供豐富的 庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全windows界面。另外重要的一點，只要看一 下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到keil c51生成的目標代碼效率非常之高，多數(shù) 語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)人型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。c51工具包的整

46、體結(jié)構(gòu):uvision與ishell分別是c51 for windows和for dos的 集成開發(fā)環(huán)境(ide),可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個開發(fā)流程。開發(fā) 人員可用tde本身或其它編輯器編輯c或匯編源文件。然后分別由c51及a51編譯器編 譯生成冃標文件(.obj)。冃標文件可由lib51創(chuàng)建生成庫文件，也可以與庫文件一起經(jīng) l51連接定位生成絕對h標文件(abs) o abs文件由0h51轉(zhuǎn)換成標準的hex文件，以供 調(diào)試器dscopesl或tscope51使用進行源代碼級調(diào)試，也可出仿真器使用直接對目標板 進行調(diào)試，也可以直接寫入程序存貯器如eprom中。6.1.3調(diào)試過

47、程首先打開keil c51主程序，新建丄程，新建文本框?qū)懭氤绦?，保存，檢查是否有語 法錯誤，經(jīng)反復(fù)檢查無誤后匯編，生成51單片機可執(zhí)行的iiex文件。然后用51開發(fā)板 相匹配的燒錄軟件把hex文件寫入單片機。g lw mlma 77翳塾營耳i itarget 1voject workspace3 約 target 1白 3 source group 1 startup.a51 密葩c lcd1602.c lcd1602.h hardware.h® hq：.!.!"01234567890123456789012345678901000000000111111111122222

48、2222233 ooooooooooooooooooooooooooooooo#include<int rins h># me lude<lcd 1602. h>#define uchar unsigned char#define uintunsigned int#define c02 write oxao /c02寫地址 define c02.read oxal /c02讀地址#define noo 0x21/走義躍碼#define nol 0x12#define no2 0x22define no3 0x42#define no4 0x14#define no5 0

49、x24#define no6 0x44#define no7 0x18#define no8 0x28#define no9 0x48#define open 0x88#define xh 0x11#define jh 0x81#define modify 0x84#define enter 0x81#define backspace 0x82uchar idata t emp5_p as sword 6 = 0x00, 0x00, oxooj 0x00, 0x00, 0x00: uchar idata key_code = no0j nol, no3$ no4, no5, no6$ no7,

50、 no8, no9, xh$ jh uint ys:g) startup a51 = 密碼鎖c =) lcd1602.c 昌 lcd 1602 h 屋j hardware, hcompiling 密碼鎖c密碼鎖c - 0 error (s) r 0 warning (s).6- 1 keil軟件調(diào)試圖6.2系統(tǒng)仿真6.2.1 proteus仿真軟件proteus isis是英國labcenter公司開發(fā)的電路分析與實物仿真軟件。它運行于 windows操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析(spice)各種模擬器件和集成電路，該軟件的特 點是：實現(xiàn)了單片機仿真和spice電路仿真相結(jié)合。具有模擬電路仿真、

51、數(shù)字電路仿 真、單片機及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、rs232動態(tài)仿真、12c調(diào)試器、spi調(diào)試 器、鍵盤和lcd系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀黠，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā) 生器等。支持主流單片機系統(tǒng)的仿真。h前支持的單片機類型有：68000系列、8051 系列、avr系列、pic12系列、pic16系列、pic18系列、z80系列、hc11系列以及各 種外圍芯片。提供軟件調(diào)試功能。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置斷點等調(diào) 試功能，同時可以觀察各個變量、寄存器等的當前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中，也 必須具有這些功能；同時支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如keil c5i uvision

52、3等軟件。具有強大的原理圖繪制功能。總z,該軟件是一款集單片機和spice分析于一身 的仿真軟件，功能極其強大。6. 2. 2 proteus仿真結(jié)果當系統(tǒng)初始化之后進入密碼輸入提示階段，液晶顯示器顯示：welcome ! a:open。b:modifyo效果圖如圖6-2所示:qoll<l丿n丿8丿5丿: 丿is丿丿welcome!fl：open b：nodify(0 quj “a羅殳歲 絵住uj 85s83s8&lcd1lm016lgel6-2初始化后待機界ibjinput passworderror!當密碼輸入錯誤時，液晶顯示器lcd顯示input password erro

53、r! o效果如圖6-3所-rlo宀lra-£83r7丿ldoco qui s n歲上歲85s8388&lcd1lm016l6-3密碼輸入錯誤時當密碼輸入正確時，液晶顯示器lcd顯示input password correct!同時紅燈亮,6-5密碼輸入止確時當密碼輸入錯誤次數(shù)超過3次時，液晶顯示器lcd顯示input password warnimg! 同時蜂鳴器報警，并鎖定鍵盤。效果如圖6-6所示：當按b功能建修改密碼時，液晶顯示器lcd顯示ncwpassword，輸入新的密碼后, 需要二次確認再次輸入正確密碼，效果圖如圖6-7所示：i nput a9ain1lcd1-m016l03 q uj0歲2