基于80C51的電子密碼鎖單片機(jī)課程設(shè)計

1、過由7#無摩單片機(jī)系統(tǒng)課程設(shè)計成績評定表設(shè)計課題：基于89C51的電子密碼鎖的設(shè)計學(xué)院名稱：電氣工程學(xué)院專業(yè)班級：學(xué)生姓名：學(xué) 號：指導(dǎo)教師：設(shè)計地點(diǎn)：設(shè)計時間：指導(dǎo)教師意見：成績：簽名：年 月 日理由3本次摩單片機(jī)系統(tǒng)課程設(shè)計課程設(shè)計名稱： 基于89C51的電子密碼鎖的設(shè)計專業(yè)班級：自動F1203學(xué)生姓名：學(xué) 號：指導(dǎo)教師：課程設(shè)計地點(diǎn)：課程設(shè)計時間：單片機(jī)系統(tǒng)課程設(shè)計任務(wù)書學(xué)生姓名專業(yè)班級學(xué)號題目基于89C51的電子密碼鎖的設(shè)計課題性質(zhì)工程設(shè)計課題來源自擬指導(dǎo)教師主要內(nèi)容（參數(shù)）利用AT89C51以及外圍鍵盤以及液晶顯示部分來組成電子密碼鎖，實現(xiàn)的功能如下：1 .實現(xiàn)密碼的輸入以及密碼判定

2、（初始密碼程序中已設(shè)定好），同時液晶 顯示部分顯示相關(guān)提示信息。2 .若連續(xù)輸入錯誤密碼三次則自鎖，無法繼續(xù)輸入密碼。任務(wù)要求（進(jìn)度）第1-2天：熟悉課程設(shè)計任務(wù)及要求，查閱技術(shù)資料，確定設(shè)計方案。第3-4天：按照確定的方案設(shè)計單元電路。要求畫出單元電路圖，元件及 元件參數(shù)選擇要有依據(jù)，各單元電路的設(shè)計要有詳細(xì)論述。第5-6天：軟件設(shè)計，編寫程序。第7-8天：實驗室調(diào)試。第9-10天：撰寫課程設(shè)計報告。要求內(nèi)容完整、圖表清晰、文理流暢、 格式規(guī)范、方案合理、設(shè)計正確，篇幅合理。主要參考資料1張迎新.單片微型計算機(jī)原理、應(yīng)用及接口技術(shù)（第 2版）M.北京： 國防工業(yè)出版社，2004審查意見系（教

3、研室）主任簽字：年 月 日1硬件組成與方案設(shè)計51.1 硬件組成51.2 方案設(shè)計52單元電路設(shè)計 52.1 時鐘電路設(shè)計52.2 復(fù)位電路設(shè)計62.3 鍵盤電路設(shè)計72.4 顯示電路設(shè)計72.5 整體電路圖設(shè)計1.03系統(tǒng)軟件工作流程圖 1.Q3.1 主程序工作流程 1.03.2 鍵盤掃描程序1.14系統(tǒng)功能實際測試124.1 程序?qū)嶋H編譯測試 124.2 單片機(jī)實際操作演示1.2總結(jié)18參考文獻(xiàn)1.9附錄A:整體電路圖20附錄B:詳細(xì)程序21概述： 自從人類開始制造鎖以來長期所使用的鎖都是機(jī)械鎖，通俗的講就是彈子芯鎖。而傳統(tǒng)的彈子芯鎖，由于其本身鎖芯密齒的有限加之開鎖工具鑰匙的容易復(fù)制性，

4、使得其安全性大大降低。隨著人們生活質(zhì)量的提高，如何實現(xiàn)安 全有效的防盜這一問題受到越來越多人的關(guān)注。傳統(tǒng)的機(jī)械鎖由于安全性能太 差，被撬的事件屢見不鮮。相比之下，電子密碼鎖因其保密性強(qiáng)，使用靈活性好,安全系數(shù)高，受到了廣大用戶的歡迎。電子密碼鎖作為一種新型的鎖，安全性有 了較大的提高，還省去了傳統(tǒng)機(jī)械鎖的鑰匙，使用者只要記得其密碼，便可以開 啟，從而大大提高了防盜功能。本文主要設(shè)計了一種以單片機(jī) AT89C51為核心的電子密碼鎖。詳細(xì)地介紹 了該電子密碼鎖以及其外圍電路的設(shè)計過程。電子密碼鎖主要由三部分組成：鍵盤輸入部分、單片機(jī)最小系統(tǒng)部分、液晶顯示部分。通過外圍鍵盤來進(jìn)行密碼輸 入，單片機(jī)則

5、負(fù)責(zé)把輸入的密碼與設(shè)定好的密碼進(jìn)行比對從而判斷是否輸入正 確，而液晶顯示部分則負(fù)責(zé)進(jìn)行相關(guān)提示信息的顯示。1硬件組成與方案設(shè)計1.1 硬件組成硬件組成如圖1.1所示:圖1.1硬件組成示意圖1.2 方案設(shè)計該系統(tǒng)采用外圍矩陣鍵盤來進(jìn)行密碼的輸入，單片機(jī)則執(zhí)行鍵盤掃描程序來獲取相應(yīng)的鍵值從而達(dá)到輸入密碼的功能，同時，單片機(jī)與 1602液晶顯示屏相 連，來顯示輸入密碼等相關(guān)提示信息方便用戶使用。當(dāng)用戶連續(xù)輸入錯誤密碼三 次時則電子密碼鎖自鎖，無法繼續(xù)輸入密碼，從而提高了電子密碼鎖的安全2單元電路設(shè)計2.1 時鐘電路設(shè)計時鐘是單片機(jī)的心臟，單片機(jī)各功能部件的運(yùn)行都是以時鐘頻率為基準(zhǔn)，有條不紊地工作。因

6、此時鐘頻率直接影響單片機(jī)的速度。 常用的時鐘產(chǎn)生方法有兩 種：內(nèi)部時鐘方式以及外部時鐘方式。本設(shè)計采用的是內(nèi)部時鐘方式。其中內(nèi)部時鐘方式是利用芯片內(nèi)部的振蕩器，然后在引腳XTAL1和XTAL2兩端跨接晶體或陶瓷諧振器，就構(gòu)成了穩(wěn)定的自激振蕩器。具發(fā)出的脈沖直接送入內(nèi)部時鐘電 路。外接晶振時，C1和C2的值通常選擇為30pF左右，C1和C2對頻率有微調(diào)作用。晶體的頻率選擇12MHz。為了減少寄生電容，更好地保證振蕩器穩(wěn)定可靠地工作，振蕩器和電容應(yīng)盡可能安裝得遇單片機(jī)芯片靠近。如圖 2.1所示圖2.1時鐘電路2.2 復(fù)位電路設(shè)計復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，單片機(jī)在啟動運(yùn)行時，都需要先復(fù)位，它的作 用

7、是CPU和系統(tǒng)中的其它部件都處于一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始 工作。故復(fù)位關(guān)系到一個單片機(jī)系統(tǒng)能否可靠地工作。 本設(shè)計采用的是按鍵電平 復(fù)位，按復(fù)位鍵之后復(fù)位端通過電阻與 Vcc電源連通。為保證復(fù)位可靠，應(yīng)保證復(fù)位高電平持續(xù)時間大于兩個機(jī)器周期,R4電阻值為200歐姆，R5電阻值為10K,C3電容值為22uF。如圖2.2所示2.3 鍵盤電路設(shè)計計算機(jī)所使用的鍵盤有全編碼鍵盤和非編碼鍵盤兩種， 本設(shè)計采用的是非編 碼鍵盤。非編碼鍵盤只是簡單地提供行和列的矩陣，其它工作都靠軟件來完成， 由于其經(jīng)濟(jì)實用，目前在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中多采用這種方法。 本設(shè)計中采用了非 編碼矩陣鍵盤，通過四根行線四根

8、列線與單片機(jī)相連， 通過單片機(jī)內(nèi)部程序從而 實現(xiàn)計算鍵值，進(jìn)行密碼輸入的功能。如圖 2.3所示圖2.3鍵盤電路2.4 顯示電路設(shè)計單片機(jī)的顯示方式有點(diǎn)陣顯示，數(shù)碼管顯示以及液晶屏顯示。本設(shè)計采用的是液晶屏顯示方式。液晶顯示模塊已作為很多電子產(chǎn)品中都可以看到，顯示的主要是數(shù)字、專用符號和圖形。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(diǎn)。1602型LCD可以顯示2行16個字符，有8位數(shù)產(chǎn)品的通過器件，如在計算器、萬用表、電子表及很多家用電子據(jù)總線 D0-D7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。引腳功能說明：第1腳：VSS為地電

9、源。第2腳：VDD接5V正電源。第3腳：VL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，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存 器。第5腳：R/W為讀寫信號線，高電平時進(jìn)行讀操作，低電平時進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS和R/W共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng) RS為低電平R/W為高電平時可以讀忙信號，當(dāng) RS為高電平R/W為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。第714腳：D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15腳：背光

10、源正極。第16腳：背光源負(fù)極。如圖2.4.1所示圖2.4.1顯示部分電路如圖2.4.2所示外形尺寸:圖2.4.21602型LCD外形尺寸圖2.5 整體電路圖設(shè)計如圖2.5所示圖2.5整體電路圖3系統(tǒng)工作流程圖3.1 主程序工作流程主程序首先初始化外圍顯示電路，并顯示相關(guān)信息提示用戶輸入密碼。用戶按下確認(rèn)鍵開始輸入密碼。單片機(jī)則執(zhí)行鍵盤掃描程序，獲取相應(yīng)鍵值與設(shè)定密碼進(jìn)行比對，若正確則執(zhí)行解鎖。輸入錯誤則提醒用戶再一次輸入， 若連續(xù)錯誤 輸入三次時電子密碼鎖自鎖，用戶無法繼續(xù)輸入密碼。程序流程圖如圖3-1所小開始圖3.1主程序流程圖3.2 鍵盤掃描程序鍵盤掃描程序是本設(shè)計的核心程序，是單片機(jī)能否

11、正確讀取按鍵對應(yīng)鍵值的關(guān)鍵所在。通過軟件延時來去除按鍵時的抖動影響，之后通過單片機(jī)內(nèi)部程序來 獲取相應(yīng)鍵值。鍵盤掃描流程圖如圖 3-2所示開始圖3.2鍵盤掃描流程圖4系統(tǒng)功能實際測試4.1 程序?qū)嶋H編譯測試在Keil編譯環(huán)境下編譯通過，0錯誤，0警告。生成HEX文件4.2 單片機(jī)實際操作演示在單片機(jī)實際操作過程中,使用的程序燒錄軟件為STC-ISP軟件，該軟件可以對51內(nèi)核的單片機(jī)進(jìn)行相關(guān)程序的燒寫，使用十分方便。啟動軟件之后，首先軟件進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置。選擇單片機(jī)的型號，由于51內(nèi)核的單片機(jī)具 有一定的通用性，故選擇了 STC89C52RCa號的單片機(jī)。接著打開前面所生成好的HEX文件。然后設(shè)置

12、端口，本次實際操作中選用的是端口 3 (COM3)與筆記本相連，故端口設(shè)置為 COM3。設(shè)置完之后的軟件截圖如圖4.3所示。圖4.1燒錄軟件設(shè)置設(shè)置完成之后點(diǎn)擊DownLoad下載按鈕，并按下單片機(jī)上的電源按鍵, 程序燒錄到單片機(jī)中，單片機(jī)開始運(yùn)行程序。(1)程序開始運(yùn)行時，如下圖所示。Please input the password!=|RlMIHF圖4.3開始輸入密碼圖4.2開始運(yùn)行畫面(2)按下confirm按鍵，開始輸入密碼。如下圖所示(3)密碼的輸入。如下圖所示圖4.4密碼輸入(4)密碼輸入錯誤時，顯示相應(yīng)信息。如下圖所示圖4.5密碼輸入錯誤(5)當(dāng)連續(xù)三次輸入密碼錯誤時，顯示相應(yīng)

13、提示信息。如下圖所示圖4.6連續(xù)密碼錯誤輸入3次(6)密碼正確輸入。如下圖所示。you are ri9ht!=圖4.7密碼正確輸學(xué)習(xí)了一年的單片機(jī)課程，自己對單片機(jī)的設(shè)計也有了一定的了解， 通過這 次課程設(shè)計，我得到了很多收獲和體會，以及一個工程設(shè)計的基本過程。 增強(qiáng)了 查閱參考資料，查閱手冊，圖表和文獻(xiàn)資料的自學(xué)能力。在進(jìn)行本系統(tǒng)的設(shè)計過 程中雖然遇到很多的問題，比如說畫圖，設(shè)計等各種問題都讓自己懊惱不已。 但 是通過自己的思考以及與同學(xué)之間的探討得到了一定程度的解決。在該設(shè)計完成之后進(jìn)行了模擬仿真，最終的效果還是令人滿意的。同時，由于設(shè)計的時間以及能力有限，本設(shè)計還存在著一些不合理的地方，

14、 比如用戶無法自己設(shè)定密碼，只能靠原始程序來進(jìn)行設(shè)定。同時采用的過于簡陋 的機(jī)械鍵盤，在用戶輸入密碼時可能會產(chǎn)生誤操作等。但是從整體來看，通過這 一個設(shè)計我還是得到了不少的鍛煉。使用 Proteus軟件進(jìn)行模擬仿真，使用 Keil 來進(jìn)行源程序的編寫，使用 Visio軟件來繪制流程圖等。這些都大大提高了我的 動手能力，為以后的設(shè)計打下了良好的基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)1張迎新.單片微型計算機(jī)原理、應(yīng)用及接口技術(shù)（第 2版）M.北京：國防 工業(yè)出版社，20042祁偉，楊亭.單片機(jī)C51程序設(shè)計教程與實驗M.北京：北京航空航天大學(xué)出 版社.3樓然苗.李光飛.單片機(jī)課程設(shè)計指導(dǎo)M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社.

15、附錄A:整體電路圖附錄B:詳細(xì)程序主函數(shù)部分：#include <reg52.h>#include"key.h"#include"lcd.h"uchar code show_0="Please input the password:"uchar code show_1="The cipher is:"uchar code show_2="*"uchar code show_3="The password is wrong!"uchar code show_4=&q

16、uot;This is the last time,"uchar code show_5="Please try it tomorrow!"uchar code show_6="you are right!"uchar init_pswd=8,8,8,8,8,8,8,8;uchar pswd8=0;uchar pswd_18=0;void play(uchar *j,uchar k) /K 是顯示的個數(shù)，j 是地址uchar i;for(i=0;i<k;i+)dat_w(*(j+i);delay(20);main()uchar j=0,i

17、=0,sum_1=0;loop:init();clear();gotoxy(1,0);play(show_0,16);gotoxy(2,0);play(show_0+17,10);/*密他輸入*/dokey()；while(ki!=15);clear();gotoxy(1,0);play(show_1,15);doflag=0;key()；gotoxy(2,0);if(flag=1&&ki<=9)pswdi=ki;play(show_2,i);i+；if(ki=14)/14 則退出.break;while(i<=8);for(i=0;i<=7;i+)sum_1

18、=init_pswdi-pswdi+sum_1;if(sum_1!=0)clear();j+;if(j=3)clear();gotoxy(1,0);play(show_4,16);gotoxy(2,0);play(show_4+16,14);delay(500);delay(500);clear();gotoxy(1,0);play(show_5+7,16);while(1);三次輸入密碼失敗，自鎖gotoxy(1,0);play(show_3,16);gotoxy(2,5);play(show_3+15,7);delay(500);clear();goto loop;if(sum_1=0)c

19、lear();gotoxy(1,0);play(show_6,15);dokey()；while(ki!=13);loop1:clear();/*第一次輸密例*/i=0;doflag=0;key()；if(flag=1&&ki<=9)pswdi=ki;i+；clear();gotoxy(1,0);play(show_2,i);while(i<=7);clear();/*第二次輸密例*/i=0;sum_1=0;doflag=0;key()；if(flag=1&&ki<=9)pswd_1i=ki;i+；clear();gotoxy(1,0);pla

20、y(show_2,i);while(i<=7);for(i=0;i<=7;i+)sum_1=sum_1+ pswd_1i-pswdi;if(sum_1=0)clear();for(i=0;i<=7;i+)init_pswdi=pswd1;while(1);if(sum_1!=0)clear();goto loopl;LCD部分 #ifndef _lcd_h#include <reg52.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit E=P0A7;sbit RW=P0A6;sbit RS=P0A5;/*寫命令*/ void cmd_w(uchar cmd)RW=0;RS=0;E=1;P2=cmd;delay(1);E=0;/*寫數(shù)據(jù)*/void dat_w(uchar dat)RW=0;RS=1;E=1;P2=dat;delay(1);E=0;/* 1青屏 */void clear(void)cmd_w(0x01); /清屏cmd_w(0x02); /清屏回至ij左上角/*初始化*/ void init(void)cmd_w(0x38);cmd