簡易電子密碼鎖課程設計報告

1、 . - -可修編.XXXX 理工大學應用科學學院理工大學應用科學學院微機控制系統(tǒng)課程設計報告微機控制系統(tǒng)課程設計報告 題題 目：目： 簡易電子密碼鎖簡易電子密碼鎖 姓姓 名：名： 學學 號：號： 專業(yè)班級：專業(yè)班級： 指導教師：指導教師： 完成時間：完成時間： 設計報告綜合測試平時總評格式10 分內(nèi)容10 分圖表5 分功能測試35 分辯論20 分考勤20 分指導教師簽名： . - -可修編.目錄目錄摘要.1第一章 系統(tǒng)概述.2第二章 根本功能設計.32.1 實驗任務.32.2 根本設計要求.32.2.1 根本要求.32.2.2 發(fā)揮局部.32.3 主要元件介紹.32.3.1 P89C51 芯

2、片 .32.4 系統(tǒng)框圖.5第三章 硬件設計.53.1 硬件電路的設計.53.1.1 硬件工作接線口.53.1.2 LED 顯示器構造與原理 .53.1.3 復位電路.73.1.4 振蕩電路.73.1.5 按鍵設置.83.1.6 報警器和發(fā)光二極管.93.2 硬件電路圖.9第四章 軟件設計.114.1 系統(tǒng)軟件設計.114.1.1 密碼開鎖功能.12第五章 系統(tǒng) PROTUSE 仿真圖.13第六章 設計總結.16參考文獻.17附錄.18 . - -可修編.摘要隨著人們生活水平的提高，如何實現(xiàn)家庭防盜這一問題也變得尤其的突 出，傳統(tǒng)的機械鎖由于其構造的簡單，被撬的事件也屢見不鮮，因此，人們在日常

3、生活中越來越越離不開密碼的使用。在人們對平安的重視和科技的開展的同時，許多電子智能鎖指紋識別、IC 卡識別已相繼問世，但這類產(chǎn)品是針對特定指紋或有效卡，只能適用于XX 要求高且僅供個別人使用的箱、柜、房間等。另外，卡片式的 IC 卡易喪失和損壞，加上其本錢較高，在一定程度上限制了這類產(chǎn)品的普及和推廣。鑒于目前的技術水平和市場的接收程度，電子密碼鎖是這類電子防盜產(chǎn)品的主流?；谝陨纤悸?，本次設計使用 PHILIPS 公司的 P89C51 實現(xiàn)基于單片機的電子密碼鎖的設計。關鍵字：P89C51 單片機密碼電子鎖withtheimprovementofpeoplelivingstandards,ho

4、wtoachieve securityofthisfamilyalsochangedparticularlyprominent,thetraditionalmechanicallockbecauseofitssimplestructure,theincidentwasnothingnew.therefore,moreandmorepeopleintheirdailylifeisinseparablefromtheuseofpasswords.aspeopleattachimportancetosecurityandthedevelopmentoftechnology,atthemoment,m

5、anyElectronicsmartlock(fingerprint,ICcardidentification)hasbeenpublishedathomeandabroad.Howevertheseproductsarecharacterizedbyspecificandeffectivefingerprintcards,canonlyapplytotheconfidentialityrequirementsofthebox,counter,doors,andsoon.Andfingerprintrecognitionknowledgeforuseinpublicplacesiftheree

6、asilydamagedmachinery,Ccardtherearestilleasilylost,damaged,andsoon.Coupledwithitshighcost,tosomeextent,limitedthepopularityofsuchproductsandpromotion.Giventhecurrentleveloftechnologyandthemarketreceptionofelectroniccodelockissuchamainstreamelectronicanti-theftproducts.Basedontheaboveideas,thisdesign

7、usestheP89C51PHILIPSachieveanelectronicpass. vwordbasedSCMlockdesign.Keywords:P89C51 SCMpasswordelectroniclocks . - -可修編.第一章第一章 系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述本次設計使用 P89C51 單片機實現(xiàn)簡易電子密碼鎖的設計，其主要具有如下功能：1.設 8 置位密碼，密碼通過鍵盤輸入，此時黃燈亮，假設密碼正確那么綠燈亮。2.密碼可以由用戶自己修改設定，綠燈亮后后才能修改密碼。在輸入新密碼時候需要確認，以防止誤操作。3.報警、鎖定鍵盤功能。密碼輸入錯誤紅色發(fā)光二極管和蜂鳴器會出現(xiàn)錯誤提示，假

8、設密碼輸入錯誤次數(shù)超過 3 次，蜂鳴器報警并且鎖定鍵盤。電子密碼鎖的設計主要由三局部組成：34 矩陣鍵盤接口電路、密碼鎖的控制電路、輸出數(shù)碼顯示電路。另外系統(tǒng)還有 LED 提示燈，報警蜂鳴器等。密碼鎖設計的關鍵問題是實現(xiàn)密碼的輸入、確認、更改等功能：1.密碼輸入功能：按下數(shù)字鍵，輸入密碼長度 。2.密碼確認功能：當按下確認鍵時，表示密碼輸入完成。3.密碼設置功能：將輸入的值作為新的密碼。主要的設計實施過程：首先，選用單片機 P89C51，以及選購其他電子元器件。第二步，使用 DXP 2004 設計硬件電路原理圖，并設計 PCB 圖完成人工布線后因時間和材料準備不充分，所以沒做出實物 。第三步，

9、使用 Keil uVision4 軟件編寫單片機的 C 語言程序、仿真、軟件調試。第四部，使用 PROTEUS 軟件進展模擬軟、硬件調試。最后，聯(lián)合軟、硬件調試電路板，完本錢次設計。 第二章第二章 根本功能設計根本功能設計2.12.1 實驗任務實驗任務通過對此題目的設計掌握單片機控制系統(tǒng)設計的相關方法與技巧。用 P89C51RC2HBP 設計一個簡單電子密碼鎖，完成密碼的識別功能。2.22.2 根本設計要求根本設計要求2.2.1 根本要求（1）設置09十個按鍵和一個設置/確認按鍵，當系統(tǒng)正常工作時可通過設置/. v確認按鍵修改密碼，使用時初始密碼為 12345678，隨后可任意設置密碼。（2）

10、當密碼輸入正確時，用一個發(fā)光二極管和蜂鳴器作為指示。當密碼輸入錯誤時，那么提示密碼輸入錯誤。（3）當密碼連續(xù)輸入錯誤 3 次后鎖定鍵盤，鎖定時間為 1 分鐘。2.2.2 發(fā)揮局部不改變硬件電路，增加蜂鳴器音樂輸入功能，即編出三種音樂分別對應密碼輸入正確、輸入錯誤和鍵盤鎖定三種狀態(tài)。2.3 主要元件介紹2.3.1 P89C51 芯片P89C51RB2/RC2/RD2 具有 16K/32K/64K 并行可編程的非易失性 FLASH 程序，存儲器并可實現(xiàn)對器件串行在系統(tǒng)編程 ISP 和在應用中編程(IAP)在系統(tǒng)編程 ISP In-SystemProgramming 。當 MCU 安裝在用戶板上時允

11、許用戶下載新的代碼，在應用中編程 IAPIn-ApplicationProgramming ，MCU 可以在系統(tǒng)中獲取新代碼并對自己重新編程。這種方法允許通過調制解調器連接進展遠程編程片內(nèi) ROM 中，固化的默認的加載程序，BootLoader 允許 ISP 通過 UART 將程序代碼裝入 Flash 存儲器而 Flash 代碼中，那么不需要加載程序對于 IAP 用戶程序擦除和重編程。FlashMemory 的操作是通過使用片內(nèi) ROM 中的標準程序該器件的 1 個機器周期由 6 個時鐘周期組成因此運行速度是傳統(tǒng) 80C51 的 2 倍一個 OTP 配置位可讓用戶選擇傳統(tǒng)的 12 時鐘周期該系

12、列單片機是 80C51 微控制器的派生器件是采用先進 CMOS 工藝 制造的 8 位微控制器 指令系統(tǒng)與 80C51 完全一樣有 4 組 8 位 I/O 口 3 個 16 位定時/計數(shù)器多個中斷源 4 個中斷優(yōu)先級嵌套中斷構造個增強型 UART 片內(nèi)振蕩器及時序電路新增的特性使得 89C51RB2/RC2/RD2 成為功能更強大的微控制器更好地支持應用于脈寬調制高速 I/O 遞增/遞減計數(shù)能力如電機控制等場合。圖 2.1 P89C51 的 DIP 封裝及管腳功能2.4 系統(tǒng)框圖. vP89C51CPU顯示鍵盤報警器和發(fā)光二極管復位晶振圖 2.2 系統(tǒng)框圖第三章第三章 硬件設計硬件設計3.1 硬

13、件電路的設計3.1.1 硬件工作接線口P0 口接數(shù)碼管，用來顯示按鍵是否按下，P1 口接報警器和發(fā)光二極管。P3 口接 3x4 矩陣鍵盤，分別為09和設置/確認按鍵。3.1.2 LED 顯示器構造與原理LED 顯示塊是由發(fā)光顯示二極管顯示字段的顯示器件。在單片機中我們通常用七段LED，這種顯示共有共陰極和共陽極兩種，本設計是用共陰極，如圖 3.1 所示。圖 3-1 LED 數(shù)碼顯示局部顯示字符共陰極段選碼顯示字符共陰極段選碼03FHA77H106HB7CH25BHC39H. v表 3.1 LED 顯示塊通常的七段顯示塊中共有8 個發(fā)光二極管，其中 7 個發(fā)光二極管構成七筆字形“8，一個發(fā)光二極

14、管構成小數(shù)點。七段顯示塊與單片機接口非常容易。只要將一個 8 位并行輸出與顯示塊的發(fā)光二極管引腳相連即可。8 位并行輸出口輸出不同的字節(jié)數(shù)據(jù)即可獲得不同的數(shù)字或字符，通常將控制發(fā)光二極管的 8 位字節(jié)數(shù)據(jù)稱為段選碼。3.1.3 復位電路圖 3.2 復位電路時鐘電路工作后，在 REST 管腳上加兩個機器周期的高電平，芯片內(nèi)部開場進展初始復位如圖 3.2 。3.1.4 振蕩電路圖 3.3 振蕩電路本設計晶振選擇頻率為 12MHZ，電容選擇 22pF，如圖 3.3 所示。3.1.5 按鍵設置按鍵方式有獨立式和行列式兩種，本設計是采用行列式，共設置 12 個按鍵。能減少鍵盤與單片機接口時所占用的 I/

15、O 線的數(shù)目。如下圖：S1S10 分別為 09 數(shù)字按鍵，S11 為設置/確認按鍵。如圖 3-4，當沒有鍵按下時，行線和列線之間是不相連的，假設第 N 行與第 M 列的鍵被按下，那么第 N 行與第 M 列的線就被接通。 本系統(tǒng)的鍵盤掃描方法是利用 P3 口的低四位作為行掃描線，P3 口的高四位作為列回掃線。具體實施方法為：先使 P3.0 口輸出低電平，P3 口其他口輸出高電平，然后對P3.4、P3.5、P3.6 三個口分別作判斷。假設此三口都為高電平，那么沒有鍵按下；假設有鍵按下，P3.4、P3.5、P3.6 三個口必定有一個口輸入為低電平，再判斷34FHD5EH466HE79H56DHF71

16、H67DH707H87FH96FH. vP3.4、P3.5、P3.6 哪個口為低電平那么可判斷按鍵在哪列上。如 P3.4、P3.5、P3.6 沒有低電平，再使 P3.1 為低電平，其他口為高電平，依次掃描下去，找到按鍵所在的行，再判斷 P3 口的高四位哪一位為低，便可知道鍵在哪一列上。圖 3.4 按鍵設置3.1.6 報警器和發(fā)光二極管圖 3.5 報警器與發(fā)光二極管如果按下設置/確認按鍵，那么黃燈亮。當密碼輸入正確時，綠燈亮。輸入密碼錯誤時，紅燈亮且蜂鳴器響。當?shù)谌屋斎脲e誤時，鎖定鍵盤一分鐘。3.2 硬件電路圖圖 3.6 硬件電路 Protel 圖圖 3.6 硬件電路 PCB 圖圖 3.7 硬

17、件電路 PCB 3D 圖第四章第四章 軟件設計軟件設計本系統(tǒng)程序局部使用 C 語言編寫，C 語言是一種高級程序設計語言，它的優(yōu)點是簡潔明了、可移植性高。主要完成，先按下設置/確認鍵輸入密碼，系統(tǒng)會將所輸入與系統(tǒng)密碼進展比對。假設輸入密碼正確那么綠燈亮。然后可以任意設置密碼。每設置完一次都要按確認鍵。期間操作出現(xiàn)失誤，紅燈亮蜂鳴器響，操作錯誤超過 3 次，系統(tǒng)會鎖定鍵盤一分鐘，并報警用以防止惡意試探密碼。4.1 系統(tǒng)軟件設計本系統(tǒng)軟件設計由主程序、初始化程序、數(shù)碼顯示程序、鍵盤掃描程序、鍵功能程序、密碼設置程序、EEPROM讀寫程序和延時程序等組成。主要程序設計流程圖如下所示：開場. v輸入密碼

18、正確嗎黃燈亮紅燈亮蜂鳴器響三次錯誤圖 4.1 程序設計流程圖設置/確認鍵綠燈亮設置/確認鍵輸入新密碼鎖鍵盤一分鐘完畢. v初始化按設置鍵輸入密碼確認程序所輸入密碼正確.Y開鎖程序開鎖程序輸入次數(shù)加 1次數(shù)3報警程序返回NYN圖4.2開鎖流程圖4.1.1 密碼開鎖功能本系統(tǒng)使用數(shù)組 PASSW存儲密碼,系統(tǒng)初始化對數(shù)組賦值 PASSW1,2，3，4，5，6，7，8。輸入密碼的時候，先將輸入的每一位密碼分別放置在數(shù)組PASST中，然后再將 PASST與 PASSW的每一位分別對照。假設每一位都相等，密碼檢查通過。第五章第五章 系統(tǒng)系統(tǒng) PROTUSEPROTUSE 仿真圖仿真圖圖 5.1 PROT

19、UES 仿真圖圖 5.2 PROTUES 仿真加載 HEX 文件在下列圖中，當按下設置/確認鍵時，黃燈亮，然后輸入密碼。如密碼輸入正確，那么綠燈亮。如輸入錯誤，紅燈亮且蜂鳴器響。當出現(xiàn)三次錯誤時，同時要鎖定鍵盤一. v分鐘。經(jīng)調試，所需要的功能都能實現(xiàn)。圖 5.3 按下設置/確認鍵黃燈亮圖 5.4 密碼正確時綠燈亮圖 5.5 當密碼錯誤時紅燈亮圖 5.6 設置新密碼時黃燈綠燈同時亮第第 6 6 章章 設計總結設計總結 通過這次課程設計，掌握了單片機的一些根本知識，并將計算機控制以及所有關知識聯(lián)系起來，本來有些原理還是懵懂的，但是在找電子密碼鎖的根本知識時，我發(fā)現(xiàn)只有動手做才會掌握一些技巧。通過

20、這次的設計，我們熟悉并熟練掌握了 Protel 和Protues 的技巧；在 C 語言程序設計中，學到了如何使用 C 語言對單片機進展編寫程序，熟悉了使用 KEIL 軟件，并且加深了對單片機的編程技巧。 在做這個設計的過程中，我遇到了不少的問題。這鍛煉了我們篩選、查閱資料，并將理論結合到自己的設計中的能力。一步一步的排除故障原因，找到故障的原因并解決故障。 這次的設計使我們對模擬電子、數(shù)字電子知識加深了了解，尤其是在對電路進展調試以及對 C 語言程序的編寫和調試的時候，出現(xiàn)了很多這些方面的問題，通過對以往知識的復習穩(wěn)固，將問題解決。在此設計中，學到了很多知識，不僅對于技術有了更深入的學習，而且

21、對于一個工程的完成的工作時序、任務分配也有了一定的了解。通過這次課程設計使我懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才能真正為社會效勞，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。這次課程設計終于順利完成了，在設計中遇到了些問題，最后在教師和各位同學的辛勤指導下終于解決了。我們學得到很多實用的知識，在此表示感謝！同時，對給過我們幫助的所有同學和指導教師再次表示忠心的感謝！參考文獻參考文獻1 當方微型計算機控制技術M中國水利水電，2001 年2 胡漢才單片機原理及其借口技術M清華大學，1996 年3 趙新民智能儀器設計根

22、底MXX 工業(yè)大學，1999 年4 潘新，民王，燕芳微型計算機控制技術M電子工業(yè)，2003 年5 李鐘實實用電子報警器精選百例M：科技技術文獻，2002 年6 陳愛弟Protel99se 實用培訓教程M人民郵電，2000 年。7 閻石數(shù)字電子技術根底M高等教育，1998 年8 童詩白模擬電子技術根底M高等教育出版涉，1998 年附錄附錄. v1. 1.源程序源程序*include *define uchar unsigned char *define uint unsigned int uchar i,j,num,temp,wrong; uchar passw=1,2,3,4,5,6,7,8;

23、 uchar passt=0,0,0,0,0,0,0,0; uchar code table=0 x3f,0 x06,0 x5b,0 x4f,0 x66,0 x6d,0 x7d,0 x07,0 x7f,0 x6f,0 x77,0 x7c, 0 x39,0 x5e,0 x79,0 x71, 0 x76,0 x79,0 x38,0 x3f,0; bit lockflag; bit editflag; bit cmpflag; bit pressflag; sbit alarm=P13; sbit rled=P10; sbit gled=P11; sbit yled=P12; uint t0,a;

24、uchar right; void delay(uint z) uint x,y; for(x=z;x0;x-) for(y=110;y0;y-); void lock() TMOD=0 x01; TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; ET0=1; EA=1;. v TR0=1; while(1) if(t00;a-) rled=rled; delay(1000); else alarm=0; rled=1; TR0=0; t0=0; break; void timer0() interrupt 1 TH0=(65536-50000)/25

25、6; TL0=(65536-50000)%256; t0+;uchar keyscan() P3=0 xfe; temp=P3; temp=P3&0 xf0; while(temp!=0 xf0) delay(50);. v if(temp!=0 xf0) temp=P3; switch(temp) case 0 xee:num=0;pressflag=1; /1110 1110 break; case 0 xde:num=1;pressflag=1; /1101 1110 break; case 0 xbe:num=2;pressflag=1; /1010 1110 break; c

26、ase 0 x7e:num=3;pressflag=1; /0111 1110 break; while(temp!=0 xf0) temp=P3; temp=temp&0 xf0; P3=0 xfd;temp=P3;temp=P3&0 xf0;while(temp!=0 xf0) delay(50); if(temp!=0 xf0) temp=P3; switch(temp) case 0 xed:num=4;pressflag=1; break; case 0 xdd:num=5;pressflag=1;. v break; case 0 xbd:num=6;pressflag=1; break; case 0 x7d