基于51單片機(jī)的電子密碼鎖設(shè)計(jì)

課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程設(shè)計(jì)名稱：?jiǎn)纹瑱C(jī)系統(tǒng)綜合課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)題目基于51單片機(jī)的電子密碼鎖設(shè)計(jì)院（系）：專業(yè)：班級(jí)：學(xué)號(hào)：姓名：指導(dǎo)教師：完成日期：目錄第1章總體設(shè)計(jì)方案 8 第1章總體設(shè)計(jì)方案1.1課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求一、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容：密碼鎖設(shè)計(jì)具體內(nèi)容如下：狀態(tài)顯示功能：鎖定狀態(tài)時(shí)系統(tǒng)用三位數(shù)碼管顯示OFF，用三位數(shù)碼管顯示成功開(kāi)鎖次數(shù)；成功開(kāi)鎖時(shí)用三位數(shù)碼管顯示888，用三位數(shù)碼管顯示成功開(kāi)鎖次數(shù)。2.密碼設(shè)定功能：通過(guò)一個(gè)4×4的矩陣式鍵盤(pán)可以任意設(shè)置用戶密碼（1-16位長(zhǎng)度）。3報(bào)警和加鎖功能： 密碼的輸入時(shí)間大于12秒或者連續(xù)三次輸入失敗，聲音報(bào)警同時(shí)鎖定系統(tǒng)，不讓再次輸入密碼。此時(shí)只有使用管理員密碼方能對(duì)系統(tǒng)解鎖。二、課程設(shè)計(jì)要求：1.獨(dú)立完成課程設(shè)計(jì)任務(wù)；2.通過(guò)老師現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收；3.交出完整的課程設(shè)計(jì)報(bào)告。1.2課程設(shè)計(jì)原理根據(jù)題目要求，要完成密碼鎖的設(shè)置密碼，解鎖，顯示等功能，在本次設(shè)計(jì)中主要使用了鍵盤(pán)、數(shù)字?jǐn)?shù)碼管以及片選連線來(lái)完成密碼鎖的設(shè)計(jì)。編制鍵盤(pán)掃描程序，實(shí)現(xiàn)密碼的設(shè)定和開(kāi)鎖功能，同時(shí)在開(kāi)鎖和開(kāi)鎖成功的時(shí)候顯示不同數(shù)據(jù)。通過(guò)兩個(gè)函數(shù)，分別調(diào)用。通過(guò)中斷服務(wù)程序完成對(duì)12秒的計(jì)時(shí)，當(dāng)開(kāi)鎖的時(shí)候開(kāi)啟定時(shí)器，開(kāi)鎖完成后關(guān)閉定時(shí)器并還原定時(shí)器相應(yīng)數(shù)據(jù)。課程設(shè)計(jì)思路一．提出方案首先，設(shè)計(jì)三種數(shù)碼管顯示方案：開(kāi)鎖成功、開(kāi)鎖失敗、系統(tǒng)態(tài)、在實(shí)現(xiàn)不同的功能的時(shí)候分別調(diào)用每一種函數(shù)。另外編鐘鍵盤(pán)掃描程序，根據(jù)矩陣鍵盤(pán)的原理，編寫(xiě)掃描程序，把按下的鍵作為返回值，供其他函數(shù)使用。編寫(xiě)設(shè)定密碼程序，通過(guò)調(diào)用鍵盤(pán)掃描程序以0xff為結(jié)束標(biāo)志，并把密碼存貯進(jìn)數(shù)組內(nèi)，實(shí)現(xiàn)密碼的設(shè)定。開(kāi)鎖功能可以通過(guò)開(kāi)鎖函數(shù)把輸入的密碼存入另一個(gè)數(shù)組，待輸入完成后，跟密碼進(jìn)行比較，當(dāng)開(kāi)鎖成功時(shí)和不成功是返回不同的值，這樣在主函數(shù)內(nèi)根據(jù)函數(shù)的不同返回值對(duì)成功次數(shù)和失敗次數(shù)進(jìn)行處理，同時(shí)在開(kāi)鎖函數(shù)內(nèi)開(kāi)啟定時(shí)器，開(kāi)鎖結(jié)束時(shí)關(guān)閉計(jì)時(shí)器。如果計(jì)時(shí)到12秒或者輸入密碼次數(shù)三次時(shí)進(jìn)入系統(tǒng)態(tài)，只能輸入實(shí)現(xiàn)設(shè)定好的系統(tǒng)密碼才能回到普通狀態(tài)。二．方案論證由于單片機(jī)執(zhí)行程序的時(shí)候每一條函數(shù)的執(zhí)行時(shí)間基本可以忽略，所以顯示函數(shù)放在主函數(shù)內(nèi)會(huì)出現(xiàn)一閃而過(guò)的現(xiàn)象。但是函數(shù)大部分的時(shí)間都停在檢測(cè)是否有鍵按下函數(shù)中，所以在可以在鍵盤(pán)掃描程序內(nèi)調(diào)用顯示函數(shù)，并通過(guò)函數(shù)傳遞判斷該顯示哪些數(shù)字。這樣在一個(gè)功能內(nèi)在視覺(jué)上就會(huì)看到一直顯示要顯示的信息。1.4實(shí)驗(yàn)環(huán)境·硬件環(huán)境：Lab6000通用微控制器，PC機(jī)。·軟件環(huán)境：WAVE應(yīng)用軟件xxxxxx大學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告第2章詳細(xì)設(shè)計(jì)方案 第2章詳細(xì)設(shè)計(jì)方案2.1實(shí)現(xiàn)方法開(kāi)始運(yùn)行時(shí)，數(shù)碼管顯示OFF0，開(kāi)始設(shè)定密碼。設(shè)定完成后顯示OFF0，進(jìn)入開(kāi)鎖函數(shù)，當(dāng)輸入密碼的時(shí)候顯示OFF0，開(kāi)鎖成功后顯示8881，當(dāng)不繼續(xù)操作時(shí)，停留在這。繼續(xù)輸入密碼可繼續(xù)開(kāi)鎖，當(dāng)連續(xù)輸入密碼三次或者輸入密碼時(shí)間超過(guò)12秒時(shí)。數(shù)碼管顯示000000，蜂鳴器響，此時(shí)只能通過(guò)輸入系統(tǒng)密碼，才能函數(shù)返回，否則一直在系統(tǒng)態(tài)內(nèi)死循環(huán)。返回后顯示OFF，繼續(xù)循環(huán)進(jìn)行。模塊設(shè)計(jì)程序由設(shè)定密碼模塊、開(kāi)鎖模塊、系統(tǒng)模塊組成。2.2.1設(shè)定密碼模塊設(shè)定密碼模塊要實(shí)現(xiàn)密碼的初始化，先在程序開(kāi)始申請(qǐng)全局?jǐn)?shù)組PASS用來(lái)存放密碼。根據(jù)功能，當(dāng)沒(méi)有數(shù)據(jù)輸入時(shí)要等數(shù)據(jù)輸入，顯示OFF。當(dāng)有鍵按下時(shí)通過(guò)鍵盤(pán)掃描程序判斷輸入的程序在數(shù)組內(nèi)的位置，最后通過(guò)查找數(shù)組返回輸入的數(shù)據(jù)。如果返回的數(shù)據(jù)為0XFF，則密碼設(shè)定功能完成。如圖2.1所示。開(kāi)始開(kāi)始Y通過(guò)超找數(shù)組確定輸入的數(shù)據(jù)是否有鍵按下Y通過(guò)超找數(shù)組確定輸入的數(shù)據(jù)是否有鍵按下YY顯示OFF把輸入的數(shù)據(jù)存入數(shù)組PASSPPPPPPAPASS值Y顯示OFF把輸入的數(shù)據(jù)存入數(shù)組PASSPPPPPPAPASS值YYY輸入數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)是否為0xffYYYYY返回輸入值返回輸入值圖2.1設(shè)定密碼模塊流程圖2.2.2開(kāi)鎖模塊開(kāi)鎖模塊實(shí)現(xiàn)開(kāi)鎖功能。在系統(tǒng)進(jìn)入開(kāi)鎖過(guò)程后，通過(guò)鍵盤(pán)掃描把輸入的開(kāi)鎖密碼輸入到開(kāi)鎖數(shù)組PASSBUFF中，并且以RST鍵結(jié)束開(kāi)鎖密碼的輸入。開(kāi)鎖密碼輸入結(jié)束后，對(duì)密碼數(shù)組PASS和開(kāi)鎖數(shù)組PASSBUFF進(jìn)行比較，如果兩數(shù)組內(nèi)數(shù)據(jù)完全相同，則返回1，否則返回2，這樣就可以根據(jù)返回值判斷開(kāi)鎖是否成功。如圖2.2所示。開(kāi)始開(kāi)始是否有鍵按下N是否有鍵按下NYY開(kāi)啟定時(shí)器開(kāi)啟定時(shí)器Y是否有鍵按下把輸入的值存入數(shù)組Y是否有鍵按下把輸入的值存入數(shù)組PASSBUFF NN顯示OFF輸入值是否為0XFF顯示OFF輸入值是否為0XFFNN YYY關(guān)閉定時(shí)器關(guān)閉定時(shí)器PASS與PAABUFFPASS與PAABUFF是否一樣NN返回2返回2YY返回1返回1圖2.2開(kāi)鎖模塊流程圖2.2.3系統(tǒng)模塊系統(tǒng)模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的保護(hù)，當(dāng)三次密碼輸入錯(cuò)誤或者輸入密碼時(shí)間大于12秒時(shí),進(jìn)入系統(tǒng)狀態(tài)，提醒用戶，并且保護(hù)系統(tǒng)。本模塊跟開(kāi)鎖模塊大致相同。從鍵盤(pán)上輸入數(shù)據(jù)后，然后和系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。如果和系統(tǒng)密碼相同時(shí)，則返回。否則一直在系統(tǒng)函數(shù)內(nèi)循環(huán)，知道輸入正確的系統(tǒng)函數(shù)。開(kāi)始開(kāi)始是否有鍵輸入是否有鍵輸入把輸入的數(shù)據(jù)存入PASSBUFFY把輸入的數(shù)據(jù)存入PASSBUFFN輸出000000，蜂鳴器響輸出000000，蜂鳴器響輸入的數(shù)據(jù)是否為0XFF輸入的數(shù)據(jù)是否為0XFFNY比較PASSBUFF與系統(tǒng)函數(shù)是否一樣比較PASSBUFF與系統(tǒng)函數(shù)是否一樣NY結(jié)束結(jié)束圖2.3系統(tǒng)模塊流程圖2.2.4主函數(shù)流程圖開(kāi)始開(kāi)始初始化定時(shí)器初始化定時(shí)器設(shè)置密碼設(shè)置密碼開(kāi)鎖開(kāi)鎖YY顯示開(kāi)鎖成功開(kāi)鎖是否成功顯示開(kāi)鎖成功開(kāi)鎖是否成功NN密碼錯(cuò)誤是否超過(guò)三次密碼錯(cuò)誤是否超過(guò)三次YY系統(tǒng)狀態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)NN顯示開(kāi)鎖失敗顯示開(kāi)鎖失敗是否繼續(xù)開(kāi)鎖是否繼續(xù)開(kāi)鎖YYNN結(jié)束結(jié)束 主函數(shù)內(nèi)先對(duì)密碼進(jìn)行設(shè)定，設(shè)定完成后進(jìn)行開(kāi)鎖，在主函數(shù)內(nèi)申請(qǐng)變量SUCCESS和FAILURE。存儲(chǔ)開(kāi)鎖的成功次數(shù)和失敗次數(shù)。設(shè)定密碼完成之后，進(jìn)行開(kāi)鎖操作。根據(jù)開(kāi)鎖函數(shù)的返回值判斷開(kāi)鎖是否成功。如果成功則顯示開(kāi)鎖成功。按鍵后繼續(xù)開(kāi)鎖，顯示關(guān)閉。如果開(kāi)鎖為成功。則顯示關(guān)閉、當(dāng)連續(xù)開(kāi)鎖失敗三次或者開(kāi)鎖時(shí)間大于12秒后。進(jìn)入系統(tǒng)態(tài)。通過(guò)系統(tǒng)密碼解鎖返回開(kāi)鎖操作。硬件連線硬件電路由矩陣鍵盤(pán)和片選控制構(gòu)成，如圖2.4所示。LED/KEYCSCS0LED/KEYCSCS0鍵盤(pán)8031鍵盤(pán)8031脈沖輸入P1.0蜂鳴器脈沖輸入P1.0蜂鳴器圖2.4硬件連線圖本試驗(yàn)使用了6位數(shù)碼管，只要按地址輸出相應(yīng)數(shù)據(jù)，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)顯示器的控制。顯示共有6位，用動(dòng)態(tài)方式顯示。本試驗(yàn)中8位段碼輸出地址位0X004H,位碼輸出地址為0X002H。同時(shí)試驗(yàn)提供一個(gè)6的小鍵盤(pán)，向列掃描碼地址（0X002H）逐列輸出低電平，然后從行碼地址（0X001H）讀回。如果有鍵按下，則相應(yīng)行的值為0。如無(wú)鍵按下，由于上拉的作用，行碼為高。這樣就可以通過(guò)輸出的列碼和讀取的行碼來(lái)判斷按下的是什么鍵。在判斷有鍵按下以后，要有一定的延時(shí)，防治鍵盤(pán)抖動(dòng)。此處X由KEY/LEDCS決定。蜂鳴器電路可以輸入不同時(shí)間的高低電平驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)生。 xxxxxx大學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告第3章調(diào)試及結(jié)果分析 第3章調(diào)試及結(jié)果分析3.1調(diào)試步驟及方法編譯并連接程序后全速運(yùn)行，在數(shù)碼管上顯示OFF0之后通過(guò)矩陣鍵盤(pán)設(shè)定密碼。密碼設(shè)定的輸入以RST鍵結(jié)束。密碼設(shè)定完成之后。數(shù)碼管顯示OFF0。之后完成開(kāi)鎖操作。輸入密碼并以RST結(jié)束。成功后。數(shù)碼管顯示8881。并且每次開(kāi)啟成功的時(shí)候后面的數(shù)字都會(huì)增加1。當(dāng)輸入密碼錯(cuò)誤的時(shí)候顯示OFF1，連續(xù)第二次錯(cuò)誤的時(shí)候，顯示OFF1，連續(xù)的第三次錯(cuò)誤的時(shí)候顯示000000。進(jìn)入系統(tǒng)態(tài)，此時(shí)輸入系統(tǒng)密碼，輸入系統(tǒng)密碼成功后。退出系統(tǒng)態(tài)，顯示OFF1。當(dāng)開(kāi)鎖是輸入密碼的時(shí)間超過(guò)12秒的時(shí)候。同樣進(jìn)入系統(tǒng)態(tài)。3.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析本程序?qū)崿F(xiàn)了課設(shè)的基本要求，能夠?qū)崿F(xiàn)密碼鎖的基本功能。并且能夠?qū)崿F(xiàn)基本的保護(hù)功能。當(dāng)輸入密碼錯(cuò)誤三次的時(shí)候或者輸入密碼時(shí)間大于12秒的時(shí)候，進(jìn)入系統(tǒng)狀態(tài)。進(jìn)入系統(tǒng)態(tài)后，只能通過(guò)系統(tǒng)密碼解鎖進(jìn)入正常狀態(tài)。實(shí)現(xiàn)了課程設(shè)計(jì)的基本要求。PAGE24PAGE24xxxxxx大學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告參考文獻(xiàn)9參考文獻(xiàn)[1]張毅剛.MCS-51單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社.2004[2]高峰.單片微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)[M].北京:科學(xué)出版社.2003[3]胡漢才.單片機(jī)原理極其接口技術(shù)[M].北京:清華大學(xué)出版社.2001[4]薛棟梁.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].西安:中國(guó)水利水電出版社.2001xxxxxx大學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告附錄xxxxxx大學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告附錄10 附錄1（源程序）#include<reg51.h>xdataunsignedchardat_at_0x8004;xdataunsignedcharkey_at_0x8001;xdataunsignedcharled_at_0x8002;unsignedintK=120;sbitL=P1^0;codeunsignedcharledmap[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};codeunsignedcharkeytable[]={0x16,0x15,0x14,0xff,0x13,0x12,0x11,0x10,0x0d,0x0c,0x0b,0x0a,0x0e,0x03,0x06,0x09,0x0f,0x02,0x05,0x08,0x00,0x01,0x04,0x07};unsignedcharpass[16];unsignedcharpassbuf[16];unsignedcharsword[16]={0x00,0x01,0x02,0x03,0xff};voiddelay(inta);voidledoff(intsuccess);voidledsys();voidsystem();voidTimer0()interrupt1{K--;TR0=0;TH0=0X3C;TL0=0XB0;TR0=1;if(K==0)system();}unsignedchartestkey(){led=0;return(~key&0x0f);}unsignedchargetkey(inttest,intsuccess){intpos;inti;intk;if(test==1){while(!testkey())ledsys();}if(test==0){while(!testkey())ledoff(success);}i=6;pos=0x20;do{led=~pos;pos>>=1;k=~key&0x0f;}while((--i!=0)&&(k==0));if(k!=0){i*=4;if(k&2)i+=1;elseif(k&4)i+=2;elseif(k&8)i+=3;led=0;dodelay(4);while(testkey());return(keytable[i]);}elsereturn(0xff);}voidsetpassword(intsuccess){unsignedchari;for(i=0;i<16;i++){pass[i]=getkey(0,success);if(pass[i]==0xff)break;}}voiddelay(inta){inti=0,j=0,q=0;for(;i<a;i++)for(;j<a;j++)for(;q<a;q++){}}voidledoff(intsuccess){led=1;dat=ledmap[success];delay(4);led=8;dat=0x71;delay(4);led=16;dat=0x71;delay(4);led=32;dat=0x3f;delay(4);}voidledsys(void){led=0x3f;key=0x64;delay(4);L=1;delay(50);L=0;delay(50);}voidledopen(intsuccess){led=1;dat=ledmap[success];delay(4);led=8;dat=ledmap[8];delay(4);led=16;dat=ledmap[8];delay(4);led=32;dat=ledmap[8];delay(4);}voidtimer0init(void){TMOD=0x01;TR0=0;TH0=0X3C;TL0=0XB0;ET0=1;EA=1;}intopen(intsuccess,intfailure){inti=0;while(!testkey());TR0=1;for(i=0;i<16;i++){passbuf[i]=getkey(0,success);if(passbuf[i]==0xff){TR0=0;break;}}i=0;while(pass[i]!=0xff){if(passbuf[i]!=pass[i]){failure++;K=120;return1;}i++;}K=120;return2;}voidsystem(){intq,x;x=0;K=120;while(!testkey())ledsys();for(;1;){for(q=0;q<16;q++){passbuf[q]=getkey(1,0);if(passbuf[q]==0xff)break;}q=0;while(sword[q]!=0xff&&q<16){if(sword[q]!=passbuf[q])break;q++;}if(sword[q]==0xff){K=120;break;}}}voidmain(void){intsuccess=0;intfailure=0;inta;inti;unsignedcharx;timer0init();setpassword();for(;1;){a=open(success,failure);if(a==2){success++;