單片機課程設計報告

.PAGE.題目:基于51單片機的四位密碼鎖設計專業(yè)：車輛工程班級： 機093-2姓名：王本江、王登志、王海亮、王曉輝、吳強指導教師：姜風國辯論日期：2012年6月10日目錄第1章緒論3第2章課程設計分析3第3章硬件電路設計43.1單片機最小系統(tǒng)43.2LED顯示電路設計53.3鍵盤電路設計6第4章系統(tǒng)軟件設計74.1軟件總體設計思路74.2各子程序的設計7第5章參考文獻15第6章心得體會11附錄12附錄A源程序清單17附錄B硬件原理圖23一、緒論電子密碼鎖是一種通過單片機來控制機械開關的閉合，完成開鎖、閉鎖任務的電子產(chǎn)品。它的種類很多，有簡易的電路產(chǎn)品，也有基于芯片的性價比擬高的產(chǎn)品?，F(xiàn)在應用較廣的電子密碼鎖是以芯片為核心，通過編程來實現(xiàn)的。其性能和平安性已大大超過了機械鎖。在平安技術防X領域，具有防盜報警功能的電子密碼鎖逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機械式密碼鎖，克制了機械式密碼鎖密碼量少、平安性能差的缺點，使密碼鎖無論在技術上還是在性能上都大大提高一步。隨著大規(guī)模集成電路技術的開展，特別是單片機的問世，出現(xiàn)了帶微處理器的智能密碼鎖，它除具有電子密碼鎖的功能外，還引入了智能化管理、專家分析系統(tǒng)等功能，從而使密碼鎖具有很高的平安性、可靠性，應用日益廣泛。二、課程設計分析1、任務要求:1、密碼鎖由4X4鍵盤和4位數(shù)碼管組成。2、當輸入密碼時，只顯示"8.〞，當密碼位數(shù)輸入完畢按下確認鍵時，對輸入的密碼與設定的密碼進展比擬，假設密碼正確，那么門開，此處用LED發(fā)光二極管亮一秒鐘做為提示。假設密碼不正確，那么可以從新輸入密碼。如連續(xù)三次輸入錯誤，那么制止輸入。2、總體開發(fā)方案如下：通過討論，本課程設計可劃分為硬件局部與軟件局部，硬件局部主要分為以下幾個模塊：系統(tǒng)主控制模塊〔最小系統(tǒng)板〕，顯示模塊以及按鍵模塊，這些模塊都是通過單片機來控制的。硬件電路通過PROTEUS繪制，軟件局部主要是用KEIL編寫程序，實現(xiàn)各個模塊的功能，最后將KEIL編寫的程序通過PROTEUS仿真。3、系統(tǒng)總原理框圖如下：AT89CAT89C51單片機矩陣鍵盤矩陣鍵盤控制LED顯示電路單片機控制方案4、設計要實現(xiàn)以下的功能：①翻開電源后，顯示器顯示初始狀態(tài)；②設置一個初始密碼，通電時只要輸入此密碼便可開鎖；③輸入密碼用矩形鍵盤，包括數(shù)字鍵和功能鍵：④設置"輸入〞鍵，在每次要輸入密碼要先按"輸入〞鍵，否那么無法輸入密碼，假設密碼與設定密碼一樣，提示正確信息，否那么提示錯誤信息，連續(xù)三次輸入密碼錯誤后，鎖住鍵盤一小時后才可以再次輸入密碼；⑤設置"確定〞鍵，用于輸完密碼鎖時識別密碼，再次按下確認鍵二極管閃一秒用來表示開鎖；⑥設置"取消〞鍵，按下時返回最初的狀態(tài)即點輸入按鍵前的狀態(tài)；⑥設置"重填〞鍵，按下時，可以重新輸入密碼；⑦LED數(shù)碼管顯示是否輸入密碼及已輸入的密碼的位數(shù)；三、系統(tǒng)硬件電路圖單片機最小系統(tǒng)主控芯片以及晶振電路，采用12MHZ晶振，一個機器周期為1us復位電路本設計中，采用P0口作為LED數(shù)據(jù)輸入端，P2口作為掃描端，P1外接4x4鍵盤。數(shù)碼管顯示電路本設計中采用動態(tài)顯示，數(shù)碼管顯示電路采用了1片74LS245芯片和0.1k限流電阻接P0口作為數(shù)據(jù)輸入端，PNP三極管加限流電阻接P2作為掃描端。74LS245引腳圖以及功能表：LED數(shù)碼管選用7SEG-MPX4-CA-BLUE的共陽極四位數(shù)碼管，引腳圖如下：3、4x4鍵盤的設計采用4x4矩陣式鍵盤，矩陣式鍵盤又稱為行列式鍵盤，是將I/O口線的一局部作為行線，另一局部作為列線，按鍵設置在行線和列線的穿插點上，這種設計減少鍵盤與單片機I/O口接線的數(shù)目。只需要N個行線和M個列線就可以實現(xiàn)N*M個鍵的操作。與P1口相連接。外接5v電源和5.1k的上拉電阻，保證鍵盤穩(wěn)定運行。軟件上采用100ms延時去抖。系統(tǒng)的軟件設計1、軟件設計思路電子密碼鎖工作的主要過程是LED數(shù)碼管提示開場輸入密碼，通過鍵盤輸入密碼，同時LED顯示密碼輸入情況，按下確認鍵后識別密碼的對與錯，并做出相應的處理。密碼的設定，原始密碼的存放地址為31H—34H，修改后的密碼存放地址為41H—43H。通電時，讓數(shù)碼管顯示4個"—〞，每次要輸入密碼要先進入輸入狀態(tài)，初始的輸入狀態(tài)無顯示，否那么無法輸入密碼。還未輸完4位密碼時點確定、輸入鍵沒反響，如果按下取消鍵跳回初始狀態(tài)，按下重填鍵返回輸入初始狀態(tài)，輸滿4位，點確定，立即識別密碼。密碼正確顯示4個"P〞，再次按下確認鍵，外界的發(fā)光二極管導通閃爍1s表示開箱，然后跳回初始狀態(tài)。密碼不正確時，顯示4個"E〞，后跳回初始狀態(tài)，連續(xù)三次輸入密碼錯誤后，系統(tǒng)鎖定，等待1h后才可在此輸入密碼，提高了系統(tǒng)的平安可靠性。2、初始密碼以及功能按鍵的定義：MM1DATA31HMM2DATA32HMM3DATA33HMM4DATA34HXEQU00HYEQU00HWEQU00HZEQU00HMOVMM1,#XMOVMM2,#YMOVMM3,#WMOVMM4,#Z；設定初始密碼為"0000〞MOVR7,#03H；設定允許連續(xù)輸入錯誤的次數(shù)MOV35H,#0AH；輸入鍵MOV36H,#0BH；確認鍵MOV37H,#0CH；取消鍵MOV38H,#0DH；返回鍵MOV39H,#0EH；無效鍵MOV3AH,#0FH；無效鍵矩陣鍵盤的掃描陣式鍵盤又稱為行列式鍵盤，是將I/O口線的一局部作為行線，另一局部作為列線，按鍵設置在行線和列線的穿插點上，如下圖。這種設計減少鍵盤與單片機I/O口接線的數(shù)目。只需要N個行線和M個列線就可以實現(xiàn)N*M個鍵的操作。行掃描法識別的原理先使輸出口輸出FEH〔首列掃描字〕，即使第0列為0，然后讀入行狀態(tài)判斷行線是否有低電平；如果沒有低電平，再使輸出口輸出FDH〔第二列掃描字〕。以此類推，當行線中有狀態(tài)為低電平時，那么找到閉合鍵。根據(jù)此時0電平所在的行號和列號得出閉合鍵的鍵號值，期計算公式為：閉合鍵的鍵號值=行首鍵號+列號2〕判斷閉合鍵是否釋放鍵閉合一次僅進展一次的鍵功能操作。等待按鍵釋放后去除抖動，再將鍵值送入累加器A中，然后執(zhí)行鍵功能操作具體程序如下：LINE DATA 47H ;按鍵行號ROW DATA 48H ;按鍵列號;以下為鍵盤掃描程序,計算鍵值并存入AKEY: MOVP1,#0F0H ;掃描行碼LIN1:JNBP1.0,LIN2;該行無鍵按下，掃描下一行LCALLDELAY100msJNBP1.0,LIN2MOVLINE,#00H;存行號LJMPRSCAN;掃描列，求列值LIN2:JNBP1.1,LIN3LCALLDELAY100msJNBP1.1,LIN3MOVLINE,#01H;存行號LJMPRSCANLIN3:JNBP1.2,LIN4LCALLDELAY100msJNBP1.2,LIN4MOVLINE,#02H;存行號LJMPRSCANLIN4:JNBP1.3,LIN1LCALLDELAY100msJNBP1.3,LIN1MOVLINE,#03H;存行號RSCAN: MOVP1,#0FH ;掃描列碼C1: JNB P1.4,C2 MOV ROW,#00H;存列號 LJMPCALCUC2: JNB P1.5,C3 MOV ROW,#01H;存列號LJMP CALCUC3: JNB P1.6,C4 MOV ROW,#02H;存列號LJMP CALCUC4: JNBP1.7,C1MOVROW,#03HNOPNOPCALCU:;計算鍵值MOVA,LINE MOV B,#04H;行值乘4+列值=鍵值MUL ABADD A,ROWCALL DELAY100MSRETLED數(shù)碼管顯示設計的是4位的密碼鎖，所以數(shù)碼管選用7SEG-MPX4-CA-BLUE〔共陽〕。⑴設置密碼鎖初的始狀態(tài)為"————〞如下列圖⑵在每次要輸入密碼要先按"輸入〞鍵，否那么無法輸入密碼，按下"輸入〞鍵時，不顯示，那么可以輸入密碼，如下列圖通過以下程序實現(xiàn)：START:MOV P0,#0BFH ;沒有輸入時顯示"-" MOV P2,#0F0H ;4個非門都導通 CALL DELAY100MS CALL KEY ;判斷是否按下輸入密碼鍵，沒有按下返回主程序 CJNEA,35H,STARTMAIN: MOV P0,#0FFH ;沒有輸入時沒有顯示 MOV P2,#0F0H ;4個非門都導通 CALL DELAY100MS JMPFIRST⑶輸入密碼時，如果輸入的是功能鍵，沒反響，假設輸入的是數(shù)字鍵時，輸入1位、2位、3位、4位密碼時〔不管正確與否〕分別顯示如下列圖：通過以下程序實現(xiàn)：;***********數(shù)據(jù)錄入階段*********FIRST: CALL KEY CJNE A,35H,Q11 ;判斷是否按下輸入，按下沒反響〔繼續(xù)掃描這位密碼〕 JMP FIRSTQ11: CJNE A,36H,Q12 ;判斷是否按下確定,按下沒反響〔繼續(xù)掃描這位密碼〕 JMP FIRSTQ12: CJNE A,37H,Q13 ;判斷是否按下取消，按下返回START JMP STARTQ13: CJNE A,38H,Q14 ;判斷是否按下重填，按下返回MAIN,重新輸入密碼 JMP MAINQ14: CJNE A,39H,Q15 ;判斷是否按下無效鍵，按下沒反響〔繼續(xù)掃描這位密碼) JMP FIRSTQ15: CJNE A,3AH,FIRST1 ;判斷是否按無效鍵，按下沒反響〔繼續(xù)掃描這位密碼) JMP FIRSTFIRST1:MOV 41H,A ;輸入的第一位密碼存41H MOV P0,#00H ;輸入一位時,顯示"8." MOV P2,#0FEH CALL DELAY100MSSECOND:CALL KEY CJNE A,35H,Q21 JMP SECONDQ21: CJNE A,36H,Q22 JMP SECONDQ22: CJNE A,37H,Q23 JMP STARTQ23: CJNE A,38H,Q24JMP MAINQ24: CJNE A,39H,Q25 JMP SECONDQ25: CJNE A,3AH,SECOND1 JMP SECONDSECOND1:MOV 42H,A ;第二位密碼存于42H MOV P0,#00H MOV P2,#0FCH ;顯示2個"8." CALL DELAY100MSTHIRD: CALL KEY CJNE A,35H,Q31 JMP THIRDQ31: CJNE A,36H,Q32 JMP THIRDQ32: CJNE A,37H,Q33 JMP STARTQ33: CJNE A,38H,Q34 JMP MAINQ34: CJNE A,39H,Q35 JMP THIRDQ35: CJNE A,3AH,THIRD1 JMP THIRDTHIRD1:MOV 43H,A ;第三位密碼存于43H MOV P0,#00H MOV P2,#0F8H ;顯示3個"8." CALL DELAY100MSFOURTH:CALL KEY CJNE A,35H,Q41 JMP FOURTHQ41: CJNE A,36H,Q42 JMP FOURTHQ42: CJNE A,37H,Q43 JMP STARTQ43: CJNE A,38H,Q44 JMP MAINQ44: CJNE A,39H,Q45 JMP FOURTHQ45: CJNE A,3AH,FOURTH1 JMP FOURTHFOURTH1:MOV 44H,A ;第四位密碼存于44H MOV P0,#00H MOV P2,#0F0H ;顯示4個"8." CALL DELAY100MS；********以上為輸入四位密碼，然后繼續(xù)掃描按鍵********FIFTH: CALL KEYQ51: CJNE A,35H,Q52 ;判斷是否按下輸入，按下沒反響〔繼續(xù)掃描這位密碼〕 JMP FIFTHQ52: CJNE A,37H,Q53 ;判斷是否按下取消 JMP STARTQ53: CJNE A,38H,Q54 ;判斷是否按下重填 JMP MAINQ54:CJNEA,39H,Q55;判斷是否按下無效鍵 JMPFIFTHQ55: CJNE A,3AH,Q56 ;判斷是否按下無效鍵 JMP FIFTHQ56: CJNE A,36H,FIFTH;判斷是否按下確定 JMP PR⑷密碼驗證階段以及顯示PR:MOVA,41H CJNEA,MM1,ERR MOVA,42H CJNEA,MM2,ERR MOVA,43H CJNEA,MM3,ERR MOVA,44H CJNEA,MM4,ERR JMPPASS；判斷密碼正確性ERR:MOVP0,#86HMOVP2,#0F0H ;顯示4個"E" CALLDELAY1sCALLDELAY1sDJNZR7,ERR1 MOVR7,#03H CALLDELAY1h；鎖定系統(tǒng)1h才可繼續(xù)輸入密碼 JMPSTARTERR1:JMPSTART；輸入錯誤次數(shù)小于三次時跳回初始狀態(tài)錯誤時顯示如下PASS:MOVP0,#8CH MOVP2,#0F0H ;顯示4個"P" MOVR7,#03H CALLKEY CJNEA,36H,PASS CLRP2.6;燈亮一秒 CALLDELAY1s SETBP2.6 JMPSTART正確時顯示如下：再次按下確認鍵，發(fā)光二極管亮1s，再次跳回初始狀態(tài)。整個系統(tǒng)的電路圖六、參考文獻王義軍，"單片機原理及應用習題與實驗指導書"，中國電力；高偉，"AT89單片機原理及應用"，國防工業(yè)；蘭吉昌，"51單片機設計應用百例"，機械工業(yè)X桂蘭，"單片機原理與應用"，機械工業(yè)李海濤，"PIC單片機應用開發(fā)典型模塊"，國防工業(yè)七、心得體會回憶起此次單片機課程設計，讓我感慨很多，從選題到定稿，從理論到實踐，在整整兩個星期的日子里，可以說是苦多于甜，但是可以學到很多很多的東西，同時不僅可以穩(wěn)固了以前所學過的知識，而且學到了很多書本上所沒有學到過的知識。兩周以來，整日埋頭于電路程序的設計，分析，組裝，繪制，仿真，總結以及打印材料等工作，。其實一開場真不知道該從何入手，短短幾天內，在各位教師的耐心知道和同學的幫助之下，開場在腦海里有了大致的模塊，就這樣整天埋在圖書館，面對電腦搜索資料，一塊一塊的電路慢慢拼成，于是又開場查找相關的資料，分析電路，根據(jù)自己的目的有效地編制程序，比照之下有進一步的完善，在形成電路大致模塊下又進一步盡可能的減小本錢，知道最終電路以自己最理想的形式出現(xiàn)。在本次設計的過程中，我發(fā)現(xiàn)很多的問題，單片機課程設計的重點就在于軟件算法的設計，需要有很巧妙的程序算法，雖然以前寫過幾次程序，但我覺得寫好一個程序不是一件簡單的事情。通過這次實習，我真正學到了不少東西，真正體會到了理論聯(lián)系實際的重要性。課堂教學考慮到大多數(shù)同學的需求，主要強調根本知識，根本理論，根本方法，根本技能。而這次設計正是為我們提供了一個深入學習、探索的時機，成為課堂教學的有益補充。附錄〔源程序清單〕：MM1DATA31HMM2DATA32HMM3DATA33HMM4DATA34HLINE DATA 47H ;按鍵行號ROW DATA 48H ;按鍵列號XEQU00HYEQU00HWEQU00HZEQU00HMOVMM1,#XMOVMM2,#YMOVMM3,#WMOVMM4,#ZMOVR7,#03HMOV35H,#0AHMOV36H,#0BHMOV37H,#0CHMOV38H,#0DHMOV39H,#0EHMOV3AH,#0FH;***************主程序***************START:MOV P0,#0BFH ;沒有輸入時顯示"-" MOV P2,#0F0H ;4個非門都導通 CALL DELAY100MS CALL KEY ;判斷是否按下輸入密碼鍵，沒有按下返回主程序 CJNEA,35H,STARTMAIN: MOV P0,#0FFH ;沒有輸入時沒有顯示 MOV P2,#0F0H ;4個非門都導通 CALL DELAY100MS JMPFIRST;*******************以下為鍵盤掃描程序,計算鍵值并存入A*****************KEY: MOVP1,#0F0H ;掃描行碼LIN1:JNBP1.0,LIN2;該行無鍵按下，掃描下一行LCALLDELAY100msJNBP1.0,LIN2MOVLINE,#00H;存行號LJMPRSCAN;掃描列，求列值LIN2:JNBP1.1,LIN3LCALLDELAY100msJNBP1.1,LIN3MOVLINE,#01H;存行號LJMPRSCANLIN3:JNBP1.2,LIN4LCALLDELAY100msJNBP1.2,LIN4MOVLINE,#02H;存行號LJMPRSCANLIN4:JNBP1.3,LIN1LCALLDELAY100msJNBP1.3,LIN1MOVLINE,#03H;存行號RSCAN: MOVP1,#0FH ;掃描列碼C1: JNB P1.4,C2 MOV ROW,#00H;存列號 LJMPCALCUC2: JNB P1.5,C3 MOV ROW,#01H;存列號LJMP CALCUC3: JNB P1.6,C4 MOV ROW,#02H;存列號LJMP CALCU C4: JNBP1.7,C1MOVROW,#03HNOPNOPCALCU:;計算鍵值MOVA,LINE MOV B,#04H;行值乘4+列值=鍵值MUL ABADD A,ROWCALL DELAY100MSRET;***********數(shù)據(jù)錄入階段*********FIRST: CALL KEY CJNE A,35H,Q11 ;判斷是否按下輸入，按下沒反響〔繼續(xù)掃描這位密碼〕 JMP FIRSTQ11: CJNE A,36H,Q12 ;判斷是否按下確定,按下沒反響〔繼續(xù)掃描這位密碼〕 JMP FIRSTQ12: CJNE A,37H,Q13 ;判斷是否按下取消，按下返回START JMP STARTQ13: CJNE A,38H,Q14 ;判斷是否按下重填，按下返回MAIN,重新輸入密碼 JMP MAINQ14: CJNE A,39H,Q15 ;判斷是否按下無效鍵，按下沒反響〔繼續(xù)掃描這位密碼) JMP FIRSTQ15: CJNE A,3AH,FIRST1 ;判斷是否按無效鍵，按下沒反響〔繼續(xù)掃描這位密碼) JMP FIRSTFIRST1:MOV 41H,A ;輸入的第一位密碼存41H MOV P0,#00H ;輸入一位時,顯示"8." MOV P2,#0FEH CALL DELAY100MSSECOND:CALL KEY CJNE A,35H,Q21 JMP SECONDQ21: CJNE A,36H,Q22 JMP SECONDQ22: CJNE A,37H,Q23 JMP STARTQ23: CJNE A,38H,Q24 JMP MAINQ24: CJNE A,39H,Q25 JMP SECONDQ25: CJNE A,3AH,SECOND1 JMP SECONDSECOND1:MOV 42H,A ;第二位密碼存于42H MOV P0,#00H MOV P2,#0FCH ;顯示2個"8." CALL DELAY100MSTHIRD: CALL KEY CJNE A,35H,Q31 JMP THIRDQ31: CJNE A,36H,Q32 JMP THIRDQ32: CJNE A,37H,Q33 JMP STARTQ33: CJNE A,38H,Q34 JMP MAINQ34: CJNE A,39H,Q35 JMP THIRDQ35: CJNE A,3AH,THIRD1 JMP THIRDTHIRD1:MOV 43H,A ;第三位密碼存于43H MOV P0,#00H MOV P2,#0F8H ;顯示3個"8." CALL DELAY100MSFOURTH:CALL KEY CJNE A,35H,Q41 JMP FOURTHQ41: CJNE A,36H,Q42 JMP FOURTHQ42: CJNE A,37H,Q43 JMP STARTQ43: CJNE A,38H,Q44 JMP MAINQ44: CJNE A,39H,Q45 JMP FOURTHQ45: CJNE A,3AH,FOURTH1 JMP FOURTHFOURTH1:MOV 44H,A ;第四位密碼存于44H MOV P0,#00H MOV P2,#0F0H ;顯示4個"8." CALL DELAY100MSFIFTH: CALL KEYQ51: CJNE A,35H,Q52 ;判斷是否按下輸入，按下沒反響〔繼續(xù)掃描這位密碼〕 JMP FIFTHQ52: CJNE A,37H,Q53 ;判斷是否按下取消 JMP STARTQ53: CJNE A,38H,Q54 ;判斷是否按下重填 JMP