千里之行，始于足下。第2頁/共2頁精品文檔推薦單片機密碼鎖設(shè)計1引言

1.1設(shè)計目的

隨著電子技術(shù)的進展，各類電子產(chǎn)品應(yīng)運而生，電子密碼鎖算是其中之一。電子密碼鎖算是經(jīng)過鍵盤輸入一組密碼完成開鎖過程。研究這種鎖的初衷，算是為提高鎖的安全性。目前，國內(nèi)自行研制開辟的電子鎖，應(yīng)用還別廣泛。國內(nèi)的很多企業(yè)也引進了世界上先進的技術(shù)，進展前景很可觀。希翼經(jīng)過別斷的努力，使電子密碼鎖在我國也能得到廣泛應(yīng)用。

1.2設(shè)計要求本次課程設(shè)計要求使我們可以掌握同時實際運用課本知識。經(jīng)過利用所學的電子技術(shù)知識正確分析并設(shè)計電路,將適當電路運用到實際電路中,將課本知識轉(zhuǎn)化為實際能力。

1.3設(shè)計辦法

(1)系可以從鍵盤中輸入密碼，并相應(yīng)地在顯示器上顯示,*?；可以推斷密碼是否正確，正確則開鎖，錯誤則輸出相應(yīng)信息。(2)密碼由程序直截了當設(shè)定，別可用戶自個兒設(shè)定。(3)具有自動報警功能。密碼別正確，相應(yīng)紅燈亮，蜂鳴器發(fā)出報警聲來提示。(4)具有手動復位功能。2設(shè)計方案及原理

2.1系統(tǒng)總體設(shè)計

依照以上分析，本次電子密碼鎖設(shè)計的要緊重點是以下幾個部分：4x3矩陣鍵盤設(shè)計、LCD信息顯示和密碼的比較和處理。固然，除了這幾個部格外還有報警等功能模塊。其中矩陣鍵盤用于輸入數(shù)字密碼和舉行各種功能的實現(xiàn)。由用戶經(jīng)過連接單片機的矩陣鍵盤輸入密碼，后通過單片機對用戶輸入的密碼與自個兒保存的密碼舉行對照，從而推斷密碼是否正確，然后操縱引足的高低電平傳到開鎖電路或者報警電路是報警。系統(tǒng)整體框圖如圖1所示。

2.2本設(shè)計硬件資源分配

P3.0～P3.7用于LCD液晶顯示作用。P1.6、P1.7用于蜂鳴器和報警燈的操縱。P1.4用于開鎖電路的操縱。P2.0～P2.7用于鍵盤電路的操縱。P1.0～P1.2用于LCD顯示模塊的操縱端口的操縱。

3硬件設(shè)計

3.1.1芯片挑選

本次設(shè)計采納AT89C51貼片芯片，AT89C51是一具低電壓，高性能CMOS8位單片機，經(jīng)過用Keil軟件編寫程序，然后裝到單片機里面去，然后讓它對整個系統(tǒng)舉行信息的處理，如能夠讓它處理矩陣鍵盤傳過來的信息，并依照編好的程序來確定哪個按鍵按下，并處理相應(yīng)按鍵對應(yīng)的功能，然后把相應(yīng)的信息反應(yīng)到單片機的各個引足，來實現(xiàn)按鍵實現(xiàn)的現(xiàn)象，如：顯示是否開啟鎖，報警等。AT89C51提供以下標準功能：4k字節(jié)Flash閃速存儲器128字節(jié)內(nèi)部RAM，32個I/O口線兩個16位定時/計數(shù)器，一具5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一具全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。并且，AT89C51可落至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？障痉绞酵Ｖ笴PU的工作，但允許RAM，定時/計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)接著工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一具硬件復位。

AT89C51的引足圖如圖2所示。

3.1.2單片機最小系統(tǒng)設(shè)計

單片機最小系統(tǒng)算是指能使單片機工作的最少的器件構(gòu)成的系統(tǒng)。因

為單片機差不多包含了數(shù)據(jù)存儲器和程序存儲器，因此只要在其外部加上時鐘電路

和復位電路就能夠構(gòu)成單片機最小系統(tǒng)。

(1)單片機工作需要晶振給CPU提供頻率，時鐘電路算是給單片機提供晶振頻

率的電路。圖3是時鐘電路的PROTEUS仿真圖。

單片機允許的振蕩晶體可在1.2～24MHz之間挑選，普通為11.0592MHz，電容

C2，C3的取值對振蕩頻率輸出的穩(wěn)定性、大小及振蕩電路起振速度有一定的妨礙，可在20～100pF之間挑選，典型值位30pF

（2）計算機每次開始工作，CPU和系統(tǒng)中的其他部件都必須要有一具確定

的初值，即復位狀態(tài)。圖4是單片機復位電路仿真圖。

單片機RST引足是高電平有效。單片機在上電眨眼C1充電，RST引足端浮現(xiàn)正

脈沖，只要RST斷保持兩個機械周期（大約10ms）以上的高電平，單片機就能復位。在單片機工作后，假如還想再次復位，只需按下開關(guān)，單片機就能重新變成

復位狀態(tài)。當晶體振蕩頻率為12MHz時，RC的典型值為C=10μF，R=8.2KΩ。

3.1.3矩陣鍵盤設(shè)計

一組鍵或者一具鍵盤，需要經(jīng)過接口電路和CPU相連接，CPU能夠采納查

詢接口或者中斷的方式了解有沒有鍵被按下，并檢查是哪個鍵被按下。不管是查

詢方式依然中斷方式都要用到單片機的I/O口。由于單片機I/O口較少的緣故，當系統(tǒng)中需要用到較多按鍵時，為了可以更合理更有效地利用單片機的I/O口，普通采

用矩陣鍵盤的方式來實現(xiàn)多按鍵的功能。

圖5是4x3矩陣鍵盤在PROTEUS中的電路原理仿真圖。

矩陣鍵盤又叫做行列式鍵盤。行列式鍵盤的硬件結(jié)構(gòu)比較簡單，由行輸出口

和列輸出口構(gòu)成行列式鍵盤，按鍵設(shè)置在行、列交點上。惟獨當鍵被按下時相應(yīng)

的行和列才干相連。這樣，只要檢測行和列是否相連就能夠懂是否有鍵按下。

由于按鍵設(shè)置在行、列線交點上，行、列分不連接到按鍵開關(guān)的兩端，平常

無鍵按下時，行線處于高電平，假設(shè)列線為低電平，當有鍵按下時，按下的鍵就

會將相應(yīng)的行和列連通，使得對應(yīng)的行線被列線拉低，也變?yōu)榈碗娖?。這算是識

不矩陣鍵盤是否有鍵被按下的關(guān)鍵。

當確定有鍵被按下時，經(jīng)過逐行掃描，讀出I/O口的值能夠懂哪一行的值被

改變了，被改變了的行即是被按下的按鍵所在行。并且，由于每個鍵都有它的行

值和列值，行值和列值得組合算是那個按鍵的編碼，當算法一定時，每個按鍵的

編碼是固定的，且各個按鍵的編碼互別相同，所有經(jīng)過讀I/O的值還能具體懂是

哪一具鍵被按下，如此就實現(xiàn)了鍵盤的識不。

3.1.4LCD顯示模塊設(shè)計

LCD1602是一種字符型液晶顯示器，是一種特意用于顯示字母、數(shù)字、符號等的

點陣式液晶顯示器。LCD1602的顯示容量為16x2個字符（能夠顯示2行，每行顯示16個字符），芯片工作電壓為4.5～5.5V，工作電流為2.0mA（5.0V），模塊最佳

工作電壓是5.0V。

LCD1602具有16個引足。在LCD1602的有關(guān)設(shè)計中，要緊是經(jīng)過編寫程序操縱LCD1602的4、5、6引足來實現(xiàn)數(shù)據(jù)或者指令的寫入和執(zhí)行，再經(jīng)過數(shù)據(jù)或者指令

的寫入和執(zhí)行來進一步實現(xiàn)LCD1602的顯示功能。查資料了解在仿真庫中用

lm016l代替LCD602圖6是PROTEUS中顯示模塊的仿真圖。

由于LCD要正常工作必須提供腳夠的電流，所以在實際應(yīng)用為了保證顯示器可以

正常工作，應(yīng)在數(shù)據(jù)端口接一上拉電阻，只是此次仿真就沒有另外加上拉電阻。

3.1.5報警模塊、開鎖模塊以及表示模塊

開鎖模塊用繼電器帶一具LED管代替電磁鎖。電路如圖7所示；

報警模塊用蜂鳴器表示，電路如圖8所示；

表示模塊用發(fā)光二極管表示開鎖與否。

3.2硬件連接圖

依照電路原理，在PROTEUS中畫出各功能模塊的仿真圖，各個功能模塊驗證正確后，將所有模塊集合到一具電路設(shè)計圖中，畫出具有所有功能的總體硬件仿真圖。

在設(shè)計過程中，采納單片機AT89C51作為主控芯片，結(jié)合鍵盤輸入、顯示電路、報警電路、開鎖電路、時鐘電路、晶振電路，利用合理的連線接成硬件連接圖，在Proteus軟件平臺上選中合適的AT89C51芯片，LCD顯示器，鍵盤，以及其它電子元件，接成電路。3.3設(shè)計原理

系統(tǒng)工作時，用戶經(jīng)過按鍵輸入6位密碼，單片機將輸入密碼與設(shè)定密碼舉行比較，若密碼正確，則相應(yīng)綠燈閃耀，并且發(fā)出開鎖信號，將門打開，系統(tǒng)別報警；若密碼別正確，則相應(yīng)的紅燈亮閃耀，并且蜂鳴器發(fā)出報警聲音。4軟件設(shè)計

4.1程序設(shè)計

C語言編程，源程序清單如附錄1所示。4.2程序流程圖

流程圖如圖4。

5系統(tǒng)仿真及實際調(diào)試

5.1Proteus仿真圖

仿真結(jié)果密碼正確，LCD顯示器顯示“open”，綠燈亮。仿真圖如附錄2所示。

5.2咨詢題分析

電源、晶振電路和復位電路都無異常，LCD顯示時浮現(xiàn)咨詢題：(1)剛開始蜂鳴器聲音太小幾乎聽別清晰，后來加了一具三極管放大后聲音變

大。

(2)接通電源開門燈和報警電路就會工作，分析緣故是單片機剛開始各個管足輸出低電平。（3）開鎖電路完成后繼電器別吸起，后來通過調(diào)試加三極管等等辦法后實現(xiàn)了繼電器吸起LED燈亮。

6總結(jié)

本次設(shè)計，采納單片機AT89C51作為主控芯片，結(jié)合外圍的鍵盤輸入、顯示、報警、開鎖等電路，用C語言編寫主控芯片的操縱程序，設(shè)計了一款具有報警功能的電子密碼鎖。關(guān)于本次單片機課程設(shè)計，我覺得十分故意義且非常有必要。課堂上，我們大多數(shù)接觸的僅僅是專業(yè)課的理論知識，怎么去鍛煉我們的實踐能力？怎么把我們所學的專業(yè)基礎(chǔ)課理論知識運用到實踐中去呢？像此次課程設(shè)計就為我們提供了良好的實踐平臺。過程中我發(fā)覺了非常多咨詢題，看似非常簡單的電路，要動手把它給設(shè)計出來，是非常難的一件事，要緊緣故是我沒有經(jīng)常動手設(shè)計過電路，還有資料的查找也是一大難題，這就要求我在往后的學習中，應(yīng)該注意到這一點，更重要的是我要學會把從書本中學到的知識和實際的電路聯(lián)系起來，這別論是對我往后就業(yè)依然學習，都會起到非常大的促進和幫助，我相信，經(jīng)過這次的畢業(yè)設(shè)計，在往后的學習中我會更加努力，力爭把這門課學好，學精。并且，經(jīng)過本次畢業(yè)設(shè)計，鞏固了我學習過的專業(yè)知識，也使我們把理論與實踐從真正意義。另外，經(jīng)過這兩周對電子密碼鎖的研究和學習，我以為本次設(shè)計中使用的這種鍵盤輸入密碼的方式能夠舉行改革。在越來越高科技化的今天，遙控操縱顯的愈發(fā)重要，今后的電子密碼鎖應(yīng)該具有以紅外技

術(shù)或無線電技術(shù)為輔助的密碼按鍵輸入遠程交互技術(shù)，如此就能遠程輸入密碼完成操作。也能夠放棄傳統(tǒng)的按鍵輸入密碼模式，借助傳感器技術(shù)運用聲控來實現(xiàn)密碼輸入，又或者使用人臉識不技術(shù)，或者用戶指紋識不技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的按鍵輸入，這些都能夠使開鎖的時刻更短更方便，并且使鎖更安全。最終也謝謝指導老師這兩周對我課設(shè)中存在的咨詢題舉行詳細的解答與幫助。

參考文獻

[1]謝自美.電子線路設(shè)計實驗測試[M].武漢:華中理工大學出版社,1992.

[2]劉湘濤.江世明.單片機原理與應(yīng)用[M].北京:電子工業(yè)出版社,2006.

[3]李光才.單片機課程設(shè)計實例指導[M].北京:北京航空航天大學出版社,2004.

[4]王思明等編著.單片機原理及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計.北京：科學出版社，2012.

附錄1源程序

#include

#include

#defineucharunsignedchar

sbitrs=P1^0;//寄存器挑選位將rs定義為p1.0的引足

sbitrw=P1^1;//讀寫挑選位將rw定義為p1.1的引足

sbiten=P1^2;//使能信號位將en定義為p1.2的引足

sbitledg=P2^0;

sbitledr=P2^1;

sbitrelay=P1^4;

sbitbuzz=P1^5;

chartable0[]="error";

chartable1[]="open";

chartable2[]="password:";//

inttemp,ch,m0,m1,p,n0,n1,n2,n3,n4,n5;

voiddelay(intz)

{

intx,c;

for(x=z;x>0;x--)

for(c=100;c>0;c--);

}

keyscan()

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P1=0xfe;

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temp=P1&0xf0;

while(temp!=0xf0)

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case0xe0:ch='7';

case0xd0:ch='8';break;

case0xb0:ch='9';break;

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temp=P1;

temp=temp&0xf0;}

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case0xb0:ch='6';break;

default:ch=p;break;

}

while(temp!=0xf0){temp=P1;temp=temp&0xf0;}

}

P1=0xfb;

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temp=P1&0xf0;while(temp!=0xf0){

switch(temp){

case0xe0:ch='1';

case0xd0:ch='2';

break;

case0xb0:ch='3';

break;

default:ch=p;

break;

}

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{

temp=P1;

temp=temp&0xf0;

}

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P1=0xf7;

delay(1);

temp=P1&0xf0;

while(temp!=0xf0)

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}

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temp=P1;temp=temp&0xf0;}

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returnch;

}

voidwcom(ucharcom)

{rs=0;