8位密碼鎖單片機(jī)課程設(shè)計(jì)17-1引言電子密碼鎖是一種通過(guò)密碼輸入來(lái)控制電路或是芯片工作，從而控制機(jī)械開關(guān)的閉合，完成開鎖、閉鎖任務(wù)的電子產(chǎn)品。它的種類很多，有簡(jiǎn)易的電路產(chǎn)品，也有基于芯片的性價(jià)比較高的產(chǎn)品?，F(xiàn)在應(yīng)用較廣的電子密碼鎖是以芯片為核心，通過(guò)編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。其性能和安全性已大大超過(guò)了機(jī)械鎖。其在生活的各個(gè)方面均有應(yīng)用，前景十分廣闊。其特點(diǎn)如下：(1)保密性好，編碼量多，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于彈子鎖。隨機(jī)開鎖成功率幾乎為零；(2)密碼可變，用戶可以隨時(shí)更改密碼，防止密碼被盜，同時(shí)也可以避免因人員的更替而使鎖的密級(jí)下降；(3)誤碼輸入保護(hù)，當(dāng)輸入密碼多次錯(cuò)誤時(shí)，報(bào)警系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)；(4)無(wú)活動(dòng)零件，不會(huì)磨損，壽命長(zhǎng)；(5)使用靈活性好，不像機(jī)械鎖必須佩帶鑰匙才能開鎖。2設(shè)計(jì)方案及原理2.1本設(shè)計(jì)所要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)設(shè)計(jì)一種單片機(jī)控制的密碼鎖，具有按鍵有效指示、解碼有效指示、控制開鎖電平、控制報(bào)警、密碼修改等功能。8位十進(jìn)制密碼共一億組不重復(fù)，保密性強(qiáng)。該密碼鎖要實(shí)現(xiàn)一下功能：(1)鎖的初始狀態(tài)為“鎖合”指示燈亮。輸入初始密碼“0、1、2、3、4、5、6、7”，每輸入一位，“按鍵有效”指示燈亮約半秒鐘，輸完8位按確認(rèn)鍵，鎖打開，“鎖開”指示燈亮；(2)按“上鎖”鍵，鎖又重新上鎖，“鎖合”指示燈亮；(3)“鎖開”狀態(tài)下，可輸入新密碼，可重復(fù)修改密碼；(4)如果輸入密碼錯(cuò)誤，“錯(cuò)誤指示”燈亮約半秒鐘?？芍匦螺斎朊艽a；(5)輸入密碼錯(cuò)誤超過(guò)3次，蜂鳴器啟動(dòng)發(fā)出報(bào)警，同時(shí)“錯(cuò)誤”指示燈常亮。2.2設(shè)計(jì)思路對(duì)于電子密碼鎖的設(shè)計(jì)，需要解決幾個(gè)問(wèn)題：鍵盤輸入、數(shù)碼管顯示、單片機(jī)電路、密碼比較、修改密碼等。其中最主要的就是解決掉電保存以及修改密碼的問(wèn)題。先寫一個(gè)循環(huán)寫入8個(gè)初始密碼到芯片內(nèi)部EEPROM程序，先下載程序?qū)懭氤跏济艽a，此時(shí)EEPROM已存有初始密碼，再把密碼鎖程序下載到單片機(jī)，運(yùn)行電子密碼鎖。8位密碼鎖單片機(jī)課程設(shè)計(jì)全文共17頁(yè)，當(dāng)前為第1頁(yè)。本設(shè)計(jì)主要由單片機(jī)、矩陣鍵盤、液晶顯示器和密碼存儲(chǔ)等部分組成。其中矩陣鍵盤用于輸入數(shù)字密碼和進(jìn)行各種功能的實(shí)現(xiàn)。由用戶通過(guò)連接單片機(jī)的矩陣鍵盤輸入密碼，后經(jīng)過(guò)單片機(jī)對(duì)用戶輸入的密碼與自己保存的密碼進(jìn)行對(duì)比，從而判斷密碼是否正確，然后控制引腳的高低電平傳到開鎖電路或者報(bào)警電路控制開鎖還是報(bào)警，實(shí)際使用的是單片機(jī)P1.2和P1.1來(lái)控制鎖合和鎖開LED燈的狀態(tài)，P0口用于電子顯示屏來(lái)顯示提示語(yǔ)句和密碼輸入按鍵。8位密碼鎖單片機(jī)課程設(shè)計(jì)全文共17頁(yè)，當(dāng)前為第1頁(yè)。本系統(tǒng)共有兩部分構(gòu)成，即硬件部分與軟件部分。3硬件設(shè)計(jì)硬件部分由鍵盤輸入部分、密碼存儲(chǔ)部分、復(fù)位部分、晶振部分、顯示部分、報(bào)警部分、開鎖部分組成。3.1鍵盤掃描電路鍵盤接成4*4的矩陣鍵盤，行線為L(zhǎng)D0-LD3分別接P2口的P0.0-P0.3，列線為HD0-HD3分別接P2口的P0.7-P0.4。當(dāng)哪一行的有鍵按下，則相應(yīng)行的“按鍵有效”指示燈亮一下，其余行所對(duì)應(yīng)的燈不亮。P2初始時(shí)P2口第四位為低電平，高四位為高電平，當(dāng)哪一行有鍵按下，則所對(duì)應(yīng)的行和列對(duì)應(yīng)的口變?yōu)榈碗娖?，將改為掃描到單片機(jī)中。鍵盤掃描電路如圖3.1所示。圖3.1鍵盤掃描電路3.2晶振電路8位密碼鎖單片機(jī)課程設(shè)計(jì)全文共17頁(yè)，當(dāng)前為第2頁(yè)。80C31引腳XTAL1和XTAL2與晶體振蕩器及電容C2/C1按圖3.2所示方式連接。晶振、電容C1/C2振蕩器，振蕩信號(hào)頻率與晶振頻率及電容C1/C2的容量有關(guān)，但主要由晶振頻率決定，范圍在0～33MHz之間，電容C1/C2取值范圍在5～30pF之間。根據(jù)實(shí)際情況，本設(shè)計(jì)中采用1MHZ做為系統(tǒng)的外部晶振。電容取值為30pF。晶振電路如圖3.2所示。8位密碼鎖單片機(jī)課程設(shè)計(jì)全文共17頁(yè)，當(dāng)前為第2頁(yè)。圖3.2晶振電路3.3復(fù)位電路上電復(fù)位電路如圖3.3所示。圖3.3復(fù)位電路3.4顯示部分顯示電路是利用LM016L系列的LCD顯示屏，可以雙行顯示。其D0-D7與P0口相接，并且給P0口外接上拉電阻。LCD顯示電路如圖3.4所示。圖3.4LCD顯示密碼電路3.5報(bào)警電路8位密碼鎖單片機(jī)課程設(shè)計(jì)全文共17頁(yè)，當(dāng)前為第3頁(yè)。報(bào)警電路是利用SPEAKER和NPN型三極管構(gòu)成，同時(shí)給蜂鳴器并聯(lián)一個(gè)發(fā)光二級(jí)管，當(dāng)P1.0口輸出為高電平時(shí)，NPN三極管導(dǎo)通，蜂鳴器發(fā)聲，“錯(cuò)誤”指示燈亮。報(bào)警電路如圖3.5所示。8位密碼鎖單片機(jī)課程設(shè)計(jì)全文共17頁(yè)，當(dāng)前為第3頁(yè)。圖3.5報(bào)警電路3.6電路總體結(jié)構(gòu)及布局該設(shè)計(jì)的電路總體結(jié)構(gòu)及布局如圖3.6所示。圖3.6電路總體結(jié)構(gòu)及布局4軟件設(shè)計(jì)8位密碼鎖單片機(jī)課程設(shè)計(jì)全文共17頁(yè)，當(dāng)前為第4頁(yè)。軟件部分由主程序、初始化程序、LCD顯示程序、鍵盤掃描程序、功能程序、密碼設(shè)置程序、EEPROM讀寫程序和延時(shí)程序等組成?？偭鞒虉D如圖4.1所示。8位密碼鎖單片機(jī)課程設(shè)計(jì)全文共17頁(yè)，當(dāng)前為第4頁(yè)。圖4.1程序流程圖8位密碼鎖單片機(jī)課程設(shè)計(jì)全文共17頁(yè)，當(dāng)前為第5頁(yè)。具體程序見附錄。8位密碼鎖單片機(jī)課程設(shè)計(jì)全文共17頁(yè)，當(dāng)前為第5頁(yè)。5Proteus仿真結(jié)果當(dāng)開啟開始仿真時(shí)，LCD顯示屏?xí)@示“選擇A為設(shè)置密碼，選擇B為開鎖”，同時(shí)“鎖合”指示燈(紅燈D1)閃爍。開始仿真圖如圖5.1所示。圖5.1開始仿真圖當(dāng)按下A或B時(shí)會(huì)提示輸入密碼，按下每一個(gè)鍵都會(huì)輸出“*”提示。其仿真結(jié)果如圖5.2所示。圖5.2提示輸入密碼界面8位密碼鎖單片機(jī)課程設(shè)計(jì)全文共17頁(yè)，當(dāng)前為第6頁(yè)。當(dāng)輸入密碼正確時(shí)會(huì)顯示“PASSWORDOK!!!”字樣，同時(shí)“錯(cuò)誤”指示燈(綠燈D3亮)。其仿真圖如圖5.3所示。8位密碼鎖單片機(jī)課程設(shè)計(jì)全文共17頁(yè)，當(dāng)前為第6頁(yè)。圖5.3輸入密碼正確顯示界面當(dāng)輸入密碼錯(cuò)誤時(shí)，LCD顯示屏?xí)@示“PASSWORDERROR!”。其仿真圖如圖5.4所示。8位密碼鎖單片機(jī)課程設(shè)計(jì)全文共17頁(yè)，當(dāng)前為第7頁(yè)。圖5.4當(dāng)輸入密碼錯(cuò)誤時(shí)顯示界面8位密碼鎖單片機(jī)課程設(shè)計(jì)全文共17頁(yè)，當(dāng)前為第7頁(yè)。6總結(jié)本設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)的多功能密碼鎖設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，首先是確立要設(shè)計(jì)的目標(biāo)及電子密碼鎖要實(shí)現(xiàn)的功能，該如何通過(guò)軟硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)。接下來(lái)是根據(jù)目標(biāo)來(lái)搭建電路圖，設(shè)計(jì)各功能模塊要實(shí)現(xiàn)的功能，比如報(bào)警，LED燈的顯示控制，4*4矩陣鍵盤的搭建。接著就要通過(guò)編程來(lái)實(shí)現(xiàn)各模塊功能，比如輸入密碼，輸出顯示，鍵盤掃描程序，存儲(chǔ)程序等等。最后就是調(diào)試改錯(cuò)，下載仿真。本設(shè)計(jì)最后實(shí)現(xiàn)了上面所提到的基本功能外，另外增加了LCD顯示屏，開始時(shí)有提示選擇，問(wèn)執(zhí)行什么功能，到底是設(shè)置密碼呢還是開鎖。當(dāng)進(jìn)入任何一個(gè)界面都會(huì)出現(xiàn)提示信息，比如‘PASSWORDOK!!!’，‘INPUTAGAIN!’，‘SETPASSWORD’等等。當(dāng)每次輸入時(shí)都會(huì)顯示“*”提示。當(dāng)輸入密碼錯(cuò)誤超過(guò)三次時(shí)就會(huì)直接鎖死，即使按下功能復(fù)位鍵也不會(huì)開鎖，這樣直接降低了盜竊的幾率。另外，在修改密碼時(shí)會(huì)提示先輸入原密碼，再輸兩次新密碼，防止用戶該密碼是按錯(cuò)鍵，極大地提高了密碼鎖的可靠性。本設(shè)計(jì)輸入的密碼是8位的，共有一億組不重復(fù)密碼，增加了密碼的安全性。本設(shè)計(jì)還存在一些不足之處，開鎖延時(shí)一段時(shí)間后沒(méi)有自動(dòng)上鎖功能，應(yīng)該在用戶開鎖之后若不操作機(jī)器時(shí)，延時(shí)30秒就自動(dòng)上鎖，減小因疏忽而給用戶帶來(lái)的不便。參考文獻(xiàn)[1]李華,王思明,張金敏.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].蘭州:蘭州大學(xué)出版社,2001:11-120.[2]顧濱.單片微計(jì)算機(jī)原理開發(fā)與應(yīng)用[M].北京:高等教育出版社,2000:67-81.[3]李廣弟.單片機(jī)基礎(chǔ)[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,1994:45-56.8位密碼鎖單片機(jī)課程設(shè)計(jì)全文共17頁(yè)，當(dāng)前為第8頁(yè)。

附錄源程序8位密碼鎖單片機(jī)課程設(shè)計(jì)全文共17頁(yè)，當(dāng)前為第8頁(yè)。 ENBITP3.0 RWBITP3.1 RSBITP3.2 DISPLAYEQUP0 SOUNDERBITP1.1 LEDBITP1.2 OPENBITP1.1 RETURNBITBIT20H.1 ORG0000HLJMPSTARTORG000BHLJMPINTERMIT_T0ORG001BHLJMPINTERMIT_T1ORG0030HSTART:MOVSP,#60HLCALLSYS_INITIAL ;主程序MAIN0:LCALLSTRAT_DISPLAYMAIN:MOV52H,#0 ;判斷輸入錯(cuò)誤次數(shù)儲(chǔ)存地址 SETBLED SETBTR0 LCALLKEY CJNEA,#'A',NEXT1 LJMPCHANGE_KEYNEXT1:CJNEA,#'B',NEXT2LJMP INPUT_KEYNEXT2:AJMPMAIN;系統(tǒng)初始化SYS_INITIAl:CLRLEDCLROPEN CLRSOUNDER MOV32H,#'0' MOV33H,#'1'MOV34H,#'2'MOV35H,#'3'MOV36H,#'4'MOV37H,#'5'MOV38H,#'6'MOVr7,#16MOVr0,#40H8位密碼鎖單片機(jī)課程設(shè)計(jì)全文共17頁(yè)，當(dāng)前為第9頁(yè)。LOOP:MOV@R0,#10H8位密碼鎖單片機(jī)課程設(shè)計(jì)全文共17頁(yè)，當(dāng)前為第9頁(yè)。INCR0DJNZR7,LOOP;密碼鍵值存放區(qū)清零完畢 LCALLDELAY0_1S MOVP0,#03H CALLWRITE_INSTRUCTION;液晶軟復(fù)位 MOVP0,#01H CALLWRITE_INSTRUCTION MOVP0,#3FH CALLWRITE_INSTRUCTION MOVP0,#0FH CALLWRITE_INSTRUCTION MOVP0,#06H CALLWRITE_INSTRUCTION;液晶初始化完畢 MOVR5,#10 MOVTMOD,#11H MOVTH0,#3CH MOVTL0,#0B0H SETBEA SETBET0 RET INTERMIT_T0:PUSHACC PUSHPSW MOVTH0,#3CH MOVTL0,#0B0H DJNZR5,RETURN CPLLED MOVR5,#10RETURN:POPPSW POPACC RETIINTERMIT_T1: PUSHACC PUSHPSW MOVTH1,#9EH MOVTL1,#58H DJNZR5,RETURN_T1 CPLLED CPLSOUNDER MOVR5,#10RETURN_T1:POPPSW POPACC RETI8位密碼鎖單片機(jī)課程設(shè)計(jì)全文共17頁(yè)，當(dāng)前為第10頁(yè)。 8位密碼鎖單片機(jī)課程設(shè)計(jì)全文共17頁(yè)，當(dāng)前為第10頁(yè)。KEY:CALLKS;鍵盤掃描JNZK1JMPKEYK1:CALLDELAYCALLKSJNZK2 JMPKEYK2:CLRTR0CLRLED MOVR2,#0FEH MOVR6,#00HK3:MOVA,R2MOVP2,A MOVA,P2 JBACC.4,L1 MOVA,#0 LJMPLKL1:JBACC.5,L2MOVA,#4 LJMPLKL2:JBACC.6,L3MOVA,#8 LJMPLKL3:JBACC.7,NEXT_KEYMOVA,#12LK:ADDA,R6MOVR6,AK4:CALLKSJNZK4 MOVA,R6 MOVDPTR,#TABLE0 MOVCA,@A+DPTR MOV50H,A;查表取值存入50h,保護(hù)鍵值 RETNEXT_KEY:INCR6 MOVA,R2 JNBACC.7,KEY RLA MOVR2,A JMPK3KS:MOVP2,#0F0HMOVA,P2 XRLA,#0F0H RET ;修改密碼程序8位密碼鎖單片機(jī)課程設(shè)計(jì)全文共17頁(yè)，當(dāng)前為第11頁(yè)。CHANGE_KEY:8位密碼鎖單片機(jī)課程設(shè)計(jì)全文共17頁(yè)，當(dāng)前為第11頁(yè)。CALLCLEAR_DISPLAY MOVDPTR,#TABLE4 CALLINPUT_HINT MOVR0,#40H CALLCHANGE JBCRETURNBIT,CHANGE_KEY;先輸入原密碼完畢 MOVR4,#8 MOVR0,#40H MOVR1,#32HINPUT_COMPERE:MOVA,@R0 XRLA,@R1 JNZINPUT_ERROR INCR0 INCR1 NOP NOP DJNZR4,INPUT_COMPERE;驗(yàn)證輸入密碼完畢 JMPCHANGE_KEY0INPUT_ERROR:SETBSOUNDER SETBLED CALLCLEAR_DISPLAY MOVDPTR,#TABLE5 CALLINPUT_HINT CALLDELAY1_15S CLRSOUNDER CLRLED INC52H MOVA,52H CJNEA,#3,CHANGE_KEY SJMP$ ;輸入密碼錯(cuò)誤次數(shù)超過(guò)3次，鎖死CHANGE_KEY0:CALLCLEAR_DISPLAY MOVDPTR,#TABLE2 CALLINPUT_HINT MOVR0,#40H CALLCHANGE JBCRETURNBIT,CHANGE_KEY;第一次輸入新密碼完畢 CALLCLEAR_DISPLAY MOVDPTR,#TABLE3 CALLINPUT_HINT CALLDELAY1_15S;顯示再次輸入新密碼完畢8位密碼鎖單片機(jī)課程設(shè)計(jì)全文共17頁(yè)，當(dāng)前為第12頁(yè)。 MOVDPTR,#TABLE48位密碼鎖單片機(jī)課程設(shè)計(jì)全文共17頁(yè)，當(dāng)前為第12頁(yè)。 CALLINPUT_HINT MOVR0,#48H CALLCHANGE JBCRETURNBIT,CHANGE_KEY;第二次輸入新密碼完畢 MOVR4,#7 MOVR0,#40H MOVR1,#48HSET_COMPERE:MOVA,@R0 XRLA,@R1 JNZSET_ERROR INCR0 INCR1 DJNZR4,SET_COMPERE MOV32H,40HMOV33H,41HMOV34H,42HMOV35H,43HMOV36H,44HMOV37H,45HMOV38H,46H;存入新密碼完畢 JMPMAIN0;設(shè)置新密碼成功，返回主程序SET_ERROR:SETBSOUNDER SETBLED CALLCLEAR_DISPLAY MOVDPTR,#TABLE5 CALLINPUT_HINT CALLDELAY1_15S CLRSOUNDER CLRLED LJMPCHANGE_KEY0;設(shè)置新密碼成功，返回主程序INPUT_KEY:;輸入密碼開鎖程序CALLCLEAR_DISPLAY MOVDPTR,#TABLE4 CALLINPUT_HINT MOVR0,#40H CALLCHANGE JBCRETURNBIT,INPUT_KEY;設(shè)置新密碼成功，返回主程序 MOVR4,#8MOVR0,#40HMOVR1,#32H8位密碼鎖單片機(jī)課程設(shè)計(jì)全文共17頁(yè)，當(dāng)前為第13頁(yè)。INPUT_COMPERE0:8位密碼鎖單片機(jī)課程設(shè)計(jì)全文共17頁(yè)，當(dāng)前為第13頁(yè)。MOVA,@R0 XRLA,@R1 JNZINPUT_ERROR22 INCR0 INCR1 NOP NOP DJNZR4,INPUT_COMPERE0;驗(yàn)證輸入密碼完畢 JMPDISPLAY_RIGHTINPUT_ERROR22:SETBSOUNDER SETBLED CALLCLEAR_DISPLAY MOVDPTR,#TABLE5 CALLINPUT_HINT CALLDELAY1_15S CLRSOUNDER CLRLED INC52H MOVA,52H CJNEA,#3,INPUT_KEY SJMP$;輸入密碼錯(cuò)誤超過(guò)3次，鎖死DISPLAY_RIGHT:CALLCLEAR_DISPLAY MOVDPTR,#TABLE6 CALLINPUT_HINT;顯示輸入密碼正確提示完畢 SETBOPEN;開鎖NEXT_KEY1:CALLKEY NOP NOP CJNEA,#'F',NEXT_KEY1 CLROPEN;按下關(guān)鎖鍵關(guān)鎖 JMPMAIN0;返回主程序 STRAT_DISPLAY:MOVP0,#80H CALLWRITE_INSTRUCTION MOVDPTR,#TABLE1 CALLINPUT_HINT8位密碼鎖單片機(jī)課程設(shè)計(jì)全文共17頁(yè)，當(dāng)前為第14頁(yè)。8位密碼鎖單片機(jī)課程設(shè)計(jì)全文共17頁(yè)，當(dāng)前為第14頁(yè)。 MOVP0,#0C0H CALLWRITE_INSTRUCTION MOVDPTR,#TABLE11 CALLINPUT_HINT RETCLEAR_DISPLAY:;清屏MOVDISPLAY,#01H CALL WRITE_INSTRUCTION MOVP0,#06H CALLWRITE_INSTRUCTION RETINPUT_HINT:MOVR4,#16 MOVA,#00HALL_OR_NOT:MOVCA,@A+DPTR MOVDISPLAY,A CALLWRITEDATA INCDPTR CLRA NOP NOP DJNZR4,ALL_OR_NOT RETCHANGE: MOVR4,#8MOVR1,#0C0HMOVA,R1MOVP0,A CALLWRITE_INSTRUCTIONLOOP1:CALLKEYNOPNOPCJNEA,#'C',NEXT_TOSETBRETURNBITJMPENDTNEXT_TO:MOVA,50H MOV@R0,A MOVDISPLAY,#'*' CALLWRITEDATA INCR1 INCR0 DJNZR4,LOOP18位密碼鎖單片機(jī)課程設(shè)計(jì)全文共17頁(yè)，當(dāng)前為第15頁(yè)。ENDT:RET8位密碼鎖單片機(jī)課程設(shè)計(jì)全文共17頁(yè)，當(dāng)前為第15頁(yè)。WRITEDATA:;寫數(shù)據(jù)SETBRS CLRRW CLREN SETBEN NOP NOP CLREN SETBEN NOP NOP CLREN CALLDELAY RETWRITE_INSTRUCTION:;寫指令CLRR