1、基于stc89c52單片機(jī)的電子密碼鎖學(xué)生姓名： xx 學(xué)生學(xué)號(hào)： xxxxx 院（系）： 電氣信息工程學(xué)院 年級(jí)專業(yè)： 2010級(jí)電子信息工程2班 指導(dǎo)教師： 陶文英 二一三年六月摘 要隨著人們生活水平的提高，如何實(shí)現(xiàn)家庭防盜這一問(wèn)題也變的尤其的突出，傳統(tǒng)的機(jī)械鎖由于其構(gòu)造的簡(jiǎn)單，被撬的事情屢見(jiàn)不鮮，電子密碼鎖具有安全性能高，成本低，功耗低，操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)使其作為防盜衛(wèi)士的角色越來(lái)越重要。從經(jīng)濟(jì)實(shí)用角度出發(fā)，采用51系列單片機(jī)，設(shè)計(jì)一款可更改密碼，lcd1602顯示,具有報(bào)警功能，該電子密碼鎖體積小，易于開(kāi)發(fā)，成本較低，安全性高，能將其存儲(chǔ)的現(xiàn)場(chǎng)歷史數(shù)據(jù)及時(shí)上報(bào)給上位機(jī)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)監(jiān)控

2、，方便管理人員及時(shí)分析和處理數(shù)據(jù)。其性能和安全性已大大超過(guò)了機(jī)械鎖，特點(diǎn)有保密性好,編碼量多,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于彈子鎖，隨機(jī)開(kāi)鎖成功率幾乎為零；密碼可變， 用戶可以經(jīng)常更改密碼，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；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)；電子密碼鎖操作簡(jiǎn)單易行，受到廣大用戶的親睞。關(guān)鍵詞 單片機(jī), 密碼鎖, 更改密碼, lcd1602目 錄摘要i1 緒論 1.1電子密碼鎖簡(jiǎn)介1 1.2 電子密碼鎖的發(fā)展趨勢(shì)12 設(shè)計(jì)方案33 主要元器件4 3.1 主控芯片stc89c524 3.2 晶體振蕩器8 3.3 lcd顯示密碼模塊的設(shè)計(jì)9 3.3.1 lcd1

3、602簡(jiǎn)介9 3.3.2 lcd1602液晶顯示模塊與單片機(jī)連接電路114 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)12 4.1 設(shè)計(jì)原理12 4.2 電源輸入電路12 4.3 矩陣鍵盤(pán)13 4.4 復(fù)位電路14 4.5 晶振電路14 4.6 報(bào)警電路15 4.7 顯示電路15 4.8 開(kāi)鎖電路16 4.9 電路總體構(gòu)成165 軟件程序設(shè)計(jì)18 5.1 主程序流程介紹18 5.2 鍵盤(pán)模塊流程圖19 5.3 顯示模塊流程圖21 5.4 修改密碼流程圖22 5.5 開(kāi)鎖和報(bào)警模塊流程圖236 電子密碼鎖的系統(tǒng)調(diào)試及仿真25 6.1硬件電路調(diào)試及結(jié)果分析25 6.2軟件調(diào)試及功能分析25 6.2.1調(diào)試過(guò)程25 6.2.2

4、仿真結(jié)果分26 6.3 仿真全圖287 結(jié)論29參考文獻(xiàn)30附錄：311 緒論1.1電子密碼鎖簡(jiǎn)介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(kāi)關(guān)的閉合，完成開(kāi)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(kāi)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)

5、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(kāi)鎖。6) 電子密碼鎖操作簡(jiǎn)單易行，一學(xué)即會(huì)。1.2 電子密碼鎖的發(fā)展趨勢(shì)日常生活和工作中，住宅與部門(mén)的安全防范、單位的文件檔案、財(cái)務(wù)報(bào)表以及一些個(gè)人資料的保存多以加鎖的辦法來(lái)解決。目前門(mén)鎖主要用彈子鎖，其鑰匙容易丟失；保險(xiǎn)箱主要用機(jī)械密碼鎖，其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，制造精度要求高，成本高，且易出現(xiàn)故障，人們常需攜帶多把鑰匙，使用極不方便，且鑰匙丟失后安全性即大打折扣。針對(duì)這些鎖具給人們帶來(lái)的不便若使用機(jī)械式鑰匙開(kāi)鎖，為滿足人們對(duì)鎖的使用要求，增加其安全性，用密碼代替鑰匙的密碼鎖應(yīng)運(yùn)而生。由于電子器件所限，以前開(kāi)發(fā)的電子密碼鎖

6、，其種類不多，保密性差，最基本的就是只依靠最簡(jiǎn)單的模擬電子開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，制作簡(jiǎn)單但很不安全，在后為多是基于eda來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，電子元件繁多，也有使用早先的20引角的2051系列單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，但密碼簡(jiǎn)單，易破解。隨著電子元件的進(jìn)一步發(fā)展，電子密碼鎖也出現(xiàn)了很多的種類，功能日益強(qiáng)大，使用更加方便，安全保密性更強(qiáng)，由以前的單密碼輸入發(fā)展到現(xiàn)在的，密碼加感應(yīng)元件，實(shí)現(xiàn)了真真的電子加密，用戶只有密碼或電子鑰匙中的一樣，是打不開(kāi)鎖的，隨著電子元件的發(fā)展及人們對(duì)保密性需求的提高出現(xiàn)了越來(lái)越多的電子密碼鎖。出于安全、方便等方面的需要許多電子密碼鎖已相繼問(wèn)世。但這類產(chǎn)品的特點(diǎn)是針對(duì)特定有效卡、指紋

7、或聲音有效，且不能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，只能適用于保密要求高且供個(gè)人使用的箱、柜、房間等。由于數(shù)字、字符、圖形圖像、人體生物特征和時(shí)間等要素均可成為鑰匙的電子信息，組合使用這些信息能夠使電子防盜鎖獲得高度的保密性，如防范森嚴(yán)的金庫(kù)，需要使用復(fù)合信息密碼的電子防盜鎖，組合使用信息也能夠使電子防盜鎖獲得無(wú)窮擴(kuò)展的可能，使產(chǎn)品多樣化，對(duì)用戶而言是“千挑百選、自得其所”?？梢钥闯鼋M合使用電子信息是電子密碼鎖以后發(fā)展的趨勢(shì)。2 設(shè)計(jì)方案采用以單片機(jī)為核心的控制方案由于單片機(jī)種類繁多，各種型號(hào)都有其一定的應(yīng)用環(huán)境，因此在選用時(shí)要多加比較，合理選擇，以期獲得最佳的性價(jià)比。一般來(lái)說(shuō)在選取單片機(jī)時(shí)從下面幾個(gè)方面考慮：性

8、能、存儲(chǔ)器、運(yùn)行速度、i/o口、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、串行接口、模擬電路功能、工作電壓、功耗、封裝形式、抗干擾性、保密性，除了以上的一些的還有一些最基本的比如：中斷源的數(shù)量和優(yōu)先級(jí)、工作溫度范圍、有沒(méi)有低電壓檢測(cè)功能、單片機(jī)內(nèi)有無(wú)時(shí)鐘振蕩器、有無(wú)上電復(fù)位功能等。在開(kāi)發(fā)過(guò)程中單片機(jī)還受到：開(kāi)發(fā)工具、編程器、開(kāi)發(fā)成本、開(kāi)發(fā)人員的適應(yīng)性、技術(shù)支持和服務(wù)等等因素。基于以上因素本設(shè)計(jì)選用單片機(jī)stc89c52作為本設(shè)計(jì)的核心元件，利用單片機(jī)靈活的編程設(shè)計(jì)和豐富的i/o端口，及其控制的準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)基本的密碼鎖功能。在單片機(jī)的外圍電路外接輸入鍵盤(pán)用于密碼的輸入和一些功能的控制，外接lcd1602液晶顯示屏用于顯示作

9、用。當(dāng)用戶需要開(kāi)鎖時(shí)，先按鍵盤(pán)開(kāi)鎖鍵之后按鍵盤(pán)的數(shù)字鍵09輸入密碼。密碼輸完后按下確認(rèn)鍵，如果密碼輸入正確則開(kāi)鎖，不正確則重新輸入密碼，當(dāng)三次密碼錯(cuò)誤則發(fā)出報(bào)警；當(dāng)用戶需要修改密碼時(shí)，先按下鍵盤(pán)設(shè)置鍵后輸入原來(lái)的密碼，只有當(dāng)輸入的原密碼正確開(kāi)鎖后才能設(shè)置新密碼。新密碼輸入無(wú)誤后按確認(rèn)鍵使新密碼將得到存儲(chǔ)，密碼修改成功。3 主要元器件3.1 主控芯片stc89c521）stc89c52單片機(jī)的主要特性如下： stc89c52是一種帶8k字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（fperomfalsh programmable and erasable read only memory）的低電壓，高性能cm

10、os8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用atmel高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的mcs-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位cpu和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，stc的stc89c52是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案，stc89c52芯片引腳圖如圖3-1所示。圖3-1 stc89c52芯片引腳圖主要特性：與mcs-51 兼容 8k字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 壽命：1000寫(xiě)/擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年全靜態(tài)工作：0hz-24hz三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定128*8位內(nèi)部ram32可編程i/o線兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器6個(gè)中斷源 可編程串行通道低功耗

11、的閑置和掉電模式片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 2）stc89c52rc 引腳功能說(shuō)明：1、主電源引腳vss和vss stc89c52芯片引腳圖vss（40腳）接+5v電壓；vss（20腳）接地。 2、外接晶體引腳xtal1和xtal2 xtal1（19腳）接外部晶體的一個(gè)引腳。在單片機(jī)內(nèi)部，它是一個(gè)反相放大器的輸入端，這個(gè)放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，對(duì)hmos單片機(jī)，此引腳應(yīng)接地；對(duì)shmos單片機(jī)，此引腳作為驅(qū)動(dòng)端。 xtal2（18腳）接外晶體的另一端。在單片機(jī)內(nèi)部，接至上述振蕩器的反相放大器的輸出端。采用外部振蕩器時(shí)，對(duì)hmos單片機(jī)，該引腳接外部振蕩器的信號(hào)，即把外部振蕩器的信

12、號(hào)直接接到內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端；對(duì)xhmos，此引腳應(yīng)懸浮。 3、控制或與其它電源復(fù)用引腳rst/vpd、ale/prog、psen和ea/vpp rst/vpd（9腳）當(dāng)振蕩器運(yùn)行時(shí)，在此腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。推薦在此引腳與vss引腳之間連接一個(gè)約8.2k的下拉電阻，與vss引腳之間連接一個(gè)約10f的電容，以保證可靠地復(fù)位。 vss掉電期間，此引腳可接上備用電源，以保證內(nèi)部ram的數(shù)據(jù)不丟失。當(dāng)vss主電源下掉到低于規(guī)定的電平，而vpd在其規(guī)定的電壓范圍（50.5v）內(nèi)，vpd就向內(nèi)部ram提供備用電源。 ale/prog（30腳）：當(dāng)訪問(wèn)外部存貯器時(shí)，ale（允許地

13、址鎖存）的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。即使不訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器，ale端仍以不變的頻率周期性地出現(xiàn)正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此，它可用作對(duì)外輸出的時(shí)鐘，或用于定時(shí)目的。然而要注意的是，每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ale脈沖。ale端可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）8個(gè)ls型的ttl輸入電路。 對(duì)于eprom單片機(jī)（如8751），在eprom編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖（prog）。 psen（29腳）：此腳的輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)。在從外部程序存儲(chǔ)器取指令（或常數(shù)）期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次psen有效。但在此期間，每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的psen信號(hào)將不

14、出現(xiàn)。psen同樣可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出）8個(gè)ls型的ttl輸入。 ea/vpp（引腳）：當(dāng)ea端保持高電平時(shí)，訪問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，但在ps（程序計(jì)數(shù)器）值超過(guò)0fffh（對(duì)851/8751/80s51）或1fffh（對(duì)8052）時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器內(nèi)的程序。當(dāng)ea保持低電平時(shí)，則只訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器，不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。對(duì)于常用的8031來(lái)說(shuō)，無(wú)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，所以ea腳須常接地，這樣才能只選擇外部程序存儲(chǔ)器。 對(duì)于eprom型的單片機(jī)（如8751），在eprom編程期間，此引腳也用于施加21v的編程電源（vpp）。4控制或與其它電源復(fù)用引腳 rst/vpd，ale/prog

15、，psen 和ea/vpp。rst/vpd 當(dāng)振蕩器運(yùn)行時(shí)。在此引腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器同期的高電平（由低到高跳變），將使單片機(jī)復(fù)位。在 vss掉電期間，此引腳可接上備用電源，由 vpd向內(nèi)部 ram提供備用電源，以保持內(nèi)部ram中的數(shù)據(jù)。ale/prog 正常操作時(shí)為ale功能（允許地址錢(qián)存），提供把地址的低字節(jié)鎖存到外部鎖存器。ale引腳以不變的頻率（振蕩周期的1/6）周期性地發(fā)出正脈沖信號(hào)。因此，它可用作對(duì)外輸出的時(shí)鐘，或用于定時(shí)目的。但要注意，每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè) ale脈沖。 ale端可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）八個(gè) lsttl電路。對(duì)于 eprom型單片機(jī)，在 eprom編

16、程期間，此引腳接收編程脈沖（prog功能）。psen 外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)輸出端。在從外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）期間；psen 在每個(gè)機(jī)器周期內(nèi)兩次有效。 psen 同樣可以驅(qū)動(dòng)八個(gè)lsttl輸入。eavpp ea為內(nèi)部程序存儲(chǔ)器和外部程序存儲(chǔ)器選擇端。當(dāng)ea為高電平時(shí)，訪問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器（ps值小于4k）。當(dāng)ea為低電平時(shí)，則訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器。對(duì)于eprom型單片機(jī)，在eprom編程期間，此引腳上加21veprom編程電源（vpp）。5、輸入/輸出（i/o）引腳p0、p1、p2、p3（共32根） p0口（39腳至32腳）：是雙向8位三態(tài)i/o口，在外接存儲(chǔ)器時(shí)，與地址總線的低8位及

17、數(shù)據(jù)總線復(fù)用，能以吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)8個(gè)ls型的ttl負(fù)載。 p1口（1腳至8腳）：是準(zhǔn)雙向8位i/o口。由于這種接口輸出沒(méi)有高阻狀態(tài)，輸入也不能鎖存，故不是真正的雙向i/o口。p1口能驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)ls型的ttl負(fù)載。對(duì)8052、8032，p1.0引腳的第二功能為t2定時(shí)/計(jì)數(shù)器的外部輸入，p1.1引腳的第二功能為t2ex捕捉、重裝觸發(fā)，即t2外部控制端。對(duì)eprom編程和程序驗(yàn)證時(shí)，它接收低8位地址。 p2口（21腳至28腳）：是準(zhǔn)雙向8位i/o口。在訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，它可以作為擴(kuò)展電路高8位地址總線送出高8位地址。在對(duì)eprom編程和程序驗(yàn)證期間，它接收高8位地址。p2可以驅(qū)

18、動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)ls型的ttl負(fù)載。 p3口（10腳至17腳）：是準(zhǔn)雙向8位i/o口，在mss-51中，這8個(gè)引腳還用于專門(mén)功能，是復(fù)用雙功能口。p3能驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)ls型的ttl負(fù)載。 作為第一功能使用時(shí)，就作為普通i/o口用，功能和操作方法與p1口相同。作為第二功能使用時(shí)，各引腳的定義如表所示。 值得強(qiáng)調(diào)的是，p3口的每一條引腳均可獨(dú)立定義為第一功能的輸入輸出或第二功能。如表3-1。表3-1 p3口管腳備選功能p3.0rxd（串行輸入口）p3.1txd（串行輸出口）p3.2/int0（外部中斷0）p3.3/int1（外部中斷1）p3.4t0（記時(shí)器0外部輸入）p3.5t

19、1（記時(shí)器1外部輸入）p3.6/wr（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通）p3.7/rd（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）3.2 晶體振蕩器晶體振蕩器，簡(jiǎn)稱晶振，其作用在于產(chǎn)生原始的時(shí)鐘頻率，這個(gè)頻率經(jīng)過(guò)頻率發(fā)生器的放大或縮小后就成了電腦中各種不同的總線頻率。以聲卡為例，要實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬信號(hào)44.1khz或48khz的采樣，頻率發(fā)生器就必須提供一個(gè)44.1khz或48khz的時(shí)鐘頻率。如果需要對(duì)這兩種音頻同時(shí)支持的話，聲卡就需要有兩顆晶振。但是現(xiàn)在的娛樂(lè)級(jí)聲卡為了降低成本，通常都采用scr將輸出的采樣頻率固定在48khz，但是src會(huì)對(duì)音質(zhì)帶來(lái)?yè)p害，而且現(xiàn)在的娛樂(lè)級(jí)聲卡都沒(méi)有很好地解決這個(gè)問(wèn)題?，F(xiàn)在應(yīng)用最廣泛的是石英晶體

20、振蕩器。 石英晶體振蕩器是一種高精度和高穩(wěn)定度的振蕩器，石英晶體振蕩器也稱石英晶體諧振器，它用來(lái)穩(wěn)定頻率和選擇頻率，是一種可以取代lc諧振回路的晶體諧振元件。石英晶體振蕩器廣泛地應(yīng)用在電視機(jī)、影碟機(jī)、錄像機(jī)、無(wú)線通訊設(shè)備、電子鐘表、單片機(jī)、數(shù)字儀器儀表等電子設(shè)備中。為數(shù)據(jù)處理設(shè)備產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)和為特定系統(tǒng)提供基準(zhǔn)信號(hào)。在單片機(jī)中為其提供時(shí)鐘頻率。石英晶體振蕩器是利用石英晶體（二氧化硅的結(jié)晶體）的壓電效應(yīng)制成的一種諧振器件，它的基本構(gòu)成大致是：從一塊石英晶體上按一定方位角切下薄片（簡(jiǎn)稱為晶片，它可以是正方形、矩形或圓形等），在它的兩個(gè)對(duì)應(yīng)面上涂敷銀層作為電極，在每個(gè)電極上各焊一根引線接到管腳上，再

21、加上封裝外殼就構(gòu)成了石英晶體諧振器，簡(jiǎn)稱為石英晶體或晶體、晶振。其產(chǎn)品一般用金屬外殼封裝，也有用玻璃殼、陶瓷或塑料封裝的。只要在晶體振子板極上施加交變電壓，就會(huì)使晶片產(chǎn)生機(jī)械變形振動(dòng)，此現(xiàn)象即所謂逆壓電效應(yīng)。當(dāng)外加電壓頻率等于晶體諧振器的固有頻率時(shí)，就會(huì)發(fā)生壓電諧振，從而導(dǎo)致機(jī)械變形的振幅突然增大。時(shí)鐘信號(hào)用來(lái)提供單片機(jī)片內(nèi)的各種微操作的時(shí)間基準(zhǔn)，時(shí)鐘信號(hào)通常用兩種電路形式得到:內(nèi)部振蕩和外部振蕩。mcs-51單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反向放大器，引腳xtal1和xtal2分別是此放大電器的輸入端和輸出端，由于采用內(nèi)部方式時(shí)，電路簡(jiǎn)單，所得的時(shí)鐘信號(hào)比較穩(wěn)定，實(shí)際使用中常采用這種方

22、式，外接晶體振蕩器(簡(jiǎn)稱晶振)或陶瓷諧振器就構(gòu)成了內(nèi)部振蕩方式，片內(nèi)高增益反向放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起可構(gòu)成一個(gè)自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時(shí)鐘脈沖。外接晶體以及電容c2和c3構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，它們起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用，其值為30pf左右，晶振頻率選11.0592mhz 3.3 lcd顯示密碼模塊的設(shè)計(jì)顯示模塊主要由lcd1602顯示屏組成，他顯示的是鍵盤(pán)輸入的密碼，以及密碼正確與錯(cuò)誤的提示。當(dāng)輸入密碼時(shí)，出于安全性的考慮，顯示的密碼是有*號(hào)代替，為暗密。當(dāng)輸入六位密碼后按下確認(rèn)鍵，系統(tǒng)會(huì)與存于rom的密碼對(duì)比， 若密碼錯(cuò)誤，顯示屏?xí)@示error，若密碼正確，顯示

23、屏?xí)@示right。3.3.1 lcd1602簡(jiǎn)介1） 1602功能介紹1602液晶也叫1602字符型液晶它是一種專門(mén)用來(lái)顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊它有若干個(gè)5x7或者5x11等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符。每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔每行之間也有間隔起到了字符間距和行間距的作用，正因?yàn)槿绱怂运荒茱@示圖形。1602lcd是指顯示的內(nèi)容為16x2,即可以顯示兩行，每行16個(gè)字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。 2） 1602lcd 采用標(biāo)準(zhǔn)的 14腳（無(wú)背光）或 16腳（帶背光）接口，各引腳接口說(shuō)明如下表3-2所示: 表3-2 引腳功能說(shuō)明編號(hào)符號(hào)引腳說(shuō)明編號(hào)符號(hào)引腳

24、說(shuō)明1vss電源地9d2數(shù)據(jù)2vdd電源正極10d3數(shù)據(jù)3vl液晶顯示偏壓11d4數(shù)據(jù)4rs數(shù)據(jù)/命令選擇12d5數(shù)據(jù)5r/w讀/寫(xiě)選擇13d6數(shù)據(jù)6e使能信號(hào)14d7數(shù)據(jù)7d0數(shù)據(jù)15bla背光源正極8d1數(shù)據(jù)16blk背光源負(fù)極其引腳圖如下圖3-2所示： 圖3-2 lcd1602引腳圖3) lcd寄存器的選擇 表3-3 lcd寄存器的選擇er/wrs功能說(shuō)明110寫(xiě)入命令寄存器111寫(xiě)入數(shù)據(jù)寄存器110讀取忙碌標(biāo)志及ram地址111讀取ram數(shù)據(jù)0x1不動(dòng)作3.3.2 lcd1602液晶顯示模塊與單片機(jī)連接電路圖3-3 lcd1602液晶顯示模塊與單片機(jī)連接電路4 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1 設(shè)計(jì)

25、原理本設(shè)計(jì)主要由單片機(jī)、矩陣鍵盤(pán)、液晶顯示器和密碼存儲(chǔ)等部分組成。其中矩陣鍵盤(pán)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(pán)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(kāi)鎖電路或者報(bào)警電路控制開(kāi)鎖還是報(bào)警，實(shí)際使用時(shí)只要將單片機(jī)的負(fù)載由繼電器換成電子密碼鎖的電磁鐵吸合線圈即可，當(dāng)然也可以用繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)去控制電磁鐵吸合線圈。本系統(tǒng)共有兩部分構(gòu)成，即硬件部分與軟件部分。其中硬件部分由電源輸入部分、鍵盤(pán)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(kāi)鎖部分組成，軟件部分對(duì)應(yīng)的由主程序、初始

26、化程序、lcd顯示程序、鍵盤(pán)掃描程序、啟動(dòng)程序、關(guān)閉程序、建功能程序、密碼設(shè)置程序、eeprom讀寫(xiě)程序和延時(shí)程序等組成。復(fù)位電路振蕩電路鍵盤(pán)電路開(kāi)鎖電路stc89c52單片機(jī)顯示電路報(bào)警電路圖4-1 組成原理4.2 電源輸入電路 三端集成穩(wěn)壓器lm7805和lm7905是作為固定輸出電壓的典型應(yīng)用。正常工作時(shí)，輸入、輸出電壓差為2-3v。電容c為輸入穩(wěn)定電容，其作用是減小紋波，消振、抑制高頻和脈沖干擾，它一般為0.1-1uf。電容c為輸出穩(wěn)定電容，其作用是改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)，它一般為1uf。使用三端穩(wěn)壓器時(shí)要根據(jù)輸出電流的大小選擇加散熱器，否則會(huì)由于過(guò)熱而無(wú)法工作到額定電流。圖4-2 電源輸

27、入電路4.3 矩陣鍵盤(pán) 由于本設(shè)計(jì)所用到的按鍵數(shù)量較多而不適合用獨(dú)立按鍵式鍵盤(pán)。采用的是矩陣式按鍵鍵盤(pán)，它由行線和列線組成，也稱行列式鍵盤(pán)，按鍵位于行列的交叉點(diǎn)上，密碼鎖的密碼由鍵盤(pán)輸入完成，與獨(dú)立式按鍵鍵盤(pán)相比，要節(jié)省很多i/o口。本設(shè)計(jì)中使用的這個(gè)4*4鍵盤(pán)不但能完成密碼的輸入還能作特別功能鍵使用，比如清空顯示功能等。鍵盤(pán)的每個(gè)按鍵功能在程序設(shè)計(jì)中設(shè)置 。其大體功能（看鍵盤(pán)按鍵上的標(biāo)記）及與單片機(jī)引腳接法。圖4-3 矩陣鍵盤(pán)4.4 復(fù)位電路單片機(jī)復(fù)位是使cpu和系統(tǒng)中的其他功能部件都處在一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開(kāi)始工作，例如復(fù)位后pc0000h，使單片機(jī)從第個(gè)單元取指令。無(wú)論是在單

28、片機(jī)剛開(kāi)始接上電源時(shí)，還是斷電后或者發(fā)生故障后都要復(fù)位。在復(fù)位期間（即rst為高電平期間），p0口為高組態(tài)，p1p3口輸出高電平；外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)psen無(wú)效。地址鎖存信號(hào)ale也為高電平。根據(jù)實(shí)際情況選擇如圖2-8所示的復(fù)位電路。該電路在最簡(jiǎn)單的復(fù)位電路下增加了手動(dòng)復(fù)位按鍵，在接通電源瞬間，電容c1上的電壓很小，復(fù)位下拉電阻上的電壓接近電源電壓，即rst為高電平，在電容充電的過(guò)程中rst端電壓逐漸下降，當(dāng)rst端的電壓小于某一數(shù)值后，cpu脫離復(fù)位狀態(tài)，由于電容c1足夠大，可以保證rst高電平有效時(shí)間大于24個(gè)振蕩周期，cpu能夠可靠復(fù)位。增加手動(dòng)復(fù)位按鍵是為了避免死機(jī)時(shí)無(wú)法可靠復(fù)位

29、。當(dāng)復(fù)位按鍵按下后電容c1通過(guò)r5放電。當(dāng)電容c1放電結(jié)束后，rst端的電位由r11與r15分壓比決定。由于r113？報(bào)警程序修改程序ynny圖5-1 主程序流程5.2 鍵盤(pán)模塊流程圖 鍵盤(pán)輸入模塊主要包含鍵盤(pán)的掃描、延時(shí)去抖、找到鍵值以及返回鍵值。鍵盤(pán)掃描時(shí)循環(huán)的，程序編寫(xiě)是會(huì)使其進(jìn)入是循環(huán)，這樣可以檢驗(yàn)出是否有按鍵按下，如果無(wú)按鍵按下就會(huì)進(jìn)入等待有按鍵按下的狀態(tài)，如果有按鍵按下的話就進(jìn)入延時(shí)去抖的步驟，這樣可以肯定的確定掃描到的按鍵是否被按下。經(jīng)過(guò)去抖之后就是確定按鍵的位置即是第幾行和第幾列，找到按鍵后，就是確定鍵值并返回按鍵值，每一次掃描到有鍵按下后，最后都要有釋放閉合按鍵的步驟，這是為

30、了避免影響下一次鍵盤(pán)的掃描和按鍵值的讀取。流程圖如圖5-2所示鍵盤(pán)掃描返回鍵值閉合鍵釋放計(jì)算鍵值找到閉合鍵延時(shí)去抖有鍵閉合?yn圖5-2 鍵盤(pán)模塊流程按鍵的消抖子程序所示：if(press_on!=0xf0)/-按鍵消抖-（時(shí)間自定）delay(50);press_on=key_io; 確定鍵值的子程序如下所示：switch(row) case 0xe0:row=0;break;case 0xd0:row=1;break;case 0xb0:row=2;break;case 0x70:row=3;break; switch(col) case 0x07:col=0;break;case 0x0

31、b:col=1;break;case 0x0d:col=2;break;case 0x0e:col=3;break; recieve=key_valuerowcol; 5.3顯示模塊流程圖lcd顯示模塊的軟件設(shè)計(jì)主要包含開(kāi)始、初始化lcd、清除lcd、寫(xiě)lcd四個(gè)過(guò)程。其中寫(xiě)包含寫(xiě)數(shù)據(jù)和寫(xiě)字符。寫(xiě)數(shù)據(jù)的部分程序：/寫(xiě)數(shù) (5位數(shù)據(jù))void printf_data(uchar row,uchar col,uchar count,uint dat) uchar sh1,sh2,sh3,sh4,sh5; sh5=dat/10000; sh4=dat%10000/1000; sh3=dat%1000

32、/100; sh2=dat%100/10; sh1=dat%10; write_adr(0x0c); switch(row) case 1:row=0x80;break; case 2:row=0xc0;break; default:break; write_adr(row+col-1); delay(500); if(count=5) write_data(sh5+48); if(count=4) write_data(sh4+48); if(count=3) write_data(sh3+48); if(count=2) write_data(sh2+48); if(count=1) wr

33、ite_data(sh1+48);寫(xiě)字符的小程序?yàn)椋?寫(xiě)一段字符void printf_char(uchar row,uchar col,uchar inbuffer31) uchar i; write_adr(0x0c); switch(row) case 1:row=0x80;break; 流程圖5-3如下：初始化lcd開(kāi)始清除lcd寫(xiě)lcd結(jié)束圖5-3 顯示模塊流程圖5.4修改密碼流程圖修改密碼模塊主要是在輸入密碼正確之后，按下14鍵即是修改密碼鍵就能進(jìn)入修改密碼界面，其流程分為四個(gè)步驟，分別為按下14鍵并啟動(dòng)定時(shí)、輸入修改的密碼、按下確認(rèn)鍵11鍵、lcd的顯示。修改密碼的部分程序如下：

34、/改密碼void ch_word(void)unsigned char recieve=0xff,b10,j=0;lcd_clr();printf_char(1,1,new_password%d);while(recieve!=11)recieve=keypad();delay(10000);if(recieve=0)bj=recieve;printf_data(2,j+1,1,recieve);j+;else if(recieve=12)if(j!=0) aj=0;printf_char(2,j, %d); j-; 流程圖如圖5-4所示：按下14鍵啟動(dòng)定時(shí)輸入密碼存入緩沖按下確認(rèn)1111鍵比

35、較密碼調(diào)用led調(diào)用顯示 圖5-4 修改密碼流程圖5.5開(kāi)鎖和報(bào)警模塊流程圖開(kāi)鎖和報(bào)警模塊主要任務(wù)是把從鍵盤(pán)輸入到單片機(jī)的密碼和本身保存在單片機(jī)中的密碼進(jìn)行對(duì)比，如果正確就開(kāi)鎖，如果錯(cuò)誤的話就進(jìn)行計(jì)數(shù)并顯示在lcd液晶顯示屏上，當(dāng)輸入密碼的錯(cuò)誤次數(shù)達(dá)到3次就進(jìn)入報(bào)警模式，啟動(dòng)蜂鳴器報(bào)警。其流程圖如圖5-5所示。 圖5-5 報(bào)警流程圖6 電子密碼鎖的系統(tǒng)調(diào)試及仿真6.1硬件電路調(diào)試及結(jié)果分析硬件調(diào)試首先檢查電路板焊接是否有誤，檢查有是否出現(xiàn)虛焊、漏焊、線路短接、元器件引腳是否錯(cuò)誤焊接等等問(wèn)題，然后檢查電路中某些元器件是否起作用，最后利用一些小程序測(cè)試lcd1602是否完好無(wú)損。檢測(cè)單片機(jī)是否工作

36、可通過(guò)觀察示波器顯示的波形是否衰減，或者利用萬(wàn)用表測(cè)一下18，19腳的電壓，應(yīng)該有個(gè)2-3v就說(shuō)明起振了，另外，ale如果有信號(hào)或者有電壓也說(shuō)明單片機(jī)工作了。我采用利用萬(wàn)用表側(cè)18、19腳的電壓，其結(jié)果顯示為2.3v。檢測(cè)電路有無(wú)虛焊可用萬(wàn)用表的二極管檔來(lái)檢測(cè)，當(dāng)把萬(wàn)用表的紅黑兩表筆接觸在焊接線路的兩端后，萬(wàn)用表發(fā)出聲音，則說(shuō)明沒(méi)有虛焊。檢查電路是否短路也是利用同一原理。6.2軟件調(diào)試及功能分析軟件調(diào)試即是把已經(jīng)寫(xiě)好的c語(yǔ)言程序載入到軟件調(diào)試工具，檢查軟件是否有設(shè)法錯(cuò)誤，再根據(jù)軟件提示對(duì)本程序進(jìn)行修改，直到?jīng)]有錯(cuò)誤再生成單片機(jī)能運(yùn)行的機(jī)器碼，再用51開(kāi)發(fā)板或其它單片機(jī)寫(xiě)入工具把機(jī)器碼寫(xiě)入單片機(jī)

37、進(jìn)行實(shí)際的程序調(diào)試，根據(jù)實(shí)際情況再對(duì)程序的不足加以修改，直到滿足設(shè)計(jì)要求。本設(shè)計(jì)采用proteus和keil軟件進(jìn)行仿真、調(diào)試，首先在在proteus軟件上進(jìn)行硬件電路的描繪，其次在keil軟件編寫(xiě)電子密碼鎖的源程序，源程序經(jīng)過(guò)匯編后產(chǎn)生hex文件，最后將生成的目標(biāo)文件添加到單片機(jī)中仿真調(diào)試。6.2.1調(diào)試過(guò)程首先打開(kāi)keil c51主程序，新建工程，新建文本框?qū)懭氤绦?，保存，檢查是否有語(yǔ)法錯(cuò)誤，經(jīng)反復(fù)檢查無(wú)誤后匯編，生成51單片機(jī)可執(zhí)行的hex文件。然后用與51開(kāi)發(fā)板相匹配的寫(xiě)入軟件把hex文件寫(xiě)入單片機(jī)。 圖6-1 keil c51調(diào)試介面 圖6-2 程序?qū)懭虢缑?.2.2仿真結(jié)果分析當(dāng)系

38、統(tǒng)通電進(jìn)入初始化狀態(tài)后，lcd顯示屏?xí)@示welcome，結(jié)果如圖6-3所示。 圖6-3 系統(tǒng)初始化當(dāng)進(jìn)入輸入密碼階段時(shí)，依次按下按鍵上的數(shù)字鍵1，2，3，4，5，6后，lcd顯示屏顯示如圖6-4所示。 圖6-4 輸入密碼階段仿真圖當(dāng)按下確定鍵11鍵后，顯示屏上顯示正確且二極管燈亮，表示密碼正確開(kāi)門(mén)，如圖6-5所示。圖6-5 輸入密碼正確時(shí)仿真圖按下確認(rèn)鍵后，二極管不亮且顯示屏上顯示error，表示密碼輸入錯(cuò)誤，門(mén)的鎖不會(huì)打開(kāi)。如圖6-6所示。 圖6-6 輸入密碼錯(cuò)誤仿真圖當(dāng)需要修改密碼時(shí)，只需按下14鍵即可進(jìn)入到修改密碼界面，修改成功后顯示success，修改錯(cuò)誤后顯示屏?xí)@示fail。 圖

39、6-7 修改密碼仿真圖 圖6-8 修改失敗仿真圖6.3 仿真全圖圖6-9 仿真全圖7 結(jié)論本次設(shè)計(jì)通過(guò)硬件電路設(shè)計(jì)、軟件編程、硬件調(diào)試、軟件調(diào)試以及系統(tǒng)調(diào)試完成了設(shè)計(jì)要求，達(dá)到了設(shè)計(jì)目的。本次設(shè)計(jì)最終的結(jié)果如下：n 電子密碼鎖通過(guò)鍵盤(pán)能成功進(jìn)行輸入密碼；n lcd液晶顯示屏上能顯示輸入的密碼；n 能判斷輸入的密碼是否正確并且能顯示判斷結(jié)果；n 能在密碼輸入正確后開(kāi)門(mén)；n 能在密碼輸入錯(cuò)誤次數(shù)達(dá)到三次以上后進(jìn)行報(bào)警；n 能在開(kāi)門(mén)后通過(guò)一按鍵對(duì)原有密碼進(jìn)行更改；n 能用*代替顯示輸入的密碼數(shù)字，隱藏了密碼，這實(shí)現(xiàn)了密碼保護(hù)。但是在實(shí)現(xiàn)上述功能時(shí)，也存在許多不足。第一，在密碼輸入正確時(shí)除了要使代表電

40、磁吸合器的發(fā)光二極管發(fā)光以外，還應(yīng)該加上語(yǔ)音模塊，提示門(mén)開(kāi)，這樣更人性化一些。第二，密碼輸入錯(cuò)誤次數(shù)小于三次時(shí)，也應(yīng)該采取措施提醒。第三，密碼修改部分，本次設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的不是很好，密碼能進(jìn)行修改但是只能修改第一個(gè)密碼。第四，本次設(shè)計(jì)的電子密碼鎖，安全方面還可以提高進(jìn)步。本設(shè)計(jì)中的報(bào)警系統(tǒng)只是一個(gè)簡(jiǎn)單的系統(tǒng)，要應(yīng)用于實(shí)際生活還需要進(jìn)一步改進(jìn)。電子鎖是信息化時(shí)代發(fā)展的產(chǎn)物，應(yīng)時(shí)而生，我相信隨著科技的不斷發(fā)展，將來(lái)的電子鎖一定更加完美，更加人性化，更加便宜，更加安全。本次設(shè)計(jì)中還有待完善的地方還很多。首先，修改密碼可進(jìn)一步完善，實(shí)現(xiàn)有不管多少戶住戶和多少個(gè)密碼，都能修改密碼。其次，也是最重要的安全防問(wèn)題

41、，報(bào)警途徑很多，有視屏監(jiān)視和發(fā)出報(bào)警聲提醒值班的保安等等。未來(lái)，電子密碼鎖需要大面積占據(jù)市場(chǎng)首先必須要突破的就是安全問(wèn)題，如果解決了這個(gè)問(wèn)題，電子密碼鎖就能在鎖的行業(yè)所向披靡。最后本次設(shè)計(jì)還可以精進(jìn)的地方就是輸入密碼錯(cuò)誤時(shí)的處理方法。在輸入密碼錯(cuò)誤次數(shù)在三次以內(nèi)時(shí)，也應(yīng)該采取措施。比如禁止輸入三秒或者也用發(fā)聲模塊提醒，只要發(fā)聲頻率不一致就可區(qū)分。參 考 文 獻(xiàn) 1 余永權(quán),汪明慧,黃英.單片機(jī)在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用m.北京：電子工業(yè)出版社，20092 周潤(rùn)景，張麗敏，王偉.altium designer原理圖與pcb設(shè)計(jì)m.北京：電子工業(yè)出版社，20093 蔣同澤.現(xiàn)代移動(dòng)通信系統(tǒng)m.北京：電子工

42、業(yè)出版社,1998 4 張毅剛.單片機(jī)原理及應(yīng)用m,北京：高等教育出版社,20035 張?jiān)?基于gsm的短消息業(yè)務(wù)協(xié)議分析j.北京：電子工業(yè)出版社，2001 6 劉法治.常用電子元器件及典型芯片應(yīng)用技術(shù)m,北京：機(jī)械工業(yè)出版社,20077 張迎.單片微型計(jì)算機(jī)原理、應(yīng)用及接口技術(shù)m.國(guó)防工業(yè)出版社.2007.18 石東海.單片機(jī)數(shù)據(jù)通信技術(shù)從入門(mén)到精通m.西安電子科技大學(xué)出版社.2007.2附錄：pcb布局：/*功能鍵s6-s15數(shù)字鍵0-9s16-更改密碼s17-更改密碼完畢后確認(rèn)s18-重試密碼、重新設(shè)定s19-關(guān)閉密碼鎖初始密碼：000000 密碼位數(shù)：6位注意：掉電后，所設(shè)密碼會(huì)丟失，重新上點(diǎn)時(shí)，密碼恢復(fù)為原始的000000與p1相連的8位發(fā)光led點(diǎn)亮代表鎖被打開(kāi)；熄滅代表鎖被鎖上程序功能： 1、開(kāi)鎖： 下載程序后，直接按六次s7（即代表數(shù)字1），8位led亮，鎖被打開(kāi)，輸入密碼時(shí)， 六位數(shù)碼管依次顯示小橫杠。 2、更改密碼： 只有當(dāng)開(kāi)鎖（led亮）后，該功能方可使用。 首先按下更改密碼鍵s16，然后設(shè)置相應(yīng)密碼，此時(shí)六位數(shù)碼管會(huì)顯示設(shè)置密碼對(duì)應(yīng) 的數(shù)字。最后設(shè)置完六位后，按下s17確認(rèn)密碼更改，此后新密碼即生效。 3、重試密碼： 當(dāng)輸入密碼時(shí)，密碼輸錯(cuò)后按下鍵s18，可重新輸入六位密碼。 當(dāng)設(shè)置密碼時(shí)，設(shè)置中途想更改密碼，也可按下此鍵重新設(shè)置。