1、課程設計報告書題目名稱： 基于單片機的電子密碼鎖 專業(yè)： 自動化 學號： 10000000000 學生姓名： xxxxxxxx 指導教師： 徐 鵬 完成日期： 2010年12月17日 摘要：本系統(tǒng)由單片機系統(tǒng)、矩陣鍵盤、LED顯示和報警系統(tǒng)組成。系統(tǒng)能完成開鎖、超時報警、超次鎖定、管理員解密、修改用戶密碼基本的密碼鎖的功能。除上述基本的密碼鎖功能外，聲光提示等功能，依據(jù)實際的情況還可以添加遙控功能。本系統(tǒng)成本低廉，功能實用關鍵詞：AT89S51，LCD602，矩陣鍵盤, 電子密碼鎖一、 引言隨著人們生活水平的提高，如何實現(xiàn)家庭防盜這一問題也變的尤其的突出，傳統(tǒng)的機械鎖由于其構(gòu)造的簡單，被撬的事

2、件屢見不鮮，電子鎖由于其保密性高，使用靈活性好，安全系數(shù)高，受到了廣大用戶的親昵。設計本課題時構(gòu)思了兩種方案：一種是用以LED數(shù)碼管為顯示器的單片機控制方案；另一種是用以LCD1602為顯示器的單片機控制方案?？紤]到數(shù)碼管的顯示過于簡單，而且不能滿足現(xiàn)在的安全需求，所以本實驗采用第二種方案。二、總體方案設計與實現(xiàn) 電子密碼鎖系統(tǒng)核心用AT89S52單片機控制，密碼輸入按鍵為4*4矩陣鍵盤16個按鍵實現(xiàn)密碼輸入。報警電路利用三極管驅(qū)動小型蜂鳴器實現(xiàn)，通過給蜂鳴器送不同頻率的電平信號實現(xiàn)不同聲音報警。顯示屏用LCD1602實現(xiàn)，通過發(fā)不同的指令和數(shù)據(jù)實現(xiàn)顯示和提示。用蜂鳴器的響聲來指示密碼鎖鎖的開

3、關和錯誤密碼警告。鍵盤模塊顯示模塊 報警電路晶振電路復位電路系統(tǒng)框架圖：單片機S51原理圖： 1、顯示模塊：lcd1602使用簡單，vss和vdd分別接地和5v正極，滑動變阻器調(diào)節(jié)對比度。Rs/Rw分別是數(shù)據(jù)/命令選擇和讀寫端口，d0d7為并行數(shù)據(jù)端口，分別接P1的d0d7。使用 LCD1602可以輕松的實現(xiàn)所有字母和符號顯示，顯示功能豐富，驅(qū)動程序簡單。能提高系統(tǒng)的安全行，使系統(tǒng)更人性化，更有可擴展性。下面幾幅圖是本課題用到的顯示和提示語：2、報警電路：聲音提示電路采用小蜂鳴器提示。蜂鳴器能夠根據(jù)脈沖信號，以及信號的頻率發(fā)出各種不同的聲音，這樣我們就可以更具系統(tǒng)要求發(fā)出密碼出入正確和密碼輸入

4、錯誤是發(fā)出不同的聲音提示，已達到報警的要求。蜂鳴器電路如下圖所示3、鍵盤模塊：由于本設計中要求使用10個數(shù)字和三個功能鍵輸入，數(shù)目較多，故使用矩陣鍵盤，所以本設計就采用行列式鍵盤，同時也能減少鍵盤與單片機接口時所占用的I/O線的數(shù)目，在按鍵比較多的時候，通常采用這樣方法。本設計中采用矩陣鍵盤行線和單片機P1.4P1.7相連，列線與單片機P1.0P1.3相連，其電路圖如下圖所示鍵盤掃描采用行掃描法，即依次置行線中的每一行為低電平，其余均為高電平，掃描列線電平狀態(tài)，為低電平即表示該鍵按下。鍵盤消抖采用軟件延時消抖，可以減小硬件電路復雜程度，控制簡單。矩陣鍵盤的每一條水平（行線）與垂直線（列線）的交

5、叉處不相通，而是通過一個按鍵來連通，利用這種行列式矩陣結(jié)構(gòu)只需要N條行線和M條列線，即可組成具有NM個按鍵的鍵盤。在這種行列式矩陣鍵盤非鍵盤編碼的單片機系統(tǒng)中，鍵盤處理程序首先執(zhí)行等待按鍵并確認有無按鍵按下的程序段。當確認有按鍵按下后，下一步就要識別哪一個按鍵按下。對鍵的識別通常有兩種方法：一種是常用的逐行掃描查詢法；另一種是速度較快的線反轉(zhuǎn)法。對照下圖所示的4*4鍵盤，說明其工作原理。首先辨別鍵盤中有無鍵按下，由單片機I/O口向鍵盤送全掃描字，然后讀入行線狀態(tài)來判斷。方法是：向行線輸出全掃描字00H，把全部列線置為低電平，然后將列線的電平狀態(tài)讀入變量SL中。如果有按鍵按下，總會有一根行線電平

6、被拉至低電平從而使行線不全為1。判斷鍵盤中哪一個鍵被按下使通過將列線逐列置低電平后，檢查行輸入狀態(tài)來實現(xiàn)的。方法是：依次給列線送低電平，然后查所有行線狀態(tài)，如果全為1，則所按下的鍵不在此列；如果不全為1，則所按下的鍵必在此列，而且是在與零電平行線相交的交點上的那個鍵。4、時序脈沖輸入： 內(nèi)部時鐘方式 5、復位方式：按鍵電平復位單片機采用AT89S51單片機, AT89S51是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲器，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令各引腳完全兼容。單片機最小系統(tǒng)主要有兩塊組成，其一為晶振起振電路，其二為復位電路。在此，我們采用按鍵手動復位，相對來講，

7、這種復位方式更加方便人性化，不必要切斷電源即可對系統(tǒng)進行復位。6、系統(tǒng)設計總電路圖：7、開鎖原理;當用戶輸入的密碼正確單片機便輸出開門信號，送到開鎖驅(qū)動電路，然后驅(qū)動電磁鎖，達到開門的目的。 在此為節(jié)省成本考慮，我省去電磁鎖及其驅(qū)動，將一切在LCD上面顯示，并且利用蜂鳴器聲音指示。三、 軟件程序設計及流圖與硬件電路相關聯(lián)，本電子密碼鎖系統(tǒng)的軟件設計分為以下幾個模塊:主程序模塊，鍵盤掃描及識別模塊，密碼正誤對比和密碼存儲模塊，LCD1602顯示模塊，蜂鳴器模塊等等。*本系統(tǒng)程序主要具有如下功能：（1）設置4位密碼，密碼通過鍵盤輸入，若密碼正確，則將鎖打開，初始化密碼為（0771），初始超級密碼為

8、000000（2） 密碼可以由用戶自己修改設定（支持4位密碼，超級密碼為6位），鎖打開后才能修改密碼。修改密碼之前必須再次輸入密碼，在輸入新密碼時候需要二次確認，以防止誤操作。（3） 報警、鎖定鍵盤功能。密碼輸入錯誤數(shù)碼顯示器會出現(xiàn)錯誤提示，若密碼輸入錯誤次數(shù)超過3次，蜂鳴器報警并且鎖定鍵盤20秒后輸入超級密碼才能解鎖。（4） 密碼輸入功能：按下一個數(shù)字鍵，一個“”就顯示在最左邊的液晶屏上，同時將先前輸入的所有“”向右移動一位。（5） 密碼清除功能：當按下清除鍵時，清除前面輸入的一個值，并可以清除所有顯示。（6） 密碼更改功能：將輸入的值作為新的密碼。（7） 開鎖功能：當按下開鎖鍵，系統(tǒng)將輸入

9、與密碼進行檢查核對，如果正確鎖打開，否則不打開下面分別介紹各個模塊的程序設計1、主程序模塊 在主程序模塊中要完成系統(tǒng)初始化，檢測按鍵，調(diào)用存儲以及調(diào)用顯示等功能。主程序流程圖如7圖所示2、 鍵盤掃描及識別子程序模塊密碼輸入矩陣鍵盤采用行掃描法，掃描方式為查詢的方式，在主程序中調(diào)用，無鍵按下的時候，程序一直在子程序中間循環(huán)當有鍵按下時，及識別按鍵以及送到LCD顯示。密碼設置為4位，超級密碼為6位，密碼輸入過程中可以調(diào)用清除程序?qū)崿F(xiàn)密碼清除。矩陣鍵盤掃描及識別用在密碼輸入和密碼修改程序中間！3、 顯示子程序模塊程序包括LCD/1602驅(qū)動程序和顯示子程序利用寫好的驅(qū)動程序和顯示子程序，我們只要在想

10、要顯示的時候，寫好要顯示的字符，然后直接調(diào)用顯示子程序就可以，方便使用液晶。4、密碼正誤對比及存儲模塊此程序先把用戶密碼從存儲器調(diào)出來，把從鍵盤獲取的密碼拿來和用戶密碼一位一位的對比，當每一位都正確時調(diào)用蜂鳴器模塊來聲音提示并打開電磁鎖。此時用戶可以修改密碼，修改密碼時新密碼要輸入兩次，把前后兩次的密碼分別放入變量，然后對比兩個變量，確保不出錯！兩次輸入吻合以后，把新密碼存入存儲器！5、蜂鳴器模塊給蜂鳴器對應端口輸入不同頻率信號，即可以發(fā)出不同聲音。密碼正確或錯誤為短提示音，三次密碼錯誤報警信號為連續(xù)鳴叫！6、主程序流程圖 開始判斷錯誤次數(shù)是否3輸入密碼 N警報20s Y正確 N輸入超級密碼 Y N 正確開鎖 Y見下頁開鎖無操作返回“開始” 接上頁等待10min輸入新密碼修改密碼 N 是否正確確認新密碼 Y存儲新密碼四、調(diào)試與總結(jié)本系統(tǒng)由單片機系統(tǒng)、矩陣鍵盤、LCD顯示和報警系統(tǒng)組成。系統(tǒng)能完成開鎖、錯誤報警，超次鎖定、修改用戶密碼，恢復初始密碼基本的密碼鎖的功能。除上述基本的密碼鎖功能外，還有聲音提示等功能，依據(jù)實際的情況還可以添加遙控功能。本系統(tǒng)利用單片機控制，LCD顯示，配合蜂鳴器提示，系統(tǒng)成本低廉，功能強大實用。但是在系統(tǒng)調(diào)試過程中，還是發(fā)現(xiàn)一些問題，系統(tǒng)不穩(wěn)定情況時有發(fā)生，經(jīng)過反復調(diào)試發(fā)現(xiàn)