单片机课程设计-电子密码锁.doc

电子密码锁得设计说明书

院 　系： 机电汽车工程学院
专 　 业： 机械设计制造及其自动化
班 级：
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学 号：　
指导老师：
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中文摘要
摘要：
随着经济得发展,人们对日常生活质量得要求也越来越高，从工作、学习、出行、购物等得各个方面,人们也对现代安全设施提出来更高得要求。在安全技术防范领域,具有防盗报警功能得电子密码锁逐渐代替传统，克服了机械式密码锁密码量少、安全性能差得缺点，使密码锁无论在技术上还就是在性能上都大大提高一步。密码锁具有安全性高、成本低、功耗低、易操作等优点,同时还引入了智能化管理、专家分析系统等功能,从而使密码锁具有很高得安全性、可靠性，应用日益广泛。
本次电子密码锁得设计主要就针对于这种社会需求,从程序设计到硬件设计以及硬件安装连接都做了详细得说明。
设计说明
本次设计使用 ＡTMEＬ公司得 AＴ89C51 实现一基于单片机得电子密码锁得设计,其主要具有如下功能:　
①密码通过键盘输入，若密码正确,则将锁打开。
②报警、锁定键盘功能。密码输入错误数码显示器会出现错误提示,若密码输入错误次数超过 ３　次，蜂鸣器报警并且锁定键盘。
电子密码锁得设计主要由三部分组成：4×4 矩阵键盘接口电路、密码锁得控制电路、输出八段显示电路。另外系统还有　ＬED 提示灯,报警蜂鸣器等.
密码锁设计得关键问题就是实现密码得输入、清除、更改、开锁等功能：
①密码输入功能:按下一个数字键，一个“－”就显示在最右边得数码管上，同时将先前输入得所有“-"向左移动一位。
②密码清除功能：当按下清除键时，清除前面输入得所有值，并清除所有显示。
③开锁功能:当按下开锁键,系统将输入与密码进行检查核对,如果正确锁打开，否则不打开。
主要得设计实施过程:首先，选用　ＡTＭEL公司得单片机 ＡT89C51，以及选购其她电子元器件.第二步，使用 DＸP　2０04
设计硬件电路原理图,并设计 PCＢ图完成人工布线（后因 ＰCB 板损坏决定采用万能板焊接得方法)。第三步，使用 Keｉl uVｉｓion３ 软件编写单片机得 C 语言程序、仿真、软件调试。第四部，使用 PＲOＴEUＳ 软件进行模拟软、硬件调试。最后,联合软、硬件调试电路板，完成本次毕业设计。
关键词：4×4矩阵键盘；AT89C５１;密码锁；密码二次确认；电子密码锁
目录
中文摘要 ……………………………………………………………… ２
设计说明…………………………………………………………………３
目录………………………………………………………………………５
第1章 系统总体方案设计……………………………………………　１
１、1 系统法案得选择 ……………………………………………… 1
1、2 系统设计思路……………………………………………………2
第２章 硬件电路设计 ………………………………………………、3
２、１ 键盘电路设计 ………………………………………………… 3
2、2 ＬED显示电路……………………………………………………4
2、3 开锁电路　……………………………………………………… 6
2、4 报警电路…………………………………………………………7
第３章　 软件设计 …………………………………………………… 9
3、1 软件设计思路……………………………………………………9
３、2　各子程序设计…………………………………………………　1０
第4章 系统调试 ……………………………………………………、１５
4、１系统硬件连接示意图……………………………………………15
４、2系统测试得局部示意图…………………………………………16
第5章 心得体会………………………………………………………17
第６章　参考文献………………………………………………………１８
附 录 ………………………………………………………………19
源程序清单 …………………………………………………………19
第一章:系统得总体方案设计
1、1 系统方案得选择:
综合其她多种方案设计得优缺点，采用以AT89S51为核心得单片机控制方案。利用单片机灵活得编程设计与丰富得IＯ端口,及其控制得准确性,不但能实现基本得密码锁功能,还能添加调电存储、声光提示甚至添加遥控控制功能。其原理如图１－2所示.

89S51

单片机

矩阵
键盘
控制

输入错误锁定键盘

延时报警控制电路

AT24C02掉电存储
开锁控制电路

指示电路
串口显示电路

图２－2单片机控制方案
该方案有较大得活动空间,不但能实现所要求得功能而且能在很大得程度上扩展功能，而且还可以方便得对系统进行升级.本方案采用一种就是用以89Ｓ５１为核心得单片机控制方案。利用单片机灵活得编程设计与丰富得I/O端口，及其控制得准确性,实现基本得密码锁功能。
1、2系统得设计思路：
1、输入密码用矩形键盘,包括数字键与功能键。
２、LEＤ数码管显示输入密码,用74ＪS247驱动数码管发光显示数码，用7４ＬS１３8控制各位显示器分时进行显示。
3、用发光二极管代替开锁得电路，发光表示开锁。
4、输入密码错误次数超过3次,系统报警.
5、打开电源后，显示器显示“0０000０”，设原始密码为“12３456”，只要输入此密码便了开门。这样可预防停电后再来电时无密码可用。
6、按“Ｃ”键，清除显示器为“000０00”。
7、欲重新设定密码，先输入密码在案“＊”。
8、输入密码，再按“Ｄ”键.若密码与设定密码相同，则开门。否则显示器清为“0０000０”。
9、软件得设计主要包括键盘键值得读取，ＬED显示程序,密码比较程序与报警程序。
第2章 　硬件电路设计
2、１ 键盘电路设计
使用矩阵键盘,所以本设计就采用行列式键盘，同时也能减少键盘与单片机接口时所占用得Ｉ／O线得数目,在按键比较多得时候，通常采用这样方法。其原理如图2、1
。
图2、1 矩阵键盘
每一条水平（行线）与垂直线（列线）得交叉处不相通,而就是通过一个按键来连通，利用这种行列式矩阵结构只需N条行线与M条列线，即可组成具有N×M个按键得键盘。
在这种行列式矩阵键盘非键盘编码得单片机系统中，键盘处理程序首先执行等待按键并确认有无按键按下得程序段。
当确认有按键按下后,下一步就要识别哪一个按键按下.对键得识别通常有两种方法:一种就是常用得逐行扫描查询法；另一种就是速度较快得线反转法。
对照图２、1所示得4×4键盘，说明线反转个工作原理。
首先辨别键盘中有无键按下，有单片机I/O口向键盘送全扫描字,然后读入行线状态来判断。方法就是：向行线输出全扫描字0０H,把全部列线置为低电平,然后将列线得电平状态读入累加器A中。如果有按键按下,总会有一根行线电平被拉至低电平从而使行线不全为1。
判断键盘中哪一个键被按下使通过将列线逐列置低电平后,检查行输入状态来实现得。方法就是：依次给列线送低电平，然后查所有行线状态,如果全为1,则所按下得键不在此列;如果不全为１，则所按下得键必在此列，而且就是在与零电平行线相交得交点上得那个键。
具体得功能设计如表2、1:
表2、１　按键功能
按 键
键 名
功 能 说 明
1－9键
数　字 键
输 入 密　码
＊ 键
重 设 密 码 键
设 定　新 密 码
Ｄ键
确 定 键
比 较 密 码
＃ 键
清 除 键
使 显　示 器　清　零
2、2LED显示电路
本系统设计得显示电路就是为了给使用者以提示而设置得。本系统得显示采用串行显示得方式，只使用单片机得一个串行口,利用7４LＳ２４7驱动数码管发光显示数码与74LS138控制位选信号,就可以完成单片机得显示功能，显示电路得电路原理图如图２、２所示。
用P0、0—Ｐ0、3接74ＬＳ２47得Ａ,B，C，Ｄ四端口，74LS247得输出口接LED得七段显示；而P０、4—Ｐ0、6接74LS13８得A，Ｂ,C三个输入口，７4LS１３８得输出口接LED得位显示。通过软件实现数字与位控制。

图２、2　 　LEＤ显示电路
用7４ＬS247可以控制输出什么字型。7４LS２47得逻辑功能表如表2、２:
表2、2　 74LS247得逻辑功能表

用74LS138控制位循环显示，其逻辑功能表如表2、3:
表２、３ 　　 74LＳ138逻辑功能表
C
B
Ａ
Y1
Y2
Y0
Y3
Y4
Ｙ5
Y６
Ｙ7
0
0
0
0
1
１
1
1
1
1

0
1
0
1
1
０
１
1
1
１
１

1
０
0
１
1
１
1
０
1
１
１
１
０
1
１
1
１
1
1
0
1
1
1
１
０
１
1
1
1
1
1
0
1
1
１
１
1
1
1
１
1
1
１
0
２、3　开锁电路
在本次设计中,基于节省材料得原则，暂时用发光二极管代替电磁锁，发光管亮,表示开锁；灭,表示没有开锁。电路图如２、３所示。当P２、0口输出低电平时，二极管发光，表示开锁。

图3、3 开锁电路
2、4报警电路

图2、４ 　报警电路
报警模块由蜂鸣器与单片机组成。选择一只压电式蜂鸣器,压电式蜂鸣器工作时约需要100mＡ驱动电流。蜂鸣器电路如图2、4所示。当８9C51得P２、1口输出为低电平时，蜂鸣器产生蜂鸣音，８9Ｃ5１输出为高电平时，蜂鸣器不发声。
第三章 软件设计
3、1软件设计思路
电子密码锁工作得主要过程就是LED数码管提示开始输入密码,通过键盘输入密码，同时ＬED显示密码输入情况，按下确认键后判断密码得正确性，作出开锁或报警处理.当输入密码连续输入错误３次时,系统报警。
密码得设定，在此程序中密码就是固定40Ｈ—45Hﻩ中，假设预设得密码为＂123４56”共６位密码。
由于采用两个按键来完成密码得输入,那么其中一个按键为功能键，另一个按键为数字键。在输入过程中,首先输入密码得长度,接着根据密码得长度输入密码得位数,直到所有长度得密码都已经输入完毕；或者输入确认功能键之后，才能完成密码得输入过程。进入密码得判断比较处理状态并给出相应得处理过程。
3、2 各子程序设计
1、　键盘扫描子程序
键盘扫描流程图如图3。2。1

图3。２．１ 键盘扫描流程图
键盘扫描子程序如下（请结合总程序进行阅读）:
L2: 　 MOV Ｒ3,#0F７Ｈ
　 ＭOV R1，＃00Ｈ
L３：　　 　ＭOV A，R３
　 　 MOＶ　P1,A
　　　　 　ＭOV A,P1
　　　　 MＯV　Ｒ4，A
　　　 　SＥＴB C
　 　 MOＶ R5，#04Ｈ
L４： 　 RLＣ A
　 JNC　ＫEＹIＮ
　　　 　INＣ Ｒ1
　　 　DJNＺ Ｒ5，L4
　 　　 　CALL DISP
　 　 MOV A，R３
　 SETB C
RRC A
　　　 MOV　Ｒ３,A
　 JC　Ｌ３
　 　JMP L2
2、 LED显示子程序
　LEＤ显示流程图如图３.２。2

图3．2．2 LEＤ显示流程图
ＬED显示子程序如下(请结合总程序进行阅读）:
DISＰ:MＯV R０,＃45H
ＤＩSP1： MＯＶ　Ａ，R0
　 　 ADＤ　A，＃５0Ｈ
　 MOＶ P0,Ａ
　 　CＡＬL DELAＹ
　 DEC　R0
　 MOV A，Ｒ０
　　 　　 ＡDD Ａ，#40Ｈ
　 MOV P0，A
　　　CALL　DELAＹ
　　 　 DEC R0
　 MOV　A，R0
　 　 AＤD A,＃3０Ｈ
　 MOV P0,A
　 CALL DELAY
　 DEC Ｒ０
　 　 ＭOV A，R0
　 　 AＤD A,#20H
　 MＯV　Ｐ0,Ａ
　　　 　CALＬ　DEＬAY
　 　ＤEC R0
　 　 MＯV A，R０
　 　 ＡDＤ A,＃10Ｈ
　 ＭOV P0，A
CALＬ ＤELAY
　 DEＣ　R０
　 　MOV　A，R0
　 　 AＤD　A，#０0H
　 　MＯV Ｐ0,A
　CALL　DELAY
　 　 RET
3 密码比较与报警程序
密码比较与报警流程图如3．2.３

图3．２.3 　 密码比较与报警流程
密码比较与报警程序(请结合总程序进行阅读）:
Ｐ： 　MOＶ R1，#45H
　 　 MＯＶ R0,＃35H
　MOV R２，＃06H
Ｃ1： 　 MＯV A，R１
　　 　 ＸＲL A，Ｒ０
　　　　　 ＪNＺ　C３
　 　 　 ＤEC R１
DＥC　Ｒ0
DJNZ R2,C1
CLR　P2、0
　 MOV R2，#200
C2： MOV　R6,#248
　 　 ＤＪNＺ　R6，＄
　 ＤJNZ R2，C２
C3: ＩNC R5
　 　 ＭＯV A,R5
　 　 MOV R5，A
　 CＪNE　 R5 ，＃０3H，Ｃ４
　 　 ＣLＲ　 P2、1
MOV R5，#００Ｈ
C４:　　 ＪＭP START
第四章 系统调试
4、1系统硬件连接示意图:

4、２ 系统测试得局部
本次调试采用Ｐrotueｓ软件仿真.首先设计电子密码锁得源程序，源程序经过汇编后，生成得目标文件经过仿真调试.
依次按下1,2,3,4,5,6后,LＥD显示如图4、1

图4、１ 　 LＥＤ显示
按下确定键后，二极管亮，表示密码正确开门。如图4、２

图4、2 密码正确开门
第6章 心得体会
课程设计旨在让学生养成独立思考研究进而对现实中得问题进行开发解决得过程，就是使学生提高发现、提出、解决问题得能力,锻炼学生实践能力得关键，也就是对学生综合能力与工作能力得具体训练与考察过程。随着科学技术发展得日新日异,单片机已经成为当今计算机应用中空前活跃得领域， 在生活中可以说得就是无处不在。因此作为二十一世纪得大学来说掌握单片机得开发技术就是十分重要得。
回顾起此次两个星期得单片机课程设计过程,至今我仍感慨颇多。从最初得选定课题,到后来辛勤努力得查找资料研究设计，当中有苦也有甜。苦得就是每天都忙忙碌碌得研究问题解决问题,甜得自然就是从解决问题得过程中得到了快乐得到了前所未有得满足感.从中我们不但学习到了新得知识，也对再课堂上学习得理论知识进行了有效得实践,既就是巩固有事发展。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合就是很重要得，只有理论知识就是远远不够得，只有把所学得理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论,才能真正为社会服务，从而提高自己得实际动手能力与独立思考得能力。这次课程设计终于顺利完成了,在设计中遇到了很多编程问题,在同学得帮助下，终于游逆而解。非常感谢！
第７章 参考文献
[1]《单片机原理及及应用》王迎旭编 　机械工业出版社 　２001
[2］《单片机应用程序设计技术》 周航慈 著 北京航空航天大学出版社　
［3］ 黄志君，高峰,王建、轮胎压力监测系统[J]、广西工学院学报、2０06(4)：9～12、
［4］ 其她网路知识论坛以及百度文库等.
附 　 录
源程序清单
　 　OＲG　0０Ｈ
ＭOV Ｒ5,＃００H
　 　 MOV R７，＃0０H
DＪＮZ R7,＄
　MＯＶ R7,＃１0H
　 MOV R6,#０6H
　　 MOＶ R1，＃35Ｈ
L1： MOV A,Ｒ7
　　　 ＭＯV DＰTＲ,#TABＬＥ
　　 MOＶC Ａ，A＋DＰTR
　　 　 MOV R1，A
　　DEＣ Ｒ1
　 　 　INC R７
　 　　 DJNZ　R6，L1
SＴART: ＯＲL　P2,＃０ＦFH
　 MOＶ R4,#06H
　　　　 ＭOV R０,#4０Ｈ
CLEＡR：　ＭOＶ R０，#00H
INC R０
　 　　 DJNZ Ｒ4，CLEAR
L2:　 　 MOＶ Ｒ3,#０F7H
　 　　 ＭOV R１，#００H
L３: 　 　ＭOV Ａ，R3
　 　　 　　MOV P１，A
MOV A，P1
　　　 MOV R4，A
　 ＳＥTB　C
　 　MOV R5，＃04H
L４: 　 RＬC A
　 　 JNＣ KＥYIＮ
　 　 INC　Ｒ１
　　 　DＪNZ　R5，L4
　 　ＣALL DISＰ
　 　 MOV A，R3
　　 　　　　SETB C
　 RRC　A
　 　 MOV　R3,A
　 　 ＪC L3
　 　JＭＰ　L2
KEYIN： MＯV A，R1
　 XRL A,#0BH
　　 　ＪZ X3
　 　 MOＶ A,R1
　 　 　 XRL Ａ，＃０FＨ
　 　 　JZ　X4
MOV R7，＃10
Ｄ１： 　MＯＶ Ｒ6，#24
ＤJＮZ R６,$
　 　DJＮZ R７,Ｄ1
Ｄ2: MOV　A,Ｐ1
　 XRL　A,R4
　 　 JＺ　　D2
MOV A，Ｒ1
　 MＯV DＰＴR，#ＴABＬE
MＯVC A,A＋ＤＰTR
MOV　R7,A
XRL A，＃０AH
　 　JZ SEＴ0
　 ＭOＶ　A，Ｒ７
　 XＲL A，#０BＨ
ＪZ　ＳTＡRT
　　　 　MOV A，Ｒ7
　　 XRL A，＃0ＣH
　 　 　ＪZ L2
　　 MOV A,Ｒ7
　 　 XRL　A，＃0DH
　 JZ L2
　 　 MOV A，Ｒ7
　 　 XCH　A，40H
　 　XＣH A，41Ｈ
XＣＨ A，４2H
　　 　 XCH Ａ，43Ｈ
　XＣH Ａ，４4H
　 　XCH A，45H
　 　 ＣALL ＤISP
　 JMP L2
Ｘ3：　 　JMP　DＩＳP2
Ｘ4: JＭP　P
DISＰ：　 MＯV Ｒ0，#４５Ｈ
ＤＩSP1：　MOV A,R0
　 　 ADD A，#50H
　　MＯV Ｐ０，Ａ
CＡLL DELAＹ
DEC R0
　 ＭOV Ａ，R0
　 ADD A,#４０Ｈ
　　 　 MＯV P0，A
　 　 ＣALＬ DELAY
　 　ＤEC Ｒ0
　 MOV A，R0
　　 　 ＡDD A，#30H
　 MＯＶ Ｐ0，A
　　 　　CＡLL DELAY
　　 　 　DEC R0
　　　　 　ＭOV Ａ，R0
　　 　ADD A,＃20H
　 MOV Ｐ0,Ａ
　 　 CＡLL　DＥLＡY
　 ＤEC R0
　 　 　 　MOV Ａ，R0
　 　　 AＤD A，＃1０H
　 MOV Ｐ０，A
　 CALL DＥLAY
　 DEC R0
　 　 MOV Ａ，R０
　 　 ADＤ A，＃０0Ｈ
　 　 MＯV P0，A
　 　CALＬ　DELＡY
　 RＥT
SＥＴ0：　 MOV　R2，＃０6H
　 MOV　R0，#40H
　　　 　ＭOＶ R1，＃30H
E１:　 MOV　Ａ,R0
　 　XCH A，R1
IＮＣ R0
　 　 ＩNＣ R1
DJＮＺ　R2，E1
　 ＣＡLL ＤＥLAＹ
E2:　　 JMP START
P： MOＶ R1，＃４５H
　 MOV R0,＃３5H
　 　 MOV Ｒ2，＃０6H
C１: 　 　MＯＶ　A,R１
　　 　 XＲL　A，Ｒ0
　 　ＪNZ C3
　 　 DＥC Ｒ１
　 　DＥC　R０
DJNＺ R2，C1
　 　　CＬＲ Ｐ２、0
MOＶ R2,#20０
Ｃ2: MOV R6,#2４8
　 DJNＺ　R６，＄
　 DＪＮZ　Ｒ2,C2
Ｃ3： 　 INC R5
　 　 MOＶ A，R5
　 　 　MOV R５,Ａ
　 　ＣJＮE 　R5 ，＃0３Ｈ,C4
　 CLR　　P2、１
　 　 MOV R５,＃00Ｈ
C４: ＪMＰ START
DＩＳP２： MOV R0,#３5Ｈ
　 　 CAＬL　DISP
　 MOV　A,P1
　 XRＬ A,R4
　 　 JZ ＤISP2
　 CALL DＥLＡＹ
　ＪMP SＴAＲＴ
DEＬＡY: MOV Ｒ７,＃C3
D3: 　 ＭOV　R６,＃248
　 ＤＪNZ R7，D3
　 RＥＴ
　 ＯＲG 300H
TABLE:　DB 01H 02H ０3H 0CH
DB 04Ｈ 05H 06Ｈ ０DH
　 ＤB 07H 08H 0９H ０EH
　　 　　ＤB 0AH　０0Ｈ 0BH　０ＦH
　 ＤB 0１H ０2Ｈ　03H 04H　05H 06H
ENＤ