基于单片机的无线电子密码锁专业课程设计.doc

级电子信息工程专业单片机课程设计单片机课程设计报告书课题名称基于89C51单片机无线电子密码锁设计姓 名刘武学 号学 院通信与电子工程学院专 业电子信息工程指引教师祝秋香 讲师 12月20日一、设计任务及规定设计任务： 设计一种六位密码无线电子密码锁。要 求：（1）通过无线方式进行远程开关密码锁；（2）通过无线方式更改密码；（3）实现密码掉电存储。指引教师签名： 年 月 日 二、指引教师评语 指引教师签名： 年 月 日 三、成绩 验收盖章 年 月 日 基于89C51单片机无线电子密码锁设计1 设计目（1）理解MCS-51单片机用法和熟悉蓝牙模块；（2）掌握AT89C51芯片用法及蓝牙模块连接与使用；（3）熟悉单片机程序仿真软件Proteus使用；（4）理解MCS-51单片机开发板工作原理以及芯片组合；（5）熟悉无线电子密码锁设计及实现。2 设计思路2.1 选取设计电路 设计51单片机与蓝牙连接电路。2.2 所选设计电路因素（1）由于无线电子密码锁设计需要用到蓝牙模块，用到单片机资源并不是诸多，而51单片机资源有8位CPU、4KBROM、128BRAM、2个16位定期/计数器、4组8位I/O、1个串口和5个中断源，可以更有效率运用到51单片机资源。（2）可现实无线功能模块有：蓝牙模块、无线模块、红外遥控模块，由于相对之下，蓝牙模块更容易实现，更容易操作，最后选取蓝牙模块实现手机远程控制。（3）为了提高效率，可以运用51单片机开发板硬件，用LED灯模仿密码锁开关，当LED灯亮起时代表锁已经启动，熄灭则代表密码锁被关闭。应用在实际中可用继电器代替LED亮灭去控制强电开关。3 设计过程 3.1 设计总框图无线电子密码锁分为两个重要功能模块：51单片机模块，蓝牙实现模块。这两个模块共同工作完毕本电路功能实现。其中运用AT89C51芯片来实现51单片机模块功能，完毕数码管、发光二极管实现，同步运用HC06蓝牙模块来实现手机远程控制功能。其设计总框图如图1所示：图1 总体方框图3.2 单元模块设计3.2.1. 总电路其设计总电路如图2所示：图2 总电路图其工作原理如下：通过在51单片机开发板对AT89C52芯片写入程序，建立单片机与蓝牙模块之间串口通信，并通过手机输入指令输入到蓝牙模块之中，通过程序运用单片机串口将蓝牙与51单片机进行通信，并控制单片机引脚，从而控制外围电路LED灯亮灭和数码管功能实现。3.2.2 51单片机系统单片机最小系统是在以MCS-51单片机为基本上扩展，使其能更以便地运用于测试系统中，不但具备控制以便、组态简朴和灵活性大等长处，并且可以大幅度提高被测试技术指标，从而可以大大提高产品质量和数量。单片机以其功能强、体积小、可靠性高、造价低和开发周期短等长处，称为在实时检测和自动控制领域中广泛应用器件，在工业生产中称为必不可少器件，特别是在寻常生活中发挥作用也越来越大。本课题设计重要在MCS-51单片机上扩展I/O口，扩展定期器定期范畴，扩展键盘显示接口。下图为AT89C51芯片引脚图如图3所示：图3 89C51芯片引脚图3.2.3 复位及振荡电路单片机中复位及振荡电路如图4所示：图4 复位及振荡电路图复位电路由按键复位和上电复位两某些构成。按键复位就是在复位电容上并联一种开关，当开关按下时电容被放电、RST也被拉到高电平，并且由于电容充电，会保持一段时间高电平来使单片机复位。MCS51使用11.0592MHz晶体振荡器作为振荡源，由于单片机内部带有振荡电路，因此外部只要连接一种晶振和两个电容即可，电容容量普通在15pF至50pF之间。3.2.4 八段数码显示管单片机中数码管实现与显示电路如图5所示：图5 数码管电路图 MCS-51单片机包括六个共阴极8段数码管显示屏，可以使用动态扫描或者静态显示方式驱动。八位段选在通过330限流后连接在单片机P0口上。3.2.5 按键及LED电路 单片机中LED灯与按键电路如图6所示：图6 按键及LED电路图开发板上提供了8个独立LED，由P2口控制，同样采用共阳级接法，因此只有当P2口输出低电平时LED才会点亮。这样做重要因素是由于单片机低电平驱动能力高。3.2.6 蓝牙模块 HC-06是主从一体化蓝牙串口模块，主从可指令切换，指令少于HC-05，使用简朴。（供电电压3.3V3.6V）主机：用来搜索从设备，不能被其她设备搜索。（带白点蓝牙模块）从机：用来被搜索设备，不能积极搜索其她设备。主从连上后来就相称于一根串口线使用，这个时候就不分主从，也就是透传模式。蓝牙透传模块可以让你本来使用串口设备挣脱线缆束缚在10米范畴内实现无线串口通信。4 系统设计4.1 主程序流程图系统总流程图如图7所示，流程图分析：一方面系统初始化，系统开始运营，当手机输入数字密码时，数码管会以加密方式显示输入状态，若是6位密码输入对的，则LED亮起（代表锁打开），否则熄灭。在LED灯亮起前提下，可以输入命令c进入更改密码模式，然后重新输入新密码，此时数码管显示是不加密明文。输入新密码完毕之后输入命令d对新密码进行确认，所有操作均在手机端APP中完毕。在手机按键操作之下点击close可以直接关闭密码锁，点击retry可以重新开始输入密码。本密码锁能实现掉电密码保存功能，虽然断电重启也不会重新恢复初始密码，大大提高了电子密码锁实用性和安全性。而更改密码这一功能是在高档模式下更改，普通人虽然懂得了密码但是不懂得更改密码命令是无法更改密码，安全保障更上一层。注：更改密码为此密码锁高档模式，普通权限下使用是“键盘模式”。图7 程序流程图4.2 硬件测试 （1）用手机连上HC06模块蓝牙之后，在手机APP中键盘模式里面输入初始密码012345并观测单片机变化，显示成果如图8所示：图8 输入初始密码测试成果图 数码管上显示输入密码状态，6位密码均被用进行加密，从手机APP图上面可以看出输入密码为012345，密码输入对的，数码管下方一排LED灯亮起。（2）在手机APP命令模式中输入c(在开锁状态下)，设立新密码为321654，此时新密码设立过程为明文在数码管上显示。然后输入d对新密码进行确认。显示成果如图9所示：图9 设立新密码（3）进入APP键盘模式，点击close按钮，关闭密码锁，然后重新掉电启动密码锁，输入012345旧密码，显示成果如图10所示：图10 密码更新之后输入旧密码 可见数码管右下方LED灯没有亮起，阐明输入密码错误。（4）点击APP键盘模式里面retry重新输入密码。输入密码为321654显示成果如图11所示：图11 输入新密码测试图 由成果可知输入对的新密码之后可以成功启动密码锁，而原始密码则不能。阐明密码更改成功。4.3测试成果分析与结论 在编写程序时候，需要一定逻辑思维，同步需要有耐心同步又要细心。在编译成功后，产生以 “*.hex”和“*.bin” 后缀目的文献。 在下载程序时候，需要注意是，先要将程序下载到AT89C51中再将蓝牙与单片机用杜邦线连接起来。 从硬件测试成果可以懂得，显示功能与所写程序实现功能基本符合，基本完毕了基本无线电子密码锁设计。5 设计体会 通过多次重复测试与分析，对电路原理及功能更加熟悉，同步提高了设计能力与及对电路分析能力。同步在软件编程方面得到更到提高，对编程能力得到加强，同步对所学知识得到很大提高与巩固。总之，在这次课程设计过程中，我收获了诸多，不但对我后来学习有很大协助，也为将来人生之路坐了一种较好铺垫。参照文献1 黄辉先. 单片机原理及应用M. 湘潭：湘潭大学出版社，.附录 程序设计/*无线电子密码锁 1312203-30 刘武* 与P1相连8位发光LED点亮代表锁被打开；熄灭代表锁被锁上。程序功能： 本程序结合了24C02存储器存储功能，可以掉电保存密码。运用HC-06无线蓝牙模块与手机端蓝牙进行通信，再通过HC-06串口与51单片机进行串口通信 ，从而达到远程开关锁功能。远程距离可达510米（视场地空旷限度而定）1、 开锁：启动设备，从手机端输入密码，当6位密码对的时点亮8位发光LED。 2、更改密码：只有当开锁（LED亮）后，该功能方可使用。从手机app进入实时命令模式，输入c(change)之后再输入想要更改密码，最后输入d确认密码。 3、重试密码：手机端app“键盘模式”中点击“retry”，或者进入实时命令模式输入a，当设立密码时，设立半途想更改密码，也可按下此键重新设立。4、关闭密码锁：手机端app键盘模式中点击“close”，或者进入实时命令模式下输入b。注：更改密码为此密码锁高档模式，普通权限下使用是“键盘模式”。*/#include#include #define uint unsigned int#define uchar unsigned charuchar old1,old2,old3,old4,old5,old6；uchar new1,new2,new3,new4,new5,new6； /新采集密码uchar a=16,b=16,c=16,d=16,e=16,f=16；/送入数码管显示变量uchar wei,key,temp,input;bit allow,genggai,ok,wanbi,retry,close,on; /各个状态位sbit dula=P26;sbit wela=P27;sbit beep=P23;sbit sda=P20； /IO口定义sbit scl=P21;unsigned char code table=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71,0x00,0x40;/*IIC芯片24C02存储器驱动程序*/void nop()_nop_();_nop_();/24C02读写驱动程序/void delay1(unsigned int m)unsigned int n; for(n=0;nm;n+);void init() /24c02初始化子程序scl=1;nop();sda=1;nop(); void start() /启动I2C总线sda=1;nop();scl=1;nop();sda=0;nop();scl=0;nop();void stop() /停止I2C总线sda=0;nop();scl=1;nop();sda=1;nop();void writebyte(unsigned char j) /写一种字节unsigned char i,temp; temp=j; for (i=0;i8;i+) temp=temp1; scl=0; nop(); sda=CY;/temp左移时，移出值放入了CY中 nop(); scl=1;/待sda线上数据稳定后，将scl拉高 nop(); scl=0; nop(); sda=1; nop();unsigned char readbyte() /读一种字节 unsigned char i,j,k=0; scl=0；nop()；sda=1; for (i=0;i8;i+) nop()；scl=1；nop(); if(sda=1) j=1; elsej=0; k=(k1)|j; scl=0; nop();return(k);void clock() /I2C总线时钟 unsigned char i=0; scl=1; nop(); while(sda=1)&(i0;j-) for(k=125;k0;k-);void display(uchar a,uchar b,uchar c,uchar d,uchar e,uchar f) dula=0; P0=tablea; dula=1; dula=0; wela=0; P0=0xfe; wela=1; wela=0; delay(5); P0=tableb; dula=1; dula=0; P0=0xfd; wela=1; wela=0; delay(5); P0=tablec; dula=1; dula=0; P0=0xfb; wela=1; wela=0; delay(5); P0=tabled; dula=1; dula=0; P0=0xf7; wela=1; wela=0; delay(5); P0=tablee; dula=1; dula=0； P0=0xef; wela=1; wela=0; delay(5)； P0=tablef; dula=1; dula=0; P0=0xdf; wela=1; wela=0; delay(5);void keyscan()/输入按键扫描模块 if(on) switch(input) case 0: key=0; wei+; break; case 1: key=1; wei+; break; case 2: key=2; wei+; break; case 3: key=3; wei+; break; case 4: key=4; wei+; break; case 5: key=5; wei+; break; case 6: key=6; wei+; break; case 7: key=7; wei+; break; case 8: key=3; wei+; break; case 9: key=3; wei+; break; case a: retry=1; break; case b: close=1; break; case c: genggai=1; wei=0; break; case d: if(allow) ok=1; break; beep=0; /delay(500); beep=1； on=0； void shumima()/对按键采集来数据进行分派if(!wanbi)switch(wei)case 1:new1=key； if(!allow)a=17; else a=key;break;case 2:new2=key;if(a=17) b=17;else b=key;break;case 3:new3=key；if(a=17) c=17;else c=key;break;case 4:new4=key;if(a=17) d=17;else d=key;break;case 5:new5=key；if(a=17) e=17;else e=key;break;case 6:new6=key；if(a=17) f=17;else f=key;wanbi=1;break;void yanzheng() /验证密码与否对的if(wanbi) /只有当六位密码均输入完毕后方进行验证if(new1=old1)&(new2=old2)&(new3=old3)&(new4=old4)&(new5=old5)&(new6=old6)allow=1;/当输入密码对的，会得到allowe置1void serial_init() SCON=0X50; TMOD=0X20; TH1=0XFD; TL1=0XFD; TR1=1; EA=1; ES=1;void main()init()； /初始化24C02old1=read24c02(110)； old2=read24c02(111);old3=read24c02(112);old4=read24c02(113);old5=read24c02(114);old6=read24c02(115); serial_init();/初始化串口中断while(1)keyscan();shumima();yanzheng();if(allow) /验证完后，若allow为1，则开锁P1=0x00;if(!genggai)wanbi=0;if(genggai) /当更改密码键(c)被按下，genggai会被置1if(allow) /若已经把锁打开，才有更改密码权限while(!wanbi)/当新六位密码没有设定完则始终在这里循环 keyscan();shumima();if(retry|close) /而当探测到重试键或者关闭密码锁键被按下时，则跳出wanbi=1;break;display(a,b,c,d,e,f);if(ok) /更改密码时，当所有六位新密码均被按下时，可以按下此键，结束密码更改(d) /其她时间按下此键无效ok=0；wei=0;genggai=0;old1=new1;old2=new2;old3=new3；/此时，旧密码将被代替old4=new4;old5=new5;old6=new6;/新密码写入存储区。write24c02(110,old1);write24c02(111,old2);write24c02(112,old3);write24c02(113,old4);write24c02(114,old5);write24c02(115,old6);a=16;b=16;c=16;d=16;e=16;f=16;if(retry)/当重试按键被按下，retry会被置位retry=0；wei=0;wanbi=0;a=16;b=16;c=16;d=16;e=16;f=16;new1=0;new2=0;new3=0;new4=0;new5=0;new6=0;if(close) /当关闭密码锁按键被按下，close会被置位close=0;genggai=0;/所有变量均被清零。wei=0;wanbi=0;allow=0;P1=0xff;a=16;b=16;c=16;d=16;e=16;f=16;new1=0;new2=0;new3=0;new4=0;new5=0;new6=0;display(a,b,c,d,e,f)；/实时显示void serial_interrpt(void) interrupt 4 if(RI=1) RI=0;input=SBUF;on=1;/输入数据标志位