单片机-密码锁毕业设计课程设计.doc

单片机原理及系统课程设计报告

单片机原理及系统课程设计

评语：

平时（40）

修改（30）

报告（30）

总成绩

1 引言
电子密码锁是一种通过密码输入来控制电路或是芯片工作，从而控制机械开关的闭合，完成开锁、闭锁任务的电子产品。它的种类很多，有简易的电路产品，也有基于芯片的性价比较高的产品。现在应用较广的电子密码锁是以芯片为核心，通过编程来实现的。其性能和安全性已大大超过了机械锁。其在生活的各个方面均有应用，前景十分广阔。其特点如下：
(1) 保密性好，编码量多，远远大于弹子锁。随机开锁成功率几乎为零；
(2) 密码可变，用户可以随时更改密码，防止密码被盗，同时也可以避免因人员的更替而使锁的密级下降；
(3) 误码输入保护，当输入密码多次错误时，报警系统自动启动；
(4) 无活动零件，不会磨损，寿命长；
(5) 使用灵活性好，不像机械锁必须佩带钥匙才能开锁。
2 设计方案及原理
2.1 本设计所要实现的目标
设计一种单片机控制的密码锁，具有按键有效指示、解码有效指示、控制开锁电平、控制报警、密码修改等功能。8位十进制密码共一亿组不重复，保密性强。该密码锁要实现一下功能：
(1) 锁的初始状态为“锁合”指示灯亮。输入初始密码“0、1、2、3、4、5、6、7”，每输入一位，“按键有效”指示灯亮约半秒钟，输完8位按确认键，锁打开，“锁开”指示灯亮；
(2) 按“上锁”键，锁又重新上锁，“锁合”指示灯亮；
(3) “锁开”状态下，可输入新密码，可重复修改密码；
(4) 如果输入密码错误，“错误指示”灯亮约半秒钟。可重新输入密码；
(5) 输入密码错误超过3次，蜂鸣器启动发出报警，同时“错误”指示灯常亮。
2.2 设计思路
对于电子密码锁的设计，需要解决几个问题：键盘输入、数码管显示、单片机电路、密码比较、修改密码等。其中最主要的就是解决掉电保存以及修改密码的问题。先写一个循环写入8个初始密码到芯片内部EEPROM程序，先下载程序写入初始密码，此时EEPROM已存有初始密码，再把密码锁程序下载到单片机，运行电子密码锁。
本设计主要由单片机、矩阵键盘、液晶显示器和密码存储等部分组成。其中
矩阵键盘用于输入数字密码和进行各种功能的实现。由用户通过连接单片机的矩阵键盘输入密码，后经过单片机对用户输入的密码与自己保存的密码进行对比，从而判断密码是否正确，然后控制引脚的高低电平传到开锁电路或者报警电路控制开锁还是报警，实际使用的是单片机P1.2和P1.1来控制锁合和锁开LED灯的状态，P0口用于电子显示屏来显示提示语句和密码输入按键。
本系统共有两部分构成，即硬件部分与软件部分。
3 硬件设计
硬件部分由键盘输入部分、密码存储部分、复位部分、晶振部分、显示部分、报警部分、开锁部分组成。
3.1 键盘扫描电路
键盘接成4*4的矩阵键盘，行线为LD0-LD3分别接P2口的P0.0-P0.3，列线为HD0-HD3分别接P2口的P0.7-P0.4。当哪一行的有键按下，则相应行的“按键有效”指示灯亮一下，其余行所对应的灯不亮。P2初始时P2口第四位为低电平，高四位为高电平，当哪一行有键按下，则所对应的行和列对应的口变为低电平，将改为扫描到单片机中。键盘扫描电路如图3.1所示。

图3.1 键盘扫描电路

3.2 晶振电路
80C31引脚XTAL1和XTAL2与晶体振荡器及电容C2/C1按图3.2所示方式连接。晶振、电容C1/C2振荡器，振荡信号频率与晶振频率及电容C1/C2的容量有关，但主要由晶振频率决定，范围在0～33MHz之间，电容C1/C2取值范围在5～30pF之间。根据实际情况，本设计中采用1MHZ做为系统的外部晶振。电容取值为30pF。晶振电路如图3.2所示。

图3.2 晶振电路

3.3 复位电路
上电复位电路如图3.3所示。

图3.3 复位电路

3.4 显示部分
显示电路是利用LM016L系列的LCD显示屏，可以双行显示。其D0-D7与P0口相接，并且给P0口外接上拉电阻。LCD显示电路如图3.4所示。

图3.4 LCD显示密码电路

3.5 报警电路
报警电路是利用SPEAKER和NPN型三极管构成，同时给蜂鸣器并联一个发光二级管，当P1.0口输出为高电平时，NPN三极管导通，蜂鸣器发声，“错误”指示灯亮。报警电路如图3.5所示。

图3.5 报警电路

3.6 电路总体结构及布局
该设计的电路总体结构及布局如图3.6所示。

图3.6 电路总体结构及布局

4 软件设计
软件部分由主程序、初始化程序、LCD显示程序、键盘扫描程序、功能程序、密码设置程序、EEPROM读写程序和延时程序等组成。总流程图如图4.1所示。

图4.1 程序流程图

具体程序见附录。
5 Proteus仿真结果
当开启开始仿真时，LCD显示屏会显示“选择A为设置密码，选择B为开锁”，同时“锁合”指示灯(红灯D1)闪烁。开始仿真图如图5.1所示。

图5.1 开始仿真图

当按下A或B时会提示输入密码，按下每一个键都会输出“*”提示。其仿真结果如图5.2所示。

图5.2 提示输入密码界面

当输入密码正确时会显示“PASSWORD OK!!!”字样，同时“错误”指示灯(绿灯D3亮)。其仿真图如图5.3所示。

图5.3 输入密码正确显示界面

当输入密码错误时，LCD显示屏会显示“PASSWORD ERROR!”。其仿真图如图5.4所示。

图5.4 当输入密码错误时显示界面
6 总结
本设计是基于单片机的多功能密码锁设计。在设计过程中，首先是确立要设计的目标及电子密码锁要实现的功能，该如何通过软硬件来实现。接下来是根据目标来搭建电路图，设计各功能模块要实现的功能，比如报警，LED灯的显示控制，4*4矩阵键盘的搭
建。接着就要通过编程来实现各模块功能，比如输入密码，输出显示，键盘扫描程序，存储程序等等。最后就是调试改错，下载仿真。
本设计最后实现了上面所提到的基本功能外，另外增加了LCD显示屏，开始时有提示选择，问
执行什么功能，到底是设置密码呢还是开锁。当进入任何一个界面都会出现提示信息，比如‘PASSWORD OK!!!’，‘INPUT AGAIN!’，‘SET PASSWORD’等等。当每次输入时都会显示“*”提示。当输入密码错误超过三次时就会直接锁死，即使按下功能复位键也不会开锁，这样直接降低了盗窃的几率。另外，在修改密码时会提示先输入原密码，再输两次新密码，防止用户该密码是按错键，极大地提高了密码锁的可靠性。本设计输入的密码是8位的，共有一亿组不重复密码，增加了密码的安全性。
本设计还
附录 源程序
EN BIT P3.0
RW BIT P3.1
RS BIT P3.2

DISPLAY EQU P0
SOUNDER BIT P1.1
LED BIT P1.2
OPEN BIT P1.1
RETURNBIT BIT 20H.1

ORG 0000H
LJMP START
ORG 000BH
LJMP INTERMIT_T0
ORG 001BH
LJMP INTERMIT_T1
ORG 0030H

START: MOV SP,#60H
LCALL SYS_INITIAL
;主程序
MAIN0: LCALL STRAT_DISPLAY
MAIN: MOV 52H,#0 ;判断输入错误次数储存地址
SETB LED
SETB TR0
LCALL KEY
CPL SOUNDER
MOV R5,#10
RETURN_T1:
POP PSW
POP ACC
RETI

KEY: CALL KS ;键盘扫描
JNZ K1
JMP KEY
K1: CALL DELAY
CALL KS
JNZ K2
JMP KEY
K2: CLR TR0
CLR LED
MOV R2,#0FEH
MOV R6,#00H
K3: MOV A,R2
MOV P2,A
MOV A,P2
JB ACC.4,L1
MOV A,#0
LJMP LK
L1: JB ACC.5,L2
MOV A,#4
LJMP LK
L2: JB ACC.6,L3
MOV A,#8
LJMP LK
L3: JB ACC.7,NEXT_KEY
MOV A,#12
LK: ADD A,R6
MOV R6,A
K4: CALL KS
JNZ K4
MOV A,R6
MOV DPTR,#TABLE0
MOVC A,@A+DPTR
MOV 50H,A ;查表取值存入50h,保护键值
RET

NEXT_KEY:
INC R6
MOV A,R2
JNB ACC.7,KEY
RL A
MOV R2,A
JMP K3
KS: MOV P2,#0F0H
MOV A,P2
XRL A,#0F0H
RET
;修改密码程序
CHANGE_KEY:
CALL CLEAR_DISPLAY
MOV DPTR,#TABLE4
CALL INPUT_HINT
MOV R0,#40H
CALL CHANGE
JBC RETURNBIT,CHANGE_KEY ;先输入原密码完毕

MOV R4,#8
MOV R0,#40H
MOV R1,#32H
INPUT_COMPERE:
MOV A,@R0
XRL A,@R1
JNZ INPUT_ERROR
INC R0
INC R1
NOP
NOP
DJNZ R4,INPUT_COMPERE
;验证输入密码完毕
JMP CHANGE_KEY0
INPUT_ERROR:
SETB SOUNDER
SETB LED
CALL CLEAR_DISPLAY
MOV DPTR,#TABLE5
CALL INPUT_HINT
CALL DELAY1_15S
CLR SOUNDER
CLR LED
INC 52H
MOV A,52H
CJNE A,#3,CHANGE_KEY
SJMP $
;输入密码错误次数超过3次，锁死
CHANGE_KEY0:
CALL CLEAR_DISPLAY
MOV DPTR,#TABLE2
CALL INPUT_HINT
MOV R0,#40H
CALL CHANGE
JBC RETURNBIT,CHANGE_KEY ;第一次输入新密码完毕
CALL CLEAR_DISPLAY
MOV DPTR,#TABLE3
CALL INPUT_HINT
CALL DELAY1_15S ;显示再次输入新密码完毕

MOV DPTR,#TABLE4
CALL INPUT_HINT
MOV R0,#48H
CALL CHANGE
JBC RETURNBIT,CHANGE_KEY ;第二次输入新密码完毕

MOV R4,#7
MOV R0,#40H
MOV R1,#48H
SET_COMPERE:
MOV A,@R0
XRL A,@R1
JNZ SET_ERROR
INC R0
INC R1
DJNZ R4,SET_COMPERE
MOV 32H,40H
MOV 33H,41H
MOV 34H,42H
MOV 35H,43H
MOV 36H,44H
MOV 37H,45H
MOV 38H,46H ;存入新密码完毕

JMP MAIN0 ;设置新密码成功，返回主程序

SET_ERROR:
SETB SOUNDER
SETB LED
CALL CLEAR_DISPLAY
MOV DPTR,#TABLE5
CALL INPUT_HINT
CALL DELAY1_15S
CLR SOUNDER
CLR LED
LJMP CHANGE_KEY0 ;设置新密码成功，返回主程序

INPUT_KEY: ;输入密码开锁程序
CALL CLEAR_DISPLAY
MOV DPTR,#TABLE4
CALL INPUT_HINT
MOV R0,#40H
CALL CHANGE
JBC RETURNBIT,INPUT_KEY ;设置新密码成功，返回主程序

MOV R4,#8
MOV R0,#40H
MOV R1,#32H
INPUT_COMPERE0:
MOV A,@R0
XRL A,@R1
JNZ INPUT_ERROR22
INC R0
INC R1
NOP
NOP
DJNZ R4,INPUT_COMPERE0 ;验证输入密码完毕

JMP DISPLAY_RIGHT

INPUT_ERROR22:
SETB SOUNDER
SETB LED

CALL CLEAR_DISPLAY
MOV DPTR,#TABLE5
CALL INPUT_HINT
CALL DELAY1_15S

CLR SOUNDER
CLR LED

INC 52H
MOV A,52H
CJNE A,#3,INPUT_KEY
SJMP $ ;输入密码错误超过3次，锁死

DISPLAY_RIGHT:
CALL CLEAR_DISPLAY
MOV DPTR,#TABLE6
CALL INPUT_HINT ;显示输入密码正确提示完毕

SETB OPEN ;开锁
NEXT_KEY1:
CALL KEY
NOP
NOP
CJNE A,#'F' ,NEXT_KEY1
CLR OPEN ;按下关锁键关锁
JMP MAIN0 ;返回主程序

STRAT_DISPLAY:
MOV P0,#80H
CALL WRITE_INSTRUCTION
MOV DPTR,#TABLE1
CALL INPUT_HINT

MOV P0,#0C0H
CALL WRITE_INSTRUCTION
MOV DPTR,#TABLE11
CALL INPUT_HINT
RET

CLEAR_DISPLAY: ;清屏
MOV DISPLAY,#01H
CALL WRITE_INSTRUCTION
MOV P0,#06H
CALL WRITE_INSTRUCTION
RET

INPUT_HINT:
MOV R4,#16
MOV A,#00H
ALL_OR_NOT:
MOVC A,@A+DPTR
MOV DISPLAY,A
CALL WRITEDATA
INC DPTR
CLR A
NOP
NOP
DJNZ R4,ALL_OR_NOT
RET

CHANGE:
MOV R4,#8
MOV R1,#0C0H
MOV A,R1
MOV P0,A
CALL WRITE_INSTRUCTION
LOOP1:
CALL KEY
NOP
NOP
CJNE A,#'C',NEXT_TO
SETB RETURNBIT
JMP ENDT
NEXT_TO:
MOV A,50H
MOV @R0,A
MOV DISPLAY,#'*'
CALL WRITEDATA
INC R1
INC R0
DJNZ R4,LOOP1
ENDT: RET

WRITEDATA: ;写数据
SETB RS
CLR RW
CLR EN
SETB EN
NOP
NOP
CLR EN
SETB EN
NOP
NOP
CLR EN
CALL DELAY
RET

WRITE_INSTRUCTION: ;写指令
CLR RS
CLR RW
CLR EN
SETB EN
NOP
NOP
CLR EN
CALL DELAY
RET

DELAY1_15S: ;延时程序
PUSH 77H
PUSH 72H
PUSH 73H
MOV R7,#15
DEL22S:
MOV R3,#0
DEL11S:
MOV R2,#0
DJNZ R2,$
DJNZ R3,DEL11S
POP 03H
POP 02H
POP 07H
RET

DELAY0_1S:
PUSH 02H
PUSH 03H
MOV R3,#0
DEL21S:
MOV R2,#0
NOP
NOP
DJNZ R2,$
DJNZ R3,DEL21S
POP 03H
POP 02H
RET
DELAY:PUSH 07H
PUSH 06H
MOV R7,#10
D1: MOV R6,#248
NOP
NOP
DJNZ R6,$
DJNZ R7,D1
POP 06H
POP 07H
RET

TABLE0:DB 'C','B','0','A';
DB 'D','9','8','7';
DB 'E','6','5','4';
DB 'F','3','2','1';
TABLE1: DB 'PASSWORD: A SET ';
TABLE11: DB ' B OPEN';
TABLE 2: DB 'SET PASSWORD: ';
TABLE 3: DB 'INPUT AGAIN! ';
TABLE4: DB 'INPUT PASSWROD: ';
TABLE5: DB 'PASSWORD ERROR! ';
TABLE6: DB 'PASSWORD OK!!! ';

END
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