液晶显示电子密码锁设计.doc

maintain a calm state of mind, conscientiously do a good job, never able to muddle along, "dangyitianheshangzhuangyitianzhong" ideas. People in the transition process, political ... Organization set up and played the role of an effective way to increase farmers ' specialized cooperatives and Agriculture set up party organizations in the social service organizations, and development of grass-roots party organizations into full play in the lead industry, prompting farmers to get rich in the fighting bastion role. Conscientiously implement the established at the Township party Office of policy requirements, selection with a good organization of the Party Committee members and full-time Director, catch the rural grass-roots party building work. 　　Conscientiously do a good job on the County's village annual compensation according to the per capita net income of farmers per capita twice times, group leaders 30% of annual compensation paid by village years implemented policies to further mobilize the enthusiasm of village cadres. Second is to highlight the educational management, to strengthen the construction of party members and cadres. On the educational management of party members, and to implement further strict management of the party members ' opinions, carry out party membership to troubleshoot, clean standard membership files, intensifying the day-to-day management. Not qualified in accordance with the disposal of XX County party interim measures, and steadily push forward the disposal of unqualified party members. Strict implementation of the development plan of recruiting, put quality first, strengthening the structure of new party members. Strengthen the management of mobile party member, outstanding rural migrant workers and college graduates two focus groups, sound into the party management, out of the party meet, two-way co-management mechanism. Conscientiously implement the Education Ordinance, improve the system of party member education and training, positive use of information technology and new media innovative ways and means of education, expansion of educational coverage, improving party members ' education. Perfecting the incentive and caring support mechanisms within the party, helping increase the life difficult for party members and senior party member. Meanwhile, resources to take full advantage of distance education platform, party member cadre modern distance education, dissemination of the voice of the party, serving the grass-roots masses, party members ' education and training, promote the effectiveness of education and training. Cadre management, to focus on strengthening "five concept" education training leading cadres and employees more conscious use of advanced concept of development to guide and promote implementation. Around to respond to unexpected events, new media age networks of public opinion, precise training in topics such as poverty alleviation, administration according to law, and effectively improve the Township, vast numbers of party members and cadres full use of policy, the ability to promote the reform, development and stability. Self-discipline guidelines of the CPC and the Communist Party disciplinary regulations into cadre education and training content, prompting leaders of discipline, show good manners in the heavily-guarded heart, outside of the shape. To adhere to grab early to grab a small scratch prevention, implementation leader reminded the talks, refer to commandment and other relevant provisions, by talking about supervision visits,
学号：09090913

2010 届本科生毕业论文（设计）

题 目 液晶显示电子密码锁设计

学院（系）：
信 息 工 程 学 院
专业年级：
计算机科学与技术2006级
学生姓名：

指导教师：

完成日期：
2010-6-10

annual appraisal, report, petition, finding signs reminded, early to correct the problems in time. 　　Strict enforcement of cadre archive management system, seriously with parent organizational unit cadres file review identified additional work. Three is to highlight the enhanced responsibility, conscientiously implement the comprehensive tasks strictly administering the party. Implementation of the "Thirteen-Five" development planning, comprehensive well-off society goal, the key play a core role of the party. Township party organizations should conscientiously implement the provincial County in strictly administering the party all deployment requirements, perfect tube party-the party's institutional mechanisms, promotion of strictly administering the party tasks ground effect. A to ... Governed by the concentration and control to normal depth. 　　To thoroughly study and implement the guidelines for the honesty and self-discipline of the disciplinary regulations such as laws and regulations, strengthen all party members and cadres ' honesty and self-discipline, public attitudes and party discipline, party rules education, sustained regulation around abuses of the masses. 　　Four, focuses on optimizing development environment, and promote social development of clean, safe and harmonious environment is a prerequisite for development, must maintain a clean line, Government cadres to be honest and integrity as the basis for economic and social development; to adhere to the security line, promote security and stability and economic society. First, in the promoting integrity and anti-corruption efforts. Township to firmly grasp the consciousness of clean government is the economic environment for social development, focused supervision and discipline of accountability, strengthen inner-party supervision, discipline and rules at the front, advancing the construction of a clean government and the anti-corruption work made new achievements. To change ideas, innovative ideas, from the petition admissible, clue disposal talk to, talk to the discipline of accountability, investigation, review report, should adhere to the discipline in front of the law, supervision and discipline work deep do do fine to do it. In this year's "two committees" in the election, make "honest reply off" and strict political discipline, discipline, and strengthen supervision and inspection, seriously investigate and deal with non-organized activities, make the General wind fresh, smoothly. Advancing responsibility extends to all branches of the strictly administering the party, explore and implement various party organizations primarily responsible to the Township Party Committee "set out in three", enhance the awareness of primary responsibility for implementation. Rural discipline to fully carry out its oversight responsibilities, adhere to the duty, and safeguard the party Constitution, strict discipline, assist the Township Party Committee in strengthening the party conduct clean government and anti-corruption groups coordinating the work against corruption. Overall strictness of accountability as important, to implement the party's line, principles and policies weak party exercises primary responsibility for administering the party vacancy, caused serious damage to the party's cause, "four winds" and corruption-prone to frequent serious responsibility. "One case-cha", using a combination of criticism and commands his conversation, criticism, organization discipline, held responsibility, oversight responsibilities held- 49 -

液晶显示电子密码锁设计

摘 要

单片机技术是智能化检测与控制领域应用非常普及并且具有很大潜力的技术。论文阐述一个基于单片机的液晶显示电子密码锁的设计与实现。系统采用美国Atmel公司的AT89S52单片机作为系统核心，液晶显示器LCD1602作为输出设备显示系统提示信息，4*4矩阵薄膜键盘作为输入设备，CMOS串行E2PROM存储器AT24C02作为数据存储器，配合蜂鸣器、继电器等电路构成整个系统硬件；系统软件采用汇编语言编写。设计的系统液晶显示，密码修改方便，具有报警、锁定等功能，使用便捷简单，符合住宅、办公用锁需求，具有一定的实用价值。

关键词：密码锁；单片机；AT89S52；LCD1602；AT24C02

The Design of LCD Electronic Password-Lock

Abstract
SCM technology is very popular and has great potential in application of intelligent detection and control field. This thesis describes the design and implementation of LCD electronic password-lock system based on SCM. The system uses the product of America Atmel corporation AT89S52 as the core of system, liquid crystal monitor 1602 as the output device displaying the prompt information of system, 4*4 matrix membrane keyboard as the input device, serial E2PROM memory AT24C02 as the data storage, with buzzer, relay, and other circuits together constitute the system hardware. The software of the system is written in assembly language. The designed system display in LCD, change password easily, has the function of alarming locking, and so on. This system is simple and easy to use, meets the demand of residential, office lock needs, has some practical value.

Key words: Password-Lock; SCM; AT89S52; LCD1602; AT24C02

目 录
1 引言 - 1 -
2 系统设计 - 1 -
2.1 功能设计 - 1 -
2.2 结构设计 - 2 -
3 硬件设计 - 3 -
3.1 AT89S52简介 - 3 -
3.2 液晶显示电路 - 5 -
3.2.1 LCD1602简介 - 5 -
3.2.2 LCD1602电路 - 9 -
3.3 发声电路 - 9 -
3.4 开锁控制电路 - 10 -
3.5 密码存储电路 - 11 -
3.5.1 AT24C02简介 - 11 -
3.5.2 AT24C02电路 - 14 -
3.6 键盘输入电路 - 14 -
3.7 手动复位电路 - 14 -
3.8 晶振电路 - 15 -
4 软件设计 - 16 -
4.1 系统主程序 - 16 -
4.1.1 初始化及按键识别 - 16 -
4.1.2 按键重定位 - 17 -

4.1.3 保存密码 - 19 -
4.1.4 确认键处理 - 19 -
4.1.5 开锁键处理 - 20 -
4.1.6 改密键处理 - 21 -
4.1.7 校验新密码 - 21 -
4.2 系统相关子程序 - 22 -
4.2.1 按键识别子程序 - 22 -
4.2.2 液晶显示子程序 - 23 -
4.2.3 AT24C02子程序 - 23 -
5 系统调试与测试 - 25 -
6 结论 - 26 -
附 录 - 29 -

1 引言
1 引言
锁具是源流千古的社会性用品,主要用于日常生活和工作中，住宅与部门的安全防范。当前门锁的主流是弹子锁其保密性不强，钥匙容易被仿制和意外丢失；且持有者需随时携带钥匙，使用不方便。保存贵重物件的保险箱主要用机械密码锁，其结构较为复杂，制造精度要求高，成本高昂，且易出现故障。随着科技、经济和社会的发展，当今社会公共安全防范系统对锁具的保密性、牢固性、可靠性、耐用性以及安装使用等提出了新的更高的要求。针对原有锁具的特点和缺陷，为满足人们对锁的使用需求，增加其安全性，用密码代替钥匙的电子密码锁应运而生。
早期开发的电子密码锁由于电子器件所限，种类不多，保密性差，最基本的就是只依靠最简单的模拟电子开关来实现的，制作简单但不安全。后来多是基于EDA实现，其电路结构复杂，电子元件繁多，也有使用早先2051系列单片机来实现的，但密码简单，容易破解。随着电子元件的进一步发展，电子密码锁也出现了很多的种类，功能日益强大，使用更加方便，保密安全性更强；由以前的单密码输入发展到现在密码加感应元件，实现了真正的电子加密。
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。电子密码锁的出现给人们带来了极大的方便，有很广阔的市场前景。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，特点有：
l 保密性好,编码量多。
l 随机开锁成功率几乎为零。
l 密码可变。用户可以经常更改密码，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。
l 误码输入保护。当输入密码多次错误时，报警系统自动启动。
l 操作简单易行，一学即会。

2 系统设计
论文阐述基于美国Atmel公司的AT89S52单片机，采用液晶显示器1602作为输出显示系统提示信息的电子密码锁的设计与实现。
2 系统设计
2.1 功能设计
本系统拟采用单片机为主控芯片，由于单片机种类繁多，各种型号都有其各自特点，应用于不同的环境，因此在选用时要多加比较。一般来说，在选取单片机时从下面几个方面考虑：性能、存储器、运行速度、I/O口、定时/计数器、串行/并行接口、模拟电路功能、工作电压、功耗、封装形式、抗干扰性、保密性等等。基于以上因素本设计选用单片机AT89S52作为本设计的核心元件，利用该单片机灵活的编程设计和丰富的I/O端口，及其控制的准确性，实现基本的密码锁功能。
在单片机I/O接口上外接输入键盘用于输入和一些功能的控制。考虑到密码的存在形式一般为数字或字母形式，而字母数量众多，并且排列不规则，不能使用矩阵式键盘排列字母；并且按键过多会大大增加系统的体积，对适用性极为不利，故只使用数字作为密码。阿拉伯数字不仅便于用户记忆，而且通用性极强，是作为密码的首选。10个数字需要1个不同的按键，故选用为4*4矩阵键盘；除去10个数字键，还剩6个按键可设置不同的功能。
用户使用电子密码锁开锁的步骤为：用户输入数字密码，输入完毕后按确认键。如果密码正确，再按开锁键，即可开锁。如果密码错误则报警，如果密码错误多次，还会锁定键盘。这里需要蜂鸣器提示用户按键已按下，开锁需要继电器开关。液晶显示器则直观显示系统当前状态和提示用户需要做的操作。
用户修改密码步骤为：首先输入旧密码，输入完毕后按确认键。如果密码正确再按改密键。输入两次新密码并确认。如果两次密码输入长度一致，则密码修改成功。如果两次输入不一致，则密码修改失败。失败后只能重新输入旧密码才能继续改密。
为防止系统发生异常，还应提供复位开关，在系统无法正常运转时手动复位
2.2 结构设计

单片机
密码存储
开锁部分
液晶显示
发声部分
电源
键盘
复位
晶振
图2-1 系统结构图
如图2-1所示，整个系统以单片机为核心，辅以若干外围电路。其中密码存储部分是输入输出双向结构，保证密码可以掉电保存，上电后读出。其余都是单向输入或输出。电源部分为整个系统供电，采用5V直流电源。键盘输入部分采用4*4矩阵行列键盘，需不断扫描检查有无按键按下。复位部分提供手动复位功能，当系统发生异常或未知错误时可以由用户手动复位单片机。晶振部分是提供外部石英晶体谐振器。
系统输出有：液晶显示部分，为用户显示字符提示当前操作状态。蜂鸣器发声，提示用户按键已按下，以及密码正确的提示音，错误的警告音等。开锁电路部分是控制继电器，只有密码正确并选择开锁后，继电器内部的电磁铁才会吸合，发光二极管电路连通后发光，表示锁已打开。

3 硬件设计
3 硬件设计
根据上面的结构设计思路，具体设计中选用一块20cm*10cm的通用PCB板做为系统焊接板。单片机为Atmel公司的AT89S52，电源部分为直流4.5V，3节5号电池供电，实验时也可以用直流5V电源供电。键盘输入部分为4*4矩阵薄膜键盘，不需上拉电阻，但扫描时需先给行线或列线供电。液晶显示器选用1602，可以显示两行，每行16个字符。蜂鸣器为有源5V。继电器为5脚5V。密码存储选用串行AT24C02芯片，256B空间，足够存储密码，采用串行传输可以极大减少连线数目。系统原理电路图如图3-1所示。下面按系统的结构具体介绍一些电路及其所用的芯片。
图3-1 系统原理电路图
3.1 AT89S52简介
AT89S52是一款低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K可编程 Flash存储器。使用 Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业 80C51 产品指令和引脚完全兼容。
AT89S52具有以下标准功能：8K字节Flash， 256字节RAM，32 位 I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个 16 位定时器/计数器，一个6向量 2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。其引脚如图3-2所示，下面简要介绍其引脚功能：
图3-2 AT89S52引脚图
VCC：电源。本设计中接电源正极。
GND：地。本设计中接电源负极。
P0口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写"1"时，引脚用作高阻抗输入。
P1口：P1口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O口，P1输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对 P1 端口写"1"时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流。
P2口：P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P2端口写"1"时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流。
P3口：P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P3输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P3端口写"1"时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流。
RST：复位输入。晶振工作时，RST脚持续2个机器周期高电平将使单片机复位。看门狗计时完成后，RST脚输出96个晶振周期的高电平。特殊寄存器AUXR(地址8EH)上的DISRTO位可以使此功能无效。DISRTO默认状态下，复位高电平有效。
EA/VPP：访问外部程序存储器控制信号。为使能从0000H到FFFFH的外部程序存储器读取指令，EA必须接GND。为了执行内部程序指令，EA应该接VCC。本设计中不需要外部程序存储器，因此需接高电平。
ALE/PROG：地址锁存控制信号(ALE)是访问外部程序存储器时，锁存低8位地址的输出脉冲。
PSEN：外部程序存储器选通信号(PSEN)是外部程序存储器选通信号。当AT89S52从外部程序存储器执行外部代码时，PSEN在每个机器周期被激活两次，而在访问外部数据存储器时，PSEN将不被激活
XTAL1：振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。
XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。

以上是AT89S52的引脚功能介绍，下面简要介绍AT89S52的存储器结构。AT89S52有单独的程序存储器和数据存储器，外部程序存储器和数据存储器都可以64K寻址。
程序存储器：如果EA引脚接地，程序读取只从外部存储器开始。对于AT89S52，如果EA接VCC，程序读写先从内部存储器(地址为0000H～1FFFH)开始，接着从外部寻址，寻址地址为：2000H~FFFFH。
数据存储器：AT89S52有256字节片内数据存储器。高128字节与特殊功能寄存器重叠。也就是说高128字节与特殊功能寄存器有相同的地址，而物理上是分开的。当一条指令访问高于7FH的地址时，寻址方式决定CPU访问高128字节RAM还是特殊功能寄存器空间。
3.2 液晶显示电路
3.2.1 LCD1602简介
字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式LCD，市面上字符液晶绝大多数是基于HD44780液晶芯片，HD44780是带西文字库的液晶显示控制器，用户只需要向HD44780送ASCII的字符码，HD44780就按照内置的ROM点阵发生器自动在LCD液晶显示器上显示出来。所以，HD44780主要适用于显示西文ASCII字符内容的液晶显示。
图3-3 LCD1602
引脚图
1602字符型LCD能够同时显示16*2即32个字符(16列2行)。其内置192种字符(160个5*7点阵字符和32个5*10点阵字符)，具有64个字节的自定义字符RAM，可自定义8个5*8点阵字符或4个5*11点阵字符。
1602通常有14条引脚线或16条引脚线两种，多出来的2条线是背光电源线和地线，带背光的比不带背光的略厚，控制原理与14脚的LCD完全一样，是否带背光在应用中并无差别。本设计中采用带背光16引脚线的。其主要技术参数为：
显示容量：16×2个字符。
芯片工作电压：4.5-5.5V。
工作电流：2.0mA(5.0V)。
模块最佳工作电压：5.0V。
字符尺寸：2.95×4.35(W×H)mm。

LCD1602的16个引脚可参照图3-3，其引脚功能分别为：
VSS：电源地(GND)。
VCC：电源电压(5V)。
V0：LCD驱动电压，液晶显示器对比度调整端。使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高。
图3-4 LCD1602写时序
RS：寄存器选择输入端，选择模块内部寄存器类型信号。RS=0，进行写模块操作时指向指令寄存器，进行读模块操作时指向地址计数器。RS=1，无论进行读操作还是写操作均指向数据寄存器。
R/W：读写控制输入端，选择读/写模块操作信号。R/W=0，读操作；R/W1，写操作。本设计中只需往LCD里写数据即可，写时序见图3-4。
E：使能信号输入端。读操作时，高电平有效；写操作时，下降沿有效
DB0~DB7：数据输入/输出口，单片机与模块之间的数据传送通道。选择4位方式通讯时，不使用DB0~DB3。
BLA：背光的正端+5V。
BLK：背光的负端0V。
1602模块内部主要由LCD显示屏、控制器、列驱动器和偏压产生电路构成。控制器接受来自MPU的指令和数据，控制着整个模块的工作。主要由显示数据缓冲区DDRAM，字符发生器CGROM，字符发生器CGRAM，指令寄存器IR，地址寄存器DR，忙标志BF，地址计数器AC以及时序发生电路组成。
模块通过数据总线DB0~DB7和E、R/W、RS三个输入控制端与MPU接口。这三根控制线按照规定的时序相互协调作用，使控制器通过数据总线接受MPU发来的数据和指令，从CGROM中找到欲显示字符的字符码，送入DDRAM，在LCD显示屏上与DDRAM存储单元对应的规定位置显示出该字符。控制器还可以根据MPU的指令，实现字符的显示，闪烁和移位等显示效果。
CGROM内提供的是内置字符码，CGRAM则是供用户存储自定义的点阵图形字符。模块字符在LCD显示屏上的显示位置与该字符的字符代码在显示缓冲区DDRAM内的存储地址一一对应。

LCD1602模块内部具有两个8位寄存器：指令寄存器IR和地址寄存器DR，用户可以通过RS和R/W输入信号的组合选择指定的寄存器，进行相应的操作。表3-1中列出了组合选择方式：
表3-1 寄存器选择组合
RS
R/W
操 作
0
0
将DB0~DB7的指令代码写入指令寄存器IR中
0
1
分别将状态标志BF和地址计数器AC内容读到DB7和DB6~DB0
1
0
将DB0~DB7的数据写入数据寄存器中，模块的内部操作将数据写到DDRAM或者CGRAM中的数据送入数据寄存器中
1
1
将数据寄存器内的数据读到DB0~DB7，模块的内部操作自动将DDRAM或者CGRAM中的数据送入数据寄存器中

1602提供了较为丰富的指令设置，通过选择相应的指令设置，用户可以实现多种字符显示样式。下面仅简要介绍本次设计中需要用到的一些指令设置。

l 清屏指令 Clear display
清显示指令将空位字符码20H送入全部DDRAM地址中，时DDRAM中的内容全部清除，显示消失，地址计数器AC=0，自动增一模式。显示归位，光标闪烁回到原点(显示屏左上角)，但不改变移位设置模式。清屏指令码见表3-2。
表3-2 清屏指令码
RS
R/W
DB7
DB6
DB5
DB4
DB3
DB2
DB1
DB0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1

l 进入模式设置指