单片机密码锁实验报告.doc

二一六二一七学年第 一 学期电子信息工程系 电子综合设计II报告书班 级： 电信（产业）1401班 设计时间： 2016/12/29 学生姓名： 曹子龙 学 号： 201404135024 指导教师： 赵敏 二一六年 十二 月 一、 设计要求.题目内容：设计一个基于51单片机的电子密码锁：1. 可以使用4*4的矩阵键盘与红外遥控器输入密码。2. 可以通过按特殊组合键重设开锁密码。3. 显示通过1602液晶屏显示电子密码锁界面，输入密码时显示输入个数显示为*，如果密码正确，进入欢迎界面。4. 密码连续输入3次错误报警，LCD显示报警，倒计时十秒后重新进入密码输入界面。5. 可以通过特殊的按键组合跳过输入界面直接进入欢迎界面。实现方法：1. 通过红外接收头，连接单片机的P3.2外部中断INT0口，可以实现单片机接收遥控器的信号输入。2. 通过矩阵键盘扫描函数，可以实现对键盘输入的响应。3. 通过引脚的高低电平变化频率，控制蜂鸣器的输入占空比和频率（低电平时间固定，通过输入给函数值的不同改变高电平时间，固定响300个周期），对不同按键实现不同声音响应。4. 1602显示屏有16*2个单元格，每个单元格由5*8个像素点组成，可以很好的显示数字，符号，英文字符。功能需求分析： 液晶屏显示：根据题意，需要设计并显示输入密码界面、修改密码界面、欢迎界面、错误警告界面密码输入：根据题意，每次输入一个数字，则显示一个*符号代替，只能看出输入的位数，若输入密码位数达到六位，则与正确密码比较，若正确，进入系统。根据日常的手机使用习惯，默认长度为6位，且第六位输入之后立即判断，正确则进入，错误则清空重输。组合键实现密码修改：密码修改必须通过不易被他人发现的特殊方法改变，所以设计为，若同时按住矩阵键盘的5,10 或6,9两个键，则进入密码修改函数。输入密码错误三次则报错：一般的密码系统对密码输入错误次数过多的情况进行了限制，所以在密码锁里设置，若密码输入错误三次，则进入警报界面，显示10s倒计时，必须在倒计时结束后才能再次输入密码。组合键实现跳过密码：如果系统主人临时忘记了密码，则需要一些补救的备用措施，所以在电子锁里设计了，如果同时按下0,15或3，12键，则跳过密码输入阶段，直接进入欢迎界面。红外控制：在很多时候，需要通过远程通信输入密码，进入某个远程服务器系统。所以，通过红外设备模拟远程通信就显得很有必要。再此系统中，通过把红外接收引脚接到外部中断INT0口，实现接收红外遥控器的数据。重新输入：如果密码输入的过程中，发现输错了一位数，方便起见，要设置重新输入的功能，即矩阵按键为11，或红外遥控键值为12时，重新输入密码，并且不计入输错次数。二、 系统总体设计框架系统模块分布图：详细流程框图：三、 运行结果 密码输入：每次输入一个数字，则显示一个*符号。密码修改：通过特殊组合按键，进入密码修改函数。三次报错：若密码输入错误三次，则进入警报界面。 特殊键清除：通过特殊组合按键，进入密码修改函数。红外控制：通过红外遥控器输入密码。重新输入：通过红外遥控器的12号按键或矩阵键盘的11号按键可以重新输入密码。四、 实验小结本次实验，用51单片机实现了电子密码锁系统，虽然内容较基础，但是还是新学到了一些新知识，如红外线的数据传输方式，外部中断的合理使用。同时也遇到了一些问题： 用红外遥控器输入密码的时候，总会在短时间内把一个键值发给单片机发送两次，但是原因不是太清楚，可能是红外遥控器的抬起也算一个命令，然后我再判断主函数的红外线标志位判断的地方，加了0.5秒的延迟，解决了问题。以后有时间再把红外接收器的数据手册详细看看，研究问题出在哪里。总体来说，这一次的动手设计还是让自身能力提高了不少，但其实我学习的东西还远远不够，在以后的学习里，我会抓紧课外时间多学习知识，才能将自身解决实际问题的能力快速提高。五、 参考文献1 谭浩强，C语言程序设计，清华大学出版社，20052 张毅刚，单片机原理及接口技术，人民邮电出版社，2011六、 附录：源程序/* 电子密码锁系统 Designed By 曹子龙 2016/12/29*/#include#includelcd.h/包含控制1602的初始化程序及写入命令的程序#define GPIO_KEY P1/矩阵键盘接口sbit IRIN=P32;/红外线接口sbit Beep = P20; /蜂鸣器接口unsigned char code CDIS016= Set Code: ;/用来初始化1602屏幕显示内容的字符串数组unsigned char code CDIS116= Enter Code: ;unsigned char code CDIS216= Code: ;unsigned char code CDIS316= Welcome to ;unsigned char code CDIS416= My System!;unsigned char code CDIS516= Warning: ;unsigned char code CDIS616= Please Wait s!;unsigned int RIGHTCODE6=9,7,0,2,2,9;/初始正确密码unsigned int Code6;/用来存放输入密码unsigned int KeyValue;/用来储存键值unsigned int Key_Flag=0;/有按键按下时置为1unsigned int HongwaiValue;/用来储存键值unsigned int Hongwai_Flag=0;/有红外信号时置为1unsigned int Annum=0; /用来储存按键次数unsigned int Wrongnum=0; /用来储存错误次数unsigned int CodeFlag=0;/用来标识密码是否输入正确unsigned int CodeDel=0;/特殊组合键可以清除密码unsigned char IrValue6;/暂存接收到的红外信号unsigned char Time;unsigned char WrongTime;/用来储存错误等待时间void SetCode();/重置密码函数void hongwai(); /将红外接收的值变为对应的按键值void IrInit();/红外初始化void DelayMs(unsigned int );void beep(unsigned int);/可让蜂鸣器实现不同频率声音的函数void KeyScan();/键盘扫描函数/* 函数名 : main* 函数功能 : 主函数*/void main()unsigned char i;IrInit();LcdInit();LcdWriteCom(0x80);/初始化LCD1602显示，展示密码输入界面for(i=0;i16;i+)LcdWriteData(CDIS1i);LcdWriteCom(0x80+0x40);for(i=0;i16;i+)LcdWriteData(CDIS2i);while(1)KeyScan();/扫描键盘if(CodeDel=4)/若输入正确的组合按键，可重设密码SetCode();else if(CodeDel=2)/若输入正确的组合按键，则清除密码，直接进入系统Wrongnum=0;/若输入正确，错误次数清零Annum=0;/密码计数器清零CodeDel=0;/组合键标志位清0Key_Flag=0;/按键标志位清0Hongwai_Flag=0;/红外标志位清0LcdWriteCom(0x80);/进入欢迎界面 5sfor(i=0;i16;i+)LcdWriteData(CDIS3i);LcdWriteCom(0x80+0x40);for(i=0;i16;i+)LcdWriteData(CDIS4i);DelayMs(50000);LcdWriteCom(0x80);for(i=0;i16;i+)/等待结束后，次数清零，显示输入密码界面LcdWriteData(CDIS1i);LcdWriteCom(0x80+0x40);for(i=0;i=6)/6位密码输入完毕或检测到特殊组合按键CodeFlag=1;/暂时令标志位为1，若密码有错误，则再置0for(i=0;i6;i+)if(Codei!=RIGHTCODEi)/若密码与正确密码不相等CodeFlag=0;if(CodeFlag=0)/若输入错误，清零重新输入，并将错误输入次数加一Wrongnum+;if(Wrongnum=3)/若错误次数达到三次beep(100);/警报LcdWriteCom(0x80);/显示错误信息，等待10sfor(i=0;i16;i+)LcdWriteData(CDIS5i);LcdWriteCom(0x80+0x40);for(i=0;i16;i+)LcdWriteData(CDIS6i);WrongTime=9;/等待时间while(WrongTime!=0)LcdWriteCom(0x80+0x40+13);LcdWriteData(WrongTime);DelayMs(10000);WrongTime-;Wrongnum=0;Annum=0;Key_Flag=0;/按键标志位清0Hongwai_Flag=0;/红外标志位清0LcdWriteCom(0x80);for(i=0;i16;i+)/等待结束后，次数清零，显示输入密码界面LcdWriteData(CDIS1i);LcdWriteCom(0x80+0x40);for(i=0;i16;i+)LcdWriteData(CDIS2i);if(CodeFlag=1)/密码输入正确Wrongnum=0;/若输入正确，错误次数清零Annum=0;/密码计数器清零LcdWriteCom(0x80);/进入欢迎界面 5sfor(i=0;i16;i+)LcdWriteData(CDIS3i);LcdWriteCom(0x80+0x40);for(i=0;i16;i+)LcdWriteData(CDIS4i);DelayMs(50000);LcdWriteCom(0x80);for(i=0;i16;i+)/等待结束后，次数清零，显示输入密码界面LcdWriteData(CDIS1i);LcdWriteCom(0x80+0x40);for(i=0;i16;i+)LcdWriteData(CDIS2i);/*标志清零需放在后面，因为在密码输入正确后的显示时间内，外部中断或按键都会使标志位为1，进而在再次显示密码时弹出一位密码值*/Key_Flag=0;/按键标志位清0Hongwai_Flag=0;/红外标志位清0/* 函数名 : SetCode()* 函数功能 : 设置密码*/void SetCode()int i,j=0;Wrongnum=0;/错误次数清零Annum=0;/密码计数器清零CodeDel=0;/组合键标志位清0Key_Flag=0;/按键标志位清0Hongwai_Flag=0;/红外标志位清0LcdWriteCom(0x80);for(i=0;i16;i+)/初始化LCD1602显示，显示设置密码界面LcdWriteData(CDIS0i);LcdWriteCom(0x80+0x40);for(i=0;i16;i+)LcdWriteData(CDIS2i);DelayMs(1000);while(j6)KeyScan();/扫描键盘if(Key_Flag=1)Key_Flag=0;RIGHTCODEj=KeyValue;beep(KeyValue * 30);LcdWriteCom(0xc0+7+j);LcdWriteData(42);j+;DelayMs(1000);if(Hongwai_Flag=1)/若接受到了红外数据DelayMs(500);if(Hongwai_Flag=1)/不知道因为什么原因，红外接收的中断会开启两次，为了防止数据重复，写了此次延时判断Hongwai_Flag=0;RIGHTCODEj=HongwaiValue;beep(HongwaiValue * 40);LcdWriteCom(0xc0+7+j);LcdWriteData(42);j+;DelayMs(1000);LcdWriteCom(0x80);for(i=0;i16;i+)/初始化LCD1602显示，展示密码输入界面LcdWriteData(CDIS1i);LcdWriteCom(0x80+0x40);for(i=0;i16;i+)LcdWriteData(CDIS2i);Wrongnum=0;/错误次数清零Annum=0;/密码计数器清零Key_Flag=0;/按键标志位清0Hongwai_Flag=0;/红外标志位清0/* 函数名 : DelayMs()* 函数功能 : 延时*/void DelayMs(unsigned int x) /0.14ms误差 0usunsigned char i;while(x-)for (i = 0; i0)/等待前面9ms的低电平过去 DelayMs(1);err-; if(IRIN=1)/如果正确等到9ms低电平Hongwai_Flag=1;/正确收到信号，标志位置1err=500;while(IRIN=1)&(err0) /等待4.5ms的起始高电平过去DelayMs(1);err-;for(k=0;k4;k+)/共有4组数据for(j=0;j0)/等待信号前面的560us低电平过去DelayMs(1);err-;err=500;while(IRIN=1)&(err0) /计算高电平的时间长度。DelayMs(1);/0.14msTime+;err-;if(Time30)EX0=1;return;IrValuek=1; /k表示第几组数据if(Time=8)/如果高电平出现大于565us，那么是1IrValuek|=0x80;Time=0;/用完时间要重新赋值hongwai();if(IrValue2!=IrValue3)return;/* 函数名 : KeyScan* 函数功能: 扫描矩阵键盘*/void KeyScan(void) /读取按键值char a = 0;int j;GPIO_KEY=0x0f;if(GPIO_KEY!=0x0f)/读取按键是否按下DelayMs(10);/延时10ms进行消抖if(GPIO_KEY!=0x0f)/再次检测键盘是否按下Key_Flag=1;Annum+;/按键次数加1/测试行GPIO_KEY=0X0F;switch(GPIO_KEY)case(0X07):KeyValue=12;break;case(0X0b):KeyValue=8;break;case(0X0d): KeyValue=4;break;case(0X0e):KeyValue=0;break;case(0X06):CodeDel=1;break;/特殊按键组合可以清除密码case(0X09):CodeDel=3;break;/特殊按键组合可以重设密码/测试列GPIO_KEY=0XF0;switch(GPIO_KEY)case(0X70):KeyValue=KeyValue+3;break;case(0Xb0):KeyValue=KeyValue+2;break;case(0Xd0): KeyValue=KeyValue+1;break;case(0Xe0):KeyValue=KeyValue;break;case(0X60):if(CodeDel=1) CodeDel=2;break; /按键0和15组合可以清除密码case(0X90):if(CodeDel=3) CodeDel=4;break; /按键5和6组合可以重设密码while(a50) & (GPIO_KEY!=0xf0) /检测按键松手检测DelayMs(10);a+;if(KeyValue=11)/11按键可以重新输入密码Annum=0;/密码计数器清零Key_Flag=0;/按键标志位清0Hongwai_Flag=0;/红外标志位清0LcdWriteCom(0x80+0x40);/清除密码输入的*符号for(j=0;j4; /高位IrValue5=IrValue2&0x0f;/低位if(IrValue4=1&IrValue5=6)HongwaiValue=0;else if(IrValue4=0&IrValue5=12)HongwaiValue=1;else if(IrValue4=1&IrValue5=8)HongwaiValue=2;else if(IrValue4=5&IrValue5=14)HongwaiValue=3;else if(IrValue4=0&IrValue5=8)HongwaiValue=4;else if(IrValue4=1&IrValue5=12)HongwaiValue=5;else if(IrValue4=5&IrValue5=10)HongwaiValue=6;else if(IrValue4=4&IrValue5=2)HongwaiValue=7;else if(IrValue4=5&IrValue5=2)HongwaiValue=8;else if(IrValue4=4&IrValue5=10)HongwaiValue=9;else if(IrValue4=1&IrValue5=9)HongwaiValue=10;else if(IrValue4=0&IrValue5=13)HongwaiValue=11; else HongwaiValue=12; if(HongwaiValue=11)/按键可以重新输入密码Annum=0;/密码计数器清零Key_Flag=0;/按键标志位清0Hongwai_Flag=0;/红外标志位清0LcdWriteCom(0x80+0x40);/清除密码输入的*符号for(j=0;j 0; i-) for(j = 200; j 0; j-);/* 函数名 : beep* 函数功能: 可以实现不同频率和占空比的蜂鸣器鸣叫程序*/void beep(unsigned int type)/按键值不同，对应蜂鸣器不同的声音unsigned int n = 300;while(n!=0) Beep= 1; delay(25); Beep= 0; delay(type/20);n-;