单片机电子锁课程设计.doc

SJ005-1

目录

1. 题目 ………………………………………………………...3
2. 内容和要求………………………………………………….3
3. 目的和意义………………………………………………….4
4. 总体方案和设计思路……………………………………….6
5. 软件设计（包括系统资源分配，软件流程，源程序设计及关键模块程序说明）……………………………………………….16
6. 课程设计总结心得体会……………………………………17
7. 参考文献…………………………………………………….18

一，题目：单片机电子密码锁

二，内容和要求：
以AT89C52单片机为核心设计单片机电子密码锁，其人机接口包括字符型液晶显示器，键盘，喇叭，由继电器控制模拟开锁关锁的指示灯。键盘包括下列键：0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9，修改，确认。密码锁首次加电会自动设置一个初始密码8888. 密码锁平常处于待机关锁状态。
在待机关锁状态下，用户在键盘上按数字键，密码锁认为用户开始输入开锁密码，并自动记录所按键值，待用户在键盘上按“确认”键后，密码锁开始比较用户密码是否正确。如果密码正确，给继电器线圈加电，指示灯亮，表示开锁，如果密码错误，声光报警器并提示用户重新输入正确的开锁密码，如果连续3次开锁密码错误，系统自锁10分钟，10分钟后，用户可再次输入开锁密码。
在待机关锁状态下，用户在键盘上按“修改”按钮，在显示器提示输入旧的密码，输入旧额的密码后，在按“确认”按钮，如果旧密码错误。蜂鸣器报警，返回待机状态。如旧密码正确，在显示器提示输入新的密码，输入密码后按“确定”按钮，在显示器提示再次输入新的密码，再次输入新的密码后按“确定”按钮，如果两次输入的新密码一致，在显示器提示修改密码成功，否则蜂鸣器报警，之后均返回待机关锁状态。
除开锁密码错误系统自锁外，密码锁在一分钟内如果没有接收到任何按键的情况下，均自动返回待机关锁状态

三， 目的和意义
随着电子技术和计算机技术的飞速发展，单片机性能不断完善，性能价格比显著提高，技术日趋完善。由于单片机具有体积小、重量轻、价格便宜、功耗低、控制功能强及运算速度快等特点，因而在国民经济建设、军事及家用电器等各个领域均得到了广泛的应用。本设计利用单片机及附加电子元器件实现数据采集和控制算法，来完成某一实际功能，检验并提高同学对整体电路设计和把握能力，了解单片机系统设计流程，以及电路板的实际制作和调试能力。同时也加强对数字电路、单片机和微机原理等课程知识的实际应用能力，也为同类产品的进一步发展奠定理论和实践基础。
随着人们生活水平的提高和安全意识的加强，对安全的要求也就越来越高。锁自古以来就是把守护门的铁将军，人们对它要求甚高，既要安全可靠的防盗，又要使用方便，这也是制锁者长期以来研制的主题。随着电子技术的发展，各类电子产品应运而生，电子密码锁就是其中之一。据有关资料介绍，电子密码锁的研究从20世纪30年代就开始了，在一些特殊场所早就有所应用。这种锁是通过键盘输入一组密码完成开锁过程。研究这种锁的初衷，就是为提高锁的安全性。由于电子锁的密钥量（密码量）极大，可以与机械锁配合使用，并且可以避免因钥匙被仿制而留下安全隐患。电子锁只需记住一组密码，无需携带金属钥匙，免除了人们携带金属钥匙的烦恼，而被越来越多的人所欣赏。电子锁的种类繁多，例如数码锁，指纹锁，磁卡锁IC卡锁，生物锁等。但较实用的还是按键式电子密码锁。
20世纪80年代后，随着电子锁专用集成电路的出现，电子锁的体积缩小，可靠性提高，成本较高，是适合使用在安全性要求较高的场合，且需要有电源提供能量，使用还局限在一定范围，难以普及，所以对它的研究一直没有明显 进展。
在我国电子锁整体水平尚处于国际七十年代左右，电子密码锁的成本还很高，市场上仍以按键电子锁为主，按键式和卡片钥匙式电子锁已引进国际先进水平，现国内有几个厂生产供应市场。但国内自行研制开发的电子锁，其市场结构尚未形成，应用还不广泛。国内的不少企业也引进了世界上先进的技术，发展前景非常可观。希望通过不断的努力，使电子密码锁在我国也能得到广泛应用。

四，总体方案和设计思路
1，总体方案：此次设计采用一种是用以AT89C52单片机为核 心的单片机控制方案。
选用单片机AT89C52 作为本设计的核心元件，利用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。在单片机的外围电路外接输入键盘用于密码的输入和一些功能的控制，外接字符型液晶显示器用于显示。

2，设计思路：根据上述功能介绍，密码锁系统可以分为用户密码输入、显示和控制报警3大功能，因此可以键盘模块、显示模块、报警模块、电子锁控制模块和单片机模块。系统模块图如图1所示。

键盘电路设计
功能键有确认和复位，计数键。

显示电路设计
显示电路由4个共阳极数码管构成。软件编程时采用动态显示方法。
软件编程时，按照下面的步骤显示字符：
（1）、首先从P0口输出共阳极字符的段码；
（2）、然后从LCONi输出低电平。

报警电路设计
报警电路主要由PNP三极管和蜂鸣器构成。
LS1为一个5V的压电蜂鸣器，当对其1、2号引脚施加5V电压时，便会鸣叫。 当ALARMCON输出低电平时，三极管饱和导通，蜂鸣器鸣叫；当ALARMCON输出高电平时，三极管饱截止，蜂鸣器停止鸣叫。通过控制ALARMCON输出低电平的时间长短来控制蜂鸣器长叫或短叫。

电子锁控制电路

电子锁控制电路主要由继电器、三极管和发光二极管构成。

继电器线圈的一个引脚接电源正极，另一端接NPN三极管的集电极。三极管的基极通过一个电阻接单片机的引脚。当LOCKCON输出高电平时，三极管导通，继电器线圈得电，触点闭合，发光二极管发光，相当于电子锁闭锁；当LOCKCON输出低电平时，三极管截止，继电器线圈失电，触点释放，发光二极管熄灭，相当于电子锁开锁。图中普通二极管是继电器线圈的续流二极管，为感应电动势提供回路，以免损坏三极管。

单片机电路
单片机电路主要由单片机、振荡电路和复位电路构成。由于AT89C52内部集成了12MHz的振荡电路，所以系统外部未加。

五，软件设计
1，系统资源分配
电子密码锁全部采用片内程序寄存器。默认寄存器组为00，在子寄存器中可切换为01,10.预定义R0为地址指针，R4为存储计数值，R3用来做暂存器，R5、R6、R7用于延时子程序。系统的初始密码没有采用外接ROM设计，直接存于程序寄存器中，加电时传输，用于比较。故需要密码缓存区用于存储当前输入的密码，密码存储区用于存储当前的正确密码（复位后密码存储区应为初始密码，修改后为新的修改密码）。所以预先定义数据存储器的30H—35H的6个单元作为密码缓存区，36H—3BH的6个单元作为密码存储区。作为显示输出，应设显示存储区，故预定义40H—45H的6个单元作为显示缓存区。比较应有标志位表示正确与否，故预先定义采用程序状态的第五位即PSW.5作为比较结果标志位，规定等于1为错误，等于0为正确。

2，软件流程图设计
开始
系统唤醒上电
系统等待密码输入
密码输入完毕
密码比较
输入正确
主人是否要修改密码
否
是
系统返回
主人输入新密码
密码保存后系统返回
密码错误
报警
输入错误满3次
自锁10分钟

3，源程序设计及关键模块程序说明
#include
#include

sbit input_code_but = P1^5; //输入密码键
sbit ensure_code_but = P1^4; //确定密码及移到下一位输入键
sbit reset_code_but = P1^3; //重置密码键
sbit code_right_light = P1^2; //密码正确指示灯
sbit code_wrong_light = P1^1; //密码错误指示灯
sbit code_wrong_ring = P1^0; //密码错误报警器

unsigned show[]={40,235,50,162,225,164,36,234,32,160};
unsigned char code_dat[4],f_code_dat[4];
unsigned char key,added,key1,added1,ch,ch1,ch2;

void delay(unsigned int ms);
void show_code(unsigned char val,unsigned char val1,unsigned char val2,unsigned char val3);
void judge_reset_but(void);
void judge_input(void);
void judge_input_but(void);
void judege_ensure_but(void);
void show_dat(unsigned int n);

void main()
{
unsigned int i,fault_pass3,ad1,ad2,ad3,ad4,val;
unsigned char fault;
f_code_dat[0]=f_code_dat[1]=f_code_dat[2]=f_code_dat[3]=8; //设置初始 密码为8888
ch1=0; //以下程序为用户输入密码
fault=0;
while(1)
{
i=0;
ad1=ad2=ad3=ad4=10;
judege_ensure_but();
if(key1==1)
{
key1=0;
ch1+=1;
added1=1;
}
if(0==ch1)
{
while(ad1)
{
judge_input();
code_dat[0]=ch;
show_code(code_dat[0],0,0,0);
}
}
if(1==ch1)
{
while(ad2--)
{
judge_input();
code_dat[1]=ch;
show_code(code_dat[0],code_dat[1],0,0);
}
}
if(2==ch1)
{
while(ad3--)
{
judge_input();
code_dat[2]=ch;
show_code(code_dat[0],code_dat[1],code_dat[2],0);
}
}
if(3==ch1)
{
while(ad4--)
{
judge_input();
code_dat[3]=ch;
show_code(code_dat[0],code_dat[1],code_dat[2],code_dat[3]);
}
}
if(4==ch1)
{
if((f_code_dat[0]==code_dat[0])&&(f_code_dat[1]==code_dat[1])&&(f_code_dat[2]==code_dat[2])&&(f_code_dat[3]==code_dat[3]))//验证用户所输入的密码是否正确
{
val=10;
while(val--)
{
code_right_light=0; //用户密码输入正确指示灯亮，表示密码锁已解开
delay(100);
}
code_right_light=1;
if(!reset_code_but)
{
ch1=0;
judge_reset_but();
}
}
else//以下实现当用户输入的密码3次错误时，声光报警即指示灯闪烁的同时蜂鸣器报警
{
i=100;
while(i--)
{
code_wrong_light=!code_wrong_light;
delay(10);
code_wrong_ring=!code_wrong_ring;
delay(10);
}
fault+=1;
}
ch1=0;
}
if(!reset_code_but)
judge_reset_but();

if(3==fault) //判断密码是否输错三次
{
fault_pass3=6000;
while(fault_pass3--)
{
show_dat(fault_pass3);
}
fault=0;
}
}
}
void judge_reset_but(void) //重置密码
{
unsigned int i,fault_pass3,val;
unsigned char ah1,ah2,ah3,ah4,fault;
while(!reset_code_but);
while(reset_code_but)
{
ah1=ah2=ah3=ah4=10;
f_code_dat[0]=f_code_dat[1]=f_code_dat[2]=f_code_dat[3]=8; //初始密码为8888
judege_ensure_but();
if(key1==1)
{
key1=0;
ch1+=1;
added1=1;
}
if(0==ch1)
{
while(ah1--)
{
judge_input();
code_dat[0]=ch;
show_code(code_dat[0],0,0,0);
}
}
if(1==ch1)
{
while(ah2--)
{
judge_input();
code_dat[1]=ch;
show_code(code_dat[0],code_dat[1],0,0);
}
}
if(2==ch1)
{
while(ah3--)
{
judge_input();
code_dat[2]=ch;
show_code(code_dat[0],code_dat[1],code_dat[2],0);
}
}
if(3==ch1)
{
while(ah4--)
{
judge_input();
code_dat[3]=ch;
show_code(code_dat[0],code_dat[1],code_dat[2],code_dat[3]);
}
}
if(4==ch1)
{
if((f_code_dat[0]==codedat[0])&&(f_code_dat[1]==code_dat[1])&&(f_code_dat[2]==code_dat[2])&&(f_code_dat[3]==code_dat[3])) //判断输入的旧密码是否正确
{
val=10;
while(val--)
{
code_right_light=0; //旧密码正确指示灯亮
delay(100);
}
code_right_light=1;

while(!reset_code_but); //以下为输入重置密码
while(reset_code_but)
{
ah1=ah2=ah3=ah4=10;
judege_ensure_but();
if(key1==1)
{
key1=0;
ch2+=1;
added1=1;
}
if(0==ch2)
{
while(ah1--)
{
judge_input();
f_code_dat[0]=ch;
show_code(f_code_dat[0],0,0,0);
}
}
if(1==ch2)
{
while(ah2--)
{
judge_input();
f_code_dat[1]=ch;
show_code(f_code_dat[0],f_code_dat[1],0,0);
}
}
if(2==ch2)
{
while(ah3--)
{
judge_input();
f_code_dat[2]=ch;
show_code(f_code_dat[0],f_code_dat[1],f_code_dat[2],0);
}
}
if(3==ch2)
{
while(ah4--)
{
judge_input();
f_code_dat[3]=ch;
show_code(f_code_dat[0],f_code_dat[1],f_code_dat[2],f_code_dat[3]);
}
}
if(4==ch2)
{
ch1=0;
break;
}
}
} else //以下为输入旧密码错误时光声报警器报警程序
{
i=100;
while(i--)
{
code_wrong_light=!code_wrong_light;
delay(10);
code_wrong_ring=!code_wrong_ring;
delay(10);
}
fault+=1;
}
ch1=0;
}

if(3==fault)
{
fault_pass3=6000;//自锁计时60s
while(fault_pass3--)
{

show_dat(fault_pass3);
}
fault=0;
}
}
}

void delay(unsigned int ms)
{
unsigned int i;
while(ms--)
{
i=1000;
while(i--);
}
}

void show_code(unsigned char val,unsigned char val1,unsigned char val2,unsigned char val3) //显示用户输入的数字
{
P3=7;
P2=show[val];
delay(2);

P3=11;
P2=show[val1];
delay(2);

P3=13;
P2=show[val2];
delay(2);

P3=14;
P2=show[val3];
delay(2);
}
void judge_input(void)
{
judge_input_but();
if(key==1)
{
added=1;
ch+=1;
key=0;
}
if(ch==10)
ch=0;
}
void judge_input_but(void)
{
unsigned char i,j;
i=4,j=0;
if(0==input_code_but) //judge the press button
{
delay(10);
while(i--)
{
if(0==input_code_but) //really press the button
j++;
if((j>2)&&(added==0))
key=1;
}
}
else
{
key=0;
added=0;
}
}
void judege_ensure_but(void)
{
unsigned char i,j;
i=4,j=0;
if(0==ensure_code_but) //judge the press button
{
delay(10);
while(i--)
{
if(0==ensure_code_but) //really press the button
j++;
if((j>2)&&(added1==0))
key1=1;
}
}
else
{
key1=0
added1=0;
}
}
void show_dat(unsigned int n) //连续3次开锁密码错误，系统自锁计时显示程序
{
unsigned int qw,bw,sw,gw;
qw=n/1000; // 千位
bw=(n/100)%10; // 百位
sw=(n/10)%10; // 十位
gw=n%10; // 个位

P3=14;
P2=show[gw]; // 显示个位
delay(2);

P3=13;
P2=show[sw]; // 显示十位
delay(2);

P3=11;
P2=show[bw]; // 显示百位
delay(2);

P3=7;
P2=show[qw]; // 显示千位
delay(2);
}

六，心得体会
这次的课程设计，在老师的指导及要求下，我们开始了为期2周的单片机电子密码锁的课程设计。与以前相比，这次的课程设计可谓是要完全靠我们自己，在没有老师的督促引导下要完成老师布置的课程设计内容，这一点相对于我们而言是很难的。但是，我们知道在做课程设计的过程中肯定会遇到很多的问题。特别是在程序编写的过程中，我们可能会费很大的力气去编写程序，我想再这个过程中是很困难的，但是，我们不怕这些。回来后，首先，我看了一下实验指导书的内容和要求，对课程设计的要求做了一些了解。再者，我为了要能够编写出程序，对课程设计要求看了很多遍，熟练掌握了各种复杂的逻辑关系，还有怎样通过程序去实现各种逻辑关系，还有编程的规范性，也是要我们小心的，学会利用标准去实现编程。
而且，在此次课程设计中，我还对keil软件进行编程，进行了进一步的了解与应用。在这个过程中让我深刻的学习各种软件的利用以及各种软件对相应程序的应用，特别是在仿真软件的应用中，是我对各种软件的应用有了更大一步的提高，用仿真来实现程序的功能能否实现。
另外，此次的课程设计也使我明白了平时要注重理论与实践的统一，这是很重要的。只有把理论与实践相结合，才能达到真正的理解效果。同时，也培养我们在困难中，怎样去认识自己的不足，与不懂的地方然后去慢慢学习，去巩固自己的不足，加强学习，努力提升自己。
在整个课程设计过程中，我懂得了很多东西，遇到问题不会的主动与他人讨论，向他人请教，虽然是问别人的，但是还是能做到把它化为自己的东西，为自己培养了思考和设计的能力。虽然，这个课程设计只有短短的2周，但是，我还是学会了很多东西，很有意义。希望以后能再接再厉，争取做得更好。

七，参考文献
【1】 《51单片机C语言应用开发技术大全》 龙脉工作室 刘坤、宋戈、赵红波、张宪栋 编著，人民邮电出版社
【2】 《51单片机应用设计与仿真——基于Keil与Proteus》 丁明亮、唐前辉 主编，北京航空航天大学出版社
【3】 《单片机应用系统设计技术——基于C51的Proteus仿真》 张齐 、 朱宁西 主编，电子工业出版社

17