电子密码锁总结报告.docx

基于单片机的电子密码锁设计The Design of Electronic Password-lock with SCM： 刘根鑫、王浩、许锦玮 ： 电气与信息工程学院 ： 信息工程 ： 10-4 ：04101800、04101806、04101810 ： 2012-11-13 学生姓名所在院系所学专业所在班级学 号时 间指导教师 第一章 课题任务基于51单片机的简易电子密码锁一、 实现功能：1、设置6位密码，密码通过键盘输入，若密码正确，则将锁打开。2、密码可以由用户自己修改设定（只支持6位密码），锁打开后才能修改密码。修改密码之前必须再次输入密码，在输入新密码时候需要二次确认，以防止误操作。3、报警、锁定键盘功能。密码输入错误显示器会出现错误提示，若密码输入错误次数超过3次，蜂鸣器报警并且锁定键盘。4、AT24C02保存密码，支持复位保存，掉电保存功能。第2章 系统总体方案设计方案一：采用数字电路控制。其原理方框图如图21所示。图21 数字密码锁电路方案采用数字密码锁电路的好处就是设计简单。用以74LS112双JK触发器构成的数字逻辑电路作为密码锁的核心控制，共设了9个用户输入键，其中只有4个是有效的密码按键，其它的都是干扰按键，若按下干扰键，键盘输入电路自动清零，原先输入的密码无效，需要重新输入；如果用户输入密码的时间超过40秒（一般情况下，用户不会超过40秒，若用户觉得不便，还可以修改）电路将报警80秒，若电路连续报警三次，电路将锁定键盘5分钟，防止他人的非法操作。电路由两大部分组成：密码锁电路和备用电源(UPS)，其中设置UPS电源是为了防止因为停电造成的密码锁电路失效，使用户免遭麻烦。密码锁电路包含：键盘输入、密码修改、密码检测、开锁电路、执行电路、报警电路、键盘输入次数锁定电路。方案二：采用一种是用以AT89S51为核心的单片机控制方案。利用单片机灵活的编程设计和丰富的IO端口，及其控制的准确性，不但能实现基本的密码锁功能，还能添加调电存储、声光提示甚至添加遥控控制功能。其原理如图22所示。显示模块键盘输入模块 AT89C51报警电路复位电路开锁电路密码存储模块图22单片机控制方案通过比较以上两种方案，单片机方案有较大的活动空间，不但能实现所要求的功能而且能在很大的程度上扩展功能，而且还可以方便的对系统进行升级，所以我们采用后一种方案。本方案采用一种是用以89c51为核心的单片机控制方案。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。作用说明：开锁： 插上电源后，输入正确密码，然后按【#】（确认）键，此时锁会打开，可以看到显示open，密码锁打开。1、 退出并关锁：按下【*】（取消）键，此时锁关闭，所有输入清除。2、 修改密码：在开锁状态下，再次输入正确的密码并按下【#】（确认）键，此时听到两声提示，输入新的六位密码并按【D】（重设）键，再重复输入一次新密码并按【D】，会听到报警并锁定键盘：当输入密码错误后，报警并锁定键盘3秒，如3秒内又有按键，3秒再启动。当重置新密码时，新密码会保存于AT24C02存储器里。第3章 硬件电路设计3.1 键盘电路设计使用矩阵键盘，所以本设计就采用行列式键盘，同时也能减少键盘与单片机接口时所占用的I/O线的数目，在按键比较多的时候，通常采用这样方法。其原理如图3.1。图3.1 矩阵键盘每一条水平（行线）与垂直线（列线）的交叉处不相通，而是通过一个按键来连通，利用这种行列式矩阵结构只需要N条行线和M条列线，即可组成具有NM个按键的键盘。在这种行列式矩阵键盘非键盘编码的单片机系统中，键盘处理程序首先执行等待按键并确认有无按键按下的程序段。当确认有按键按下后，下一步就要识别哪一个按键按下。对键的识别通常有两种方法：一种是常用的逐行扫描查询法；另一种是速度较快的线反转法。对照图3.1所示的44键盘，说明线反转个工作原理。首先辨别键盘中有无键按下，有单片机I/O口向键盘送全扫描字，然后读入行线状态来判断。方法是：向行线输出全扫描字00H，把全部列线置为低电平，然后将列线的电平状态读入累加器A中。如果有按键按下，总会有一根行线电平被拉至低电平从而使行线不全为1。判断键盘中哪一个键被按下使通过将列线逐列置低电平后，检查行输入状态来实现的。方法是：依次给列线送低电平，然后查所有行线状态，如果全为1，则所按下的键不在此列；如果不全为1，则所按下的键必在此列，而且是在与零电平行线相交的交点上的那个键。具体的功能设计如下按键说明采用4X4键盘输入，键盘对应名称如下： 1 2 3 A4 5 6 B7 8 9 C* 0 # D其中，【09】为数字键，用于输入相应的密码， 【*】号键为取消当前操作【#】号键为确认其它键无功能及定义3.2开关电路电磁继电器的工作原理和特性电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。当输入正确密码时，二极管导通发光。输入错误密码时，二极管不能导通。3.3 报警电路当输入错误密码时，电路中蜂鸣器开始报警。当输入密码错误三次时，蜂鸣器持续报警，并锁定键盘34 密码存储模块密码经过修改后，存储在AT24C02中，从而实现掉电保护3.5复位电路复位操作完成单片机片内电路的初始化，使单片机从一种确定的状态开始运行。当8XX51单片机的复位引脚RST出现5ms以上的高电平时单片机就完成了复位操作。如果RST持续为高电平，单片机就处于循环复位状态，而无法执行程序。因此要求复位后能脱离复位状态。根据应用的要求，复位操作通常有两种基本形式：上电复位、开关复位。上电复位要求接通电源后，自动实现复位操作。第四章 程序设计主程序设计流程图如图5-1所示。 开始 初始化 修改开锁密码正确 输入旧密码N原密码相同 Y开锁出错报警 N N Y设新密码 返回 图5-1主程序流程图键功能程序流程图如图5-2所示。 键功能程序键值=09？键值=开锁？键值=确认？键值=设置？ 返回密码输入程序确认程序设置程序开锁程序YNYNYN YN 图5-2 键功能流程图开锁程序流程图如图5-3所示。LCD初始化按开锁键输入密码确认程序开锁N输入密码正确？报警程序开锁成功返回Y 图5-3 开锁流程图第五章 系统调试先在proteus中仿真出来结果，能够达到预期目标。通过自己的焊接，使得实物的密码锁也成功满足要求。当输入正确密码时，液晶显示屏上显示open，且绿灯亮。当输入密码错误时，屏上显示error，且发出滴滴滴的报警声。第六章 总 结作为一名电气专业的大三学生，我觉得做利用单片机做电子综合设计设计是十分有意义的，而且是十分必要的。在已度过的大学时间里，我们大多数接触的是专业基础课。我们在课堂上掌握的仅仅是专业课的理论知识，如何去锻炼我们的实践能力？如何把我们所学的专业基础课理论知识运用到实践中去呢？我想做类似的电子综合设计就为我们提供了良好的实践平台。在做本次课程设计的过程中，我感触最深的当属查阅大量的设计资料了。为了让自己的设计更加完善，查阅这方面的设计资料是十分必要的，同时也是必不可少的。我们是在做电子综合设计，但我们不是艺术家，他们可以抛开实际尽情在幻想的世界里翱翔，而我们一切都要有据可依，有理可寻，不切实际的构想永远只能是构想，永远无法升级为设计。其次，在这次课程设计中，我们运用到了以前所学的专业课知识，如：protel99制图、汇编语言、c语言等。虽然过去从未独立应用过它们，但在学习的过程中带着问题去学我发现效率很高，这是我做这次课程设计的又一收获。最后，要做好一个电子综合设计，就必须做到：在设计程序之前，对所用单片机的内部结构有一个系统的了解，知道该单片机内有哪些资源；要有一个清晰的思路和一个完整的的软件流程图；在设计程序时，不能妄想一次就将整个程序设计好，反复修改、不断改进是程序设计的必经之路；要养成注释程序的好习惯，一个程序的完美与否不仅仅是实现功能，而应该让人一看就能明白你的思路，这样也为资料的保存和交流提供了方便；在设计过程中遇到问题是很正常的，但我们应该将每次遇到的问题记录下来，并分析清楚，以免下次再碰到同样的问题。在焊接完成了调试的过程中，也出现了一些问题，一开始，液晶屏不亮，则根据情况找出原因是没有调节滑动变阻器改变灰度。当屏幕有显示之后，发现密码总是存不进去，则进一步找出是AT24c02连接有问题，经过反复的检查电路，发现其正极没有连接，经过连接之后，终于实现了理想的功能。在整个电子设计的过程当中，发现问题，并解决问题，才是我们急需锻炼的能力。另外，这次课程设计让我感到了团队合作的重要性。在团队中，我们互帮互助，对整个课程设计来说，这是至关重要的，缺少每一个人都会对我们的设计产生影响。几周的课程设计结束了，但是从中学到的知识会让我受益终身。发现、提出、分析、解决问题和实践能力的提高都会受益于我在以后的学习、工作和生活中。同时意识到自己还有很多不足的地方，以后还得继续改进，争取做到越来越好。第七章 参考文献1 康华光 . 电子技术基础（模拟部分）. 第五版 . 高等教育出版社2 赵晓安. MCS-51单片机原理及应用. 天津：天津大学出版社，2001.3 3 李广第 单片机基础 第1版北京：北京航空航天大学出版社，1999 4 袁小平. 电子技术综合设计教程 .机械工业出版社5 谭浩强 .C程序设计. 清华大学出版社附录：A程序如下：#include #include#define LCM_Data P0#define uchar unsigned char #define uint unsigned int#define w 6/定义密码位数sbit lcd1602_rs=P25;sbit lcd1602_rw=P26;sbit lcd1602_en=P27;sbit Scl=P34;/24C02串行时钟sbit Sda=P35;/24C02串行数据sbit ALAM = P21;/报警sbit KEY = P20;/开锁sbit open_led=P22;/开锁指示灯bit operation=0;/操作标志位bit pass=0;/密码正确标志bit ReInputEn=0;/重置输入充许标志bit s3_keydown=0;/3秒按键标志位bit key_disable=0;/锁定键盘标志unsigned char countt0,second;/t0中断计数器,秒计数器void Delay5Ms(void);unsigned char code a=0xFE,0xFD,0xFB,0xF7; /控盘扫描控制表unsigned char code start_line= “password: “;unsigned char code name = “=Coded Lock=”;/显示名称unsigned char code Correct = “ correct “; /输入正确unsigned char code Error = “ error “; /输入错误unsigned char code codepass= “ pass “; unsigned char code LockOpen= “ open “;/OPENunsigned char code SetNew = “SetNewWordEnable”;unsigned char code Input = “input: “;/INPUTunsigned char code ResetOK = “ResetPasswordOK “;unsigned char code initword= “Init password.”;unsigned char code Er_try= “error,try again!”;unsigned char code again= “input again “;unsigned char InputData6;/输入密码暂存区unsigned char CurrentPassword6=1,3,1,4,2,0; /当前密码值unsigned char TempPassword6;unsigned char N=0;/密码输入位数记数unsigned char ErrorCont;/错误次数计数unsigned char CorrectCont;/正确输入计数unsigned char ReInputCont; /重新输入计数unsigned char code initpassword6=0,0,0,0,0,0;/=5ms延时=void Delay5Ms(void)unsigned int TempCyc = 5552;while(TempCyc-);/=400ms延时=void Delay400Ms(void) unsigned char TempCycA = 5; unsigned int TempCycB; while(TempCycA-) TempCycB=7269; while(TempCycB-); /=/=24C02=/=void mDelay(uint t) /延时 uchar I; while(t-) for(i=0;i125;i+) ; void Nop(void) /空操作 _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_();/*起始条件*/void Start(void) Sda=1; Scl=1; Nop(); Sda=0; Nop(); /*停止条件*/void Stop(void) Sda=0; Scl=1; Nop(); Sda=1; Nop();/*应答位*/void Ack(void)Sda=0;Nop();Scl=1;Nop();Scl=0;/*反向应答位*/void NoAck(void) Sda=1; Nop(); Scl=1; Nop(); Scl=0; /*发送数据子程序，Data为要求发送的数据*/void Send(uchar Data) uchar BitCounter=8; uchar temp; do temp=Data; Scl=0; Nop(); if(temp&0x80)=0x80) Sda=1; else Sda=0; Scl=1; temp=Data1; Data=temp; BitCounter-; while(BitCounter); Scl=0;/*读一字节的数据，并返回该字节值*/uchar Read(void)uchar temp=0;uchar temp1=0;uchar BitCounter=8;Sda=1;doScl=0;Nop();Scl=1;Nop();if(Sda)temp=temp|0x01;elsetemp=temp&0xfe;if(BitCounter-1)temp1=temp1;temp=temp1;BitCounter-;while(BitCounter);return(temp);void WrToROM(uchar Data,uchar Address,uchar Num) uchar I; uchar *Pdata; Pdata=Data; for(i=0;iNum;i+) Start(); Send(0xa0); Ack(); Send(Address+i); Ack(); Send(*(Pdata+i); Ack(); Stop(); mDelay(20); void RdFromROM(uchar Data,uchar Address,uchar Num) uchar I; uchar *Pdata; Pdata=Data; for(i=0;i0;x-) for(y=110;y0;y-);/-写指令-write_1602com(uchar com)/*液晶写入指令函数*lcd1602_rs=0;/数据/指令选择置为指令lcd1602_rw=0; /读写选择置为写P0=com;/送入数据delay(1);lcd1602_en=1;/拉高使能端，为制造有效的下降沿做准备delay(1);lcd1602_en=0;/en由高变低，产生下降沿，液晶执行命令/-写数据-write_1602dat(uchar dat)/*液晶写入数据函数*lcd1602_rs=1;/数据/指令选择置为数据lcd1602_rw=0; /读写选择置为写P0=dat;/送入数据delay(1);lcd1602_en=1; /en置高电平，为制造下降沿做准备delay(1);lcd1602_en=0; /en由高变低，产生下降沿，液晶执行命令/-初始化-void lcd_init(void)write_1602com(0x38);/设置液晶工作模式，意思：16*2行显示，5*7点阵，8位数据write_1602com(0x0c);/开显示不显示光标write_1602com(0x06);/整屏不移动，光标自动右移write_1602com(0x01);/清显示/=/=/=将按键值编码为数值=unsigned char coding(unsigned char m) unsigned char k;switch(m)case (0x18): k=1;break;case (0x28): k=2;break;case (0x48): k=3;break;case (0x88): k=A;break;case (0x14): k=4;break;case (0x24): k=5;break;case (0x44): k=6;break;case (0x84): k=B;break;case (0x12): k=7;break;case (0x22): k=8;break;case (0x42): k=9;break;case (0x82): k=C;break;case (0x11): k=*;break;case (0x21): k=0;break;case (0x41): k=#;break;case (0x81): k=D;break;return(k);/=按键检测并返回按键值=unsigned char keynum(void) unsigned char row,col,I; P1=0xf0; if(P1&0xf0)!=0xf0) Delay5Ms(); Delay5Ms(); if(P1&0xf0)!=0xf0) row=P10xf0; /确定行线i=0;P1=ai; /精确定位while(i4) if(P1&0xf0)!=0xf0) col=(P1&0xff); /确定列线 break; /已定位后提前退出 else i+; P1=ai; else return 0;while(P1&0xf0)!=0xf0);return (row|col); /行线与列线组合后返回 else return 0; /无键按下时返回0/=一声提示音，表示有效输入=void OneAlam(void)ALAM=0;Delay5Ms();ALAM=1;/=二声提示音，表示操作成功=void TwoAlam(void)ALAM=0;Delay5Ms();ALAM=1;Delay5Ms();ALAM=0;Delay5Ms();ALAM=1;/=三声提示音,表示错误=void ThreeAlam(void)ALAM=0;Delay5Ms();ALAM=1;Delay5Ms();ALAM=0;Delay5Ms();ALAM=1;Delay5Ms();ALAM=0;Delay5Ms();ALAM=1;/=显示输入的N个数字，用H代替以便隐藏=void DisplayOne(void)/DisplayOneChar(9+N,1,*);write_1602com(yi+5+N);write_1602dat(*);/=显示提示输入=void DisplayChar(void)unsigned char I;if(pass=1)/DisplayListChar(0,1,LockOpen);write_1602com(er);for(i=0;i16;i+)write_1602dat(LockOpeni);elseif(N=0)/DisplayListChar(0,1,Error);write_1602com(er);for(i=0;i16;i+)write_1602dat(Errori);else/DisplayListChar(0,1,start_line);write_1602com(er);for(i=0;i16;i+)write_1602dat(start_linei);void DisplayInput(void)unsigned char I;if(CorrectCont=1)/DisplayListChar(0,0,Input);write_1602com(er);for(i=0;i16;i+)write_1602dat(Inputi);/=重置密码=/=void ResetPassword(void)unsigned char I;unsigned char j;if(pass=0)pass=0;DisplayChar();ThreeAlam();else if(ReInputEn=1)if(N=6)ReInputCont+;if(ReInputCont=2)for(i=0;i6;)if(TempPasswordi=InputDatai)/将两次输入的新密码作对比i+;else/DisplayListChar(0,1,Error);write_1602com(er);for(j=0;j16;j+)write_1602dat(Errorj);ThreeAlam();/错误提示pass=0;ReInputEn=0;/关闭重置功能，ReInputCont=0;DisplayChar();break; if(i=6)/DisplayListChar(0,1,ResetOK);write_1602com(er);for(j=0;j16;j+)write_1602dat(ResetOKj);TwoAlam();/操作成功提示 WrToROM(TempPassword,0,6);/将新密码写入24C02存储ReInputEn=0;ReInputCont=0;CorrectCont=0;elseOneAlam();/DisplayListChar(0, 1, again); /显示再次输入一次write_1602com(er);for(j=0;j16;j+)write_1602dat(againj);for(i=0;i6;i+)TempPasswordi=InputDatai;/将第一次输入的数据暂存起来N=0;/输入数据位数计数器清零 /=输入密码错误超过三过，报警并锁死键盘=void Alam_KeyUnable(void)P1=0x00;ALAM=ALAM;Delay5Ms();/=取消所有操作=void Cancel(void)unsigned char I;unsigned char j;/DisplayListChar(0, 1, start_line); write_1602com(er);for(j=0;j16;j+)write_1602dat(start_linej);TwoAlam();/提示音for(i=0;i6;i+)InputDatai=0;KEY=1;/关闭锁ALAM=1;/报警关operation=0;/操作标志位清零pass=0;/密码正确标志清零ReInputEn=0;/重置输入充许标志清零ErrorCont=0;/密码错误输入次数清零CorrectCont=0;/密码正确输入次数清零ReInputCont=0;/重置密码输入次数清零 open_led=1;s3_keydown=0;key_disable=0;N=0;/输入位数计数器清零/=确认键，并通过相应标志位执行相应功能=void Ensure(void)unsigned char I,j;RdFromROM(CurrentPassword,0,6); /从24C02里读出存储密码if(N=6) if(ReInputEn=0)/重置密码功能未开启for(i=0;i6;) if(CurrentPasswordi=InputDatai)i+;else ErrorCont+;if(ErrorCont=3)/错误输入计数达三次时，报警并锁定键盘write_1602com(er);for(i=0;i16;i+)write_1602dat(Errori);doAlam_KeyUnable();while(1);elseTR0=1;/开启定时key_disable=1;/锁定键盘pass=0;break;if(i=6)CorrectCont+;if(CorrectCont=1)/正确输入计数，当只有一次正确输入时，开锁，/DisplayListChar(0,1,LockOpen);write_1602com(er);for(j=0;j16;j+)write_1602dat(LockOpenj);TwoAlam();/操作成功提示音KEY=0;/开锁pass=1;/置正确标志位TR0=1;/开启定时open_led=0;/开锁指示灯亮for(j=0;j6;j+)/将输入清除InputDatai=0;else/当两次正确输入时，开启重置密码功能/DisplayListChar(0,1,SetNew);write_1602com(er);for(j=0;j16;j+)write_1602dat(SetNewj);TwoAlam(); /操作成功提示ReInputEn=1;/允许重置密码输入CorrectCont=0;/正确计数器清零 else/=当第一次使用或忘记密码时可以用131420对其密码初始化=if(InputData0=1)&(InputData1=3)&(InputData2=1)&(InputData3=4)&(InputData4=2)&(InputData5=0) WrToROM(initpassword,0,6); /强制将初始密码写入24C02存储/DisplayListChar(0,1,initword);/显示初始化密码write_1602com(er);for(j=0;j16;j+)write_1602dat(initwordj);Tw