电子密码锁.docx
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电子密码锁
目录
第一章绪论………………………………………………………………………………2
第二章系统总体方案设计………………………………………………………………3
第三章系统硬件设计……………………………………………………………………3
3.1单片机的选择……………………………………………………………………3
3.2键盘电路的设计…………………………………………………………………5
3.3LED显示电路设计………………………………………………………………6
3.4开锁电路设计……………………………………………………………………7
3.5错误提示电路设计………………………………………………………………8
3.6报警电路设计……………………………………………………………………8
3.7硬件连线…………………………………………………………………………9
第四章系统软件设计……………………………………………………………………9
4.1软件设计思路……………………………………………………………………9
4.2子程序设计………………………………………………………………………10
第五章设计成果展示……………………………………………………………………12
第六章心得体会…………………………………………………………………………13
参考文献…………………………………………………………………………………13
附录………………………………………………………………………………………14
附录1源程序清单………………………………………………………………………14
第一章绪论
自古以来,锁具都是人们心目中的“铁将军”,随着社会物质财富的日益增长和人们生活水平的不断提高,人们对它要求也越来越高,即要安全可靠,又要使用方便。
因此,锁具的安全性和实用性一直是锁具的制造者长期以来研究的主题。
据有关资料介绍,电子密码锁的研究从上世纪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,就是为提高锁具的安全性。
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,只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。
目前,在西方发达国家,电子密码锁己被广泛应用于智能门禁系统中,通过多种更加安全,更加可靠的技术实现大门的管理。
在我国电子密码锁的成本还很高,应用还不广泛。
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。
第二章系统总体方案设计
本次单片机课设的题目是电子密码锁,要求完成键盘电路(包括数字键和功能键)、LED数码管显示电路、报警电路、开锁电路的设计。
根据设计要求,我初步决定采用MCS-51单片机为核心进行设计,在其基础上,逐步实现要求的功能。
系统总体设计方案框图如下:
4*4矩阵
键盘控制
MCS51
单片机
输入错误次数累计
报警控制电路
指示灯电路
6位数码管显示
图2.1系统总体设计方案
第三章系统硬件设计
3.1单片机的选择
此次课程设计采用以MCS-51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,进行电子密码锁的设计。
MCS-51单片机引脚图如下:
图3.1MCS-51单片机引脚图
引脚功能说明:
1.电源线:
VCC:
+5V电源。
VSS:
地线。
2.RST:
复位信号线。
当输入的复位信号延续两个机器周期以上的高电平时即为有效,用以完成单片机的复位初始化操作。
3.信号引脚介绍
P0.0~P0.7:
P0口8位双向口线。
P1.0~P1.7:
P1口8位双向口线。
P2.0~P2.7:
P2口8位双向口线。
P3.0~P3.7:
P3口8位双向口线。
4.XTAL1和XTAL2:
外接晶振引脚
5.控制线:
(1)ALE/PROG
(2)EA/VPP
(3)PSEN
3.2键盘电路的设计
由于本次设计要求使用4*4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,通常采用这样的方法。
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N×M个按键的键盘。
在这种行列式矩阵键盘非键盘编号的单片机系统中,键盘处理程序首先执行等待按键按下的程序段。
当确认有按键按下后,下一步就要识别哪一个按键按下。
对照图3.2所示的4*4键盘,说明判断原理。
首先辨别键盘中有无键按下,由单片机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:
向行线输出全扫面字OOH,把全部列线置为高电平,然后将列线的电平状态读入累加器A中。
如果有按键按下,总会有一根列线电平被拉至低电平从而使列线不全为1.我们可以通过判断累加器中是否全为1判断是否有键按下以及是哪个键按下。
图3.24*4矩阵键盘原理图
具体的功能设计如下表:
按键
键名
功能说明
0—9键
数字键
输入密码
E键
确定键
比较密码
C键
清除键
重新输入
F键
修改键
修改密码
表3.1按键功能
3.3LED显示电路设计
此次课程设计要求显示6位密码,按键后即显示,也就是动态显示。
用程序将位控及段控信息传到相应的控制口,进行显示。
考虑到为了节约单片机的口资源,本系统的显示采用串行显示的方式,只使用单片机的两个串行口,就可以完成单片机的显示功能,
显示电路的电路原理图如图3-3所示。
图3.36位LED灯显示原理图
3.4开锁电路设计
在本次设计中,用发光二极管代替电磁锁,绿色发光管亮,表示密码正确,开锁。
开锁电路图如3.4所示。
当P1.0口输出高电平时,绿色二极管发光,表示开锁。
图3.4开锁电路原理图
3.5错误提示电路设计
错误提示电路与开锁电路原理相同,在P1.1口接红色发光二极管,当密码错误时,通过将P1.1口置1,使红色发光二极管亮。
3.6报警电路设计
报警装置由蜂鸣器实现,设定单片机的P1.2口与蜂鸣器连接,当累积错误三次时,P1.2口置1,此时将启动报警装置,蜂鸣器响。
原理图如3.5所示。
图3.5蜂鸣器原理
3.7硬件连线
连线
连接孔1
连接孔2
1
KEY/LED_CS
CS0
2
L0
P1.0
3
L1
P1.1
4
脉冲输入
P1.2
表3.2硬件接线表
第四章系统软件设计
4.1软件设计思路
进行应用软件设计时可采用模块化结构设计,其优点是:
每个模块的程序结构简
单,任务明确,易于编写、调试和修改;
程序可读性好,对程序的修改可局部进行,
其他部分可以保持不变,便于功能扩充和版本升级;
对于使用频繁的子程序可以建立子程序库,便于多个模块调用;
便于分工合作,多个程序员同时进行程序的编写和调试工作,加快软件研制进度。
电子密码锁工作的主要过程是LED数码管提示开始输入密码,通过键盘输入密码,同时LED显示密码输入情况,按下确认键后判断密码的正确性,作出开锁或错误显示。
当输入密码连续输入错误3次时,系统报警。
由于采用两个按键来完成密码的输入,那么其中一个按键为功能键,另一个按键为数字键。
在输入过程中,首先输入密码的长度,接着根据密码的长度输入密码的位数,直到所有长度的密码都已经输入完毕。
按下确认功能键E之后,完成密码的输入过程,进入密码的判断比较处理状态并给出相应的处理过程;按下清除键C后,系统复位,重新输入密码;按下修改键F后,可重新设置密码。
4.2各子程序设计
1.键盘扫描程序流程图如图4.1
图4.1键盘扫描程序流程图
2.LED显示流程图如图4.2
图4.2.2 LED显示流程图
3.密码比较和报警程序流程图如图4.3
图4.3密码比较和报警流程图
第五章设计成果展示
1.密码输入正确
2.密码输入错误
第六章心得体会
为期一周的单片机课程设计在不知不觉中结束了,一个星期的时间虽然很短,但是通过本次课程设计,我还是有了很多的收获。
我对单片机中相关知识又进行了系统的复习,对设计电子密码锁的整个过程有了很好的掌握。
而且通过单片机课程设计,使我加深了对课堂抽象概念的理解,巩固了课堂上所学的理论知识,并能很好地理解与掌握了以往学习中的基本概念、基本原理与基本分析方法。
这次课设还让我体会到了团队的力量,人多力量大,一些自己想不到的东西,有了大家的努力,最终有了结果。
本次课设我也存在很多不足,还需要进一步的努力与学习。
总之,此次课程设计不光增长了我的知识,锻炼了我的动手能力,而且让我养成了查找资料、发现并解决问题的能力。
参考文献
1张淑清单片微型计算机接口技术及其应用国防工业出版社
2张淑清单片机原理及应用技术国防工业出版社
附录
附录1源程序清单:
OUTBITequ08002h
OUTSEGequ08004h
INequ08001h
LEDBufequ60h
movr7,#10h
movr6,#06h
movr1,#35h
L1:
mova,r7
movdptr,#LEDMAP
movca,@a+dptr
mov@r1,a
decr1
incr7
djnzr6,L1
ljmpREADY
LEDMAP:
db3fh,06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07h
db7fh,6fh,77h,7ch,39h,5eh,79h,71h
db06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh
Delay:
movr7,#0
DelayLoop:
djnzr7,DelayLoop
djnzr6,DelayLoop
Ret
DisplayLED:
movr0,#LEDBuf
movr1,#6
movr2,#01h
Loop:
movdptr,#OUTBIT
mova,#0
movx@dptr,a
mova,@r0
movdptr,#OUTSEG
movx@dptr,a
movdptr,#OUTBIT
mova,r2
movx@dptr,a
movr6,#1
callDelay
mova,r2
rla
movr2,a
incr0
djnzr1,Loop
ret
TestKey:
movdptr,#OUTBIT
mova,#0
movx@dptr,a
movdptr,#IN
movxa,@dptr
cpla
anla,#0fh
ret
KeyTable:
db16h,15h,14h,0ffh
db13h,12h,11h,10h
db0dh,0ch,0bh,0ah
db0eh,03h,06h,09h
db0fh,02h,05h,08h
db00h,01h,04h,07h
GetKey:
movdptr,#OUTBIT
movP2,dph
movr0,#Low(IN)
movr1,#00100000b
movr2,#6
KLoop:
mova,r1
cpla
movx@dptr,a
cpla
rra
movr1,a
movxa,@r0
cpla
anla,#0fh
jnzGoon1
djnzr2,KLoop
movr2,#0ffh
sjmpExit
Goon1:
movr1,a
mova,r2
deca
rla
rla
movr2,a
mova,r1
movr1,#4
LoopC:
rrca
jcExit
incr2
djnzr1,LoopC
Exit:
mova,r2
movdptr,#KeyTable
movca,@a+dptr
movr2,a
mova,r2
xrla,#0eh
jzCOMP
mova,r2
xrla,#0cH
jzCLEAN
mova,r2
xrla,#0fH
jzSET0
WaitRelease:
movdptr,#OUTBIT
clra
movx@dptr,a
movr6,#10
callDelay
callTestKey
jnzWaitRelease
mova,r2
ret
READY:
anlp1,#00h
s:
movR5,#00h
START:
movr4,#06h
movr0,#60h
CLEAR:
mov@r0,#00h
incr0
djnzr4,CLEAR
movsp,#40h
movLEDBuf+0,#3fh
movLEDBuf+1,#3fh
movLEDBuf+2,#3fh
movLEDBuf+3,#3fh
movLEDBuf+4,#3fh
movLEDBuf+5,#3fh
MLoop:
callDisplayLED
callTestKey
jzMLoop
callGetKey
anla,#0fh
movdptr,#LEDMap
movca,@a+dptr
xcha,60h
xcha,61h
xcha,62h
xcha,63h
xcha,64h
Xcha,65h
ljmpMLoop
CLEAN:
ljmpSTART
SET0:
movr1,#65H
movr0,#35h
movr2,#06h
E1:
mova,@r1
mov@r0,a
decr1
decr0
djnzr2,E1
lcalldelay
lcalldelay
lcalldelay
E2:
ljmpSTART
COMP:
movr1,#65h
movr0,#35h
movr2,#06h
C1:
mova,@r1
xrla,@r0
jnzC3
decR1
decR0
djnzR2,C1
setbP1.0
lcalldelay
lcalldelay
lcalldelay
clrp1.0
C2:
ljmpSTART
C3:
setbP1.1
lcalldelay
lcalldelay
lcalldelay
clrp1.1
incr5
mova,r5
movr5,a
cjner5,#03H,C4
setbP1.2
lcalldelay
lcalldelay
lcalldelay
clrp1.2
lcallS
C4:
ljmpSTART
end
燕山大学课程设计评审意见表
指导教师评语:
①该生学习态度(认真较认真不认真)
②该生迟到、早退现象(有无)
③该生依赖他人进行设计情况(有无)
平时成绩:
指导教师签字:
2013年07月7日
图面及其它成绩:
答辩小组评语:
①设计巧妙,实现设计要求,并有所创新。
②设计合理,实现设计要求。
③实现了大部分设计要求。
④没有完成设计要求,或者只实现了一小部分的设计要求。
答辩成绩:
组长签字:
2013年07月7日
课程设计综合成绩:
答辩小组成员签字:
2013年06月30日
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