单片机电子密码锁课程设计.docx
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单片机电子密码锁课程设计
ThelatestrevisiononNovember22,2020
单片机电子密码锁课程设计
单片机技术及应用综合训练(设计报告)
前言
随着人们生活水平的提高,如何实现家庭防盗这一问题也变得尤为突出。
在科学技术不断发展的今天,电子密码防盗锁作为防盗卫士的作用显得日趋重要。
本文从经济实用的角度出发,系统由STC89C52与低功耗CMOS型E2PROMAT24C02作为主控芯片与数据存储器单元,结合外围的键盘输入、LCD显示、报警、开锁等电路模块。
它能完成以下功能:
正确输入密码前提下,开锁;错误输入密码情况下,报警;密码可以根据用户需要更改。
用C语言编写的主控芯片控制程序与EEPROMAT24C02读写程序相结合,并用Keil软件进行编译,设计了一款可以多次更改密码,具有报警功能的电子密码控制系统。
本密码锁具有设计方法合理,简单易行,成本低,安全实用,保密性强,灵活性高等特点,具有一定的推广价值。
关键词:
电子密码锁、报警、液晶显示
1、选题要求·····································1
2、硬件电路设计·································1
51单片机································2
键盘电路·································2
液晶显示电路·····························2
警报电路·································3
密码储存电路·····························3
晶振、复位及关锁·························3
3、软件设计·····································4
4、软硬件调试结果·······························9
电路总原理图·····························9
调试结果································10
5、总结········································11
一、选题要求
本文从经济实用的角度出发,设计采用单片机为主控芯片,结合外围电路,组成电子密码控制系统,密码锁共6位密码,每位的取值范围为0~9,用户可以自行设定和修改密码。
用户想要打开锁,必先通过提供的键盘输入正确的密码才可以,密码输入错误有提示,为了提高安全性,当密码输入错误三次将报警,期间输入密码无效,以防窃贼多次试探密码。
6位密码同时输入正确,锁才能打开。
锁内有备用电池,只有内部上电复位时才能设置或修改密码,因此,仅在门外按键是不能修改或设置密码的,因此保密性强、灵活性高。
其特点如下:
1)保密性好,编码量多,远远大于弹子锁。
随机开锁成功率几乎为零。
2)密码可变,用户可以随时更改密码,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。
3)误码输入保护,当输入密码多次错误时,报警系统自动启动。
4)无活动零件,不会磨损,寿命长。
5)使用灵活性好,不像机械锁必须佩带钥匙才能开锁。
6)电子密码锁操作简单易行,一学即会。
2、硬件电路设计
下面是整个设计的流程图:
51单片机
这次课程设计采用的是5系列单片机AT89C52。
其外部封装如下图所示:
AT89C52单片机有4组8位的可编程I/O口,分别位P0、P1、P2、P3口,每个口有8位(8根引脚),共32根[8]。
P0口(Pin39~Pin32):
8位双向I/O口线,名称为~
P1口(Pin1~Pin8):
8位准双向I/O口线,名称为~
P2口(Pin21~Pin28):
8位准双向I/O口线,名称为~
P3口(Pin10~Pin17):
8位准双向I/O口线,名称为~
键盘电路
本次试验采用的是行列键盘,C语言程序中有相应的驱动程序,其硬件电路如下所示,下右对应的为各个按键所对应的数字及功能。
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
确认
重输
改密
液晶显示电路
实验中采用的是LM016L液晶显示,其数据端口采集数据通过单片机的P0口,接法如下图所示。
不同情况下会有不同的显示,显示内容包括:
Welcome、HelloBoss、Wrong、OK等内容。
警报电路
下图是警报电路连接图,警报触发为:
连续三次输错密码,警报触发后会有一个时间延迟,延迟时间内任何操作都是无效的,过后通过关锁按钮可解除。
密码储存电路
实验中考虑到实用性方面时,就想到了密码储存及修改的问题,于是采用了FM24C02F作为面膜储存模块,电路连接如下所示:
晶振、复位及关锁
晶振、复位及关锁电路如下所示(作图所示按钮为复位按钮):
三、软件设计
C语言源程序:
#include<>
#include<>
#include<>
#defineCHECK_BUSY
#defineDataPortP0
#defineKeyPortP1
sbitRS=P2^4;//液晶显示的定义端口
sbitRW=P2^5;
sbitEN=P2^6;
sbitscl=P3^0;//24c02端口定义
sbitsda=P3^1;
sbitbaojing=P2^1;//报警器
sbitjdq=P2^0;//继电器
sbitjb=P2^3;//警报灯
sbitclose=P2^2;
unsignedcharold1,old2,old3,old4,old5,old6;//原始密码000000
unsignedcharnew1,new2,new3,new4,new5,new6;//代表新密码
voiddelay1(unsignedintm)
{
unsignedintn;
for(n=0;n } voiddelay(unsignedintm) { unsignedinta; unsignedcharb; for(a=0;a {for(b=0;b<125;b++);} } voidDelayUs2x(unsignedchart) { while(--t); } voidDelayMs(unsignedchart) { while(t--) { DelayUs2x(256); DelayUs2x(256); } } voidbaojingqi() { baojing=0; DelayUs2x(256); if(baojing==0) { baojing=0; DelayUs2x(256); } } bitLCD_Check_Busy(void)//判忙函数 { #ifdefCHECK_BUSY DataPort=0xFF; RS=0; RW=1; EN=0; _nop_(); EN=1; return(bit)(DataPort&0x80); #else return0; #endif } voidLCD_Write_Com(unsignedcharcom)//写入命令函数 { //while(LCD_Check_Busy());//忙则等待 DelayMs(5); RS=0;RW=0;EN=1; DataPort=com; _nop_();EN=0; } voidLCD_Write_Data(unsignedcharData)//写入数据函数 { //while(LCD_Check_Busy());//忙则等待 DelayMs(5); RS=1;RW=0;EN=1; DataPort=Data; _nop_();EN=0; } voidLCD_Clear(void)//清屏函数 { LCD_Write_Com(0x01); DelayMs(5); } voidLCD_Write_Char(unsignedcharx,unsignedchary,unsignedcharData)//写入字符函数 { if(y==0) {LCD_Write_Com(0x80+x);} else {LCD_Write_Com(0xC0+x);} LCD_Write_Data(Data); } voidLCD_Write_String(unsignedcharx,unsignedchary,unsignedchar*s)//写入字符串函数 { while(*s) { LCD_Write_Char(x,y,*s); s++;x++; } } voidLCD_Init(void)//液晶显示的初始化函数 { LCD_Write_Com(0x38);//显示模式设置 DelayMs(5); LCD_Write_Com(0x38); DelayMs(5); LCD_Write_Com(0x38); DelayMs(5); LCD_Write_Com(0x38); LCD_Write_Com(0x08);//显示关闭 LCD_Write_Com(0x01);//显示清屏 LCD_Write_Com(0x06);//显示光标移动设置 DelayMs(5); LCD_Write_Com(0x0C);//显示开及光标设置 } unsignedcharKeyScan(void)//键盘扫描函数,使用行列反转扫描法 { unsignedcharcord_h,cord_l;//行列值中间变量 KeyPort=0x0f;//行线输出全为0 cord_h=KeyPort&0x0f;//读入列线值 if(cord_h! =0x0f)//先检测有无按键按下 { DelayMs(10);//去抖 if((KeyPort&0x0f)! =0x0f) { cord_h=KeyPort&0x0f;//读入列线值 KeyPort=cord_h|0xf0;//输出当前列线值 cord_l=KeyPort&0xf0;//读入行线值 while((KeyPort&0xf0)! =0xf0);//等待松开并输出 return(cord_h+cord_l);//键盘最后组合码值 }}return(0xff);//返回该值 } unsignedcharKeyPro(void) { switch(KeyScan()) { case0x7e: return0;break;//0按下相应的键显示相对应的码值 case0x7d: return1;break;//1 case0x7b: return2;break;//2 case0x77: return3;break;//3 case0xbe: return4;break;//4 case0xbd: return5;break;//5 case0xbb: return6;break;//6 case0xb7: return7;break;//7 case0xde: return8;break;//8 case0xdd: return9;break;//9 case0xdb: return10;break;//10 case0xd7: return11;break;//11 case0xee: return12;break;//12 case0xed: return13;break;//13 case0xeb: return14;break;//14 case0xe7: return15;break;//15 default: return0xff;break; } } voidinit()//24c02初始化子程序 { scl=1; _nop_();_nop_(); sda=1; _nop_();_nop_(); } voidrespons()//应答 { unsignedchari; scl=1; _nop_();_nop_(); while((sda==1)&&(i<250)) i++; scl=0;_nop_();_nop_(); } voidclock()//I2C总线时钟 { unsignedchari=0; scl=1; _nop_();_nop_(); while((sda==1)&&(i<255)) i++; scl=0; _nop_();_nop_(); } voidstart()//启动I2C总线 { sda=1; _nop_();_nop_(); scl=1; _nop_();_nop_(); sda=0; _nop_();_nop_(); scl=0; _nop_();_nop_(); } voidstop()//停止I2C总线 { sda=0; _nop_();_nop_(); scl=1; _nop_();_nop_(); sda=1; _nop_();_nop_(); } voidwritebyte(unsignedchara)//写一个字节 { unsignedcharb,tem; tem=a; for(b=0;b<8;b++) { tem=tem<<1; scl=0; _nop_();_nop_(); sda=CY;//temp左移时,移出的值放入了CY中 _nop_();_nop_(); scl=1;//待sda线上的数据稳定后,将scl拉高 _nop_();_nop_(); } scl=0; _nop_();_nop_(); sda=1; _nop_();nop_(); } unsignedcharreadbyte()//读一个字节 { unsignedchari,j,k=0; scl=0; _nop_(); _nop_(); sda=1; for(i=0;i<8;i++) { _nop_(); _nop_(); scl=1;_nop_(); _nop_(); if(sda==1)j=1; elsej=0; k=(k<<1)|j; scl=0; } _nop_(); _nop_(); return(k); } unsignedcharread24c02(unsignedcharaddress)//从24c02的地址address中读取一个字节数据 { unsignedchardate; start(); writebyte(0xa0); clock(); writebyte(address); clock(); start(); writebyte(0xa1); clock(); date=readbyte(); stop(); delay1(100); return(date); } voidwrite24c02(unsignedcharaddress,unsignedcharinfo)//向24c02的address地址中写入一字节数据info { start(); writebyte(0xa0); clock(); writebyte(address); clock(); writebyte(info); clock(); stop(); delay1(5000);//这个延时一定要足够长,否则会出错。 因为24c02在从sda上取得数据后,还需要一定时间的烧录过程。 } main() { unsignedcharnum,i,bj,c=0; unsignedchartemp[6]; bitFlag; init();//初始化24C02 LCD_Init();//初始化液晶屏 DelayMs(10);//延时用于稳定,可以去掉 LCD_Clear();//清屏 LCD_Write_String(0,0,"welcome");//写入第一行信息 old1=read24c02(110); old2=read24c02(111); old3=read24c02(112); old4=read24c02(113); old5=read24c02(114); old6=read24c02(115); while (1)//主循环 { num=KeyPro();//扫描键盘 if(num! =0xff)//如果扫描是按键有效值则进行处理 { if(i==0)//输入是第一个字符的时候需要把改行清空,方便观看密码 LCD_Write_String(0,1,"");//清除该行 if(i<6)//密码是6位,大于6位时不再输入按键值 { temp[i]=num; LCD_Write_Char(i,1,'*'); } i++;//输入数值累加 if(num==11)//重试键 {i=0;LCD_Write_String(0,1,"");} } if(num==12) {i=0;LCD_Write_String(0,1,""); if(bj==0) { while(i<=6) { num=KeyPro();//扫描键盘 if(num! =0xff)//如果扫描是按键有效值则进行处理 { if(i==0)//输入是第一个字符的时候需要把改行清空,方便观看密码 LCD_Write_String(0,1,"");//清除该行 if(i<6)//密码是6位,大于6位时不再输入按键值 { temp[i]=num; LCD_Write_Char(i,1,'*'); } i++;//输入数值累加 if(num==11)//重试键 {i=0;LCD_Write_String(0,1,"");} } if(num==10) { num=0; new1=temp[0];new2=temp[1];new3=temp[2]; new4=temp[3];new5=temp[4];new6=temp[5]; old1=new1;old2=new2;old3=new3; old4=new4;old5=new5;old6=new6;//新密码代替旧密码 write24c02(110,old1); write24c02(111,old2); write24c02(112,old3); write24c02(113,old4); write24c02(114,old5); write24c02(115,old6); LCD_Write_String(0,1,"ok"); bj=1;DelayMs(220); DelayMs(220);DelayMs(220); } if(close==0) { bj=1;i=0; LCD_Write_String(0,1,"");} } } i=0; } if(num==10)//数字10为确认键 { new1=temp[0];new2=temp[1]; new3=temp[2];new4=temp[3]; new5=temp[4];new6=temp[5]; if(i==7)//6位后的按键输入数值,相当于确认按键(任意按键即可) { i=0;//计数器复位 Flag=1;//先把比较位置1 old1=read24c02(110); old2=read24c02(111); old3=read24c02(112); old4=read24c02(113); old5=read24c02(114); old6=read24c02(115); Flag=Flag&(new1==old1)&(new2==old2)&(new3==old3)&(new4==old4)&(new5==old5)&(new6==old6);//比较输入值和已有密码 if(Flag)//如果比较全部相同,标志位置1 { i=0; LCD_Write_String(0,1,"HelloBoss! ");//密码正确显示的信息 jdq=0;bj=0; delay(3000); jdq=1; LCD_Write_String(0,1,""); } else { i=0;c++; LCD_Write_String(0,1,"error! ");//密码错误,提示重新输入 while(c==3) { baojingqi(); jb=0; DelayMs(255);DelayMs(255); baojing=1;i=0;jb=1;LCD_Write_String(0,1,""); if(close==0) { i=0;bj=1;jb=1;c=0;baojing=1;LCD_Write_String(0,1,""); } } } } else//当密码不是6位数字时按下确认键也算输错密码一次 { i=0;LCD_Write_String(0,1,"error! "); c++; while(c==3) { baojingqi(); jb=0; DelayMs(255);DelayMs(255); if(close==0) { i=0;jb=1;bj=1;c=0;baojing=1;LCD_Write_String(0,1,""); }}}} if(close==0) { i=0;bj=1;jb=1;c=0; jdq=1;baojing=1; LCD_Write_String(0,1,""); jdq=1; } } 四、软硬件调试结果 电路总原理图 电路总原理图如下所示: 调试结果 各种情况下的的调试结果如下个图所示: 依次为开机、开锁、成功修改密码、密码错误。 5、总结 在这次实验中,用到了单片机和C语言的知识,这两门知识都是非常具有实用性的。 在这次实验中再次加深了对此的认识。 首先,在一开始输程序的时候,在程序仿真过程中出现了不能打开头文件的现象,后来经老师知道后知道了头文件的具体作用和使用方式。 这些都是以前所没能
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