单片机课程设计-电子密码锁(共28页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上电子密码锁的设计说明书 院 系: 机电汽车工程学院专 业: 机械设计制造及其自动化班 级: 姓 名: 学 号: 指导老师: 同组人员: 中文摘要摘要:随着经济的发展,人们对日常生活质量的要求也越来越高,从工作、学习、出行、购物等的各个方面,人们也对现代安全设施提出来更高的要求。在安全技术防范领域,具有防盗报警功能的电子密码锁逐渐代替传统,克服了机械式密码锁密码量少、安全性能差的缺点,使密码锁无论在技术上还是在性能上都大大提高一步。密码锁具有安全性高、成本低、功耗低、易操作等优点,同时还引入了智能化管理、专家分析系统等功能,从而使密码锁具有很高的安全性、可靠性,应用日益
2、广泛。本次电子密码锁的设计主要就针对于这种社会需求,从程序设计到硬件设计以及硬件安装连接都做了详细的说明。设计说明本次设计使用 ATMEL公司的 AT89C51 实现一基于单片机的电子密码锁的设计,其主要具有如下功能: 密码通过键盘输入,若密码正确,则将锁打开。 报警、锁定键盘功能。密码输入错误数码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。 电子密码锁的设计主要由三部分组成:44 矩阵键盘接口电路、密码锁的控制电路、输出八段显示电路。另外系统还有 LED 提示灯,报警蜂鸣器等。 密码锁设计的关键问题是实现密码的输入、清除、更改、开锁等功能: 密码输入功能:按
3、下一个数字键,一个“”就显示在最右边的数码管上,同时将先前输入的所有“”向左移动一位。 密码清除功能:当按下清除键时,清除前面输入的所有值,并清除所有显示。 开锁功能:当按下开锁键,系统将输入与密码进行检查核对,如果正确锁打开,否则不打开。 主要的设计实施过程:首先,选用 ATMEL公司的单片机 AT89C51,以及选购其他电子元器件。第二步,使用 DXP 2004 设计硬件电路原理图,并设计 PCB图完成人工布线(后因 PCB 板损坏决定采用万能板焊接的方法)。第三步,使用 Keil uVision3 软件编写单片机的 C 语言程序、仿真、软件调试。第四部,使用 PROTEUS 软件进行模拟
4、软、硬件调试。最后,联合软、硬件调试电路板,完成本次毕业设计。 关键词:44矩阵键盘;AT89C51;密码锁;密码二次确认;电子密码锁目录专心-专注-专业第一章:系统的总体方案设计1.1 系统方案的选择:综合其他多种方案设计的优缺点,采用以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12所示。89S51单片机矩阵键盘控制输入错误锁定键盘延时报警控制电路AT24C02掉电存储开锁控制电路指示电路串口显示电路图22单片机控制方案该方案有较大的活动空间,不但能实
5、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。本方案采用一种是用以89S51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。1.2系统的设计思路:1.输入密码用矩形键盘,包括数字键和功能键。2.LED数码管显示输入密码,用74JS247驱动数码管发光显示数码,用74LS138控制各位显示器分时进行显示。3.用发光二极管代替开锁的电路,发光表示开锁。4.输入密码错误次数超过3次,系统报警。5.打开电源后,显示器显示“”,设原始密码为“”,只要输入此密码便了开门。这样可预防停电后再来电时无密码可用。6.按“C
6、”键,清除显示器为“”。7.欲重新设定密码,先输入密码在案“*”。8.输入密码,再按“D”键。若密码与设定密码相同,则开门。否则显示器清为“”。9.软件的设计主要包括键盘键值的读取,LED显示程序,密码比较程序和报警程序。第2章 硬件电路设计2.1 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2.1。图2.1 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
7、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2.1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
8、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。具体的功能设计如表2.1:表2.1 按键功能按 键键 名功 能 说 明19键数 字 键输 入 密 码* 键重 设 密 码 键设 定 新 密 码D键确 定 键比 较 密 码# 键清 除 键使 显 示 器 清 零2.2LED显示电路本系统设计的显示电路是为了给使用者以提示而设置的。本系统的显示采用串行显示的方式,只使用单片机的一个串行口,利用74LS247驱动数码管发光显示数码和74LS138控制位选信号,就可以完成单片机的显示功能,显示电路的电路原理图如
9、图2.2所示。用P0.0P0.3接74LS247的A,B,C,D四端口,74LS247的输出口接LED的七段显示;而P0.4P0.6接74LS138的A,B,C三个输入口,74LS138的输出口接LED的位显示。通过软件实现数字和位控制。图2.2 LED显示电路用74LS247可以控制输出什么字型。74LS247的逻辑功能表如表2.2:表2.2 74LS247的逻辑功能表用74LS138控制位循环显示,其逻辑功能表如表2.3:表2.3 74LS138逻辑功能表CBAY1Y2Y0Y3Y4Y5Y6Y70000111111 001101111110 1011011111011111011111 00
10、111101111011111101 111011111101111111111102.3 开锁电路在本次设计中,基于节省材料的原则,暂时用发光二极管代替电磁锁,发光管亮,表示开锁;灭,表示没有开锁。电路图如2.3所示。当P2.0口输出低电平时,二极管发光,表示开锁。图3.3 开锁电路2.4报警电路图2.4 报警电路报警模块由蜂鸣器和单片机组成。选择一只压电式蜂鸣器,压电式蜂鸣器工作时约需要100mA驱动电流。蜂鸣器电路如图2.4所示。当89C51的P2.1口输出为低电平时,蜂鸣器产生蜂鸣音,89C51输出为高电平时,蜂鸣器不发声。第三章 软件设计3.1软件设计思路电子密码锁工作的主要过程是L
11、ED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,作出开锁或报警处理。当输入密码连续输入错误3次时,系统报警。密码的设定,在此程序中密码是固定40H45H中,假设预设的密码为共6位密码。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;或者输入确认功能键之后,才能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。3.2 各子程序设计1. 键盘扫描子程序键盘扫描流程图如图3.2.1 图3.2.1
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