基于51单片机电子密码锁的设计与实现.docx

1、基于51单片机电子密码锁的设计与实现使用电子密码锁。与此同时，在电子密码锁的应用过程之中，可以有效的提升安全防护的安全性和可靠性。具体的来说，就是以51单片机作为主控芯片，结合4x4的矩阵键盘，以及相应的LCD 显示和报警模块，来实现电子密码锁的设计与实现过程，与此同时，通过该设计方式，用户还可以自主的进行密码的设定和修改，远程的对电子密码锁进行控制，有着一定的推广可行性。关键词：51单片机； 电子密码锁； 设计； 实现Design and implementation based on 51 single chip microcomputer electronic combination l

2、ockAbstract：At present, in the process of encrypted for security, the main use of combination lock is with automatic alarm function of electronic combination lock, through the use of treated woman combination lock, can effectively overcome the traditional mechanical combination lock security is high

3、 enough. Against such a situation, this design is mainly introduced the design and implementation based on 51 single chip microcomputer electronic combination lock.Concrete, was based on 51 single chip microcomputer as main control chip, the combination of 4 x4 matrix keyboard, and the corresponding

4、 LCD display and alarm module, to achieve electronic combination lock design and implementation process, at the same time, through this design approach, the user can also free to set and modify the password, remote to control electronic combination lock, has certain feasibility.Keywords: 51 single c

5、hip microcomputer; Electronic combination lock; Design; implementation目录第1章 绪论 11.1 研究背景 11.2 研究意义 11.3 国内外的研究现状及发展趋势 1第2章 设计整体框架 22.1 电子密码锁系统框图 22.2 采用51单片机的优缺点 2第3章 电子密码锁硬件电路的设计 43.1 控制模块的设计 43.1.1 51单片机简介 43.1.2 51单片机引脚描述 43.1.3 51单片机内部的复位电路 53.2 显示模块的设计 53.3.1 液晶显示屏类型介绍 53.3.2 液晶显示屏引脚介绍 53.2.3指令

6、操作 53.3 按键模块的设计 6第4章 电子密码锁的软件设计 74.1 软件介绍 74.2 主程序设计 74.3 模块程序设计 84.3.1显示程序设计 84.3.2电机程序设计 94.3.3按键程序设计 94.4 软件调试 95 总结 10致 谢 11参考文献 12第1章 绪论1.1 研究背景 随着电子科学技术的不断发展，各种新型的电子信息控制技术已经可以应用到人类社会生活的各个领域之中。截至目前为止，已经有了越来越多的电子产品应用于安全保护领域，其中，最具有代表性的就是电子密码锁。通过对电子密码锁的应用，可以非常有效的提升密码锁的安全性能，与此同时，随着单片机技术的发展，新的基于51单片

7、机结合矩阵键盘的电子密码锁已经得到了广泛的应用。通过这种技术的应用，可以有效地提升安全防护的准确性，其自身的操作性能也比较简单，有着广泛推广的应用价值（例如在银行保险柜、防盗门、个人住宅、车辆防盗等都有着应用的价值）。1.2 研究意义本设计的研究意义在于设计一款经济、简单的基于51单片机电子密码锁，该电子密码锁包括有相应的51单片机核心、4x4矩阵键盘以及相应的LCD 显示和报警模块，在一定的情况下，可以为该电子密码锁设计相应的红外遥控系统，进而有效的实现通过液晶显示屏看到相关的开关信息，为使用者提供准确的信息。1.3 国内外的研究现状及发展趋势截止目前为止，基于51单片机电子密码锁已经开始投

8、入使用，但是，由于使用基于51单片机电子密码锁的技术尚且不够成熟，相应的加工成本也较高，因此，基于51单片机电子密码锁还没有全面的普及到我国的所有区域。第2章 设计整体框架2.1 电子密码锁系统框图 基于51单片机电子密码锁的设计主要是依靠51单片机作为CPU控制单元实现的，外加相应的矩阵键盘、LCD显示模块、驱动模块以及电机模块实现，具体的系统控制框图如图2.1所示：图2.1 电子密码锁系统框图2.2 采用51单片机的优缺点基于51单片机电子密码锁比其他的单片机的电子密码锁来说，51单片机的成本相对较低，与此同时，51单片机使用的封装方式是DIP封装，在这样的背景下，仅仅需要两根数据线就可以

9、将51单片机和系统的其他部分连接在一起，整个电子密码锁的制作过程相对比较简单。但是，由于51单片机内部的I/O口较少，这就导致基于51单片机电子密码锁相应的内部存储空间较小。但是，目前出现的51单片机的增强版可以有效的解决51单片机电子密码锁相应的内部存储空间较小的问题，因此，采用51单片机电子密码锁是目前应用最广泛的电子密码锁。2.3 电子密码锁系统的其他组成部分 电子密码锁系统电源模块采用的是ULN2003芯片（该芯片的封装方式是DIP16封装的封装方式），通过对该芯片的应用，可以有效的发挥出电流增益效果，与此同时，该芯片的电负载能力比较强，可以有效的满足电子密码锁系统的驱动需要。本文采用

10、的是LCD1602液晶屏，通过对该显示屏的应用，可以有效保证显示效果的基础之上，降低电子密码锁的加工成本。本文采用的是4x4矩阵键盘，通过该键盘的应用，可以有效的降低I/O口的应用数量，降低生产的成本。第3章 电子密码锁硬件电路的设计3.1 控制模块的设计3.1.1 51单片机简介截至目前为止，增强版的51单片机的指令代码可以完全兼容传统的8051单片机，它内部包含中央处理器（CPU），8K的程序存储器（Flash）、512B的数据存储器（SRAM）、3个定时/计数器、1个UART串口、I/O接口、看门狗等模块。其8K的程序存储空间完全可以满足本系统的程序设计的需求。3.1.2 51单片机引脚

11、描述 此次设计所使用的增强版51单片机的封装形式是PDIP40的封装形式，具体的变现形式如图3.1所示：图3.1 增强版51单片机引脚描述经过分析发现，此单片机一共有40只引脚，其中引脚功能如下所示。图中第3239引脚为单片机作为输入/输出口的P0端口，在发挥I/O口作用的时候，必须在第3239引脚的外部加入上拉电阻。图中第18引脚为单片机的P1端口，作为标准的输入/输出口使用。图中第2027引脚为单片机的P2端口可作为标准的输入/输出口使用。图中第1017引脚为单片机的P3端口可以作为8位双向I/O端口使用。3.1.3 51单片机内部的复位电路 在进行对电子密码锁内部芯片的调试过程之中，为了

12、保证复位操作的准确性，就要求在电力开始供应的时候，通过核心控制模块之中的VCC通过相应的电容给予相应的信号，并且这个信号会随着操作的继续运行二改变。与此同时，当使用相应的电子密码锁的过程之中，如果人为的进行案件处理，就会完成相应的复位操作过程。3.2 显示模块的设计3.3.1 液晶显示屏类型介绍 为了有效的保证液晶显示屏的显示效果，就需要在选择的过程之中，充分考虑到液晶显示屏的显示性能，并在选择的过程之中，根据显示的实际需要进行选择。在本文之中，由于设计所涉及的对象只需要很少的内容。针对这样的情况，本文使用LCD1602字符型液晶显示模块，可以在有效的满足电子密码锁的需要的基础上，降低生产的成

13、本。3.3.2 液晶显示屏引脚介绍 在本文所选用的液晶显示屏之中，为了有效的发挥出显示的性能，该液晶显示屏一共具有16个接口，这16个接口都有着自身不同的功能：第一个接口是接地的电源；第二个接口的作用是接相应的电源部分；第三个接口是为了有效的进行液晶显示屏的画面调整；第四个接口是电子密码锁进行数据存储的部分；第五个接口是为了进行相应的电子密码锁的操作过程的部分；第六个接口是转变电子密码锁内部电压的部分；第七个到第十四个接口是进行数据传输的部分；第十五个接口以及第十六个接口是为了有效的显示内部的光源组分。3.2.3指令操作在选择的液晶显示屏的具体工作的过程之中，液晶显示屏的清屏指令为0x01，可

14、用于清除液晶屏的显示内容；模式设置指令用来设定每次写入一位数据后，光标的是否移动以及移动方向；显示屏或光标移动指令用来控制光标或是整个显示屏的移动。3.3 按键模块的设计本模块用到的按键属于4x4的矩阵键盘，在按下时，电路导通，松开时，电路断开。单片机检测按键的原理：单片机的I/O口既可以作为输出又可以作为输入，当作为输入功能时，按键的一端接地，一端与单片机的某个I/O相连，开始时先赋给I/O高电平，然后检测单片机的I/O是否变为低电平，当按键闭合时，相当于该I/O通过按键与地相连，变为低电平，程序一旦检测I/O口变为低电平，则证明有按键按下，然后执行相应的命令。第4章 电子密码锁的软件设计4

15、.1 软件介绍基于51单片机的电子密码锁的软件系统是依靠美国Keil Software公司出品的Keil uVision4软件里面的相应的程序来实现的，该软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具。C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上较汇编语言有着明显的优势，本系统采用C语言进行系统程序的编写，并由Keil uVision2软件完成编译，链接等，生成烧录文件。4.2 主程序设计在进行主程序设计的过程之中，本文所使用的电子密码锁的51单片机主程序执行的是while(1)真循环语句，并通过对语句之中相关的判断条件的推测，得知具体的情况。具体的来说，就可以通过相应的按键作为控制模块，最终

16、有效的实现对其的控制，并将信息有效的呈现在液晶显示屏的屏幕上。4.3 模块程序设计4.3.1显示程序设计显示程序设计主要完成液晶显示屏的显示功能，主要就是完成相应的51单片机对液晶显示屏通过发送信息所实现的控制功能。具体的来说，在51单片机进行void write_com()指令子函数的运用的过程之中，将LCDRS=0，在将8位的指令代码赋予P0口，令LCDEN=1，延时后，将LCDEN=1，以此来产生下降沿。与此同时，在51单片机之中的void write_data()数据子函数之中，还需要将LCDRS=1的信息有效的传输出去。void Init1602()函数为液晶屏时间界面函数，主要利用

17、写入指令和数据函数将需要的信息固定符号显示在液晶屏上。void Init1602()函数主要完成液晶屏在上电时的动作，进行液晶屏工作模式的选择，光标的动作设置，以及欢迎界面的设置。针对这样的情况，就需要在进行设计的过程之中，充分考察清楚void write_data()数据子函数以及void Init1602()函数的区别，有针对性的进行相关的处理工作。图4.1 显示程序流程图4.3.2电机程序设计 在进行电机程序设计的过程之中，要求相应的电机部分系统可以和上文的控制中心51单片机芯片有效的融合在一起，并为51单片机芯片提供足够的数据信息，以便于控制系统完成后续的控制工作。4.3.3按键程序设

18、计 在进行按键设计的过程之中，要充分的考虑到按键对于工作的控制作用，设计出相应的控制按键。4.4 软件调试为了有效的发挥出设计好的电子密码锁的控制功能，要通过相应的Keil uVision4软件进行对电子密码锁控制软件的修饰，并发现在其中存在问题的部分，有针对性的进行处理。第5章 总结通过这次毕业设计，我充分理解到了一个电子密码锁所涉及到的各方面的内容，并对单片机，数字电路，模拟电路等等大学很多的专业知识进行了有效的巩固学习工作，使我有效的牢固了自身的记忆。本文的主要内容是对基于51单片机的电子密码锁的设计，在本文之中，对于芯片的选型等各方面进行了详细的介绍，对于提升我的综合实践能力提供了巨大

19、的帮助。致 谢在这几个月的课题研究和论文撰写过程中，我要非常感谢给过我帮助和建议的指导教师xxx和xxx，不仅从技术和经验上给予我很大的帮助和支持，而且在论文的最后评阅过程中，也给我提出了非常有价值的意见，使我获益极深，衷心地谢谢你们！ 最后，对所有在这四年里的学习和生活中，给予我各种关心帮助的老师和同学们，我谨表达我最衷心的谢意！谢谢你们！参考文献1 蔡美琴51 系列单片机系统及其应用M北京:高等教育出版社，20082 夏路易电路原理图与电路板设计protel99seM北京：希望电子出版社，2007 3 戴峻峰，付丽辉多功能红外遥控的设计J传感器世界，2002（12）：16184 Tou，J

20、.T.Modern Control Theory.New York：Mcgraw-Hill，200467995 陈永光. 雷达MTD系统中输入数据存储器特殊寻址方式的设计J.微型机与应用. 2013(09)：37406 梁子伊ISD4004系列语音芯片的单片机控制技术J.2003(7)：61627 Winbond. ISD4004 Series Single-Chip Voice Record/Playback Devices. California：Information Storage Devices，Inc，20008 徐光明,张小琳. 用动态存储芯片扩展TMS32020数字信号处理器的数据存储器容量J. 电子技术应用. 2014(03):45-49.9 窦振中单片机外围器件实用手册M北京：北京航空航天大学出版社，200310 苏文平新型电子电路应用实例精选M北京：北京航空航天大学出版社，2004