51单片机数字密码锁课程设计.docx
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51单片机数字密码锁课程设计
51单片机数字密码锁课程设计
本科生课程设计
题 目：
数字密码锁
课 程：
单片机课程设计
专 业：
电子信息工程
一、任务及要求
1.1设计一多位电子密码锁，输入密码用“*”表示，输入密码正确或错误，LED和蜂鸣器有不同显示
1.2连续输入三次错误密码，报警电路动作，键盘锁定
1.3具有密码重置、修改功能
1.4具有密码输入等待操作时间限制功能，超过限定时间报警
1.5可利用蜂鸣器添加提示音
二、系统原理框图
2.1功能菜单原理框图
2.2输入密码子程序原理图
2.3重置密码原理图
三、硬件原理图
本单片机学习板集成多个基础硬件资源模块，各个资源模块可以相互组合使该板实现不同的功能。
因此，本学习板既可用于51单片机的教学实验，又可用于做功能比较强的单片机课程设计，是51单片机初学者的好帮手。
3.1板上资源分布
单片机学习板板上资源如下图所示：
1、2、3：
单片机P0、P2、P3口引出接口（有限流保护电阻）；
4：
上排图形点阵LCD12864的接口、下排LCD1602的接口；
5、6：
两路16位ADC输入、可作差分输入；
7、8：
12位DAC输出、对DAC输出进行比例放大或者跟随的运放；
9：
单片机AduC848；
10：
无源蜂鸣器、由单片机PWM模块输出信号控制；
11：
8位数码管；
12、13:
LCD亮度调节口；
14：
USB接口（通过USB接口供电、在线下载、单步、断点、运行到某一行等方式调试程序）；
15：
8路LED，从左至右为LED7~0,分别被P0.7~P0.0控制；
16：
步进电机（5V、70欧姆、6线4相）接口；
17：
UART接口；
18：
复位按键和下载按键；
19、20：
IIC总线上的EEPROMAT24C08和RTCDS1307；
21：
IIC接口；
22：
PS/2接口；
23：
红外接收头；
24：
功能选择和配置插针；
25：
4X4矩阵式键盘或4个独立按键；
26：
SPI接口；
27：
直流电源输入；
此外还有红外二极管（由单片机PWM模块输出信号控制）。
3.2单片机ADuC848
3.2.1ADuC848的简要介绍（针对本设计所选择的型号）
详细情况请参考芯片手册。
1、8051-basedcore、5V供电电压；
2、可以通过串口在线下载程序和单步、断点、运行到某一行等方式调试程序；
3、16位8通道Σ-ΔADC，片内有1.25V参考电压、buffer和PGA；
4、12位电压输出DAC、Dual16-BITΣ-ΔDAC；
5、32kbyte程序存储器、4kbyte用户信息Flash存储器、256RAM+2048XRAM（byte）；
6、PLL（12.58MHzmax）（片外只需接32.768kHz晶振）；
7、3×16位定时/计数器、看门狗定时器；
8、11中断源（2优先级）、11位堆栈指针；
9、24I/O+8模拟或数字输入；
10、UART、SPI和I2C、高速115200波特率发生；
11、Powersupplymonitor、上电复位、Dual200μA激励电流源。
3.2.2单片机引脚分布
详见原理图。
Pin1～4：
（P1.0～P1.3）作为矩阵式键盘或独立按键的输入，P1口只能用于输入，默认用于模拟输入，作为数字输入使用时应先往P1口相应引脚写0，这里可以用P0&=0xf0。
若P2、P3、P0口要作为输入，则应往相应引脚写1。
Pin5、6：
AVDD、AGND，模拟电源输入。
Pin7、8：
外部参考电压接入，Pin7接AGND。
片内DAC有2.5V内部参考，ADC有1.25V内部参考。
Pin9、10：
（P1.4、P1.5）两路AD输入，可做差分输入，需要设置ADC的寄存器。
Pin11、12：
（P1.6、P1.7）各200uA激励电流源，可配合RTD等做应用。
Pin13：
两路AD输入做普通输入时的电压参考端，AD输入电压不能低于此引脚电压。
Pin14：
片内DAC输出。
Pin15：
复位引脚。
Pin16、17：
单片机RS232接口的RXD（P3.0）TXD（P3.1）。
Pin18：
（P3.2）外部中断0，用于红外接收和PS/2接口。
Pin19：
（P3.3）LCD1602，LCD12864A的EN引脚，控制第一位数码管。
Pin20、21：
DVDD、DGND数字电源输入。
Pin22：
（P3.4）PS/2接口的data信号。
Pin23：
（P3.5）LCD1602和LCD12864A的RW。
Pin24：
（P3.6）LCD1602和LCD12864A的RS。
Pin25：
LCD12864A的CS1。
Pin26：
IIC接口时钟信号。
Pin27：
IIC接口data信号。
Pin28：
（P2.0）SPI接口时钟信号。
Pin29：
（P2.1）SPI接口MOSI信号、控制第6位数码管的位码。
Pin30：
（P2.2）SPI接口MISO信号、控制第7位数码管的位码。
Pin31：
（P2.3）SPI接口SS信号、控制第8位数码管的位码；P2.0～3也作为4X4矩阵式键盘的扫描输出信号、步进电机的控制信号、数码管第数码管第6、7、8位位码。
但是SPI、4X4矩阵式键盘、步进电机、数码管第6、7、8位功能不能同时实现。
Pin32、Pin33：
接外部32.768KHz晶振。
Pin34、Pin35：
DVDD、DGND。
Pin36：
（P2.4）LCD12864A的CS2。
Pin37：
（P2.5）内部PWM模块输出，控制红外LED。
Pin38：
（P2.6）内部PWM模块输出，控制蜂鸣器。
Pin39：
（P2.7）内部PWM模块的外部时钟输入（也可以用内部时钟）。
Pin40：
EA，低电平有效，正常使用时拉低。
Pin41：
PSEN，在此引脚电平为低时按复位键进入debug模式，可以下载和调试程序。
Pin42：
ALE。
Pin47、Pin48：
DGND、DVDD。
Pin43、44、45、46、49、50、51、52：
P0口、LCD1602和LCD12864的数据总线，数码管的段码。
3.3电源模块
电源模块原理图如图1.2所示。
本学习板共有如下3种供电方式：
（1）5V电源适配器供电（开关往上拨、插针1下面两脚接跳线帽）。
将开关sw4第2、3脚接通（开关往上拨），电源网络DVDD连接到插针1第2脚的输出，将插针1的第1、2脚（插针1下面两脚）接跳线帽，DVDD直接连接到电源适配器输入端，即为5V电源适配器供电模式。
（2）7~12V电源适配器供电（开关往上拨、插针1上面两脚接跳线帽）
将开关sw4第2、3脚接通（开关往上拨），电源网络DVDD连接到插针1第2脚的输出，将插针1的第2、3脚（插针1上面两脚）接跳线帽，DVDD连接到稳压芯片7805的输出，而7805的输入端连接到电源适配器输入端，即为7~12V的电源适配器经7805给学习板供电的模式。
（3）USB供电（开关往下拨）。
将开关sw4第1、2脚接通（开关往下拨），电源网络DVDD连接到USB电源输入端。
对DVDD网络和AVDD网络设了测试点，方便调试。
测试点具体位置参见附图1。
3.4显示模块
本系统共有四种显示模式可供选择，这四种模式分别是：
LCD12864、LCD1602、数码管、8路LED。
引脚复用：
四种显示模式复用数据总线，控制总线，故用户只可选择其中一种使用。
我们选用了LCD12864显示。
3.4.1LCD显示
LCD显示信号连接图如图1.7所示。
图1.7LCD信号连接
关键网络名和引脚名解释：
（1）DISCTRL0～4：
显示控制信号。
（2）D0～D7、DB0～DB7：
数据总线。
（3）E：
LCD使能信号。
（4）RS：
数据、指令选择信号。
（5）RW：
读、写选择信号。
（6）CS1、CS2：
LCD12864由两部分组成，CS1和CS2为选择信号。
板上接口4的上排位LCD12864的接口，下排位LCD1602的接口，排针和排母左对齐插入。
切勿插错。
3.4.28路LED
该模块原理如图1.9所示。
图1.98路LED
8个LED接P0口，低电平时LED亮，这样不会影响P0口逻辑电平。
LED限流电阻取4.7K，通过LED电流约为0.8mA，在P0口驱动能力范围之内。
该部分可以用于做跑马灯等实验、帮助用户更好的了解和熟练对端口的操作、还可以用于观测P0口的状态。
插针配置：
（1）若要使用该模块，可以接通插针2，为减少功耗，不用请断开。
3.5蜂鸣器
该模块原理图如图1.10所示。
图1.10蜂鸣器和红外发送
本设计中采用无源电磁式蜂鸣器，蜂鸣器由PWM1（P2.6）控制，红外二极管由PWM0（P2.5）控制。
PWM1和PWM0均为片内PWM模块的输出。
蜂鸣器和红外LED的驱动均采用普通NPN三极管。
为方便调试，对该模块中的信号设了测试点，具体位置参见附图1。
插针配置：
（1）若要使用蜂鸣器，可以接通插针3，为减少功耗，不用请断开。
（2）若要使用红外二极管，可以接通插针4，为减少功耗，不用请断开。
3.6按键输入
该模块原理如图1.12所示。
图1.12按键模块
由于P1口（用于行扫描）内部无上拉电阻，为使无键按下时行信号为高电平，故将行信号接上拉电阻，电阻大小10K即可。
引脚复用：
P2.0~P2.3为4X4矩阵式键盘列扫描信号，又复用作步进电机控制信号，SPI信号、P2.1~P2.3还复用为数码管第5、6、7位位码控制信号。
参与复用的一项功能使用时，其他参与复用的功能则不能使用。
插针配置：
（1）插针10上面两脚接跳线帽，4X4矩阵式键盘输入，行扫描信号为P1.0～P1.3，列扫描信号为P2.0～2.3。
（2）插针10下面两脚接跳线帽，独立按键输入，该模式有4个独立按键可用，按键扫描所用端口为P1.0～P1.3。
这4个按键为4X4矩阵键盘的左边4个按键。
3.7复位与下载
复位与下载电路如图1.14所示。
图1.14复位与下载
进入下载或调试模式的步骤为：
（1）按住BTN1（downordebug按键）不要放开；
（2）按下BTN2（reset按键），然后放开BTN2（reset按键）；
（3）放开BTN1（downordebug按键）。
这样单片机就进入了调试模式，可以下载或调试程序。
四、程序
4.1主程序main（）
#include
#include
#include
#include
#defineuintunsignedint
#defineucharunsignedchar
#defineulongunsignedlong
voidinputkey（）;//输入密码子程序
voidsetkey（）;//重置密码子程序
voidLED（unsignedintx）;//LED标志显示程序
//voiddisplay0（）;//显示子程序
voiddelay_0（intnumb）;//延时子程序
voidbee（unsignedintb）;//蜂鸣器子程序
unsignedchargetkey（）;//密码锁主键盘程序
inttimecount=1500,alarmcount=0,sjflag;//报警时用的变量
intrealkey;//正确密码
intyourkey=0;//用户输入密码
intkeynum=0;//输入密码的位数
ucharokflag;//输入密码正确标志
ucharkey;
unsignedcharpmdeng;//跑马灯
ucharkbflag=0,purrentlock=0,mimaflag;//键盘锁定标志，KB是总的键盘锁定标志，PURR是暂时锁定主键盘，MIMA是决定是否释放后有效
bitchange=0;
bitchange1=0;
voidinit（void）;//初始化
voidI2CWR（ucharDATA,ucharADDR）;//写IIC
ucharFUNSEL=0;//功能选择
ucharkeyscan（）;//按键扫描
ucharkeyNO=16;//按键返回值。
设置初值
voiddelayms（uintn）;//1ms延时
voidxianshi0（void）;//显示菜单
voidmain（）
{
realkey=888888;
init（）;
PLLCON&=0xf8;//设置频率为12.58MHz
okflag=0;//输入密码正确标识
LCD_init（）;//屏幕初始化
LCD_Write_Sentence（2,0,"欢迎使用密码锁"）;
while
（1）
{
PT0=1;//定时中断0为优先
TR0=1;TR1=0;//开启定时中断0和定时中断1
key=16;
if（kbflag==0）
key=keyscan（）;
if（key==10）
{
inputkey（）;//密码输入
}
elseif（key==13）//13键确认
{
if（okflag==1）
{
setkey（）;
change=1;
}
}
if（change==1）
{
LCD_init（）;
PT1=1;TR0=0;TR1=1;
PLLCON&=0x01;//设置频率为6.291456MHz
FUNSEL=0;
while（change）
{
keyNO=keyscan（）;
if（FUNSEL==0&&keyNO==15）{FUNSEL=0;keyNO=16;}
if（FUNSEL==0&&keyNO==1）{FUNSEL=1;LCD_init（）;keyNO=16;}
if（FUNSEL==0&&keyNO==2）{FUNSEL=2;LCD_init（）;keyNO=16;}
if（FUNSEL==0）//显示菜单
{xianshi0（）;}
if（FUNSEL==1）//输入密码
{
change=0;
okflag=0;
LCD_Write_Sentence（2,3,"密码输入"）;
}
if（FUNSEL==2）//重置密码
{change=0;
LCD_Write_Sentence（2,3,"密码重置"）;
}
}
}
}
}
//******************密码输入子程序************************
voidinputkey（）
{inti,j,m;
intyourkey=0;
intkeyv;//读取键号值
keynum=0;//输入密码位数
LCD_init（）;
LCD_Write_Sentence（2,3,"请输入密码"）;
LCD_write_fuhao（2,13,0）;
for（i=0;i<3;i++）
{
yourkey=0;
if（okflag!
=0）//是否跳出最外循环标志
{
break;
}
for（j=0;j<9;j++）
{
timecount=1500;
sjflag=0;
if（alarmcount==1）
{
sjflag=2;//作为关闭定时器的标志
okflag=1;
alarmcount=0;
break;
}
do//扫描键盘
{
if（kbflag==0）
keyv=keyscan（）;//keyv为键值
if（sjflag==0）
{sjflag=1;TR0=1;}
if（alarmcount==1）
break;
}while（keyv>=14）;
TR0=0;//关闭定时
if（keyv==11）
{//j=j-keynum;
j--;keynum=0;break;}
elseif（keyv<10&&keyv>=0）
{
keynum++;
yourkey=yourkey*10+keyv;
}
if（keynum==1）
LCD_write_fuhao（4,13,1）;
if（keynum==2）
{
LCD_write_fuhao（4,12,1）;
LCD_write_fuhao（4,13,1）;
}
if（keynum==3）
{
LCD_write_fuhao（4,11,1）;
LCD_write_fuhao（4,12,1）;
LCD_write_fuhao（4,13,1）;
}
if（keynum==4）
{
LCD_write_fuhao（4,10,1）;
LCD_write_fuhao（4,11,1）;
LCD_write_fuhao（4,12,1）;
LCD_write_fuhao（4,13,1）;
}
if（keynum==5）
{
LCD_write_fuhao（4,9,1）;
LCD_write_fuhao（4,10,1）;
LCD_write_fuhao（4,11,1）;
LCD_write_fuhao（4,12,1）;
LCD_write_fuhao（4,13,1）;
}
if（keynum==6）
{
LCD_write_fuhao（4,8,1）;
LCD_write_fuhao（4,9,1）;
LCD_write_fuhao（4,10,1）;
LCD_write_fuhao（4,11,1）;
LCD_write_fuhao（4,12,1）;
LCD_write_fuhao（4,13,1）;
}
}
if（yourkey==realkey）//密码输入成功
{
P3&=0x17;
LED
（1）;//密码正确，LED左右四位闪烁
bee
（1）;//蜂鸣器短鸣
LCD_init（）;
LCD_Write_Sentence（2,5,"恭喜你"）;
LCD_Write_Sentence（4,6,"成功"）;
delayms（3000）;
okflag=1;//成功标志
change=1;//成功后显示主菜单
break;
}
elseif（i==0）
{
LCD_init（）;
LCD_Write_Sentence（0,4,"密码错误一次"）;
LCD_Write_Sentence（2,4,"请重新输入"）;
LCD_write_fuhao（2,14,0）;
LED（0）;
}
elseif（i==1）
{
LCD_init（）;
LCD_Write_Sentence（0,4,"密码错误二次"）;
LCD_Write_Sentence（2,4,"请重新输入"）;
LCD_write_fuhao（2,14,0）;
LED（0）;
}
}
if（i>=3）
{
kbflag=1;
P3&=0x17;
LCD_init（）;
LCD_Write_Sentence（2,4,"密码错误"）;
LCD_Write_Sentence（4,4,"锁定屏幕"）;
LED（4）;
bee
（2）;
}
}
//**************密码重置子程序******************
voidsetkey（）
{
intyourkey1=0,yourkey2=0,keyv0,yourkey=0;
inti,j;
for（j=0;j<2;j++）
{
yourkey=0;
keynum=0;//密码的位数
if（j==0）
{LCD_init（）;
LCD_Write_Sentence（2,2,"请输入新密码"）;
LCD_write_fuhao（2,14,0）;}
if（j==1）
{LCD_init（）;
LCD_Write_Sentence（2,4,"请再次输入"）;
LCD_write_fuhao（2,14,0）;
}
for（i=0;i<8;i++）//第一次输入新密码
{
timecount=1500;//定时中断，在1500个时间单位内按键有效
sjflag=0;
if（alarmcount==1）
{
sjflag=2;//作为关闭定时器的标志
okflag=1;
alarmcount=0;
break;
}
do{
if（kbflag==0）
keyv0=keyscan（）;
if（sjflag==0）
{sjflag=1;TR0=1;}
if（alarmcount==1）
break;
}while（keyv0>=15）;
if（keyv0==12）
{if（i==1）
{
okflag=1;//第二次密码不用输入，直接返回
break;
}
else
{
i--;
--keynum;
yourkey=yourkey/10;
continue;
}
}
elseif（keyv0==11）//重置密码确认
{
i=0;
break;
}
elseif（（keyv0<10）&&（keyv0>=0））
{
keynum++;
yourkey=yourkey*10+keyv0;
}
if（keynum==1）
LCD_write_fuhao（4,13,1）;
if（keynum
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