单片机电子密码锁课程设计报告.docx

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单片机电子密码锁课程设计报告

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，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

一、选题要求·····································1

二、硬件电路设计·································1

2.151单片机································2

2.2键盘电路·································2

2.3液晶显示电路·····························2

2.4警报电路·································3

2.5密码储存电路·····························3

2.6晶振、复位及关锁·························3

三、软件设计·····································4

四、软硬件调试结果·······························9

4.1电路总原理图·····························9

4.2调试结果································10

五、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。

锁有备用电池，只有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，因此性强、灵活性高。

其特点如下：

1）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。

二、硬件电路设计

下面是整个设计的流程图：

2.151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P0.0～P0.7

P1口（Pin1～Pin8）：

8位准双向I/O口线，名称为P1.0～P1.7

P2口（Pin21～Pin28）：

8位准双向I/O口线，名称为P2.0～P2.7

P3口（Pin10～Pin17）：

8位准双向I/O口线，名称为P3.0～P3.7

2.2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

2.3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，显示容包括：

Wele、HelloBoss、Wrong、OK等容。

2.4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，延迟时间任何操作都是无效的，过后通过关锁按钮可解除。

2.5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：

2.6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

sbit=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_（unsignedchar）//写入命令函数

{

//while（LCD_Check_Busy（））;//忙则等待

DelayMs（5）;

RS=0;RW=0;EN=1;

DataPort=;

_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_（0x01）;

DelayMs（5）;

}

voidLCD_Write_Char（unsignedcharx,unsignedchary,unsignedcharData）//写入字符函数

{

if（y==0）

{LCD_Write_（0x80+x）;}

else

{LCD_Write_（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_（0x38）;//显示模式设置

DelayMs（5）;

LCD_Write_（0x38）;

DelayMs（5）;

LCD_Write_（0x38）;

DelayMs（5）;

LCD_Write_（0x38）;

LCD_Write_（0x08）;//显示关闭

LCD_Write_（0x01）;//显示清屏

LCD_Write_（0x06）;//显示光标移动设置

DelayMs（5）;

LCD_Write_（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,"wele"）;//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（）;

=0;

DelayMs（255）;DelayMs（255）;

baojing=1;i=0;=1;LCD_Write_String（0,1,""）;

if（close==0）

{

i=0;bj=1;=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（）;

=0;

DelayMs（255）;DelayMs（255）;

if（close==0）

{

i=0;=1;bj=1;c=0;baojing=1;LCD_Write_String（0,1,""）;

}}}}

if（close==0）

{

i=0;bj=1;=1;c=0;

jdq=1;baojing=1;

LCD_Write_String（0,1,""）;

jdq=1;

}

}

四、软硬件调试结果

4.1电路总原理图

电路总原理图如下所示：

4.2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。

五、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