本科毕业论文基于c51多功能电子密码锁设计源程序代码.docx

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本科毕业论文基于c51多功能电子密码锁设计源程序代码

摘要

摘要：

在日常的生活和工作中,住宅与部门的安全防范、单位的文件档案、财务报表以及一些个人资料的保存多以加锁的办法来解决。

若使用传统的机械式钥匙开锁，人们常需携带多把钥匙,使用极不方便,且钥匙丢失后安全性即大打折扣。

随着科学技术的不断发展，人们对日常生活中的安全保险器件的要求越来越高。

为满足人们对锁的使用要求，增加其安全性，用密码代替钥匙的密码锁应运而生。

密码锁具有安全性高、成本低、功耗低、易操作等优点。

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的机械式密码锁，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。

随着大规模集成电路技术的发展，特别是单片机的问世，出现了带微处理器的智能密码锁，它除具有电子密码锁的功能外，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，应用日益广泛。

本次设计使用STC公司的STC89C52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：

1.密码通过键盘输入，若密码正确，则将锁打开,语音提示开锁，蜂鸣器播放一段开锁音乐。

2.密码可由管理员修改设定，锁打开后才能修改密码。

修改密码之前必须再次输入密码，在输入新密码时需要二次确认，以防止误操作。

3.报警、锁定键盘功能。

密码输入错误，LCD液晶显示器会出现错误提示，同时语音提示错误信息，蜂鸣器鸣响；若密码输入错误次数达到3次，蜂鸣器报警并且锁定键盘，蜂鸣器播放一段报警音乐。

主要的设计过程：

首先，选用STC公司的单片机STC89C52，以及选用其他电子元器件。

第二步，使用AlitmDesigner设计硬件电路原理图，完成人工布线。

第三步，使用KeilC51软件编写单片机的C语言程序、仿真、软件调试。

最后，联合软、硬件调试电路板，完成本次电子综合设计。

关键词：

4×4矩阵键盘；STC89C52；ISD1760；LCD液晶显示器；密码二次确认

第一部分总述

一．引言

科技的发展是电子产品的应用越来越广泛，电子电路的设计也越来越重要。

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的尤其的突出，传统的机械锁由于结构简单，被撬的事件屡见不鲜，电子锁由于其保密性高，使用灵活性好，安全系数高，受到了广大用户的青睐。

同时随着电子产品向智能化和微型化的不断发展，数字逻辑电路电子芯片已成为电子产品研制和开发的首选控制器。

用电子逻辑电路设计的密码锁经实际操作表明，该密码锁具有安全、实用、成本低等优点，符合一般锁的需要，具有一定的现实意义。

本系统采用STC公司的单片机STC89C52作为主控芯片，结合外围的矩阵键盘输入、LCD显示、报警系统和开锁等电路，用C语言编写主控芯片的控制程序，设计了一款可以多次更改密码且具有报警功能的电子密码锁。

用户想要打开锁，必先通过提供的键盘输入正确的密码才能将锁打开，且密码输入错误时有提示，为了提高安全性，当密码连续输入错误三次将报警。

密码只可以由管理员自己修改、设定，锁打开后只有管理员才能修改密码。

修改之前必须先输入管理员登录密码，然后再次输入旧密码，在输入新密码时需要二次确认，以防止误操作。

二．课题内容及要求

1．设计内容：

采用LCD液晶显示，4*4的矩形键盘输入的基于单片机的电子密码锁，能够实现修改密码，纠错，确认的功能。

2．基本要求：

硬件布局基本合理，焊接比较美观，器件运用基本合理，用比较简单的电路实现修改密码、纠错、确认等基本功能。

3．提高部分：

电子密码锁能够实现管理员登陆、动态显示登陆密码、登陆密码验证，登陆成功与否给出提示、超次锁定并报警鸣示、在登陆成功的情况下管理员可以进行修改和确认密码，新密码位数不够或太简单给出提示，能在修改密码成功的情况下给出提示。

另外，可以用语音发声芯片发出相应的提示信息，并用蜂鸣器报警，播放简单的音乐段。

本方案采用一种以STC89C52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，以及一些扩展功能。

第二部分硬件设计部分

一．设计总框图

图一总体设计框图

2．单片机STC89C52介绍

STC89C52是一种带8K字节闪烁可编程可檫除只读存储器（FPEROM-FlashProgramableandErasableReadOnlyMemory）的低电压，高性能COMOS8的微处理器，俗称单片机。

该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。

STC89C52具体介绍如下：

①主电源引脚（2根）

VCC（Pin40）：

电源输入，接＋5V电源

GND（Pin20）：

接地线

②外接晶振引脚（2根）

XTAL1（Pin19）：

片内振荡电路的输入端

XTAL2（Pin20）：

片内振荡电路的输出端

③控制引脚（4根）

RST/VPP（Pin9）：

复位引脚，引脚上出现2个机器周期的高电平将使单片机复位。

ALE/PROG（Pin30）：

地址锁存允许信号

PSEN（Pin29）：

外部存储器读选通信号

EA/VPP（Pin31）：

程序存储器的内外部选通，接低电平从外部程序存储器读指令，如果接高电平则从内部程序存储器读指令。

④可编程输入/输出引脚（32根）

STC89C52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。

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

STC89C52主要功能如表二所示。

表二STC89C52主要功能

主要功能特性

兼容MCS51指令系统

8K可反复擦写FlashROM

32个双向I/O口

256x8bit内部RAM

3个16位可编程定时/计数器中断

时钟频率0-24MHz

2个串行中断

可编程UART串行通道

2个外部中断源

共6个中断源

2个读写中断口线

3级加密位

低功耗空闲和掉电模式

软件设置睡眠和唤醒功能

3．输入键盘

由于本设计所用到的按键数量较多而不适合用独立按键式键盘。

采用的是矩阵式按键键盘，它由行线和列线组成，也称行列式键盘，按键位于行列的交叉点上，密码锁的密码由键盘输入完成，与独立式按键键盘相比，要节省很多I/O口。

本设计中使用的这个4*4键盘不但能完成密码的输入还能作特别功能键使用，比如清空显示功能等。

键盘的每个按键功能在程序设计中设置。

其原理图如下：

图二矩阵键盘

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要N条行线和M条列线，即可组成具有N×M个按键的键盘。

在这种行列式矩阵键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。

对照图四所示的4×4键盘，说明线反转法工作原理：

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。

图三按键操作面板示意图

（顺序以实际电路为准）

10个数字键用来输入密码，0键有切换模式的功能，另外6个功能键分别是：

权限键、退出键、清零键、开启键、删除键、确定键。

其中权限键的功能是设置密码修改权限，只有管理员可以登录修改密码。

退出键的功能是退出当前程序。

清零键键的功能是当前输入数据清零。

开启键的功能是退出屏幕保护界面，开启LCD显示功能：

未按下时LCD动态显示屏保图形，需要开锁时按下此键，LCD上会显示“HelloEnteryourcode”。

未输入密码时，单独按下0键具有切换模式功能，密码输入后0作为数字键。

4．LCD液晶显示

为了提高密码锁的密码显示效果能力。

本设计的显示部分由液晶显示器LCD1602取代普通的数码管来完成。

只有按下键盘上的开启按键后，显示器才处于开启状态。

同理只有按下退出按键后显示器才处于屏保状态。

否则显示器将一直处于开启状态，当需要对密码锁进行开锁时，按下键盘上的开启按键后利用键盘上的数字键0－9输入密码，每按下一个数字键后在显示器上显示一个*，输入多少位就显示多少个*（设定为6个）。

当密码输入完成时，按下确认键，如果输入的密码正确的话，LCD上显示“SuccessfullyLockIsOpened”，单片机其中P3.1引角会输出低电平，使三极管Q1导通，电磁铁吸合，电子密码锁被打开，如果密码不正确，LCD显示屏会显示“CodeError”，P3.1输出的是高电平，电子密码锁不能被打开。

若连续三次密码输入错误，则密码所被锁定，LCD上显示“PleaseWait….”。

若密码修改太简单，则显示“CodeIsTooSimple”。

若输入的密码大于原密码，则LCD上显示“Large”，若输入的密码小于原密码，LCD上显示“Small”。

通过LCD显示屏，可以清楚的判断出锁所处的状态。

其显示部分引脚接口如图六所示：

图四显示电路原理图

5．ISD1760语音提示

本设计采用ISD760单片60秒高保真语音录放电路进行语音操作，实时提示当前状态。

当密码连续输入3次错误之后语音芯片给出语音提示“连续3次密码输入错误，键盘已锁定”。

语音电路如图：

图五语音电路原理图

6．蜂鸣器发声

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。

蜂鸣器电路如图七所示。

当89C52的P3.1口输出为低电平时，蜂鸣器产生蜂鸣音，89C52输出为高电平时，蜂鸣器不发声。

图六报警电路原理图

第三部分软件设计部分

一．程序流程图

图七程序流程图

二．键盘扫描设计

键盘采用查询的方式，放在主程序中，当没有按键按下的时候，单片机循环主程序，一旦有按键按下，便转向相应的子程序处理，处理结束再返回。

主要程序如下：

ucharKeyScan（void）//键盘扫描函数，使用行列逐级扫描法

{

ucharVal;

KeyPort=0xf0;//高四位置高，低四位拉低

if（KeyPort!

=0xf0）//表示有按键按下

{

delay（10）;//去抖

if（KeyPort!

=0xf0）

{//表示有按键按下

KeyPort=0xfe;//检测第一行

if（KeyPort!

=0xfe）

{

Val=KeyPort&0xf0;

Val+=0x0e;

while（KeyPort!

=0xfe）;

delay（10）;//去抖

while（KeyPort!

=0xfe）;

returnVal;

}

KeyPort=0xfd;//检测第二行

if（KeyPort!

=0xfd）

{

Val=KeyPort&0xf0;

Val+=0x0d;

while（KeyPort!

=0xfd）;

delay（10）;//去抖

while（KeyPort!

=0xfd）;

returnVal;

}

KeyPort=0xfb;//检测第三行

if（KeyPort!

=0xfb）

{

Val=KeyPort&0xf0;

Val+=0x0b;

while（KeyPort!

=0xfb）;

delay（10）;//去抖

while（KeyPort!

=0xfb）;

returnVal;

}

KeyPort=0xf7;//检测第四行

if（KeyPort!

=0xf7）

{

Val=KeyPort&0xf0;

Val+=0x07;

while（KeyPort!

=0xf7）;

delay（10）;//去抖

while（KeyPort!

=0xf7）;

returnVal;

}

return0xff;

}

/**********************按键值处理函数，返回扫键值******************/

ucharKeyPro（void）

{

switch（KeyScan（））

{

case0xee:

return1;break;//1按下相应的键显示相对应的码值

case0xde:

return2;break;//2

case0xbe:

return3;break;//3

case0xed:

return4;break;//4

case0xdd:

return5;break;//5

case0xbd:

return6;break;//6

case0xeb:

return7;break;//7

case0xdb:

return8;break;//8

case0xbb:

return9;break;//9

case0xe7:

return10;break;//删除

case0xd7:

return0;break;//0模式

case0xb7:

return11;break;//确定

case0x7e:

return13;break;//开启

case0x7d:

return14;break;//清零

case0x7b:

return15;break;//退出

case0x77:

return16;break;//权限

default:

return12;break;

}

三．液晶显示设计

由于是显示数据，所以就要用到如下几个显示子程序，分别是：

开锁状态显示子程序、密码输入及修改状态显示子程序、密码输入错误后的提示子程序。

密码在规定的时间内输入错误次数超过3次后的锁定状态显示子程序，输入密码错误的情况下清除密码子程序等。

动态显示主要程序：

voiddelay_gd（intms）

{//延时子程序

inti;

while（ms--）

{

for（i=0;i<250;i++）

{

_nop_（）;

}

bitlcd_bz（）

{//测试LCD忙碌状态

bitresult;

rs=0;

lcdrw=1;

lcden=1;

_nop_（）;

result=（bit）（P0&0x80）;

lcden=0;

returnresult;

}

voidlcd_wcmd（ucharcmd）

{//写入指令数据到LCD

while（lcd_bz（））;

rs=0;

lcdrw=0;

lcden=0;

_nop_（）;

P0=cmd;

_nop_（）;

lcden=1;

_nop_（）;

lcden=0;

}

voidlcd_pos（ucharpos）

{//设定显示位置

lcd_wcmd（pos|0x80）;

}

voidlcd_wdat（uchardat）

{//写入字符显示数据到LCD

while（lcd_bz（））;

rs=1;

lcdrw=0;

lcden=0;

P0=dat;

_nop_（）;

lcden=1;

_nop_（）;

lcden=0;

}

voidlcd_init（）

{//LCD初始化设定

lcd_wcmd（0x38）;//16*2显示，5*7点阵，8位数据

delay_gd

（1）;

lcd_wcmd（0x0c）;//显示开，关光标

delay_gd

（1）;

lcd_wcmd（0x06）;//移动光标

delay_gd

（1）;

lcd_wcmd（0x01）;//清除LCD的显示内容

//delay_gd

（1）;

}

voidlcd_gundong（uchar*dis1）

{

uchari;

lcd_init（）;//初始化LCD

display2（date）;

delay_gd（10）;

lcd_wcmd（0x06）;//向右移动光标

lcd_pos（0）;//设置显示位置为第一行的第1个字符

i=0;

while（dis1[i]!

='\0'）

{//显示字符"CQUniversity"

lcd_wdat（dis1[i]）;

i++;

temp=KeyPro（）;

if（temp==13）break;

delay_gd（30）;//控制两字之间显示速度

}

delay_gd（200）;//控制停留时间

lcd_wcmd（0x01）;//清除LCD的显示内容

display2（date）;

}

静态显示主要程序：

voidwrite_com（ucharcom）

{

P0=com;

rs=0;

lcden=0;

delay（5）;

lcden=1;

delay（5）;

lcden=0;

}

voidwrite_date（uchardate）

{

P0=date;

rs=1;

lcden=0;

delay（5）;

lcden=1;

delay（5）;

lcden=0;

}

voidinit（）

{

lcden=0;

write_com（0x38）;

delay（10）;

write_com（0x0c）;

delay（10）;

write_com（0x06）;

delay（10）;

write_com（0x01）;

delay（10）;

}

/************************定时中断***********************/

voidintrupt（）

{TMOD=0X10;

TH1=（65536-50000）/256;

TL1=（65536-50000）%256;

EA=1;

ET1=1;

TR1=1;

}

voidw_cht（uchardat）

{

uchardat1,dat2;

dat1=dat/10;

dat2=dat%10;

write_com（0x80+0x40+0x06）;

write_date（0x30+dat1）;

write_date（0x30+dat2）;

}

voidT_rupt（）interrupt3

{

TH1=（65536-50000）/256;

TL1=（65536-50000）%256;

t0++;

if（t0==20）

{

t0=0;

miao--;

if（miao>0）

w_cht（miao）;

else

TR1=0;

}

/**********************显示部分************************/

voiddisplay1（uchar*tab）

{

uchari;

write_com（0x80）;

for（i=0;i<16;i++）

{write_date（*tab）;

tab++;

}

voiddisplay2（uchar*tab）

{

uchari;

write_com（0x80+0x40）;

for（i=0;i<16;i++）

{write_date（*tab）;

tab++;

}

四．语音提示设计

使用独立按键模式，将需要播放的录音录入ISD1760芯片内部，再使用SPI程序控制方式将ISD1760芯片内部的指定地址的录音播放出来。

voidPlay（ucharnum）//形参=1放1段，2放2段，3放3段，4放4段。

16个地址是2秒。

{

if（num==0x01）{StartAdr=0x001e;EndAdr=0x0028;}

elseif（num==0x02）{StartAdr=0x0029;EndAdr=0x0033;}

elseif（num==0x03）{StartAdr=0x0034;EndAdr=0x003c;}

elseif（num==0x04）{StartAdr=0x003d;EndAdr=0x0045;}

elseif（num==0x05）{StartAdr=0x0046;EndAdr=0x004f;}

elseif（num==0x06）{StartAdr=0x0050;EndAdr=0x005b;}

elseif（num==0x07）{StartAdr=0x005f;EndAdr=0x006b;}

elseif（num==0x08）{StartAdr=0x006c;EndAdr=0x0079;}

elseif（num==0x09）{StartAdr=0x007a;EndAdr=0x0087;}

elseif（num==0x0a）{StartAdr=0x0088;EndAdr=0x0095;}

elseif（num==0x0b）{StartAdr=0x0097;EndAdr=0x00a2;}

elseif（num==0x0c）{StartAdr=0x00a3;EndAdr=0x00b1;}

elseif（num==0x0d）{StartAdr=0x00b2;EndAdr=0x00c0;}

elseif（num==0x0e）{StartAdr=0x00c5;EndAdr=0x00d6;}

elseif（num==0x0f）{StartAdr=0x00d7;EndAdr=0x00e4;}

elseif（num==0x10）{StartAdr=0x00e7;EndAdr=0x00f6;}

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