智能密码锁单片机课程设计报告书Word下载.docx
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封面
课程设计任务书
第1章概述（课题设计的要求、目的及意义）
第2章系统总体方案选择与说明（系统硬件电路设计框图与工作原理）
第3章硬件电路设计（各部分电路设计、原理、参数计算、I/O分配等）
第4章应用软件设计（流程图、算法等）
*第5章系统仿真调试
第6章硬件调试与结果分析（开发板焊接、性能测试、结果、操作说明）
第7章结束语（系统设计小结：
已完成的工作、效果、特色、不足与展望）
致
参考文献
附录A系统硬件电路原理图
附录B程序清单
评分表
进度安排
设计时间为两周
第一周
星期一、上午：
布置课题任务，讲课及课题介绍
下午：
借阅有关资料，总体方案讨论
星期二、确定总体设计方案
星期三、硬件模块方案设计
星期四、软件模块方案设计
星期五小系统焊接与调试；
第二周
星期一、各硬件模块设计
星期二、各软件模块设计
星期三、各软件模块设计
星期四、写说明书
星期五、上午：
写说明书，整理资料
下午：
交设计资料，答辩
参考文献
参考文献
[1]王迎旭等.单片机原理及及应用[M]机械工业.2012年
[2]龚建伟、熊光明等.Visual.c.Tubor.c串口通信[M]
[3]康华光等.模拟电子技术第五版[M]高等教育2011年
[4]杜树春等.单片机C语言[M]航空航天大学
第1章概述
1.1课题设计要求
1.1.1设计容：
①密码可设4~8位，并可在线修改并存储；
②密码输错3次应有报警信号提示，并有特殊密码解除；
③出开锁时外的时候，要求显示的是时间；
④信号可以通过继电器输出。
1.1.2设计要求：
⑴根据课题要求，确定智能电子密码锁的硬件;
⑵进行系统的硬件设计；
⑶完成必要的参数计算与元器件选择；
⑷完成应用程序设计；
⑸进行单元电路及应用程序的调试；
1.2课题设计目的及意义
学会灵活运用单片机，包括编程、下载和运行等，学会使用keil和protues编程和仿真。
通过本次课题设计真正的掌握单片机的设计和运用技术。
学会IIC虚拟总线、矩阵键盘、LCD1602的编程方法及使用
第2章系统总体设计方案与说明
2.1系统硬件设计框图
根据本系统设计的要求，以STC89C52RC单片机为核心设计了LCD1602显示电路，按键电路,AT24C02的IIC虚拟总线电路,蜂鸣器报警电路,指示灯显示电路，继电器模拟开锁电路。
同时也包括了单片机的最小系统（复位电路、晶振电路、电源电路）。
图2.1系统结构图
2.2系统硬件工作原理
系统由单片机最小系统、1602液晶显示电路、矩阵键盘按键、LED显示电路和蜂鸣器报警电路等组成本电路是由STC89C52RC单片机为控制核心，具有与8051系列单片机完全兼容的效果。
51单片机为CPU，进行对外围电路的控制，当有密码输入时，检测所输入的密码是否正确，如果正确则CPU发送信号给显示电路，显示解锁信息，同时继电器打开，指示灯亮，表示解锁。
如果密码错误，1602提示错误，如果输入三次密码错误，则报警，同时锁住键盘。
只有通过PC机才能解除警报。
在解锁状态下，可以查看用户信息。
当上锁时，显示时间，每次显示的时间都存入24C02,以便下次上锁继续从此时间显示，在这期间是不能输入密码的。
当输入密码的时候想取消上次操作，可以按下取消键撤销。
如果忘记密码，可以通过PC机初始化密码。
第3章硬件电路设计
3.1I/O端口分配表
对于本系统设计的需求和图2.1的系统结构图，其端口分配如表3-1所示。
表3-1I/O端口分配表
P0.0~P0.7
1602D0~D7
P3.5
24C02SDA
P2.0~P2.7
矩阵键盘
P3.6
1602E
P3.2
1602RS
P3.7
蜂鸣器
P3.3
1602RW
P1.7
LED和继电器
P3.4
24C02SCK
RXD、TXD
PC串口线
3.2时钟电路设计
时钟电路是采用部时钟电路，晶体频率是采用12MHZ的石英晶体,两个30pf的瓷电容谐振，机器周期为1us。
分别接在单片机的18和19管脚，电路图如图3.2所示。
图3.2时钟电路
3.3复位电路设计
该系统设计是采用的按键上电复位电路，其中电阻是采用10K，22uF的电解电容，还有一个按键产生按键复位接在单片机机的第9管脚。
其电路图如图3.3所示。
图3.3按键上电复位电路
3.4显示电路设计
本系统设计所用的是背光的液晶1602，其作用是显示用户的当前操作。
LCD1602是一个16列×
2行的显示屏。
其中数据管脚D0~D7接单片机的P0~P3管脚，寄存器选择管脚RS接单片机的P3.2管脚,读写管脚R/W接P3.3，使能管脚E接P3.6。
电源正极VDD和背光正极A接VCC，电源负极VSS和背光负极K接GND，对比度管脚VEE接一个电位器来调节对比度。
其电路图如图3.4所示（由于仿真图的原因图中的电源管脚、电位器、背光正负极为画出）
图3.4LCD1602液晶显示电路
3.5按键电路设计
根据本系统设计的结构图，需要用到16个键，作用和功能分别为10个数字键、修改密码、查看用户信息、解锁、上锁、确定、撤销。
为了节省单片机的I/O口，采用4×
4的矩阵键盘方式，即键盘组合方式是4行4列。
其中行由上到下依次接P2.0~P2.3,列由左到右依次接P2.4~P2.7。
其功能和作用如图3.5所示。
图3.5矩阵键盘按键电路
3.6报警电路设计
当密码输错三次时，系统要求产生一个报警信号,用一个蜂鸣器来实现这一功能。
由P3.7引出接NPN三极管来控制三极管的导通与截止，三极管的发射极接100Ω的电阻。
其电路图如图3.6所示。
图3.6蜂鸣器报警电路
3.7模拟开锁电路和指示灯电路设计
根据本系统设计要求要以一个继电器模拟开锁开关，当开锁的时候就可以产生一个开锁的信号,由P1.7引出接继电器,同时接一个指示灯的阴极来表示已开锁。
其电路图如图3.7所示。
图3.7继电器模拟开关电路
第4章应用软件设计
根据本系统设计需要实现的功能，采用了模块化编程。
因此设计了主程序，还有若干子程序。
其中主程序负责扫描键盘，负责对键盘的输入的命令进入子程序进行处理。
所有的子程序包括判断密码子程序，上锁子程序，修改密码子程序，查看用户信息和报警子程序。
图4软件设计总流程图
判断密码子程序的算法：
将原密码读出存在一个数组b中，也将其长度存在一个变量longth中，将输入的密码也存在一个数组a中。
当按下确定键，两个数组比较是否相等。
上锁子程序算法：
启用定时器中断，定时一秒变量sec加一，然后判断秒是否到60，再判断分是否到60，之后就分秒时都存入24C02的地址20,21,22当中。
修改密码子程序算法：
沿用判断子程序的算法，同时用变量step来记录执行到第几步。
查看用户信息算法：
不停的显示几个用户信息。
报警子程序算法：
错误三次将蜂鸣器接通，之后一直扫描是否接收
到PC机解除警报的信号。
4.1主程序流程图
用户输入密码，输入正确则开锁，错三次报警，接收到初始化信号则密码初始化为1234，判断是否按下了查看用户信息键，在密码输入正确的情况下观看用户信息。
图如下:
图4.1主程序流程图
4.2子程序流程框图
4.2.1判断密码子程序流程图
图4.2.1判断密码子程序流程图
4.2.2上锁子程序流程图
图4.2.2上锁子程序流程图
4.2.3修改密码子程序流程图
图4.2.3修改密码子程序流程图
4.2.4查看用户信息子程序流程图
图4.2.4查看用户子程序流程图
4.2.5报警子程序流程图
Y
图4.2.5报警子程序流程图
第5章系统仿真
5.1系统仿真
通过keil将源程序编译成16进制HEX文件，再加入到C51单片机中。
如下图所示。
图5.1.1未运行时的仿真图
通过点击运行按钮之后，仿真图开始运行。
图5.1.2运行之后的仿真图
第6章硬件调试与结果分析
6.1硬件调试
将keil编译生成的HEX16进制文件下载到单片机中，实物图如下
图6.1.1正在输入密码
图6.1.3查看用户信息图6.1.4修改密码输入旧密码界面
图6.1.5修改密码输入新密码界面图6.1.6修改密码成功界面
图6.1.7电脑初始化密码界面图6.1.8电脑解除警报界面
6.2系统性能与操作说明
该密码锁的密码长度随用户自己设定（12位以），中间输错数字时可以撤销上次操作。
在密码正确的情况下可以查看用户信息，在密码错误三次的情况下，蜂鸣器会报警，需要在电脑用正确的用户名才能解除警报。
当忘记密码时，可以通过电脑用正确的用户名把密码初始化。
软件程序中在设定密码的尾部加了个字符‘a’，作为一个简单的加密工作。
电源一接通，LCD1602液晶显示屏显示“InputPassword”用矩阵键盘扫描的方式进行查询按键，当按下的“确定”键，密码与所设定的密码相符合时，LCD1602显示“Unlock”,同时继电器模拟接通，指示灯也亮表示解锁。
解锁状态按下“查看用户信息键”的时候，可以循环查看用户信息。
此时按下“解锁”键可以进入主界面，即输入密码的界面。
按下了“修改密码”键，LCD1602显示“OldPassword”,即输入旧密码,密码正确是才开始修改密码,LCD1602显示“NewPassword”,两次输入一样则设置成功,LCD1602显示“SetSuccess”和你所设定的新密码,下次要输入的密码则需要新密码才能解锁。
如果两次新密码设置不一样则表示设置不成功,LCD1602显示“Setfail”。
如果输入旧密码错误则显示“Error”，锁定键盘三秒后进入主界面。
按下了“上锁”键，则LCD1602显示时间（由于缺少DS1302等时钟芯片，所以用总共上锁了多少时间来模拟显示时间）。
在输入密码的过程中想取消上次所输入的一个数字时，按下“撤销”键，可以取消上次所输入的数字。
如果输出三次密码则蜂鸣器报警。
6.3系统结果分析
在实物的调试过程中，解除警报这个操作是我调试用的最长时间，刚开始每次解除警报之后，下次输入密码反应很慢，而且错三次之后不能准确报警，但是复位之后才能再次正确运行。
因此我就想到了用软件复位，通过定义ISP_CONTR的SWRET位置1，使单片机复位，完美解决以上问题。
在所有程序测试完成之后，以前还行，目前没有发现问题。
第7章系统设计总结
本系统可以随意修改密码（12位数字以的数字），查看用户信息，上锁显示时间，可以撤销很多上次输入。
通过PC机才可以解除警报，当忘记密码时，可以用PC机初始化密码。
其中程序里面的密码的后面加上字符‘a’，从而起到一种简单的加密，以便存储的密码不再是单一的数字。
本系统设计当中遇到主要问题如下
①解除警报。
通过定ISP_CONTR的SWRET位置1，使单片机复位，完美解决问题。
②容易被破解密码。
例如密码是1234，如果输入1234567，也能解锁。
因此在程序里面自动在密码的后面加入了字符‘a’，作为一个程序读取密码的结束标志，起到简单的加密。
本系统的缺陷在与要用串口线和PC机相连，这样既不方便。
希望将来能通过手机控制密码锁，当错误三次时，只有用户通过自己的手机发送短信才能解除警报和初始化密码。
参考文献
/******************************AT24C02.c************************/
#include<
reg52.h>
intrins.h>
#include"
delay.h"
#defineucharunsignedchar
sbitSCL=P3^4;
//定义串行时钟线
sbitSDA=P3^5;
//定义串行应答线
voidinit_24C02（）//初始化24C02
{
SCL=1;
_nop_（）;
//延时一个机器周期
SDA=1;
}
voidstart（）
SDA=0;
//当时钟线为高电平时数据线拉低,AT24C02开始工作
SCL=0;
//时钟线清零便于后续操作
voidstop（）//停止信号
//当时钟线为高电平时,数据线拉高AT24C02停止
voidWrite_Byte_24C02（uchardate）//写一个字节的数据
uchari;
for（i=0;
i<
8;
i++）//传送八位数据
{
date=date<
<
1;
//每次传送一位
SDA=CY;
//左移一位，将发送的最高位舍弃
}
//等待AT24C02的应答信号
ucharRead_Byte_24C02（）//读取一个字节数据
uchari,j,result;
i++）//每次读取一位
if（SDA==1）//读出高电平
j=1;
else//读出低电平
j=0;
result=（result<
1）|j;
//将读出来的数值放在最低位
returnresult;
//返回读出来的数值
voidclock（）//等待AT24C02的应答
uchari=1;
//SDA=1;
//_nop_（）;
while（SDA==1）//等待拉低做出应答
i++;
ucharRead_24C02（ucharaddress）
ucharReadData;
start（）;
Write_Byte_24C02（0xa0）;
//写入写数据的命令
clock（）;
Write_Byte_24C02（address）;
//写入地址
//将数据线和时钟线拉低
Write_Byte_24C02（0xa1）;
//写入读数据命令
ReadData=Read_Byte_24C02（）;
stop（）;
delay（200）;
returnReadData;
voidWrite_24C02（ucharaddress,uchardate）//在指定地址处写入数据
//开始AT24C02
Write_Byte_24C02（date）;
//写入读数据的命令
//停止24C02
/************************delay.c*********************************/
voiddelay1ms（intms）
uchari,j;
for（;
ms>
0;
ms--）
3;
i++）
for（j=0;
j<
99;
j++）
;
voiddelay（unsignedcharx）//x*0.14MS
unsignedchari;
{while（x--）
for（i=0;
i<
13;
i++）{}
/**********************单片码锁main.c***********************/
dianzisuo.h"
1602.h"
//sfrISP_CONTR=0xe7;
//定义ISP特殊寄存器
sbitLed=P1^0;
bitSolve=0;
bitChuShi=0;
bitled=0;
//定义报警灯标识
sbitbell=P3^7;
sbitr=P0^1;
ucharcodet[]={"
1234a"
};
//初始化密码为1234,a是密码的结束标志位
ucharcodenumtable[]={"
0123456789"
ucharh,fen,miao;
ucharsec=0;
ucharWarn=0;
/*voidsoft_reset（void）
（（void（code*）（void））0x0000）（）;
//程序从零开始执行
}*/
voidBell_（）
uchari=0,judge=0xff;
Init_ser（）;
//TR0=1;
while
（1）//错误三次锁定键盘开始报警
{
bell=0;
led=0;
if（led）
P1=（0xf0|Unlock）;
delay（200）;
led=0;
}
else
led=1;
P1=（0xff|Unlock）;
}
//Init_ser（）;
if（Solve==1）//接收到PC机发送的解除警报则解除警报
Solve=0;
bell=1;
Warn=0;
delay（100）;
//延时一段时间等硬件做好准备
ISP_CONTR=0x20;
//将SWRET位置1，使单片机复位
//Init_Timer（）;
voidLock_Time（）
//bitFlag;
uchari,judge;
ucharshi,ge;
//十位和个位
Init_Timer（）;
//初始化时间设置
TR0=1;
lcd_cmd（0x01）;
//清屏幕
lcd_cmd（0x0c）;
h=Read_24C02（20）;
fen=Read_24C02（21）;
miao=Read_24C02（22）;
while
（1）
if（miao==60）
fen++;
miao=0;
//Flag=1;
if（fen==60）
h++;
fen=0;
//Flag=1;
//Flag=0;
shi=h/10;
ge=h%10;
lcd_cmd（0x80+4）;
lcd_date（numtable[shi]）;
lcd_date（numtable[ge]）;
lcd_date（'
:
'
）;
shi=fen/10;
ge=fen%10;
shi=miao/10;
ge=miao%10;
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