电子密码锁报告.docx
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电子密码锁报告
电子密码锁报告
课程设计说明书
课程设计名称：
微机接口技巧课程设计
题目：
仿照电子暗码锁
学生姓名：
专业：
电子信息工程
年级：
学号：
指导教师：
日期：
2020年2月6日
电子暗码锁
摘要：
提出了一个电子暗码锁的设计筹划，该设计筹划经由过程AT89C52单片机对全部体系进行核心操纵，再外加4×4矩阵键盘电路，显示电路，开锁和报警电路，分别对键盘输入，LCD1602显示，开锁灯和报警灯进行整体操纵。
最后将键盘输入旌旗灯号送人AT89C52单片机，经由软件的操纵，在LCD上显示输出响应的暗码，暗码的位数为5位。
体系能完成锁闭状况显示、暗码输入缺点超次专门，初始化设置用户暗码等全然的暗码锁功能。
关键词：
AT89C52LCD1602电子暗码锁4×4矩阵键盘
Abstract：
Thispaperputsforwardadesignschemeofelectronictricklock,thedesignthroughtheAT89C52singlechipmicrocomputertothewholesystemcorecontrol,againplus4*4matrixkeyboardcircuit,displaycircuit,thelockandalarmcircuitrespectively,thekeyboardinput,LCD1602display,unlockingthelampandalarmlampforoverallcontrol.FinallythekeyboardinputsignalforAT89C52singlechipmicrocomputer,throughsoftwarecontrol,displayedonLCDoutputcorrespondingpassword,thepasswordforthenumberfive.Thesystemthecompletelockdownstatusdisplay,passwordinputerrorTransdimensionalabnormal,initialsettinguserpasswordsandotherpasswordlockfunction.
Keywords:
AT89C52LCD1602Electronicpasswordlock4×4keyboard
目次
第1章绪论
现代是一个科技快速成长的时代，人们对本身的生活有了越来越高的要求，生活质量的进步，也是我们对资深家当的安稳有了加倍浓厚的爱护欲。
智能仪器的应用在日常生活中越来越广泛，在各个方面都获得应用成长，不管是科技的成长照样生活的须要，现在都差不多离不开智能电子仪器。
而传统的机械锁因为其构造的简单，被撬的时刻习认为常，使我们的家当以及人身安稳有了专门大年夜的隐患，这致使我们寻求更好的安稳方法。
电子锁因为其保密性高，应用灵活性好，安稳系数高，受到了宽敞年夜用户的爱好。
同时暗码锁的情势多样，有声控暗码锁，电子暗码锁等，社会上大年夜多应用电子按键暗码锁。
1.1电子暗码锁的背景
跟着人们生活程度的进步和安稳意识的加强，对安稳的要求也就越来越高。
跟着电子技巧的成长，各类电子产品应运而生，电子暗码锁确实是个中之一。
这种锁是经由过程键盘输入一组暗码完成开锁过程。
研究这种锁的初志，确实是为进步锁的安稳性。
因为电子锁的密钥量（暗码量）极大年夜，能够与机械锁合营应用，同时能够幸免因钥匙被仿造而留下安稳隐患。
电子锁只需记住一组暗码，无需携带金属钥匙，免除了人们携带金属钥匙的懊末路，而被越来越多的人所观赏。
电子锁的种类繁多，例如数码锁，指纹锁，磁卡锁，IC卡锁，生物锁等。
但较有用的照样按键式电子暗码锁。
1.2单片机的全然介绍
单片微型运算机简称单片机，是典范的嵌入式微处理器（MicrocontrollerUnit），
常用英文字母的缩写MCU表示单片机，单片机又称单片微操纵器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个运算机体系集成到一个芯片上。
单片机由运算器，操纵器，储备器，输入输出设备构成，相当于一个微型的运算机（最小体系），和运算机比拟，单片机缺乏了外围设备等。
概括的讲：
一块芯片就成了一台运算机。
它的体积小、质量轻、价格廉价、为进修、应用和开创供给了方便条件。
同时，进修应用单片机是明白得运算机道理与构造的最佳选择。
1.3keilc51的优势
⒈KeilC51生成的目标代码效力专门之高，多半语句生成的汇编代码专门紧凑，轻易明白得。
在开创大年夜型软件时更能表现高等说话的优势。
第2章总体设计筹划切实事实上定
整体筹划切实事实上定对设计专门重要，一样选择比较简单易明白、设计起来不费时的筹划，也要依照本身所熟悉的软件和硬件来确信。
2.1电子暗码锁设计的要求
（1）设置为五位的初始暗码“12345”，输入的暗码显示在LCD屏上；
（2）上电后，LCD显示屏上显示“welcomeenter:
yourpassword”,输入暗码精确时，LCD上显示“passwordright!
”,输入缺点暗码时，LCD上显示“passworderror!
”，进入设置新暗码状况后，LCD上显示“Enternewword!
”;
（3）输入精确的初始暗码后，点“设置”键能够设置新的暗码；
（4）输入精确的暗码，开锁灯亮，输入三次缺点暗码时，报警灯亮；
（5）4×4的矩阵键盘个中包含0－9的数字键和A－F的功能键；
（6）暗码可由用户修改，但只支撑五位数的暗码。
2.2总体筹划的选择
不论选择什么筹划，都须要有输入暗码、暗码比较、开锁报警电路，只有全部设计的核心操纵不一样。
2.2.1筹划的比较
本次设计的暗码锁电路重要由四个模块构成：
键盘输入模块，数据处理模块，显示操纵模块，驱动模块和报警模块。
计整洁：
用以74LS112双JK触发器构成的数字逻辑电路作为暗码锁的核心操纵，在暗码储备电路时先焊接固定的暗码电路，使其不克不及更换，在输入按钮开关处输入暗码，当第一个暗码按下时触发5s准时，5s准时完自锁住按钮开关使其不克不及再输入暗码，暗码输入到输入锁存电路中和已储备的暗码进行暗码比较若暗码精确则开锁，若暗码不精确触发20s准时报警，暗码锁电路包含：
键盘输入、暗码修改、暗码检测、开锁电路、履行电路、报警电路、键盘输入次数锁定电路等，其道理框图如下图。
图2.2.1计整洁的道理图
筹划二：
采取一种是用以AT89C52为核心的单片机操纵筹划。
PIC单片机采取RESC指令集和哈佛总线构造，硬件资本丰富，集成有EEPROM、DAC、PWM及看门狗电路等，硬件电路设计简单，设计成本低，整机机能高。
PIC16F84单片机共18个引脚，13个可用I/O口，1K*14的Flash法度榜样储备器，36*8的经营唉RAM通用存放器，64*8的EEPROM的数据储备器，8级客栈等。
8位数数据线接4*4键盘矩阵电路，A、B、C、D为备用功能键，RA0/RA1输出4组编码数据，经74LS139译码后输出逐行扫描新号，送RB4~RB7列新号输入端。
RB2经由过程三极管去工继电器。
该暗码锁的有效暗码长度为4位，依照实际情形，可经由过程修改源法度榜样增长暗码位数。
产品处事暗码为3345，按3号键可修改暗码，按#号键停止。
输入暗码并按#号键确认之后，RB2输出高电平，继电器闭合，履行一次开锁工作。
若用户输入的暗码精确，扬声器发出一声稍长的“滴”提示声；若输入的暗码与前次修改的不符，则发出短促的“滴”声。
若连续3次输入暗码缺点，法度榜样锁逝世，扬声器报警，明白CPU被复位或从新上电。
其道理图如图所示。
图2.2.2单片机体系操纵道理图
2.2.2筹划论证确信
计整洁是采取整体硬件体系来设计，因此不须要编写法度榜样，然则电路复杂，全部运作过程差不多上经由过程电路来设计。
电子暗码锁的全然功能能够或许实现功耗较低，但暗码不克不及修改，暗码为预先设置的初始暗码，别的，输入暗码后主动开锁，从安稳性的角度来说不如何保险。
筹划二应用单片机警活的编程设计和强大年夜的I/O端口，及其操纵的精确性，不只能实现全然的暗码锁功能，还能够增加掉落电储备、声光提示等功能，STC89C52系列单片机,高速、低功耗、新增在体系／在应用可编程（ISP,IAP）功能，使不具有E2PROM的单片机具有了E2PROM的功能,能够在线对现场汗青数据的储备功能。
采取STC89C52单片机设计的电子暗码锁,应用内部E2PROM资本,不须要外接法度榜样储备器就能完成修改暗码等多种功能,同时保密性高、成本低、简单易行,相符室庐、部分办公安稳要求。
键盘电路采取矩阵式键盘，显示电路采取四位数码管动态显示方法，动态显示相关于静态显示有占用I/O口资本少的特点，正好合适于本体系。
因此选择更便利、更削减资本的筹划二，作为本次设计的整体筹划。
第3章单位设计模块
电子暗码锁是一种仿照的电子锁，是应用单片机集成芯片来操纵，经由过程矩阵键盘的数字输入，LCD显示屏的显示，外接开锁和报警电路来实现的。
3.1MCS－51单片机最小体系电路
AT89C52是MCS－51中的一种型号，单片机是把那些作为操纵应用所必须的全然内容都集成在一个尺寸有限的集成电路芯片上。
按功能划分，它由以下功能部件构成：
（1）微处理器（CPU）；
（2）数据储备器（RAM）；
（3）法度榜样储备器（ROM/EPROM），8031没有此部件；
（4）4个8位并行I/O口（P0口、P1口、P2口、P3口）；
（5）1个串行口；
（6）2个16位准时器/计数器；
（7）中断体系；
（8）专门功能存放器（SFR）。
图3.1.1AT89C52的封装图
3.1.1复位电路
MCS－51的复位是由外部的复位电路来实现的，复位电路平日采取的是上电主动复位和按钮复位两种方法。
本次设计的复位电路是按键手动复位电路，如图3.1.2所示。
按键手动复位有电平方法和脉冲方法两种，个中电平复位是经由过程RST端经电阻与电源
接通而实现的，按键脉冲复位则是应用RC微分电路产生的正脉冲来实现的。
复位后的状况：
a、复位后PC值为0000H，注解复位后的法度榜样从0000H开端履行。
b、SP值为07H，注解客栈底部在07H，一样须要从新设置SP值。
c、P0～P3口值为FFH。
P0～P3口用作输进口时，必须先写入“1”。
单片机在复位后，已使P0～P3口每一端线为“1”，为这些端线用作输进口做好了预备。
图3.1.2本次设计的复位电路
3.1.2时钟电路
时钟电路用于产生MCS－51单片机工作时所必须的时钟操纵旌旗灯号，内部电路在时钟旌旗灯号操纵下，严格地按时序履行指令进行工作。
时钟频率直截了当阻碍单片机的速度，时钟电路的质量也直截了当阻碍单片机体系的稳固性。
此次设计采取的是内部时钟方法，在51内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大年夜器，该高增益反相放大年夜器的输入端为芯片引脚XTAL1，输出端为引脚XTAL2，两个引脚跨接石英晶体振荡器和微调电容，如许就构成了一个稳固的自激振荡器电路。
图如下：
图3.1.3起振电路
3.2按键模块
本设计就采取行列式键盘，同时也能削减键盘与单片机接口时所占用的I/O线的数量，在按键比较多的时刻，平日采取如许方法。
每一条程度（行线）与垂直线（列线）的交叉处不相通，而是经由过程一个按键来连通，应用这种行列式矩阵构造只须要N条行线和M条列线，即可构成具有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体系中，键盘处理法度榜样起首履行等待按键并确认有无按键按下的法度榜样段。
4×4矩阵键盘的工作道理
在键盘中按键数量较多时，为了削减I/O口的占用，平日将按键分列成矩阵情势，如图4所示。
在矩阵式键盘中，每条程度线和垂直线在交叉处不直截了当连通，而是经由过程一个按键加以连接。
如许，一个端口（如P1口）就能够构成4*4=16个按键，比之直截了当将端口线用于键盘多出了一倍，同时线数越多，差别越明显，比如再多加一条线就能够构成20键的键盘，而直截了当用端口线则只能多出一键（9键）。
由此可见，在须要的键数比较多时，采取矩阵法来做键盘是合理的。
由於这种4×4的矩阵式按键是机械式的开关，当按键被按下时，键会震动一小段时刻才稳固，为了幸免让8051误判为多次输入同一按键，我们必须在侦测到有按键被按下，就Delay一小段时刻，使键盘以达稳固状况，再去判读所按下的键，就能够让键盘的输入稳固。
图3.2.1为键盘整体模框图：
图3.2.14×4的矩阵键盘框图
3.3显示模块
显示设计采取字符型液晶屏设计，由单片机的P0口操纵。
选用的是微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧的LCD1602液晶屏。
LCD1602采取标准的16脚接口，个中：
第2脚：
VCC接5V电源正极。
第3脚：
V0为液晶显示器比较度调剂端，接正电源时比较度最弱，接地电源时比较度最高（比较度过高时会产生“鬼影”，应用时能够经由过程一个10K的电位器调剂比较度）。
第5脚：
RW为读写旌旗灯号线，高电平
（1）时进行读操作，低电平（0）时进行写操作。
第6脚：
E（或EN）端为使能（enable）端。
第7～14脚：
D0～D7为8位双向数据端。
图3.3.1显示屏的封装图
3.4开锁报警电路
用户经由过程LCD的提示信息，用键盘输入精确暗码，从而达到开锁的目标。
在本次设计中，基于节俭材料的原则，临时用发光二极管代替电磁锁和报警器，发光管亮，表示开锁；灭，表示没有开锁。
暗码输入精确，操纵开锁的发光二极管亮，输入缺点，则不亮；暗码输入缺点次数跨过3次，操纵报警的发光二极管亮，开锁的发光二极管不亮。
下图为开锁报警的电路图：
图3.4.1开锁报警设计电路
第4章体系软件设计
在体系设计中，除了硬件设计之外，软件设计也是专门重要的，它是体系工作的批示者，是以体系软件设计时要遵守构造合理、操作机能好、具有必定的爱护方法、兼容性好的设计原则来开创设计。
暗码锁体系软件设计重要包含主法度榜样模块、暗码比较确信模块、键盘扫描模块、修改暗码模块。
4.1主法度榜样模块
主函数重要完成体系的初始化，设置数据指针，以及调用显示等。
主函数法度榜样框图如下所示：
4.2键盘扫描部分
键盘采取查询的方法，放在主法度榜样中，当没有按键按下的时刻，单片机轮回主法度榜样，一旦有按键按下，便转向响应的子法度榜样处理，处理停止再返回。
键盘应用矩阵式键盘，由行和列构成，CPU对所有键盘进行监督，从而实现逐列扫描键盘确信被按键的具体地位、确信键盘上有无键按下、清除去颤抖、确信闭合的键是否开释等功能键盘。
扫描的流程图如下：
否
是
否
是
是
否
是
图4.2.1键盘扫描流程图
4.3暗码修改模块
在暗码输入精确情形下，能够按下“重置暗码”对暗码进行从新设置，每设定一位就将暗码储备起来，当设置5位暗码完毕后，体系将主动跳到法度榜样开端，调用新设置的暗码。
修改暗码的流程图：
否
是
否
是
图4.4.1暗码修改流程图
4.4暗码比较模块
该模块的功能是将键盘输入的暗码应用if语句与设定的暗码进行逐个比较，若暗码完全精确则开锁；若不精确，缺点次数跨过3次则开启报警电路，可从新输入暗码。
其暗码输入和比较判决流程图如下：
返回
图4.5.1暗码比较流程图
第5章体系调试仿真和误差分析
软件的调试和仿真在设计中是弗成缺乏的一环，经由过程软件的调试能够明白得到设计的精度，和缺点不足的处所，仿真则是能够看到设计的成果，是仿照成果，除了外界的情形阻碍身分，仿真成果确实是我们要获得的成果。
5.1法度榜样的调试
在应用Keil进行法度榜样调试时，要先建立“Target”。
在调试过程中可设置断点，可依照调试的成果查看法度榜样完全度和缺点部分。
在最后的调试成果中，“Build”中显示0Error（s）,0Warning（s）时，则表示全部法度榜样没出缺点。
调试的示例图如下：
图5.1.1调试示例图
5.2体系仿真
图5.2.1是上电后的显示成果：
图5.2.2是输入精确的暗码显示成果：
图5.2.3是暗码输入缺点的成果图：
图5.2.4是缺点暗码输入跨过3次的报警显示图：
新暗码的设置过程：
需输入一次精确的初始暗码，开锁成功后，点“设置”键，即可在键盘上输入新的暗码，确信后，再次输入新的暗码，可确认到新暗码设置成功。
图5.2.5是开锁后，进入设置状况的显示图：
图5.2.6是新暗码设置成功的状况显示图：
5.3误差分析
在本次设计中，按键的颤抖存在必定的体系误差。
键的闭合和断开过程平分别存在颤抖期，而颤抖时刻长短和开关的机械特点有关，一样为5～10ms。
键的闭合与否，反应在行线输出电压上显现高电平或者是低电平，假如高电平表示键断开，低电平表示键闭合。
为了确保CPU对一次按键动作只确认一次按键有效，必须清除闭合和断开过程中的颤抖期。
清除颤抖的方法：
采取软件来清除按键颤抖的全然思惟：
在第一次检测到有键按下时，该键所对应的行线为低电平，履行一段延时10ms的子法度榜样后，确认该行线电平是否仍为低电平，假如仍为低电平，则确认为该行确切有键按下。
当按键松开时，行线的低电平变为高电平，履行一段延时10ms的子法度榜样后，检测该行线为高电平，说明按键确切差不多松开。
第6章结论
以上是我们课程设计所做的电子暗码锁电路，它经常过多次修改和调试，是一个靠得住、有用的设计，全然上知足了所设计的要求，仿确实成果在大年夜体上达到了所假想的后果，让我对电子暗码锁的构成部分又有了更熟悉的熟悉。
电子暗码锁相关于通俗的锁，有专门多优良的机能特点，例如，保密性好，暗码可更变，误码输入爱护功能，操作简单，干扰码功能，安保功能，主动上锁等功能。
在实际电路的调试过程中，我们碰到了专门多问题，这使得我们不得不经由过程多种门路来解决，加强了我们经由过程收集，藏书楼等门路来查询材料主动解决问题的才能。
关于查阅材料仍无法解决的问题，我们经由过程与同窗评论辩论，询问师长教师等门路解决了我们面对的困难和问题。
因此此次做的电子暗码锁，整体上是完成了，但在制造过程中仍旧存在一些问题，例如按键辨认迟缓，须要等待几秒钟，体系才能辨认所按键的按钮数字；安稳机能不完美，因为在法度榜样中设置的初始暗码简单，因此在日常生活专门轻易被人窃取；法度榜样的编写比较复杂，不敷简单易明白。
因此，电子暗码锁还有待改进，不仅要在硬件设计长进行改进，法度榜样的编写也有待加强。
在功能方面也有大年夜大年夜加强的空间，如增长一些优良功能的感化，火警报警功能、入侵感应功能等等。
第7章总结
经由差不多两周的重要设计，终于顺利完成了设计义务。
本次课程设计主假如针对暗码锁体系做了具体介绍，以AT89C52为核心，并经由过程调试运行能够实现数码管显示器显示暗码输入的相干信息，经由过程10位数字按键（0~9）设置5位数字（0~9）暗码，实现2位功能按键A（输入校验暗码并验证暗码）和B（设置新暗码），应用继电器仿照电子门锁作出是否开门以及报警等反响。
经由过程课程设计让我对单片机体系有了较具体的明白得，同时触及到与其相干的专门多新常识，同时跟着电子技巧的成长简略单纯数字电压表也会越来越完美，作为大年夜学生的我们应当跟上时代的方法，时刻存眷形势变更，赓续充分更新本身的常识。
在此次课程设计的过程中，我认为既锤炼了我们的实际着手才能，也再一次复习了往常进修的数电常识，对逻辑门逻辑电路，各类全然集成芯片都有了进一步的明白得。
由简单的抽象明白得到实际认知。
应用Proteus仿真软件使我们加倍明白得他们的功能，也使我们加倍明白得一个设计完全的不易。
经由过程此次课程设计，我认为进修像数电如许应用的常识，不仅要操纵书本上的全然内容，还要灵活思虑，善于拜年话，如许才能找到最优设计，达到事半功倍的后果。
此次设计使我加倍明白得了本身所学的常识是多么的有限，本身的各个方面都须要再加强。
而我们要面对社会的挑战，只有赓续的进修、实践，再进修、再实践；才能使本身不被社会镌汰。
在此次设计中，也要感激同组的同窗的赞助，互相评论辩论中也使我进修了他们不合的思虑方法，练习了我的团队合作才能，使我明白了集团合作的重要性。
在那个地点同时也要感谢指导老师杨帆师长教师，因为对往常所学常识的遗忘，我在最初的一个礼拜里老是不明白该如何入手，恰是有了杨帆师长教师的指导我的课程设计才得以顺利进行。
在申报的撰写和设计模块的仿真过程中，我也获得了专门多同窗和同伙的赞助与支撑，在那个地点一并表示感激。
最后，衷心感谢指导师长教师!
感激您在百忙之中介入我的设计指导和申报评阅工作。
感谢!
9参考文献：
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高等教诲出版社，2010.5.
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清华大年夜学出版社，2005.
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[10]、邵贝贝.单片机嵌入式应用的在线开创方法.清华大年夜学出版社,2006.3
附录一：
整体电路设计图
附录二：
法度榜样代码
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
ucharcodetable[]="welcome.enter:
";
ucharcodetable1[]="yourpassword";//上岸界面
ucharcodeerror[]="Passworderror!
";//暗码输入缺点
ucharcoderight[]="Passwordright!
";//暗码输入精确
ucharcodeneww1[]="Enternewword!
";//15个，输入新暗码
voidjianpan（）;
ucharsaomiao（）;
charpanduan（）;
voidwaitpd（）;
sbitsda=P2^1;//
sbitscl=P2^0;//
sbitlcden=P2^5;
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