北邮密码锁小学期报告Word文件下载.docx
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1、密码键盘的输入：
包括0-9数字输入、A-F为功能键。
键盘默认如下：
1234
5678
90AB
CDEF
其中A代表reset（复位），B代表*，C代表关锁，D代表clear（删除），E代表change（修改），F代表#。
2、液晶显示：
主要用于液晶显示屏将具体输入数字用*号代替，便于用户看到自己是否输入六位。
最开始显示“Welcome”字样，然后显示操作指南“A=reset,B=*,C=close,D=del,E=change,F=#，”密码输入正确显示“right”,密码输入错误显示“wrong”。
（2）处理技术：
1、密码正误信息输出：
“确认”输入后，扫描键盘，与EEPROM中的内置密码相比较，若相同，进入“密码重置”功能；
否则，在三次提示输入错误后蜂鸣器鸣响报警。
2、密码重置：
密码正确后，提示是否修改密码，修改按“g”。
两次输入一致后修改内置密码并液晶屏文字提示。
否则进入“开锁功能”。
（3）扩展功能：
倒计时功能：
密码三次输入错误后需间隔1分钟（或更久）后才能再次输入，需两位数码管进入倒计时。
液晶显示变幻：
可实现闪烁，无限滚动等效果（利用C语言编程实现）。
基本原理：
二．硬件设计
1．系统硬件设计思路
系统以Atmega16单片机为控制核心，4*4键盘作为输入模块，1602液晶显示屏作为显示模块实现密码锁的各项功能。
（1）系统硬件方框图如下：
（2）系统工作的流程图如下
判断密码正误
正确
错误
判断是否修改密码
重新输入
判断三次内是否输入正确
否
是
LED灯亮（代表开启）
修改密码
及确认
2．电路连接原理
（1）键盘电路：
4*4键盘采用行列式键盘，使用单片机的8个I/O端口就可以控制16个按键。
键盘的8个引脚分别接在PORTB的8个端口。
对键盘进行扫描时，可以采用查询扫描的方法：
先对一行进行扫描，再对列进行扫描，直至将每行每列都扫描一次，通过单片机端口电平的变化，判断哪个按键被按下。
（2）LCD液晶显示电路：
1602液晶主要用于与用户交互，提示密码输入状态和显示结果。
其中LCD的7~14号引脚分别连结单片机的PORTA各端口，用于数据的并行传输。
4~6号引脚与PC0，PC1，PC7相连，分别控制RS（数据/指令寄存器选择）、RW（读写选择引脚）、E（读写使能引脚）。
相关功能，我们参照1602的数据手册。
（3）蜂鸣器电路：
蜂鸣器电路用于报警。
当密码输入错误时，单片机的PD1端口便会输出高电平，蜂鸣器即发出报警声。
（4）开锁电路：
在此，用指示灯模拟继电器。
当密码输入正确时，单片机的PD0端口便会输出高电平，此时发光二极管发光。
如果二极管亮，说明锁已开；
如果不亮，则锁未打开。
3．电路原理图
1．程序设计思想
（1）键盘扫描：
键盘扫描程序的流程图如下图所示。
对键盘进行查询扫描，确定有键按下后，读取键值，进行延时去抖，再次读取键值，若两次键值相等则返回键值。
一般情况下，我们运用软件进行延时去抖，通常用delay_ms（10），在此期间CPU不能进行其它工作。
（2）LCD显示程序：
根据1602的数据手册，我们可以针对其各引脚的定义和内部结构，定义显示字符函数、显示字符串函数、清屏函数和初始化函数，在后续程序中调用即可。
（3）整体流程：
此程序通过设置多个全局变量把各部分的程序统一成为整体。
其中input_sign用于标记是否有键按下，当其为1时代表有键按下；
state用于标记功能，state=0代表输入密码，state=1代表密码输入成功，state=2代表改密码，state=3代表修改键盘，state=4代表功能选择；
数组password[]用于存储密码；
数组key[][]用于存储键值。
运用if语句即可实现各种功能。
实验器材
4*4键盘
1个
1602液晶显示
蜂鸣器
发光二极管
1．实验历程
（1）9月22日确定设计方案
（2）9月23日-25日上午第一实验周期
9月23日，上午进行视频学习，下午完成电路的一些基本的连接。
9月24日上午，检查硬件和管脚。
观看关于键盘和液晶显示的所有视频。
有一个初步的想法。
完成所有电路的连线和布局。
9月24日下午，确定原设计方案下管脚不够。
更改设计方案：
取消数码管，准备将倒计时功能模块置于液晶屏上显示。
此时出现芯片无法写入的情况。
9月25日上午，和同组同学经过多方排除故障原因，最终更换芯片解决问题。
编写扫描键盘和在液晶显示屏上两个大函数。
（3）9月25日中午-9月27日上午第二实验周期
9月25日中午，完成线路重新设计及布局。
进入单步功能实现及测试。
9月25日下午，按照设计思想编写代码，主要是写键盘控制状态的那个功能函数，主要解决键盘控制不了显示屏的问题
9月26日上午，解决了键盘的控制问题。
然后检测并实现了前边写的LED双行显示功能。
9月26日下午，编好了显示屏和键盘的所有函数，并调试成功。
（3）9月26日晚至9月27日上午
26日晚调试基本功能成功。
并经过十几次的测试，解决了好多细小的问题。
和同伴编写了倒计时的代码。
27日上午，在其基础上添加显示指南代码，进行整体功能调试。
并请老师验收了实验。
2．系统测试过程和结果（截图）
（1）欢迎界面
（2）操作指南无限循环
（3）当任意按一个键，进入键盘解锁界面（4）进入输入密码界面
（5）输入六位密码（6）判断正误（左边正确，右边错误）
（7）如果正确，进入判断是否修改密码界面（8）修改密码，输入两次确认
（9）如果输入错误达到三次，进入倒计时（10）倒计时结束，恢复到初始状态
（1）分工：
李向前：
在第一次实验周期中解决电路连接中管脚不够，芯片无法写入的问题，确定解决方案。
负责LED显示屏代码的编写和原理研究，编程实现双行滚动显示的功能段代码，并在最后实验调试中发挥了较大作用。
闫圆圆：
负责两次实验周期中的布线工作。
认真研究键盘原理，实现键盘模块功能，编写了键盘的扫描函数和键盘相应状态控制函数，当然也完成了其它一些小函数的编写。
在最后实验调试中提出了很多宝贵意见。
（2）合作：
倒计时部分代码由双方讨论决定。
两人一起完善出了最终的代码。
在遇到没有预期的功能时，两个人总是携手一起解决。
（1）实验总结
①概括这次实验
4键盘和LCD液晶显示,实现了密码锁的相应功能。
我们的出发点是设计出既安全又成本低的密码锁。
我们的密码锁有如下功能：
密码验证、修改密码、输入错误后鸣笛等基本功能，当然也有复位后启动倒计时功能、显示操作指南等两个创新功能。
我们收获了很多基础知识，比如说：
对键盘进行扫描时，可以采用查询扫描的方法，即先对一行进行扫描，再对列进行扫描，直至将每行每列都扫描一次，通过单片机端口电平的变化，判断哪个按键被按下。
当然，我们也掌握了液晶显示屏的各个管脚的左右，也掌握了ATmega16的各个管脚的作用。
自然，我们不仅收获了上面所说的知识，也锻炼了自己的动手能力和解决问题的能力。
最重要的是也培养了我们团结协作的能力。
②实验中遇到的问题以及解决方案
有一句话说的好“Manerrssolongashestrives”，意思也就是说，人只要奋斗就会犯错误。
这次实验真的出现了好多错误，但是最终我们都克服了它们。
1.本身是打算用数码管显示倒计时的，发现它如预期的一样，PC2-PC5管脚不能用，尝试改变它的熔丝位试一试，结果以失败告终。
2.可能是由于上面修改熔丝位，或者连电路的时候出了一些小问题，我们的液晶显示屏就是不能用。
之后拆了原来辛辛苦苦连的电路，只是往单片机里写一些控制二极管发光的代码，也写不进去了。
最后判断是单片机锁死了，我们换了一个ATmega16芯片后，终于解决了问题。
3.当然，我的主要工作是键盘模块。
我认真的看了视频，但是，当写入代码的时候发现，不能控制键盘，而且按#键的时候会发生复位问题，当时觉得很奇怪。
后来经过不断地探索，发现是判断按键的那段代码的思路错了，最终可以了，但是奇怪的是，最右边的那一排，一按就复位了。
后来发现是导线错连了一位，有一根导线，连到了reset引脚。
最终解决了这个问题。
4.紧接着就是显示屏的代码问题，会遇到一些字符显示太快，或者是没有达到预期的结果，但是都通过不断地修改断码来解决问题。
距离说一下，就是我要实现的功能是按了*键之后，显示”press#”,但是每次都显示“press*”，后来发现是函数里有一个case少了一个break。
5.最后呢是显示倒计时，刚开始显示乱码。
最后写了这样一个函数LCD_show（m,n）;
利用for循环，把数组里的0,1,2等换成‘0’，‘1’，‘2’才解决了问题。
（2）心得体会
一分耕耘一分收获，这次实验，把这句话展现的淋漓尽致。
我想在实验成功的那一刹那，就是对我们这历时两周的忙碌最好的报答。
这次实验还算顺利，在规定日期前就完成了任务。
时间呢，可能大部分花费在解决一些不可预知的问题上了，无论是连电路，还是写代码，虽然也会出现问题，整体来说还算顺利。
很喜欢这样的小学期，它不仅可以增长我们的知识，还可以锻炼我们的动手能力，还可以增进同学之间团结互助的感情。
这样的小学期，充满了乐趣，探索和收获。
有时候一整天都待在实验室，虽然说累，但是感觉整个人都充满了能力。
怀揣着一份新奇，不断尝试，感觉那样的日子很充实，很快乐。
再来说说这次实验，真的是很用心的看视频，然后动手做流水灯，刚开始拿着ATmega16和面包板，真的感觉很新奇，在这之前都没有接触过呢。
看着视频，当看到流水灯工作的时候，觉得那是我见过最美的灯了。
接着呢，就是用2个数码管做一个秒表计时器，实现按下按键后能中断的功能。
感觉中断真的是较难的一个知识了，视频都看了好多编，最后才搞清楚。
中间放假三天，然后我们开始着手设计方案，找自己感兴趣的课题，当然也有想过，做一个更复杂的，更好玩的。
有想过去做一个游戏机，类似快乐大本营的那个拼音游戏，把它做到一个板子上，玩着更方便。
但是后来觉得无法突破判断是否正确的那个环节，所以就结束了那个想法。
后来又考虑做一个智能垃圾箱，可以用手的感应去控制垃圾箱的开关，觉得模拟起来对于材料要求较高，所以最终做一个密码锁，即使用，又在我们的能力范围内。
总之，这次实验真的收获了很多，虽然遇到的问题很多，但是解决问题的过程真的是受益匪浅。
参考资料：
1、《基于AVR的单片嵌入式系统原理与实践应用》华东师范大学电子科学技术系马潮
2、《avr单片机原理及测控工程应用》
代码
#include<
avr/io.h>
string.h>
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
unsignedcharkey_stime_ok;
unsignedcharkey_temp=0;
unsignedcharerror=0,number=0;
unsignedcharkey_stime_counter;
unsignedcharanimation_state=0;
unsignedcharcode_number[6],temp1[6],temp2[6];
intpassword[6]={6,6,6,6,6,6};
uchartime_show[]={'
0'
'
1'
2'
3'
4'
5'
6'
7'
8'
9'
:
'
};
ucharinstr[]="
A=reset,B=*,C=close,D=del,E=change,F=#，"
;
voidxianshi（uchara[]）;
#defineNo_key255
#defineK1_11
#defineK1_22
#defineK1_33
#defineK1_44
#defineK2_15
#defineK2_26
#defineK2_37
#defineK2_48
#defineK3_19
#defineK3_20
#defineK3_3'
r'
#defineK3_4'
*'
#defineK4_1'
s'
#defineK4_2'
c'
#defineK4_3'
g'
#defineK4_4'
#'
#defineKey_mask0b00001111
voiddelay（uintms）//延时函数
{
uinti,j;
for（i=0;
i<
ms;
i++）
{
for（j=0;
j<
1141;
j++）;
}
}
voidwrite_com（ucharcom）//写指令
{
PORTC&
=~0x01;
=~0x02;
PORTA=com;
PORTC|=0x80;
delay
（1）;
=~0x80;
voidwrite_dat（uchardat）//写数据
PORTC|=0x01;
PORTA=dat;
voidLCD_show（intx,inty）//显示倒计时
write_com（0x80+3）;
delay（5）;
write_dat（time_show[x]）;
write_com（0x80+4）;
write_dat（time_show[y]）;
//delay（35）;
voidshow（ucharj）//显示屏
uchari;
write_com（0x0c）;
write_com（0x06）;
write_com（0x80+0）;
switch（j）
case0:
{
write_com（0x01）;
delay（5）;
write_com（0x80+9）;
uchartable[]="
Welcome!
"
//显示welcome
for（i=0;
8;
{
write_dat（table[i]）;
delay
（1）;
}
delay（10）;
9;
i++）//移动9次
write_com（0x18）;
delay（10）;
xianshi（instr）;
break;
}
case1:
{
uchartable1[]="
*"
1;
{
write_dat（table1[i]）;
delay
（1）;
}
case2:
uchartable2[]="
press#"
7;
write_dat（table2[i]）;
case3:
uchartable3[]="
press*"
write_dat（table3[i]）;
case4:
uchartable4[]="
thenpress#"
write_com（0x80+40）;
//让字符在第二行显示
12;
write_dat（table4[i]）;
case5:
uchartable5[]="
inputthecode"
14;
write_dat（table5[i]）;
case6:
//先清屏
uchartable6[]="
right"
5;
write_dat（table6[i]）;
case7:
uchartable7[]="
open"
4;
write_dat（table7[i]）;
case8:
uchartable8[]="
pressg"
write_dat（table8[i]）;
case9:
uchartable9[]="
wrong"
write_dat（table9[i]）;
case10:
uchartable10[]="
changecode"
11;
write_dat（table10[i]）;
case11:
uchartable11[]="
inputagain"
write_dat（table11[i]）;
case12:
write_com（0x01）;
uchartable12[]="
ok"
2;
write_dat（table12[i]）;
case13:
uchartable13[]="
modifypassword"
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