电子密码锁单片机课程设计(8100字)

来源:m.ttfanwen.com时间:2016.4.18

湖南学院

程 设

课题名称

专 业班 级 测控 学 号 姓 名 指导教师

年 月 日 课计

湖南学院

课 程 设 计 任 务 书

课程名称

课 题 电子密码锁设计

专业班级 测控

学生姓名 学 号 指导老师

审 批

任务书下达日期 年月 日 任务完成日期 年 月 日

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电子密码锁单片机课程设计

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电子密码锁单片机课程设计

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电子密码锁单片机课程设计

目录

第1章概述-------------------------------1

1.1 设计任务---------------------------------------------------------------------1

1.2 设计要求---------------------------------------------------------------------1

1.3 主要设计条件---------------------------------------------------------------1

第2章 系统总体方案设计------------------2

2.1单片机系统---------------------------------------------2

2.1矩阵键盘-----------------------------------------------2

2.3 LED显示-----------------------------------------------2

2.4报警系统-----------------------------------------------2

第3章 硬件电路设计----------------------3

3.1 键盘电路设计------------------------------------------3

3.2 LED显示电路设计--------------------------------------5

3.3 报警电路设计--------------------------------------------6

第4章 软件设计--------------------------7

4.1 软件总体设计-------------------------------------------7

4.2 各子程序的设计-----------------------------------------7

第5章 调试总结-------------------------11

第6章 附录-----------------------------12 附录A源程序清单-------------------------------------------12 附录B硬件原理图-------------------------------------------16

第7章 参考文献-------------------------17

第1章 概述

随着科技的发展和人们生活水平的提高,如何实现保密防盗这一问题变的尤其的突出,传统的机械锁由于其构造的简单,失效的事件屡见不鲜,电子锁由于其保密性高,使用灵活性好,安全系数高,受到了广大用户的亲呢。

老师布置下这各课题时,其任务要求条件如下:

1.1 设计内容:

(1) 密码的设定,此密码是固定在程序存储器ROM中,假设预设的密码为“12345”共5位密码。

(2)密码的输入: 采用两个按键来完成密码的输入,其中一个按键为功 密码的输入过程。然后进入密码的判断比较处理状态并给出相应的处理过程。

(3)按键禁止功能:初始化时,允许按键输入密码,当有按键按下并开始进入按键识别状态时,按键禁止功能被激活,但启动的状态是在3次密码输入不正确的情况下发生的。

1.2 设计要求:

(1)设计方案要合理、正确;

(2)系统硬件设计及焊接制作;

(3)系统软件设计及调试;

(4)系统联调。

1.3主要设计条件:

(1)MCS-51单片机实验操作台1台;

(2)PC机及单片机调试软件;

(3)单片机应用系统板1套;

(4)制作工具1套;

(5)系统设计所需的元器件。

基于以上,我的此次课程设计以单片机为核心,完成电子密码锁的设计。

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第2章 系统总体方案设计

此次课程设计基于单片机控制的电子密码锁,接到课题后,根据老师布置的任务和相关要求,结合主要设计条件,我设计了如下方案,其总体方案设计如下:

本系统由单片机系统、矩阵键盘、LED显示和报警系统组成。系统能完成开锁、超时报警功能。

2.1 单片机系统:

此次课题采用一种是用以80C51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IO端口,及其控制的准确性,进行电子密码锁的设计。此次课题用单片机P1口与键盘相连,做输入口,P0口与显示器相连,做显示,P2口做显示器扫描。

2.2矩阵键盘接口电路:

此次课程设计采用4*4矩阵键盘,与P1口相连,采用扫描法。设有0——9十个数字密码,和一个确认键。开机显示000000,等待密码输入,输入6个密码,按确认键后,密码比较。

2.3LED显示:

此次课程设计6密码6显示器,按键后即显示,动态显示。P0口送示数据,P2口显示扫描,根据按键次数,第一位显示器显示第一次按的密码,第二位显示器显示第二次按的密码,第三位显示器显示第三次按的密码,依此第六位显示器显示第六次按的密码,按键完成后按确认键后,密码对则执行相关动作,不同则显示器清零,等待重新输入。

2.4报警系统:

此次课程设计,当按键三次错误后,系统报警,报警装置由一扬声器实现,从P3.0口输出脉冲,使扬声器鸣报警。

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第3章 硬件电路设计

3.1 键盘电路设计

矩阵式键盘电路图3-1:

图3-1矩阵式键盘电路图

在键盘中按键数量较多时,为了减少I/O口的占用,通常将按键排列成矩阵形式,如图1所示。在矩阵式键盘中,每条水平线和垂直线在交叉处不直接连通,而是通过一个按键加以连接。这样,一个端口(如P1口)就可以构成4*4=16个按键,比之直接将端口线用于键盘多出了一倍,而且线数越多,区别越明显,在需要的键数比较多时,采用矩阵法来做键盘是合理的。

矩阵式结构的键盘显然比直接法要复杂一些,识别也要复杂一些,图1-1中,列线通过电阻接正电源,并将行线所接的单片机的I/O口作为输出端,而列线所接的I/O口则作为输入。这样,当按键没有按下时,所有的输出端都是高电平,代表无键按下。行线输出是低电平,一旦

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有键按下,则输入线就会被拉低,这样,通过读入输入线的状态就可

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得知是否有键按下了。

3.1.3 矩阵式键盘的识别方法:

确定矩阵式键盘上何键被按下介绍一种“行扫描法”。行扫描法行扫描法又称为逐行(或列)扫描查询法,是一种最常用的按键识别方法,如上图所示键盘,介绍过程如下。

判断键盘中有无键按下:

(1) 先将行线p1.7-p1.4置0111,然后检测列线的状态。如

果p1.3-p1.0为0111,则k0被按下;如果p1.3-p1.0为

1011,则k1被按下;如果p1.3-p1.0为1101,则k2被

按下;如果p1.3-p1.0为1110,则k3被按下;

(2) 将行线p1.7-p1.4置1011,然后检测列线的状态,方法

同(1);

(3) 将行线p1.7-p1.4置1101,然后检测列线的状态,方法

同(1);

(4) 将行线p1.7-p1.4置1110,然后检测列线的状态,方法

同(1).

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3.2 LED显示电路设计

3.2.1LED显示电路图:

电子密码锁单片机课程设计

图2-2 LED动态显示电路

3.2.2 LED显示原理:

LED就是light emitting diode ,发光二极管的英文缩写,简称LED。它是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式,用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。显示器显示接口按驱动方式可分为静态显示和动态显示,静态显示时,除变更显示数据期间外,各显示器均处于通电状态,每个显示器的通电占空比为100%,静态显示的优点是显示稳定,亮度高,缺点是占用硬件电路多;动态显示的优点是节省硬件电路,缺点是占用软件扫描时占用CPU时间多。对于多位LED显示器,通常都是采用动态扫描的方法进行显示,即逐个地循环点亮各位显示器,这样虽然在

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任一时刻只有一显示器被点亮,但是由于人眼具有视觉残留效应,看起来与全部显示器持续点亮效果完全一样。

为了实现LED显示器的动态扫描,除了要给显示器的输入之外,还有对显示器选择位的控制,这就是通常所说的段控和位控。因此,多位LED显示器接口电路需要有两个输出口,其中一个用于8条段控线,另一个用于输出位控线,位控线的数目等于显示器的位数。

为了方便编写程序,通常在内部RAM中设置显示缓冲区,存放显示的数字或字符,显示缓冲区单元个数与LED显示器位数相同。

此次基于单片机的电子密码锁,我选用动态显示,通过与软件配合,每输入一个密码,进行显示一次,扫描,6个密码输入完后,进行比较,密码正确则开锁,密码错误,可重新输入三次,三次后仍然错误,报警!

3.3 报警电路设计

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输入密码与设定密码做比较,当输入密码与设定密码不同,返回再输入,当输入密码次数超过3次时,通过软件从80C51的P3.0输出脉冲,使扬声器鸣笛报警。相关软件见(附件)

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第4章 软件设计

4.1 软件总体设计

软件的设计主要包括:密码的固定、键盘识别判断、密码显示、密码比较、密码对处理、错报警。

软件设计总流程图如下:

图4-1 软件设计总流程图

4.2 各子程序的设计

4.2.1 密码的固定定:

将密码固定在程序存储器ROM中,设定6位密码,密码固定在ROM的20H到25H六个单元中 。

4.2.2 键盘的扫描识别判断:

用矩阵式键盘,扫描法对键盘进行识别判断,具体流程图如下:

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图4-2 键盘扫描流程图

以上是第一行的扫描,接着MOV P1,#10111111,扫描第二行,判断k4、K5、K6、K7;再MOV P1,#11011111,扫描第三行,判断k8、K9、KA、KB;接着MOV P1,#11101111,扫描第四行,判断kC、KD、KE、KF;并进行相关显示。如果无键按下,则循环扫描。

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4.2.3 密码显示:

采用LED动态显示,由单片机P0口进行输出显示,P2口扫描,具体显示程序设计流程图如下:

图4-3 显示流程图

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4.2.4 密码比较及对错处理:

密码输入完成之后,进行密码比较,即将设定密码单元20H—25H的密码与输入密码26H—31H的密码进行一一比较,如果相同,则密码正确,P3.2置高电平,如果密码错误,则显示器清零,重新等待输入密码,如果三次错,则P3.0输出脉冲,使接在P3.0的使扬声器鸣笛报警。

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第5章 调试总结

时间过得真快,转眼间,两周的微机原理课程设计就结束啦。这次课程设计,我们是在第一周的星期一接到课题,开始两天我们主要看书,跑图书馆,上网查资料。不用很久我就有了自己的思路,到第一个星期三的时候,我就开始仿真,基本上主要功有啦,但也有个不足的地方,就是每次显示的时候,显示器没按预定的方式进行显示,比较乱。我研究程序,反复的改,到晚上的时候还是没搞好,就再看书,请教同学,终于毛病发现了,主要是我把几个显示的密码固定啦,没有实现动态显示。当天晚上,我就改啦 ,终于问题解决了,仿真成功! 呵呵.....当时很高兴。 到了第二周星期二,我们就开始去实验室实物接线啦,当天我满怀信心的去啦。到了实验室的时候,准备接线,先研究一下试验平台,发现不对,跟我们仿真的硬件不同,键盘也不同,单片机只能P1口可用,其余得自己扩展,当时有点郁闷......

回寝室后,重新研究8255芯片,扩展,还得修改原程序,矩阵键盘扫描车程序也的改,晚上看了一晚上的书,对程序的修改还有些迷茫,一头雾水.....

第二天,我再看书,请教同学,终于有点眉目啦,然后修改程序,再去实验室实物连接,基本上功能实现啦,但有时很不稳定,不知道怎么回事?跟别人交流,其他同学也说遇到类似的问题,说是要去抖动.星期三去实验室的时候,专就抖动问题进行了研究,功夫不负有心人,终于成功啦,呵呵.....感觉好兴奋!

在两周的课程设计当中,真的收获不少,在此期间,除了自己看书学习动手外,在其他同学那儿也学了不少东西。

在整个两周微机原理的课程设计当中,得到了老师的谆谆教导,同学的真诚帮助,在此,我对全体课程设计指导老师表示最真心的感谢,同时也对帮助我同学说声谢谢!

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第6章 附录

附录A.源程序清单:

ORG 0030H

Main :

MOV DPTR,#0CFA3H ;8255初始化 MOV A,#80H

MOVX @DPTR,A

mov 20H,#1H ;设定固化密码 MOV 21H,#2H

MOV 22H,#3H

MOV 23H,#4H

MOV 24H,#5H

MOV 25H,#6H

MOV 51H,#0

MOV R3,#0

LOOP1:MOV P1,#01111111B ;键盘扫描 JNB P1.5, K0 ;判断知否按下 JNB P1.4, K1

JNB P1.3, K2

JNB P1.2, K3

JNB P1.1, K4

JNB P1.0, K5

LOOP2:MOV P1,#10111111B JNB P1.5, K6

JNB P1.4, K7

JNB P1.3, K8

JNB P1.2, K9

JNB P1.1, KA

JNB P1.0, KB

SJMP LOOP1

K0:MOV A,#0 ;按下,显示 SJMP DISP

K1:MOV A,#1

SJMP DISP

K2:MOV A,#2

SJMP DISP

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K3:MOV A,#3

SJMP DISP

K4:MOV A,#4

SJMP DISP

K5:MOV A,#5

SJMP DISP

K6:MOV A,#6

SJMP DISP

K7:MOV A,#7

SJMP DISP

K8:MOV A,#8

SJMP DISP

K9:MOV A,#9

SJMP DISP

KA:MOV A,#10

SJMP COMP

KB:MOV A,#8

SJMP LOOP1

K12:MOV A,#0

SJMP LOOP1

K13:MOV A,#1

SJMP LOOP1

K14:MOV A,#4

SJMP LOOP1

K15:MOV A,#7

SJMP LOOP1

DISP:MOV R4,A ;密码显示程序 MOV A,R3

ADD A,#26H

MOV R1,A

MOV A,R4

MOV @R1,A

MOV R0,#50

MOV DPTR,#TABLE

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DI1: SETB CY

MOV R1,#26H

MOV R2,#0FEH

MOV R5,#6

DI0: MOV A,@R1

MOVC A,@A+DPTR

MOV DPTR,#0CFA1H

MOVX @DPTR,A

MOV A,R2

MOV DPTR,#0CFA2H

MOVX @DPTR,A

RLC A

MOV R2,A

INC R1

ACALL DLY10MS

MOV A,#0FFH

;MOV DPTR,#0CFA2H

MOVX @DPTR,A

DJNZ R5,DI0

DJNZ R0,DI1

INC R3

MOV A,R3

CJNE A,#6,DI2

LJMP LOOP1

DI2: LJMP LOOP1

DLY10MS:MOV R7,#5 ;延时10MS程序 D1: MOV R6,#248

DJNZ R6,$

DJNZ R7,D1

RET

COMP: MOV A,26H ; 密码比较 CJNE A,20H,CUO ;密码是否错 MOV A,27H

CJNE A,21H,CUO

MOV A,28H

14

CJNE A,22H,CUO

MOV A,29H

CJNE A,23H,CUO

MOV A,2AH

CJNE A,24H,CUO

MOV A,2BH

CJNE A,25H,CUO

MOV DPTR,#0CFA1H

CLR ACC.2 ;密码对,PA口置低电平 MOVX @DPTR,A

SJMP $

CUO: INC 51H ;按错密码次数 MOV A,51H

CJNE A,#3,C1

SJMP ALARM

C1: MOV 26H,#0H ;密码错,显示清零 MOV 27H,#0H

MOV 28H,#0H

MOV 29H,#0H

MOV 2AH,#0H

MOV 2BH,#0H

MOV R3,#0

LJMP LOOP1

ALARM: ;三次密码错误,报警 MOV DPTR,#0CFA1H

CPL ACC.0

MOVX @DPTR,A

ACALL DLY10MS

SJMP ALARM

TABLE: DB 3FH,06H,5BH,4FH ;显示表 DB 66H,6DH,7DH,07H

DB 7FH,6FH,77H,7CH

DB 39H,5EH,79H,71H

END

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附录B.硬件原理图:

电子密码锁单片机课程设计

图6-1硬件原理图

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第7章 参考文献

[1] 许立梓.微型计算机原理及应用[M].北京. 机械工业出版社, 2002

[2] 刘乐善.微型计算机接口技术及应用[M].华中理工大学出版社, 2000

[3] 邹逢兴.计算机硬件技术基础试验教程[M]. 高等教育出版社 , 2000

[4] 周佩玲.16位微型计算机原理接口及其应用[M].中国科学技术大学出版社,

2000

[5] 吴秀清.微型计算机原理与接口技术[M].中国科学技术出版社 , 2001

[6] 邓亚平.微型计算机接口技术[M].清华大学出版社 , 2001

[7] 王迎旭.单片机原理及及应用[M]. 机械工业出版社 , 2001

[8] 周航慈.单片机应用程序设计技术[M]. 北京航空航天大学出版社, 2002

[9] 谢宜仁.单片机实用技术问答[M].人民邮电出版社 , 2002

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电气信息学院课程设计评分表

电子密码锁单片机课程设计

指导教师签名:________________

日 期:________________

注:①表中标*号项目是硬件制作或软件编程类课题必填内容;

②此表装订在课程设计说明书的最后一页。课程设计说明书装订顺序:封面、任务书、目录、正文、评分表、附件(非16K大小的图纸及程序清单)。

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