單片機-密碼鎖課程設計

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文檔簡介

1、　　單片機原理及系統(tǒng)課程設計　　1 引言　　電子密碼鎖是一種通過密碼輸入來控制電路或是芯片工作，從而控制機械開關的閉合，完成開鎖、閉鎖任務的電子產品。它的種類很多，有簡易的電路產品，也有基于芯片的性價比較高的產品?，F在應用較廣的電子密碼鎖是以芯片為核心，通過編程來實現的。其性能和安全性已大大超過了機

2、械鎖。其在生活的各個方面均有應用，前景十分廣闊。其特點如下：　　(1) 保密性好，編碼量多，遠遠大于彈子鎖。隨機開鎖成功率幾乎為零；　　(2) 密碼可變，用戶可以隨時更改密碼，防止密碼被盜，同時也可以避免因人員的更替而使鎖的密級下降；　　(3) 誤碼輸入保護，當輸入密碼多次錯誤時，報警系統(tǒng)自動啟動；</p&

3、gt;　　(4) 無活動零件，不會磨損，壽命長；　　(5) 使用靈活性好，不像機械鎖必須佩帶鑰匙才能開鎖。　　2 設計方案及原理　　2.1 本設計所要實現的目標　　設計一種單片機控制的密碼鎖，具有按鍵有效指示、解

4、碼有效指示、控制開鎖電平、控制報警、密碼修改等功能。8位十進制密碼共一億組不重復，保密性強。該密碼鎖要實現一下功能：　　(1) 鎖的初始狀態(tài)為“鎖合”指示燈亮。輸入初始密碼“0、1、2、3、4、5、6、7”，每輸入一位，“按鍵有效”指示燈亮約半秒鐘，輸完8位按確認鍵，鎖打開，“鎖開”指示燈亮；　　(2) 按“上鎖”鍵，鎖又重新上鎖，“鎖合”指示燈亮；&l

5、t;/p>　　(3) “鎖開”狀態(tài)下，可輸入新密碼，可重復修改密碼；　　(4) 如果輸入密碼錯誤，“錯誤指示”燈亮約半秒鐘。可重新輸入密碼；　　(5) 輸入密碼錯誤超過3次，蜂鳴器啟動發(fā)出報警，同時“錯誤”指示燈常亮。　　2.2 設計思路</

6、p>　　對于電子密碼鎖的設計，需要解決幾個問題：鍵盤輸入、數碼管顯示、單片機電路、密碼比較、修改密碼等。其中最主要的就是解決掉電保存以及修改密碼的問題。先寫一個循環(huán)寫入8個初始密碼到芯片內部EEPROM程序，先下載程序寫入初始密碼，此時EEPROM已存有初始密碼，再把密碼鎖程序下載到單片機，運行電子密碼鎖。　　本設計主要由單片機、矩陣鍵盤、液晶顯示器和密碼存儲等部分組

7、成。其中　　矩陣鍵盤用于輸入數字密碼和進行各種功能的實現。由用戶通過連接單片機的矩陣鍵盤輸入密碼，后經過單片機對用戶輸入的密碼與自己保存的密碼進行對比，從而判斷密碼是否正確，然后控制引腳的高低電平傳到開鎖電路或者報警電路控制開鎖還是報警，實際使用的是單片機P1.2和P1.1來控制鎖合和鎖開LED燈的狀態(tài)，P0口用于電子顯示屏來顯示提示語句和密碼輸入按鍵。

8、;　　本系統(tǒng)共有兩部分構成，即硬件部分與軟件部分。　　3 硬件設計　　硬件部分由鍵盤輸入部分、密碼存儲部分、復位部分、晶振部分、顯示部分、報警部分、開鎖部分組成。　　3.1 鍵盤掃描電路　　鍵盤接成4*4的矩陣鍵盤，行線為LD0-LD

9、3分別接P2口的P0.0-P0.3，列線為HD0-HD3分別接P2口的P0.7-P0.4。當哪一行的有鍵按下，則相應行的“按鍵有效”指示燈亮一下，其余行所對應的燈不亮。P2初始時P2口第四位為低電平，高四位為高電平，當哪一行有鍵按下，則所對應的行和列對應的口變?yōu)榈碗娖剑瑢⒏臑閽呙璧絾纹瑱C中。鍵盤掃描電路如圖3.1所示。　　圖3.1 鍵盤掃描電路<b

10、>　　3.2 晶振電路　　80C31引腳XTAL1和XTAL2與晶體振蕩器及電容C2/C1按圖3.2所示方式連接。晶振、電容C1/C2振蕩器，振蕩信號頻率與晶振頻率及電容C1/C2的容量有關，但主要由晶振頻率決定，范圍在0～33MHz之間，電容C1/C2取值范圍在5～30pF之間。根據實際情況，本設計中采用1MHZ做為系統(tǒng)的外部晶振。電容取值為30pF。晶振電路如圖3.

11、2所示。　　圖3.2 晶振電路　　3.3 復位電路　　上電復位電路如圖3.3所示。　　圖3.3 復位電路<b&

12、gt;　　3.4 顯示部分　　顯示電路是利用LM016L系列的LCD顯示屏，可以雙行顯示。其D0-D7與P0口相接，并且給P0口外接上拉電阻。LCD顯示電路如圖3.4所示。　　圖3.4 LCD顯示密碼電路　　3.5 報警電路<

13、p>　　報警電路是利用SPEAKER和NPN型三極管構成，同時給蜂鳴器并聯一個發(fā)光二級管，當P1.0口輸出為高電平時，NPN三極管導通，蜂鳴器發(fā)聲，“錯誤”指示燈亮。報警電路如圖3.5所示。　　圖3.5 報警電路　　3.6 電路總體結構及布局　　該設計的電路總體結構及布

14、局如圖3.6所示。　　圖3.6 電路總體結構及布局　　4 軟件設計　　軟件部分由主程序、初始化程序、LCD顯示程序、鍵盤掃描程序、功能程序、密碼設置程序、EEPROM讀寫程序和延時程序等組成?？偭鞒虉D如圖4.1所示。　　圖4.1 程序

15、流程圖　　具體程序見附錄。　　5 Proteus仿真結果　　當開啟開始仿真時，LCD顯示屏會顯示“選擇A為設置密碼，選擇B為開鎖”，同時“鎖合”指示燈(紅燈D1)閃爍。開始仿真圖如圖5.1所示。　　圖5.1 開始仿真圖</p&g

16、t;　　當按下A或B時會提示輸入密碼，按下每一個鍵都會輸出“*”提示。其仿真結果如圖5.2所示。　　圖5.2 提示輸入密碼界面　　當輸入密碼正確時會顯示“PASSWORD OK!!!”字樣，同時“錯誤”指示燈(綠燈D3亮)。其仿真圖如圖5.3所示。　　圖5.3 輸入密碼正確顯示界面</

17、p>　　當輸入密碼錯誤時，LCD顯示屏會顯示“PASSWORD ERROR!”。其仿真圖如圖5.4所示。　　圖5.4 當輸入密碼錯誤時顯示界面　　6 總結　　本設計是基于單片機的多功能密碼鎖設計。在設計過程中，首先是確立要設計的目標及電子密碼鎖要實

18、現的功能，該如何通過軟硬件來實現。接下來是根據目標來搭建電路圖，設計各功能模塊要實現的功能，比如報警，LED燈的顯示控制，4*4矩陣鍵盤的搭　　建。接著就要通過編程來實現各模塊功能，比如輸入密碼，輸出顯示，鍵盤掃描程序，存儲程序等等。最后就是調試改錯，下載仿真。　　本設計最后實現了上面所提到的基本功能外，另外增加了LCD顯示屏，開始時有提示選擇，問<

19、;/p>　　執(zhí)行什么功能，到底是設置密碼呢還是開鎖。當進入任何一個界面都會出現提示信息，比如‘PASSWORD OK!!!’，‘INPUT AGAIN!’，‘SET PASSWORD’等等。當每次輸入時都會顯示“*”提示。當輸入密碼錯誤超過三次時就會直接鎖死，即使按下功能復位鍵也不會開鎖，這樣直接降低了盜竊的幾率。另外，在修改密碼時會提示先輸入原密碼，再輸兩次新密碼，防止用戶該密碼是按錯鍵，極大地提高了密碼鎖

20、的可靠性。本設計輸入的密碼是8位的，共有一億組不重復密碼，增加了密碼的安全性。　　本設計還　　附錄源程序　　EN BIT P3.0　　RW BIT P3.1<p&

21、gt;　　RS BIT P3.2 　　DISPLAY EQU P0　　SOUNDER BIT P1.1　　LED BIT P1.2　　OPEN BIT P1.1　　RETURNBIT BIT 20H.1&

22、lt;p>　　ORG 0000H　　LJMP START　　ORG 000BH　　LJMP INTERMIT_T0　　ORG 001BH</p&g

23、t;　　LJMP INTERMIT_T1　　ORG 0030H　　START: MOV SP,#60H　　LCALL SYS_INITIAL　　;主程序

24、　　MAIN0: LCALL STRAT_DISPLAY　　MAIN: MOV 52H,#0 ;判斷輸入錯誤次數儲存地址　　SETB LED　　SETB TR0&l

25、t;p>　　LCALL KEY　　CPL SOUNDER　　MOV R5,#10　　RETURN_T1:　　POP PSW　　PO

26、P ACC　　RETI　　KEY: CALL KS ;鍵盤掃描　　JNZ K1　　JMP KEY</b&g

27、t;　　K1: CALL DELAY　　CALL KS　　JNZ K2　　JMP KEY　　K2: CL

28、R TR0　　CLR LED　　MOV R2,#0FEH　　MOV R6,#00H　　K3: MOV A,R2　　MOV P2,A

29、;　　MOV A,P2　　JB ACC.4,L1　　MOV A,#0　　LJMP LK　　L1: JB ACC.5,L2</

30、p>　　MOV A,#4　　LJMP LK　　L2: JB ACC.6,L3　　MOV A,#8　　LJMP

31、 LK　　L3: JB ACC.7,NEXT_KEY　　MOV A,#12　　LK: ADD A,R6　　MOV R6,A

32、　K4: CALL KS　　JNZ K4　　MOV A,R6　　MOV DPTR,#TABLE0　　MOVC A,@A+DPTR　　MOV 50H,A

33、 ;查表取值存入50h,保護鍵值　　RET　　NEXT_KEY:　　INC R6　　MOV A,R2

34、　　JNB ACC.7,KEY　　RL A　　MOV R2,A　　JMP K3　　KS: M

35、OV P2,#0F0H　　MOV A,P2　　XRL A,#0F0H　　RET　　;修改密碼程序　　CHANGE_K

36、EY:　　CALL CLEAR_DISPLAY　　MOV DPTR,#TABLE4　　CALL INPUT_HINT　　MOV R0,#40H　　CALL CHANGE　　JBC RETU

37、RNBIT,CHANGE_KEY ;先輸入原密碼完畢　　MOV R4,#8　　MOV R0,#40H　　MOV R1,#32H　　INPUT_COMPERE:　　MOV

38、 A,@R0　　XRL A,@R1　　JNZ INPUT_ERROR　　INC R0　　INC R1<p&g

39、t;　　NOP　　NOP　　DJNZ R4,INPUT_COMPERE　　;驗證輸入密碼完畢　　JMP CHANGE_KEY0<

40、p>　　INPUT_ERROR:　　SETB SOUNDER　　SETB LED　　CALL CLEAR_DISPLAY　　MOV DPTR,#TABLE5　　CALL INPUT_HI

41、NT　　CALL DELAY1_15S　　CLR SOUNDER　　CLR LED　　INC 52H　　MOV A,52H</b&

42、gt;　　CJNE A,#3,CHANGE_KEY　　SJMP $　　;輸入密碼錯誤次數超過3次，鎖死　　CHANGE_KEY0:　　CALL CLEAR_DISPLAY

43、　　MOV DPTR,#TABLE2　　CALL INPUT_HINT　　MOV R0,#40H　　CALL CHANGE　　JBC RETURNBIT,CHANGE_KEY ;第一次輸入新密碼完畢　　CA

44、LL CLEAR_DISPLAY　　MOV DPTR,#TABLE3　　CALL INPUT_HINT　　CALL DELAY1_15S ;顯示再次輸入新密碼完畢　　MOV DPTR,#TABLE4　　C

45、ALL INPUT_HINT　　MOV R0,#48H　　CALL CHANGE　　JBC RETURNBIT,CHANGE_KEY ;第二次輸入新密碼完畢　　MOV R4,#7　　MOV

46、 R0,#40H　　MOV R1,#48H　　SET_COMPERE:　　MOV A,@R0　　XRL A,@R1　　JNZ SET_ERROR</

47、p>　　INC R0　　INC R1　　DJNZ R4,SET_COMPERE　　MOV 32H,40H　　MOV 33H,41H<p&g

48、t;　　MOV 34H,42H　　MOV 35H,43H　　MOV 36H,44H　　MOV 37H,45H　　MOV 38H,46H ;存入新密碼完畢　　JMP MAIN0

49、 ;設置新密碼成功，返回主程序　　SET_ERROR:　　SETB SOUNDER　　SETB LED　　CALL CLEAR_DISPLAY　　MOV DPTR,#TAB

50、LE5　　CALL INPUT_HINT　　CALL DELAY1_15S　　CLR SOUNDER　　CLR LED　　LJMP CHANGE_KEY0 ;設置新密碼成

51、功，返回主程序　　INPUT_KEY: ;輸入密碼開鎖程序　　CALL CLEAR_DISPLAY　　MOV DPTR,#TABLE4　　CALL INPUT_HINT　　MOV

52、 R0,#40H　　CALL CHANGE　　JBC RETURNBIT,INPUT_KEY ;設置新密碼成功，返回主程序　　MOV R4,#8　　MOV R0,#40H　　MOV R

53、1,#32H　　INPUT_COMPERE0:　　MOV A,@R0　　XRL A,@R1　　JNZ INPUT_ERROR22　　IN

54、C R0　　INC R1　　NOP　　NOP　　DJNZ R4,INPUT_COMPERE0 ;驗證輸入密碼完畢</p&g

55、t;　　JMP DISPLAY_RIGHT　　INPUT_ERROR22:　　SETB SOUNDER　　SETB LED　　CALL CLEAR_DISPLAY　　MO

56、V DPTR,#TABLE5　　CALL INPUT_HINT　　CALL DELAY1_15S　　CLR SOUNDER　　CLR LED　　INC 52H</b&g

57、t;　　MOV A,52H　　CJNE A,#3,INPUT_KEY　　SJMP $ ;輸入密碼錯誤超過3次，鎖死　　DISPLAY_RIGHT:

58、;　　CALL CLEAR_DISPLAY　　MOV DPTR,#TABLE6　　CALL INPUT_HINT ;顯示輸入密碼正確提示完畢　　SETB OPEN ;開鎖　　NEXT_KEY1:</p&

59、gt;　　CALL KEY　　NOP　　NOP　　CJNE A,#'F' ,NEXT_KEY1　　CLR OPEN

60、 ;按下關鎖鍵關鎖　　JMP MAIN0 ;返回主程序　　STRAT_DISPLAY:　　MOV P0,#80H　　CALL WRITE_INSTRUCTION<p&

61、gt;　　MOV DPTR,#TABLE1　　CALL INPUT_HINT　　MOV P0,#0C0H　　CALL WRITE_INSTRUCTION　　MOV DPTR,#TABLE11　　CALL INPUT_HINT<

62、;/p>　　RET　　CLEAR_DISPLAY: ;清屏　　MOV DISPLAY,#01H　　CALLWRITE_INSTRUCTION　　MOV P0,#

63、06H　　CALL WRITE_INSTRUCTION　　RET　　INPUT_HINT:　　MOV R4,#16　　MOV A,#00H　　ALL_

64、OR_NOT:　　MOVC A,@A+DPTR　　MOV DISPLAY,A　　CALL WRITEDATA　　INC DPTR　　CLR A</p

65、>　　NOP　　NOP　　DJNZ R4,ALL_OR_NOT　　RET　　CHANGE:&

66、lt;/p>　　MOV R4,#8　　MOV R1,#0C0H　　MOV A,R1　　MOV P0,A　　CALL WRITE_I

67、NSTRUCTION　　LOOP1:　　CALL KEY　　NOP　　NOP

68、　CJNE A,#'C',NEXT_TO　　SETB RETURNBIT　　JMP ENDT　　NEXT_TO:　　MOV A,50H<

69、/p>　　MOV @R0,A　　MOV DISPLAY,#'*'　　CALL WRITEDATA　　INC R1　　INC R0<

70、;/b>　　DJNZ R4,LOOP1　　ENDT: RET　　WRITEDATA: ;寫數據　　SETB RS&l

71、t;p>　　CLR RW　　CLR EN　　SETB EN　　NOP　　NOP

72、;　　CLR EN　　SETB EN　　NOP　　NOP

73、CLR EN　　CALL DELAY　　RET　　WRITE_INSTRUCTION: ;寫指令　　CLR RS<

74、p>　　CLR RW　　CLR EN　　SETB EN　　NOP　　NOP&

75、lt;/p>　　CLR EN　　CALL DELAY　　RET　　DELAY1_15S: ;延時程序

76、　PUSH 77H　　PUSH 72H　　PUSH 73H　　MOV R7,#15　　DEL22S:<p&g

77、t;　　MOV R3,#0　　DEL11S:　　MOV R2,#0　　DJNZ R2,$　　DJNZ R3,DEL11S

78、　　POP 03H　　POP 02H　　POP 07H　　RET　　DELAY

79、0_1S:　　PUSH 02H　　PUSH 03H　　MOV R3,#0　　DEL21S:<

80、;p>　　MOV R2,#0　　NOP　　NOP　　DJNZ R2,$　　DJNZ R3,DEL21S</p

81、>　　POP 03H　　POP 02H　　RET　　DELAY:PUSH 07H　　PUSH 06H</b

82、>　　MOV R7,#10　　D1: MOV R6,#248　　NOP　　NOP　　DJNZ R6,$&l

83、t;/p>　　DJNZ R7,D1　　POP 06H　　POP 07H　　RET　　TABLE0:DB 'C',

84、'B','0','A';　　DB 'D','9','8','7';　　DB 'E','6','5','4';　　DB 'F&

85、#39;,'3','2','1';　　TABLE1: DB 'PASSWORD: A SET ';　　TABLE11: DB ' B OPEN';　　TABLE 2: DB 'SET PASSWORD:

86、 ';　　TABLE 3: DB 'INPUT AGAIN! ';　　TABLE4: DB 'INPUT PASSWROD: ';　　TABLE5: DB 'PASSWORD ERROR! ';　　TABLE

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