【正文】 單 片 機原理與應用 課 程 設計報告 題 目 基于 51 單片機的電子密碼鎖設計 系 別 物理與電子工程學院 專 業(yè) 電子信息科學與技術(shù) 學生姓名 學 號 班 級 2021 年 12 月 26 日 1 摘要 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(guān)的閉合，完成開鎖、閉鎖任務的電子產(chǎn)品。 在保密性、操作的方便性、密碼的可變性、和一些自動化的功能上已經(jīng)遠遠超過了機械密碼鎖。因此其應用非常廣泛。而且由于其使用微型計算機的特質(zhì)，導致其可以靈活的掛載電子化設備，比如界面友好的顯示設備，方便快捷的輸入設備等。本文簡要介紹了一種基于AT89C51 單片機的電子密碼鎖設計，主要采用匯編程序完成整個軟 件的設計，可以實現(xiàn)簡易的電子密碼鎖功能。 關(guān)鍵詞： 4 4 矩陣鍵盤； AT89C51；密碼鎖；單片機 2 目錄 一、緒論 ?????????????????????????????????? 3 二、 系統(tǒng) 所要完成的功能 ???? ????? ????? ???? ???????? ? 3 三、系統(tǒng)總體方案設計 ??????????????????????????? ? 4 四、硬件電路設計 ?????????????????????????????? 6 單片機最小系統(tǒng) ???????????????? ??????????? ? 6 鍵盤電路設計 ???????????????? ??????????? ?? 6 LCD 顯示電路 ????????????????????????????? 8 開鎖電路 ?????????????????????????????? ? 8 五、軟件設計 ???????????????????????????????? 9 六、系統(tǒng)調(diào)試 ??????????????????? ????????????? 13 七、心得體會 ???????????????? ?????????????? ?? 13 參考文獻 ?????????????????????????????????? 14 附 錄 ?????????????????????????????????? 15 源程序清單 ????????????????????????????????? 15 實物圖 ??????????????????????????????????? 23 3 一、緒論 在日常的生活和工作中 , 住宅與部門的安全防范、單位的文件檔案、財務報表以及一些個人資料的保存多以加鎖的辦法來解決。若使用傳統(tǒng)的機械式鑰匙開鎖，人們常需攜帶多把鑰匙 , 使用極不方便 , 且鑰匙丟失后安全性即 大打折扣。隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對日常生活中的安全保險器件的要求越來越高。為滿足人們對鎖的使用要求，增加其安全性，用密碼代替鑰匙的密碼鎖應運而生。密碼鎖具有安全性高、成本低、功耗低、易操作等優(yōu)點。 在安全技術(shù)防范領域，具有防盜報警功能的電子密碼鎖逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機械式密碼鎖，克服了機械式密碼鎖密碼量少、安全性能差的缺點，使密碼鎖無論在技術(shù)上還是在性能上都大大提高一步。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，特別是單片機的問世，出現(xiàn)了帶微處理器的智能密碼鎖，它除具有電子密碼鎖的功能外，還引入了智能化管理、專家分析系 統(tǒng)等功能，從而使密碼鎖具有很高的安全性、可靠性，應用日益廣泛。 隨著人們對安全的重視和科技的發(fā)展，許多電子智能鎖（指紋識別、 IC 卡辨認）已在國內(nèi)外相繼面世。但是這些產(chǎn)品的特點是針對特定的指紋和有效卡，只能適用于保密要求的箱、柜、門等。而且指紋識識別器若在公共場所使用存在容易機械損壞， IC 卡還存在容易丟失、損壞等特點。加上其成本較高，一定程度上限制了這類產(chǎn)品的普及和推廣。鑒于目前的技術(shù)水平與市場的接收程度，電子密碼鎖是這類電子防盜產(chǎn)品的主流。 二、系統(tǒng)所要完成的功能 基于以上思路， 本文主要介紹一種 使用 STC 公司的 STC11F16XE 單片機 電子密碼鎖的設計，其主要具有如下功能： 密碼確認功能： 密碼通過 矩陣 鍵盤輸入，若密碼 輸入 正確，則將 通過驅(qū)動口發(fā)出高電平信號作為機械制動開鎖的依據(jù)完成開鎖功能 。 同時在主界面上顯示：“ The keywords is ok！ ” 密碼設置功能：單片機剛剛上電復位后會通過 LCD1602 界面 提示設置密碼：“ Please set the keywords！ ” 而且設置的密碼是可重復的，程序運行中可再次通過輸入相應密碼然后修改。 在密碼輸入錯誤時系統(tǒng)會通過 LCD1602 界面提 示密碼輸入錯誤字符 :“ The 4 keywords is false!” 同時不做開鎖動作。 本次設計中利用一只 LED 代替機械制動系統(tǒng)，燈亮表示開鎖，燈滅表示閉鎖。 在本次的設計中，具體實現(xiàn)系統(tǒng)設計的過程如下： 完成硬件的設計。通過 PROTEL99SE 繪制單片機最小系統(tǒng)板和矩陣鍵盤的原理圖和 PCB 版圖，然后通過實驗室的腐蝕液腐蝕出來，焊上元件，下載測試程序調(diào)試。 完成軟件的設計。通過 Keil uVision3 軟件，編輯好源匯編程序，然后編譯和修改直到編譯器通過為止。 把編譯好的 HEX 文件下 載到單片機內(nèi)部運行，通過查找系統(tǒng)功能上的不足和可修改的地方，然后回過去修改源文件，最終成型。 三、 系統(tǒng)總體方案設計 方案一：采用數(shù)字電路控制。 利用數(shù)字電路的邏輯運算功能，然后設計成電子密碼鎖，也可以完成系統(tǒng)的設計，甚至直接用 FPGA 完成設計就更加方便了。但是如果用 FPGA完成則顯得非常的浪費，因為， FPGA 一方面價格昂貴，另一方面用功能如此強大的芯片制作功能如此簡單的系統(tǒng)是一種耗費資源的行為，極不可取，故這里不采用此方案。 方案二：采用 DSP 芯片 TMS320F2812 完成電子密碼鎖的設計。由于 DSP 芯 片在邏輯運算和數(shù)學運算上的強大，完成電子密碼鎖的設計非常容易，而且容易實現(xiàn)。但是 DSP芯片 TMS320F2812 的價格昂貴，故此處不采用此方案。 方案 三 ：采用 51 系列 單片機 STC11F16XE 為核心 來完成控制方案，然后實現(xiàn)電子密碼鎖的設計 。 我們可以 利用單片機靈活的編程設計和豐富的 IO 端口，及其控制的準確性，不但能實現(xiàn)基本的密碼鎖功能，還能添加調(diào)電存儲、聲光提示甚至添加遙控控制功能。其原理如圖 3－ 1 所示。 5 圖 3－ 1單片機控制方案 通過比