【正文】 單片機密碼鎖課程設(shè)計報告 —— 湖南師大本科生課程設(shè)計 i 本科學生 單片機 課程設(shè)計 報告 題 目 基于單片機的 電子 密碼鎖設(shè)計（ F 題） 姓 名 學 號 院 （系 ） 專業(yè)、年級 指導(dǎo)教師 單片機密碼鎖課程設(shè)計報告 —— 湖南師大本科生課程設(shè)計 ii 課程設(shè)計成績評定表 項目 評分依據(jù) 滿分 得分 設(shè)計作品 電路板焊接工藝 10 功能完整 20 性能指標 10 程序運行可靠 20 人機交互友好，操作方便 10 設(shè)計報告 內(nèi)容完整 10 寫作規(guī)范 10 設(shè)計報告篇幅符合要求 10 實評總分 指導(dǎo)教師簽名 單片機密碼鎖課程設(shè)計報告 —— 湖南師大本科生課程設(shè)計 iii 目 錄 引言 ??????????? ??????? ? ???? 1 設(shè)計要求 ????????? ??? ???? ? ???? 2 硬件 電路設(shè)計 ?????? ??? ???? ??? ??? 3 設(shè)計方案的選擇 ??????????????? ?? 3 主要元器件簡介 ??????????????? ?? 4 硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ??????????????? ??? 8 程序 設(shè)計 ???????? ??? ?????? ? ??? 13 總結(jié) ??????????? ??? ????????? 15 參考文獻 ???????? ? ? ???????? ???? ? ? 16 附 件一：電路原理圖 及 作品 實物圖 ???? ??????? ? ? 17 附件二：程序清單 ??????? ??? ?????????? 18 單片機密碼鎖課程設(shè)計報告 —— 湖南師大本科生課程設(shè)計 1 引言 單片機密碼鎖課程設(shè)計報告摘要 隨著電子產(chǎn)品向智能化和微型化的不斷發(fā)展，單片機已成為電子產(chǎn)品研制和開發(fā)中首選的控制器。 隨著人們生活水平的提高，如何實現(xiàn)家庭防盜這一問題也變的尤其的突出，傳統(tǒng)的機械鎖由于其構(gòu)造的簡單， 安全性能低，無法滿足人們的需要。針對這些鎖具給人們帶來的不便若使用機械式鑰匙開鎖，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(yīng)運而生。 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(wù)的電子產(chǎn)品。它的種類很多，有簡易的電路產(chǎn)品，也有基于芯片的性價比較高的產(chǎn)品。現(xiàn)在應(yīng)用較廣的電子密碼鎖是以芯片為核心，通過編程來實現(xiàn)的。其性能和安全性已大大超過了機械鎖 。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。 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。 6) 電子密碼鎖操作簡單易行，一學即會。 隨著電子元件的進一步發(fā)展，電子密碼鎖也出現(xiàn)了很多的種類，功能日益強大，使用更加方便，安全保密性更強，由以前的單密碼輸入發(fā)展到現(xiàn)在的，密碼加感應(yīng)元件，實現(xiàn)了真真的電子加密，用戶只有密碼或電子鑰匙中的一樣，是打不開鎖的，隨著電子元件的發(fā)展及人們對保密性需求的提高出現(xiàn)了越來越多的電子密碼鎖。 由于數(shù)字、字符、圖形圖像、人體生物特征和時間等要素 均可成為鑰匙的電子信息，組合使用這些信息能夠使電子防盜鎖獲得高度的保密性，如防范森嚴的金庫，需要使用復(fù)合信息密碼的電子防盜鎖，這樣對盜賊而言是“道高一尺、魔高一丈”。組合使用 信息也能夠使電子防盜鎖獲得無窮擴展的可能，使產(chǎn)品多樣化，對用戶而言是“千挑百選、自得其所”?？梢钥闯鼋M合使用電子信息是電子密碼鎖以后發(fā)展的趨勢。 本系統(tǒng)由單片機系統(tǒng)、矩陣鍵盤、 LED 顯示和報警系統(tǒng)組成。系統(tǒng)能完成開鎖、超次鎖定、管理員解密、修改用戶密碼的功能。除上述基本的密碼鎖功能外，還具有掉電存儲、聲光提示等功能，依據(jù)實際的情況 還可以添加其他功能。本系統(tǒng)成本低廉，功能實用。 關(guān)鍵詞 單片機 密碼鎖 課程設(shè)計 報警 單片機密碼鎖課程設(shè)計報告 —— 湖南師大本科生課程設(shè)計 2 設(shè)計要求 設(shè)計任務(wù) 設(shè)計一種基于單片機的密碼鎖 。 設(shè)計要求 1） 密碼用鍵盤輸入（ 4~8 位）； 2） 用戶可預(yù)置密碼（ 4~8 位），并永久保存； 3） 用 LED 數(shù)碼管或 LCD 顯示密碼值，密碼設(shè)置成功或開鎖后顯示“ ******”； 4） 密碼輸入成功后，開鎖（用綠色的 LED 亮）；密碼輸入錯誤時數(shù)碼管或 LCD 提示錯誤信息，并且紅色的 LED 亮；三次輸入錯誤后，揚聲器 報警； 設(shè)計報告要求 說明設(shè)計作品的功能、特點、應(yīng)用范圍； 方案對比，確定方案。 電路設(shè)計、電路工作原理、技術(shù)指標測試； 編程方法、程序框圖及關(guān)鍵程序清單。 課程設(shè)計總結(jié)。 單片機密碼鎖課程設(shè)計報告 —— 湖南師大本科生課程設(shè)計 3 硬件電路設(shè)計 設(shè)計方案的選擇 方案一：采用數(shù)字電路控制 用以 74LS112 雙 JK 觸發(fā)器構(gòu)成的數(shù)字邏輯電路作為密碼鎖的核心控制，共設(shè)了 9 個用戶輸入鍵，其中只有 4 個是有效的密碼按鍵，其它的都是干擾按鍵，若按下干擾鍵，鍵盤輸入電路自動清零，原先輸入的密碼無效，需要重新輸入；如果用戶輸入密碼的時間 超過 10秒（一般情況下，用戶不會超過 10 秒，若用戶覺得不便，還可以修改）電路將報警 20 秒，若電路連續(xù)報警三次，電路將鎖定鍵盤 2 分鐘，防止他人的非法操作。 采用數(shù)字電路設(shè)計的方案好處就是設(shè)計簡單但控制的準確性和靈活性差。故不采用。 方案二：采用以單片機為核心的控制方案 由于單片機種類繁多，各種型號都有其一定的應(yīng)用環(huán)境，因此在選用時要多加比較，合理選擇，以期獲得最佳的性價比。一般來說在選取單片機時從下面幾個方面考慮：性能、存儲器、運行速度、 I/O 口、定時 /計數(shù)器、串行接口、模擬電路功能、工作 電壓、功耗、封裝形式、抗干擾性、保密性，除了以上的一些的還有一些最基本的比如：中斷源的數(shù)量和優(yōu)先級、工作溫度范圍、有沒有低電壓檢測功能、單片機內(nèi)有無時鐘振蕩器、有無上電復(fù)位功能等。在開發(fā)過程中單片機還受到：開發(fā)工具、編程器、開發(fā)成本、開發(fā)人員的適應(yīng)性、技術(shù)支持和服務(wù)等等因素。 基于以上因素本設(shè)計選用單片機 STC89C52 作為本設(shè)計的核心元件，利用單片機靈活的編程設(shè)計和豐富的 I/O 端口，及其控制的準確性，實現(xiàn)基本的密碼鎖功能 。在單片機的外圍電路外接輸入鍵盤用于密碼的輸入和一些功能的控制，外接 AT24C02 芯片用于密碼的存儲，外接 LCD1602 顯示器用于顯示作用。當用戶需要開鎖時，先按鍵盤開鎖鍵之后按鍵盤的數(shù)字鍵 0－ 9 輸入密碼。密碼輸完后按下確認鍵，如果密碼輸入正確則開鎖，不正確顯示密碼錯誤重新輸入密碼，當三次密碼錯誤則發(fā)出報警；當用戶需要修改密碼時，先按下鍵盤設(shè)置鍵后 可以 設(shè)置新密碼。新密碼輸入無誤后按確認鍵使新密碼將得到存儲，密碼修改成功。 可以看出方案二控制靈活準確性好且保密性強還具有擴展功能，根據(jù)現(xiàn)實生活的需要此次設(shè)計采用此方案 。 單片機密碼鎖課程設(shè)計報告 —— 湖南師大本科生課程設(shè)計 4 主要元器件 簡介 主控芯片 單片機 STC89C52 宏基公司生產(chǎn)的 STC89 系列單片機，高速、低功耗、新增在系統(tǒng)／在應(yīng)用可編程 (ISP，IAP)功能 。 特點： 40 個引腳， 8k Bytes Flash 片內(nèi)程序存儲器， 512 bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM） ， 32 個外部雙向輸入 /輸出 （ I/O） 口， 5 個中斷優(yōu)先級 2 層中斷嵌套中斷， 2 個16 位可編程定時計數(shù)器 ,2 個全雙工串行通信口，片內(nèi)時鐘振蕩器。 STC89C52 設(shè)計和配置了振蕩頻率可為 0Hz 并可通過軟件設(shè)置省電模式?？臻e模式下， CPU 暫停工作，而 RAM 定時計數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作 ，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存 RAM 的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。 STC89C52 芯片引腳 STC89C52 引腳 功能說明 ： Vcc：電源電壓 GND：地 P0 口： P0 口是一組 8 位漏極開路型雙向 I/O 口，也即地址 /數(shù)據(jù)總線復(fù)用口，作為輸出口用時，每位能驅(qū)動 8 個 TTL 邏輯門電路，對端口寫“ 1”可作為高阻抗 輸入端口。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。在 Flash 編程時， P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻。 P1 口： P1 是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。對端口寫“ 1” ,通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號校驗期間，P1 接收低 8 位地址。 P2 口： P2 是一個帶有內(nèi) 部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 的輸出緩沖級可驅(qū)動 4個 TTL邏輯門電路。對端口寫“ 1” ,通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流 I。在 單片機密碼鎖課程設(shè)計報告 —— 湖南師大本科生課程設(shè)計 5 訪問８位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行： MOVX @Ri 指令）時， P2 口線上的內(nèi)（也即特殊功能寄存器，在整個訪問期間不改變。 Flash 編程或校驗時， P2 也接收高位地址和其它控制信號。 P3 口： P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的