【正文】 時候，通常采用這樣方法。二、鍵盤矩陣模塊本次設(shè)計的密碼鎖系統(tǒng)設(shè)計采用4*4矩陣鍵盤，與P1口相連，采用掃描法。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。當(dāng)/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。此外，P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，例如串行輸入\輸出口、外部中斷0\記時器0外部輸入、外部數(shù)據(jù)存儲器讀\寫選通。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。下圖4所示為AT89C51單片機圖例：圖4 AT89C51單片機2 主要接口說明VCC：供電電壓。它與MCS51 兼容，壽命：1000寫/擦循環(huán)，數(shù)據(jù)保留時間為10年。不但能實現(xiàn)基本的密碼鎖功能，還能添加警報提示。一、 單片機模塊該密碼鎖設(shè)計采用以AT89C51為核心的單片機控制方案。(5)對通信協(xié)議和傳輸有一定的了解設(shè)計重點難點完成本方案設(shè)計的重點和難點有以下幾點：(1) C語言程序設(shè)計和控制函數(shù)的調(diào)用；(2) 鍵盤模塊和動態(tài)顯示工作方式的LCD顯示模塊的控制；(3) 報警電路的設(shè)計；(4) 用Altim Designer軟件進行電路圖設(shè)計；(5) 單片機于PC機的通信傳輸功能的實現(xiàn)。應(yīng)用的技術(shù)分析本次密碼鎖功能的實現(xiàn)，需要使用到以下關(guān)鍵技術(shù)：（1）基于AT89C51單片機簡單設(shè)計及外圍擴展電路；（2）鍵盤輸入及單片機間的數(shù)據(jù)傳輸；（3）LCD顯示技術(shù)、動態(tài)輸出及單片機間的數(shù)據(jù)傳輸。在輸入正確密碼后，密碼鎖開鎖，按輸入新密碼鍵，輸入新密碼，按下新密碼保存鍵，則修改密碼成功。圖3 最初設(shè)計思路框圖二、設(shè)計方法和技術(shù)條件設(shè)計原則系統(tǒng)總體設(shè)計原則如下分析，應(yīng)該盡可能的滿足密碼鎖的功能要求，包括程序啟動功能、鎖的基本功能、個人密碼更改功能、多組密碼設(shè)置、報警功能。通過鍵盤采集輸入的信息，與單片機內(nèi)的儲存值比較，如果密碼正確，則開鎖電路打開；如果密碼錯誤，給出錯誤提示。初步設(shè)計思路概述對于本次密碼鎖的初步設(shè)計，首先是要有一定的大概思路。通過比較以上兩種方案，單片機方案有較大的活動空間，不但能實現(xiàn)所要求的功能而且能在很大的程度上擴展功能，而且還可以方便的對系統(tǒng)進行升級，所以我們采用一種以89C51為核心的單片機控制方案。其原理如下圖2所示。方案二：采用一種是用以AT89C51為核心的單片機控制方案。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。圖1 數(shù)字密碼鎖電路方案電路由兩大部分組成：密碼鎖電路和備用電源(UPS)，其中設(shè)置UPS電源是為了防止因為停電造成的密碼鎖電路失效，使用戶免遭麻煩。方案一：采用數(shù)字電路控制。第二篇 設(shè)計概述一、詳細設(shè)計方案的選擇及設(shè)計思路概述設(shè)計方案的選擇本次設(shè)計的密碼鎖在理論上可以利用多種設(shè)計方法及原理進行設(shè)計，依據(jù)設(shè)計的簡單、高效、易于實現(xiàn)等原則，主要有兩種設(shè)計方案可供選擇，即：數(shù)字電路控制和以AT89C51為核心的單片機控制兩種方案。l 系統(tǒng)最多可以保存最近的40 條記錄，當(dāng)記錄超過40條時，每增加一條新記錄，最早的一條舊記錄將被覆蓋掉。個人密碼更改功能l 密碼可以由用戶自己修改設(shè)定，鎖打開后才能修改密碼，修改密碼之前必須再次輸入密碼；l 先用初始密碼開鎖，在開鎖成功后點擊“輸入新密碼”使系統(tǒng)進入修改個人密碼狀態(tài)；l 個人可以隨設(shè)置新的密碼，設(shè)置完成后點擊“保存新密碼”按鍵，新密碼設(shè)置成功；此該新密碼和以前的密碼都可以進行開鎖操作；l 此時可輸入6位新的個人密碼，點擊新密碼保存，密碼更改成功。報警功能l 設(shè)置密碼鎖開鎖次數(shù)為3次，當(dāng)輸入超過三次還未開鎖成功時，蜂鳴器報警30秒，并且鎖定鍵盤。若密碼不正確，系統(tǒng)將給出提示告知用戶已經(jīng)輸入的次數(shù)，若三次錯誤輸入后，系統(tǒng)自動鎖定鍵盤，屏蔽所有操作，并顯示“waiting....”；l 系統(tǒng)自動鎖定時間為五分鐘，鎖定時間過后，系統(tǒng)提示“in put again”，此時可重新輸入密碼，進行開鎖操作；l 保密功能：每次輸入的密碼數(shù)字，顯示的均是“*”符號；l 當(dāng)按下開鎖鍵，系統(tǒng)將輸入與密碼進行檢查核對，如果正確鎖打開，否則不打開，并發(fā)出報警提示。當(dāng)輸入密碼多次錯誤時，報警系統(tǒng)自動啟動；二、功能需求設(shè)計任務(wù)和目標(biāo)本項目設(shè)計一種基于AT89C51單片機控制的電子密碼鎖，要求達到以下任務(wù)目標(biāo)：（1）可通過鍵盤輸入密碼控制開關(guān)的開鎖和閉鎖；（2）可通過擴展的LCD顯示器顯示輸入的密碼；（3）密碼可以多次改寫和重置；（4）連續(xù)三次輸入密碼錯誤，報警裝置開始工作，密碼鎖進入鎖機狀態(tài)。此外，電子密碼鎖還具有以下獨特的特點：（1）保密性遠遠大于機械鎖，隨機開鎖成功率幾乎為零；（2）密碼可變。在安全技術(shù)防范領(lǐng)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。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。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大打折扣。本總體設(shè)計說明書詳細分析系統(tǒng)的各種需求，綜合小組中各個成員的意見，為以后的設(shè)計規(guī)劃出一個藍圖，使以后的工作做到有步驟、有計劃，并且對今后出現(xiàn)的各種可能情況作出預(yù)測和進行初步和適當(dāng)?shù)奶幚?，使系統(tǒng)工作進程得以穩(wěn)步和高效地進行。電子密碼鎖系統(tǒng)總體設(shè)計詳細文檔題目：電子密碼鎖的設(shè)計組號：第八組小組成員：王新恒（S120131106）牛慶渝（S120102007）于秀玲（S120101212）黃志輝（S120131021）2012年11月15日63 / 66目 錄第一篇 緒 論 1一、引言 1編寫目的 1背景介紹 1二、 功能需求設(shè)計 2任務(wù)和目標(biāo) 2功能需求簡述 2第二篇 設(shè)計概述 4一、詳細設(shè)計方案的選擇及設(shè)計思路概述 4設(shè)計方案的選擇 4初步設(shè)計思路概述 5二、設(shè)計方法和技術(shù)條件 6設(shè)計原則 6應(yīng)用的技術(shù)分析 6設(shè)計者當(dāng)前已具備的技術(shù)條件 6設(shè)計重點難點 7第三篇 系統(tǒng)總體設(shè)計方案確認 8一、單片機模塊 8主要特性 8主要接口說明 8二、鍵盤矩陣模塊 10三、顯示模塊 11四、報警模塊 11五、電子時鐘模塊 12概述 12引腳介紹 13六、通信傳輸模塊 13通信傳輸原理概述 13電平轉(zhuǎn)換電路 14第四篇 系統(tǒng)程序設(shè)計 16一、總體程序設(shè)計流程 16程序功能 16系統(tǒng)程序設(shè)計總流程 16二、各個模塊系統(tǒng)程序設(shè)計流程 17顯示初始化模塊程序設(shè)計 18密碼比較功能模塊程序設(shè)計 19鍵盤輸入模塊程序設(shè)計 21電子時鐘顯示模塊程序設(shè)計 24密碼修改模塊程序 26報警模塊程序設(shè)計 32通信（虛擬）模塊程序設(shè)計 33附 錄 36一、 電路原理圖 36二、 Proteus仿真圖 37三、 PCB板圖 38四、 源程序 38第一篇 緒 論一、引言編寫目的編寫總體設(shè)計說明書的目的是為了說明對密碼鎖系統(tǒng)總體設(shè)計的考慮，包括程序的基本流程、輸入/輸出設(shè)計、模塊設(shè)計、運行設(shè)計、硬件的總體設(shè)計和系統(tǒng)出錯處理設(shè)計等，以便為密碼鎖的具體設(shè)計制作和仿真提供理論基礎(chǔ)和指導(dǎo)方向，主要就是為編寫程序提供依據(jù)。各個模塊的程序編寫嚴(yán)格按照該總體設(shè)計的初定方案進行。 背景介紹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(wù)報表以及一些個人資料的保存多以加鎖的辦法來解決。隨著科學(xué)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。密碼鎖具有安全性高、成本低、功耗低、易操作等優(yōu)點。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(yīng)用日益廣泛。 用戶可以經(jīng)常更改密碼，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。功能需求簡述功能具體闡述密碼輸入及核對功能l 系統(tǒng)啟動后，通過鍵盤輸入初始密碼“111111”，按下密碼輸入鍵進行確認，密碼鎖開鎖，之后通過點擊輸入新密碼鍵，輸入6位新密碼，點擊新密碼保存鍵，新密碼保存；l 電子密碼鎖具有多組密碼和管理員超級密碼功能；l 如果密碼正確，可進行開鎖動作。多組密碼設(shè)置功能l 在用戶設(shè)置了一組常用密碼基礎(chǔ)之上，可以另外在設(shè)置2組備用密碼，以增加多用戶使用功能，滿足用戶的基本需求；l 在用戶丟失或遺忘一組密碼后，可以通過另外的幾組備用密碼進行開鎖并并對密碼進行再次修改和設(shè)定，增加了密碼鎖使用的靈活性；l 可以設(shè)置一組超級密碼“999999”，在任何情況下，憑借超級密碼都可以開鎖和修改密碼。十分鐘內(nèi)不能進行任何操作，等待鎖定時間過后，解除警報，密碼鎖恢復(fù)輸入功能，提示“in put again”；l 在每一次輸入密碼后，系統(tǒng)都會以英文字符的形式給出輸入密碼正確與否，若是錯誤系統(tǒng)會給予警告。時間顯示和計時功能l 系統(tǒng)啟動后會自動顯示當(dāng)?shù)氐募磿r時間，顯示方式為：時分秒l 在輸入密碼時軟前后相鄰的兩個密碼符輸入時間間隔超過10分鐘，則系統(tǒng)自動放棄本次操作，返回到重新輸入密碼階段通信和數(shù)據(jù)傳輸功能l 先用密碼開鎖，成功后進入系統(tǒng)l 顯示記錄：記錄開門時間、密碼類別。l 每條記錄包含如下信息：時、分、秒以及密碼類別?，F(xiàn)在對其兩種方案進行可行性對比分析。其原理圖下圖1所示。采用數(shù)字密碼鎖電路的好處就是設(shè)計簡單。密碼鎖電路包含：鍵盤輸入、密碼修改、密碼檢測、開鎖電路、執(zhí)行電路、報警電路、鍵盤輸入次數(shù)鎖定電路。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(zhǔn)確性，不但能實現(xiàn)基本的密碼鎖功能，還能添加多組密碼設(shè)置、報警提示等控制功能。圖2 單片機控制方案 密碼鎖電路包含：鍵盤輸入、密碼修改、密碼檢測、開鎖電路、執(zhí)行電路、報警電路。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(zhǔn)確性，進行密碼鎖的設(shè)計工作以實現(xiàn)基本的密碼鎖功能。如下圖3所示，本次設(shè)計選用單片機開發(fā)系統(tǒng)，以AT89C51單片機為核心，輔以擴展的鍵盤以及LCD顯示模塊組成完整的系統(tǒng)。若連續(xù)三次輸入密碼錯誤，蜂鳴器產(chǎn)生蜂鳴音，并且系統(tǒng)自動鎖定鍵盤；在以上工作的同時顯示電路工作，同步顯示符號“*”代替輸入的數(shù)值。首先，通過鍵盤采集輸入的信息，與單片機內(nèi)的儲存值比較，如果密碼正確，則開鎖電路運行，鎖被成功打開；如果三次密碼錯誤，則報警系統(tǒng)自動進行提示，蜂鳴器產(chǎn)生蜂鳴音；在以上工作的同時顯示電路工作，同步顯示輸入數(shù)值。要再次開鎖則需要輸入正確的密碼。（4）通信傳輸協(xié)議設(shè)計者當(dāng)前已具備的技術(shù)條件在設(shè)計密碼鎖之前，本組四位成員基本上已經(jīng)掌握了以下技術(shù)：(1)課題組成員都參閱過相關(guān)的51單片機開發(fā)方面的書籍，熟悉Altim Designer電路設(shè)計，有一定的電路設(shè)計基礎(chǔ)；(2)課題組成員王新恒對C語言函數(shù)庫的調(diào)用有一定的了解，具備C語言程序設(shè)計開發(fā)經(jīng)驗；(3)課題組成員牛慶渝、黃志輝熟悉PCB板的制作過程及protuse繪圖，課題組成員于秀玲有一定的文學(xué)功底，有一定的能力撰寫課題報告；(4)各個成員都可以熟練的運用仿真軟件proteus以及編譯軟件keil進行仿真實驗和調(diào)試。第三篇 系統(tǒng)總體設(shè)計方案確認此次設(shè)計基于單片機控制的電子密碼鎖，根據(jù)任務(wù)和相關(guān)要求，結(jié)合主要設(shè)計條件，我們的總體方案設(shè)計如下： 本系統(tǒng)由單片機系統(tǒng)、矩陣鍵盤、電子時鐘、LCD顯示和報警系統(tǒng)等多個模塊組成。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(zhǔn)確性，進行電子密碼鎖的設(shè)計。 1 主要特性AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器。全靜態(tài)工作：0Hz24Hz 三級程序存儲器鎖定，128*8位內(nèi)部RAM 32可編程I/O線，兩個16位定時器/計數(shù)器，5個中斷源可編程串行通道，低功耗的閑置和掉電模式，片內(nèi)振蕩器和時鐘電路。GND：接地。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流。RST：復(fù)位輸入。ALE/PROG：可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在由外部程序存儲