【正文】 位密碼） ，鎖打開后才能修改密碼。 （ 3） 報(bào)警 、鎖定鍵盤 功能。 電子密碼鎖的設(shè)計(jì)主要由三部分組成： 4 4矩陣鍵盤接口電路、密碼鎖的控制電路、輸出八段顯示電路。 密碼鎖設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題是實(shí)現(xiàn)密碼的輸入、清楚、更改、 開 鎖等功能 ： （ 1） 密碼 輸入 功能 ：按下一個(gè)數(shù)字鍵 ，一個(gè) “－”就顯示在最右邊的數(shù)碼管上 ， 同時(shí)將先前輸入的所有“－”向左移動(dòng)一位。 （ 3） 密碼更改 功能 ： 將輸入的值作為新的密碼。 主要 的 設(shè)計(jì) 實(shí)施 過程： 首先， 選用 ATMEL 公司的 單片機(jī) AT89C51，以及選購其他電子元器件 。 第三步 ， 使用 Keil uVision3軟件編寫 單片機(jī)的 C語言程序、仿真、軟件調(diào)試 。 最后，聯(lián)合軟 、 硬件 調(diào)試 電路板，完成 本次畢業(yè) 設(shè)計(jì)。 AT89C51: LED digital tube. xx 大學(xué) 2021 屆 本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) － 1 － 基于單片機(jī)的電子密碼鎖 第 1 章 緒論 背景 隨著社會(huì)物質(zhì)財(cái)富的日益增長，安全防盜已成為社會(huì)問題。目前國內(nèi)，大部分人使用的還是傳統(tǒng)的機(jī)械鎖。所謂互開率，是各種鎖具的一個(gè)技術(shù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，也就是 1把鑰匙能開幾把鎖的比率。 為何彈子鎖的“互開率”會(huì)如此之高？據(jù)有關(guān)專家人士剖析，彈子鎖質(zhì)量好壞主要取決于彈子數(shù)量的多少以及彈子的大小，而彈子的多少和大小受一定條件的限制。機(jī)械鎖的這些弊端為一種新型的鎖 電子密碼鎖，提供了發(fā)展的空間。 電子鎖的發(fā)明思路，源自古代發(fā)明的自動(dòng)機(jī)械，例如古希臘數(shù)學(xué)家赫倫的液壓自動(dòng)門，中國古代諸葛亮的木牛流馬，它們以重力或蒸汽壓力驅(qū)動(dòng)，最廣泛的用途乃是用在古代墓道的地下機(jī)關(guān)。 電子密碼鎖的特點(diǎn) 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(jī)械開關(guān)的閉合，完成開鎖、閉鎖任務(wù)的電子產(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(shí)現(xiàn)的。隨機(jī)開鎖成功率幾乎為零 。 用戶可以經(jīng)常更改密碼，防止密碼被盜，同時(shí)也可以避免因人員的更替而使鎖的密級下降。當(dāng)輸入密碼多次錯(cuò)誤時(shí)，報(bào)警系統(tǒng)自動(dòng)啟 動(dòng)，防止試探密碼。鍵盤式電子密碼在鍵盤上輸入，與打電話差不多，因而易于掌握，其突出優(yōu)點(diǎn)是 “密碼 ”是記在被授權(quán)人腦子里的數(shù)字和字符，既準(zhǔn)確又可靠，不會(huì)丟失（除了忘記），難以被竊（除非自己泄露）。當(dāng)然，密碼又不能太復(fù)雜，太復(fù)雜了可能自己都糊涂了，或者輸 入密碼操作成功率低，造成使用不便。在輸入密碼的過程中，為了限制試探密碼的企圖，通常輸入錯(cuò)誤碼若干次或若干時(shí)間內(nèi)輸入不正確，即 “封鎖 ”鍵盤，不再接受輸入操作。 第 2 章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) xx 大學(xué) 2021 屆 本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) － 3 － 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 圖 2－ 1 系統(tǒng)組成 如圖 2－ 1 所示系統(tǒng)主要由 AT89C51(51 系列 )、八位數(shù)碼管、蜂鳴器、 LED、 4 4矩陣鍵盤、復(fù)位電路等組成。矩陣鍵盤分別為 0、 *、＃、 CLE、 Enter、 MODIFY。 在輸入正確密碼后，按下修改鍵時(shí)， LED 顯示電路顯示“ old”提示“輸入舊密碼”，此時(shí)輸入正確的舊密碼，則顯示電路會(huì)有提示輸入新密碼在輸入新密碼后，顯示電路會(huì)再次提示“再次輸入新密碼”若兩次輸入密碼不一致，則修改密碼失敗，一致則成功。 若在“再次輸入新密碼”的時(shí)候輸入新密碼與前次不一致，則會(huì)返回到系統(tǒng)開始。要再次開鎖則需要輸入正確的密碼。 為了防止惡意嘗試，系統(tǒng)才用若連續(xù)輸入 3 次錯(cuò)誤密碼則發(fā)出報(bào)警聲，且鎖定鍵盤，可以提高系統(tǒng)的安全系數(shù)，同時(shí)也能夠保護(hù)合法用戶的正常使用。 主要特性 4K 字節(jié)可編程 FLASH 存儲(chǔ)器 (壽命： 1000 寫 / 擦循環(huán) ) 三級程序存儲(chǔ)器保密鎖定 32 條可編程 I/O 線 6個(gè)中斷源 低功耗的閑置和掉電模式 GND：接地。當(dāng) P1口的管腳第一次寫 1時(shí)，被定義為高阻輸入。在 FIASH 編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0輸出原碼，此時(shí) P0外部必須被拉高。 P1口管腳寫入 1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2口： P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個(gè) TTL 門電流，當(dāng) P2口被寫 “1” 時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在給出地址 “1” 時(shí)，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(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)， 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(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) 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（ ILL）這是由于上拉的緣故。 RST：復(fù)位輸入。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在平時(shí)， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè) ALE 脈沖。此時(shí)， ALE 只 有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。 /EA/VPP：當(dāng) /EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件， XTAL2 應(yīng)不接。 芯片擦除 整個(gè) PEROM陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持 ALE 管腳處于低電平 10ms 來完成。 此外， AT89C51 設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。但 RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。 4 4 矩陣鍵盤 如圖所示，本系統(tǒng)采 用 4 4 矩陣鍵盤， 16 個(gè)按鍵分為輸入數(shù)字鍵： *、 0、 、 9；功能鍵 lock、 modify、 cel、 Enter。 圖 3— 2 xx 大學(xué) 2021 屆 本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) － 8 － 復(fù)位電路 圖 3— 3 時(shí)鐘電路工作后，在 REST 管腳上加兩個(gè)機(jī)器周期的高電平，芯片內(nèi)部開始進(jìn)行初始復(fù)位（如圖 3— 3）。經(jīng)計(jì)算 得單片機(jī)工作胡 機(jī)器周期為： 12（ 1247。 數(shù)碼管 xx 大學(xué) 2021 屆 本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) － 9 － 圖 3－ 5 本設(shè) 計(jì)采用兩個(gè) 4位 8段共陰 極 數(shù)碼管。 因?yàn)?LED數(shù)碼管合適的驅(qū)動(dòng)電流大約為 9mA到 20mA左右 ,為了適 LED數(shù)碼管工作電流在 10mA 左右，具體計(jì)算如下： Ib=()/27K= 103A Ie= Ib (β+1)=10 mA 使用的 9013 的放大倍數(shù) β 為 100. 圖３－ 6 發(fā)光二極管 LED xx 大學(xué) 2021 屆 本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) － 10 － 圖 3－ ７ 由于 LED使用 P0口驅(qū)動(dòng)要加上上拉電阻如圖 3－ 7。 蜂鳴器 xx 大學(xué) 2021 屆 本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) － 11 － 圖 3－ 9 由于蜂鳴器使用 P0 口驅(qū)動(dòng)要加上上拉電阻如圖 3－ 9。 使用到的元器件列表 xx 大學(xué) 2021 屆 本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) － 13 － 元器件 規(guī)格 /型號 數(shù)量 四位八段共陰數(shù)碼管 3461AFR1B10 1 四位八段共陰數(shù)碼管 SR42036 1 三極管 SR9013 8 三極管 S965 1 電阻 27k 8 電阻 10k １ 電阻 1k ４ 電解電容 瓷片電容 30pF 2 單片機(jī) AT89C51 1 表 3— 1 第 4 章 軟件程序設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)程序 部分 使用 C 語言編寫， C 語言是一種高級程序設(shè)計(jì)語言，它的優(yōu)點(diǎn)是簡xx 大學(xué) 2021 屆 本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) － 14 － 潔明了 、 可移植性高。 輸 入密碼后 按下確認(rèn)鍵，系統(tǒng)會(huì)將所輸入與系統(tǒng)密碼進(jìn)行比對。然后可以選擇上 鎖或者修改密碼。 在 修改密碼前要輸入 正確 舊 的 密碼。 期間操作出現(xiàn)失誤，系統(tǒng)會(huì)返回初始狀態(tài)，操作錯(cuò)誤超過 3 次， 系統(tǒng) 會(huì)鎖定鍵盤，并報(bào)警用以防止惡意試探密碼。 開始等待流程 系統(tǒng)開始一直顯示提示“ INPUT” ,并判斷有否按鍵，當(dāng)有鍵按下跳出等待。 密碼檢查功能 本系統(tǒng)使用數(shù)組 PASSWORD[6]存儲(chǔ)密碼 ,系統(tǒng)初始化對數(shù)組負(fù)值 PASSWORD[6]＝{5,6,7,9,10,11}相當(dāng)于鍵盤上的 1， 2， 3， 4， 5， 6。若每一位都相等，密碼檢查通過。 顯示功能 本系統(tǒng)使用共陰極數(shù)碼管顯示（如圖 3－ 5）。顯示 原理如下圖及下表： 圖 4— ４ 表 4— １ 4 位數(shù)碼管上的管腳 單片機(jī)輸出管腳 a 11 b 7 c 4 d 2 e 1 f 10 g 5 h 3 開始 輸入一位密碼，數(shù)碼管顯示“－” K=6? k=0 按鍵為CEL? 結(jié)束 Yes No No Yes xx 大學(xué) 2021 屆 本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) － 18 － 顯示方式分別有靜態(tài)顯示與動(dòng)態(tài)顯示兩種。 由于 8個(gè)顯示器的段碼同名端是連接在一起的，如果選碼的管腳（本系統(tǒng)中為 P1）都為0，那么 8 個(gè)顯示器則顯示同一字符。即每次點(diǎn)亮一 個(gè) LED 顯示器，延時(shí)一段時(shí)間再點(diǎn)亮下一個(gè) LED 顯示器??周而復(fù)始， 8個(gè) LED 顯示器輪流動(dòng)態(tài)掃描。如子程序 view_input_password（）： void view_input_password(void) { for(i=0。i++) {P3=0X48。}//第四個(gè)顯示器顯示 I for(i=0。i++) {P3=0X43。}//第五個(gè)顯示器顯示 N for(i=0。i++) {P3=0XCD。}//第六個(gè)顯示器顯示 P for(i=0。i++) {P3=0X62。}//第七個(gè)顯示器顯示 U for(i=0。i++) {P3=0X69。}//第八個(gè)顯示器顯示 T } 靜態(tài)顯示應(yīng)用在輸入密碼時(shí)數(shù)碼管的顯示進(jìn)行輸入密碼操作時(shí)，每輸入一位密碼數(shù)碼管顯示一個(gè)“－”，實(shí)施方法為：當(dāng)有第一個(gè)按鍵時(shí)，第八個(gè)數(shù)碼管的片選信號為低電平，其他為高 。 如子程序 input_view()： void input_view(void) //k 為判斷輸入第幾位的變量 {switch(k) case 0:P1=0XEF。//顯示由右至左 1個(gè)“－” case 1:P1=0XcF。//顯示由右至左 2個(gè)“－” case 2:P1=0X8F。//顯示由右至左 3個(gè)“－” case 3:P1=0X0F。//顯示由右至左 4個(gè)“－” case 4:P1=0X0E。//顯示由右至左 5個(gè)“－” case 5:P1=0X0A。//顯示由右至左 6個(gè)“－” } xx 大學(xué) 2021 屆 本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì) － 19 － 根據(jù)上述原理，本系統(tǒng)的鍵盤掃描方法是利用 P2口的低四位作為行掃描線， P2 口的高四位作為列回掃線。若此四口都為高電平，則沒有鍵按下；若有鍵按下， 、 、 、 四個(gè)口必定有一個(gè)口輸入為低電平，再判斷 、 、 、 哪個(gè)口為低電平則可判斷按鍵在哪列上。鍵盤掃描子程序 key()如下 : /*加上行掃描信號后，判斷 P2口高四位同時(shí)給標(biāo)記變量 falg 賦值并跳 出循環(huán) */ void key(void) {while(1) { P2=0XFE。break。break。break。break。if(P2_4==0){falg=5。} if(P2_5==0){falg=6。} if(P2_6==0){falg=7。} if(P2_7==0){falg=8。} P2=0XFb。break