【正文】 計 畢業(yè)設(shè)計 論文題目 基于單片機(jī)的數(shù)字密碼鎖設(shè)計 陜西理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 基于單片機(jī)的數(shù)字密碼鎖 [摘要 ]伴隨我們生活水平的提高，電子數(shù)字密碼鎖慢慢取代了普通的鎖具，電子密碼鎖在安全性能上比普通鎖具更好，普通的機(jī)械鎖其機(jī)構(gòu)非常的簡單，從而在安全性能方面得不到保障，電子密碼鎖使得我們在安全保障方面更有自信，并且電子密碼鎖還有不用鑰匙、無鎖孔、無機(jī)械傳動、不易損壞、不磨損等優(yōu)點，很多用戶都想簡單出門，電子密碼鎖就能滿足他們。本次設(shè)計的系統(tǒng)由單片機(jī)系統(tǒng)、矩陣鍵盤 、顯示電路和報警提示系統(tǒng)組成，系統(tǒng)能完成開鎖、密碼保護(hù)、密碼正確與否的提示。設(shè)計采用 C 語言作為主片控制程序，因其具有方法合理、簡單易行、成本低、實用等特點。 LCD1602。 4x4 Matrix keyboard 目錄 引言 ...................................................... 1 1 數(shù)字密碼鎖功能要求 ..................................... 1 2 總體方案 ............................................... 1 方案選擇 ............................................. 1 陜西理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 方案實現(xiàn) ............................................. 2 方案結(jié)構(gòu)框圖 ......................................... 2 3 硬件電路的設(shè)計 ......................................... 3 單片機(jī)及單片機(jī)最小系統(tǒng) ................................ 3 鍵盤電路 ............................................. 5 鍵盤接口 ........................................ 5 鍵盤的識別方式 ................................... 6 按鍵去抖動 ....................................... 6 4 4 行列式鍵盤電路 .............................. 6 LCD1602 顯示電路 ..................................... 7 LCD1602 的介紹 ................................... 7 LCD1602 顯示的外圍電路 ........................... 8 報警提示電路 ........................................ 8 電源輸入及電源指示電路 ............................... 9 4 軟件設(shè)計 ............................................. 10 軟件設(shè)計思路 ....................................... 10 軟件設(shè)計的流程圖 ................................... 10 5 系統(tǒng)調(diào)試 ............................................. 12 基于單片機(jī)的數(shù)字密碼鎖硬件調(diào)試 ...................... 13 基于單片機(jī)數(shù)字密碼鎖的軟件調(diào)試 ...................... 13 基于單片機(jī)數(shù)字密碼鎖的總體調(diào)試 ...................... 13 Proteus 仿真調(diào)試 ................................ 13 陜西理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 軟硬聯(lián)合調(diào)試 ................................... 14 6 結(jié)論與展望 .......................................... 14 致謝 ..................................................... 14 參考文獻(xiàn) ................................................. 15 附錄 A .................................................... 16 附錄 B .................................................... 23 附錄 C .................................................... 24 陜西理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 第 1 頁 共 24 頁 引言 在我們?nèi)粘５纳詈凸ぷ髦?，安全防盜已成為 社會不可避免的問題。因此電子數(shù)字密碼鎖是我們生活中不可少的一部分了，數(shù)字密碼鎖的發(fā)展標(biāo)志著我們生活水平的提高。而鎖自古以來就是把守門的鐵將軍，人們對它要求甚高，即要求可靠地防盜，又要使用方便，這也是制鎖者長期以來研制的主題。另外，如：賓館、辦公大樓、倉庫、保險柜等，由于裝修施工等因素人住時也要把原有的鎖膽更換 ，況且鑰匙隨身攜帶也諸多便。目前西方發(fā)達(dá)國家已經(jīng)大量應(yīng)用智能門禁系統(tǒng)，可以通過多種的更加安全更加方便可靠的方法來實現(xiàn)大門的管理。 數(shù)字密碼鎖是通過密碼輸入來控制電路，從而控制機(jī)械的閉合，完成開鎖和關(guān)鎖的基本操作的電子產(chǎn)品，它的種類比較多，而此次設(shè)計就是基于單片 機(jī)控制的數(shù)字密碼鎖，它的設(shè)計以單片機(jī)為核心，通過編程來實現(xiàn)，它負(fù)責(zé)獲取處理用戶輸入的密碼，將其和正確的預(yù)置密碼比較，產(chǎn)生相應(yīng)的輸出，其性能得到了改善。因此，設(shè)計數(shù)字密碼鎖的市場發(fā)展前景極為廣闊。 此次設(shè)計實現(xiàn)功能要求如下： 1） 加電后，液晶顯示英文“ Enter Password!”來歡迎用戶。 3） 輸入密碼過程中，如果不小心出現(xiàn)了輸入錯誤，可按“復(fù)位”鍵清除屏幕，取消此次輸入，再次輸入需要重新輸入所有密碼。 5） 此次設(shè)計的數(shù)字密碼鎖密碼可以修改，當(dāng)輸入正確的密碼后，你可以根據(jù)自己的需要對已設(shè)的密碼進(jìn)行修改，修改成功后，有兩秒提示音。 2 總體方案 方案選擇 陜西理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 第 2 頁 共 24 頁 設(shè)計本次畢業(yè)設(shè)計之前構(gòu)思了兩種方案：一種是用以 74LS112 雙 JK 觸發(fā)器構(gòu)成的數(shù)字邏輯電路控制方案；另一種是用以單片機(jī)為核心的電子密碼鎖。而第二種方案是采用集成芯片單片機(jī)還有其他集成芯片來控制整個電路，靈活準(zhǔn)確性好且保密性強(qiáng)還具有擴(kuò)展功能，并且焊接起來很簡單，因此采用了后一種方案，即單片機(jī)控制的數(shù)字密碼鎖設(shè)計。單片機(jī)作為本設(shè)計的核心元件，利用單片機(jī)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，實現(xiàn)基本的密碼鎖功能，其原理圖如圖 所示。 圖 單片機(jī)控制密碼鎖的原理圖 方案結(jié)構(gòu)框圖 基于單片機(jī)控制的數(shù)字密碼鎖結(jié)總構(gòu)框圖如圖 所示， 框圖由電源輸入，晶振電路，單片機(jī)控制系統(tǒng)，鍵盤電路，顯示電路，報警提示電路構(gòu)成。單片機(jī)控制系統(tǒng)包括晶振 電路和復(fù)位電路。 AT89C52 是 Atmel公司生產(chǎn)的低電壓、高性能 CMOS8 位單片機(jī)， AT89C52 采用 24MHZ 或更高頻率晶振，以獲得較高的刷新頻率，時期顯示更穩(wěn)定，單片機(jī) AT89C52 引腳如圖 所示。 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。 P1 口有 8 路 10 位高速 A/D 轉(zhuǎn)換器，速度可達(dá)到 250KHz（ 25 萬次 /秒）。上電復(fù)位后P1 口為弱上拉型 IO 口，用戶可以通過軟件設(shè)置將 8 路中的任何一路設(shè)置為 A/D 轉(zhuǎn)換，不須作為 A/D使用的口可繼續(xù)作為 IO 口使用。作為輸入時， P2 口的管腳電位被外部拉低，將輸出電流，這是由于內(nèi)部 上拉的緣故。在給出地址“ 1”時，它利用內(nèi)部上拉的優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。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。 P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口： RXD(串行輸入口 ) TXD(串行輸出口 ) INT0(外部中斷 0) INT1(外部中斷 1) T0(記時器 0 外部輸入 ) T1(記時器 1 外部輸入 ) WR (外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通 ) RD (外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通 ) 同時 P3 口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號 。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持 RST 腳兩個機(jī)器周期的高平時間 。在FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。另外，該引腳被略微拉高。 PSEN：外部程序存儲器的選通信號。但在訪問內(nèi)部部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 PSEN 信號將不出現(xiàn) 。注意加密方式 1 時， EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET。在 FLASH編程期間，此引腳也用于施加 12V編程電源 (VPP)； XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入； XTAL2：來自反向振蕩器的輸出； EA/VPP（ 31 引腳）： “ EA”為英文“ External Access”的縮寫，表示存取外部程序代碼之意，低電平動作，也 就是說當(dāng)此引腳接低電平后，系統(tǒng)會取用外部的程序代碼（存于外部 EPROM 中）來執(zhí)行程序。 單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖 所示，其中由復(fù)位電路和晶振震蕩電路組成。外部復(fù)位電路是為內(nèi)部復(fù)位電路提供兩個機(jī)器周期以上的高電平而設(shè)計的。 晶振振蕩電路： XTAL1 腳和 XTAL2 腳分別構(gòu)成片內(nèi)振蕩器的反相放大器的輸入端和輸出端，外接石英晶體或陶瓷振蕩器以及補(bǔ)償電容 C C2 構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。10pF；當(dāng)外接陶瓷振蕩器時，電容 C C2 選 47pF177。外接電容 C C2 的大小會影響振蕩器的高低 、 振蕩頻率的穩(wěn)定度 、 起振時間及溫度穩(wěn)定性。此次設(shè)計采用的是 12MHz 的晶振。 圖 單片機(jī)最小系統(tǒng)圖 鍵盤電路 鍵盤接口 常用的鍵盤接口分為獨立鍵盤和行列式鍵盤兩種。在按鍵數(shù) 目較多的時候，獨立式鍵盤電路需要較多的輸入口線且電路結(jié)構(gòu)繁雜，此種鍵盤適用于按鍵較少或操作速度較高的場合。 矩陣式鍵盤的掃描原理主要是分為兩個步驟：首先是確定是否有鍵閉合，然后逐一掃描以步確定哪一鍵閉合。為判定有無 鍵按下（閉合鍵）以及被按鍵的位置，可使用這種方法：掃描法（常用）。各列線的一端接單片機(jī)的輸出口線，另一端懸空。若行線狀態(tài)中有低電平，則表示有鍵被按下。 按鍵去抖動 當(dāng)掃描表明有鍵被按下之后，緊接著應(yīng)進(jìn)行去抖動處理。抖動時間長短與鍵的機(jī)械特性有關(guān)，一般為 5～ 10ms。 圖 鍵閉合和斷開時的電壓抖動 4 4 行列式鍵盤電路 此次設(shè)計為 4 4 行列式鍵盤，由 16 個按鍵組成的行列式鍵盤，主要作為用戶輸入數(shù)字密碼及確認(rèn)、取消、修改等功能鍵，此次設(shè)計按鍵掃描方法采用的是掃描法。（上拉電阻的作用，就是把電位拉高，比如拉到 VCC。） LCD1602 顯示電路 LCD1602 的介紹 LCD1602 是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點陣型的液晶模塊，它由若干個 5 7 或者 5 11 等點陣字符位組成，每個點陣字符都可以顯示一個字符，每位之間有一個點距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用。 LCD1602 的引腳如圖 36 所示， LCD1602 有 16 個引腳。 第 4 腳： RS 為寄存器選擇，高電平 1 時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平 0 時選擇指令寄存器。 第 6 腳： E(或 EN)端為使能 (enable)端。 第 15～ 16 腳：空腳或背光電源腳。 LCD1602 的基本操作時 序為 ： 讀狀態(tài)： RS=L， RW=H， E=H 輸出： D0~D7=狀態(tài)字 寫指令： RS=L， RW= L， D0~D7=指令碼， E=高脈沖