电子密码锁论文.doc

《单片机基础》课程设计 院 （系）： 工业中心 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 096001 学 生： 王瑞 张翔 学 号： 090212111 090212113 指导教师： 王党利 2012年 7月 目录 摘要 1 系统总体方案设计 2 硬件电路设计 3 键盘电路设计 3 LED显示电路 5 开锁电路 7 报警电路 8 软件设计 8 软件设计思路 8 各子程序设计 9 参考文献 15 附 录 16 源程序清单 16 摘要 本次设计使用 ATMEL公司的 AT89C51 实现一基于单片机的电子密码锁的设计，其主要具有如下功能： （1）密码通过键盘输入，若密码正确，则将锁打开。 （2）报警、锁定键盘功能。密码输入错误数码显示器会出现错误提示，若密码输入错误次数超过 3 次，蜂鸣器报警并且锁定键盘。 电子密码锁的设计主要由三部分组成：4×4 矩阵键盘接口电路、密码锁的控制电路、输出八段显示电路。另外系统还有 LED 提示灯，报警蜂鸣器等。 密码锁设计的关键问题是实现密码的输入、清除、更改、开锁等功能： （1）密码输入功能：按下一个数字键，一个“－”就显示在最右边的数码管上，同时将先前输入的所有“－”向左移动一位。 （2）密码清除功能：当按下清除键时，清除前面输入的所有值，并清除所有显示。 （3）开锁功能：当按下开锁键，系统将输入与密码进行检查核对，如果正确锁打开，否则打不开。 关键词：4×4矩阵键盘；AT89C51；密码锁；密码二次确认 系统总体方案设计 方案采用一种是用以AT89S51为核心的单片机控制方案。利用单片机灵活的编程设计和丰富的I/O端口，及其控制的准确性，不但能实现基本的密码锁功能，还能添加掉电存储、声光提示甚至添加遥控控制功能。其原理如图1－2所示。 图2－2单片机控制方案 本方案采用一种是用以89S51为核心的单片机控制方案。利用单片机灵活的编程设计和丰富的I/O端口，及其控制的准确性，实现基本的密码锁功能。 初步设计思路如下： 输入密码用矩形键盘，包括数字键和功能键。 LED数码管显示输入密码，用74JS247驱动数码管发光显示数码，用74LS138控制各位显示器分时进行显示。 用发光二极管代替开锁的电路，发光表示开锁。 输入密码错误次数超过3次，系统报警。 打开电源后，显示器显示“000000”，设原始密码为“123456”，只要输入此密码便可以打开。这样可预防停电后再来电时无密码可用。 按“C”键，清除显示器为“000000”。 欲重新设定密码，先输入密码在按“*”。 输入密码，再按“D”键。若密码与设定密码相同，则打开。否则显示器清为“000000”。 软件的设计主要包括键盘键值的读取，LED显示程序，密码比较程序和报警程序。 硬件电路设计 键盘电路设计 使用矩阵键盘，所以本设计就采用行列式键盘，同时也能减少键盘与单片机接口时所占用的I/O线的数目，在按键比较多的时候，通常采用这样方法。其原理如图 。 每一条水平（行线）与垂直线（列线）的交叉处不相通，而是通过一个按键来连通，利用这种行列式矩阵结构只需要N条行线和M条列线，即可组成具有N×M个按键的键盘。 在这种行列式矩阵键盘非键盘编码的单片机系统中，键盘处理程序首先执行等待按键并确认有无按键按下的程序段。 当确认有按键按下后，下一步就要识别哪一个按键按下。对键的识别通常有两种方法：一种是常用的逐行扫描查询法；另一种是速度较快的线反转法。 对照图3.1所示的4×4键盘，说明线反转个工作原理。 首先辨别键盘中有无键按下，有单片机I/O口向键盘送全扫描字，然后读入行线状态来判断。方法是：向行线输出全扫描字00H，把全部列线置为低电平，然后将列线的电平状态读入累加器A中。如果有按键按下，总会有一根行线电平被拉至低电平从而使行线不全为1。 判断键盘中哪一个键被按下使通过将列线逐列置低电平后，检查行输入状态来实现的。方法是：依次给列线送低电平，然后查所有行线状态，如果全为1，则所按下的键不在此列；如果不全为1，则所按下的键必在此列，而且是在与零电平行线相交的交点上的那个键。 具体的功能设计如表： 表3.1 按键功能 按 键 键 名 功 能 说 明 1－9键 数 字 键 输 入 密 码 * 键 重 设 密 码 键 设 定 新 密 码 D键 确 定 键 比 较 密 码 # 键 清 除 键 使 显 示 器 清 零 LED显示电路 本系统设计的显示电路是为了给使用者以提示而设置