基于单片机的电子密码锁创新课程设计

1、电子与信息工程学院创新课程设计报告（ 2013 2014 学年 第 一 学期）课程名称： Project4 _ 班 级： 电子1001 学 号： 1402100129 姓 名： 朱德涛 指导教师： 毛钱萍 2013 年 12 月课程设计题目： 基于单片机的电子密码锁的设计目的与任务：本设计采用单片机为主控芯片，结合外围电路，组成电子密码锁，用户想要打开锁，必先通过提供的键盘输入正确的密码才能将锁打开，密码输入错误有提示，为了提高安全性，当密码输入错误三次将报警。密码可以由用户自己修改设定，锁打开后才能修改密码。修改密码之前必须再次输入密码，在输入新密码时候需要二次确认，以防止误操作。内容和要求

2、：内容： 该课题设计是一个用单片机控制的电子密码锁，基本功能是：首先设置锁的初始密码，输入密码时LCD显示*。密码通过键盘输入，输入结束后系统自动验证，密码正确锁开；密码错误，返回输入界面，连续三次输入错误，蜂鸣器报警，键盘锁定。再次输入密码正确后，进入修改密码界面，输入新密码，需要输入两次密码，两次一样才能修改成功，密码保存在存储器中。要求：1. 根据功能要求，选择合适的单片机型号。2. 根据要求能够完成系统的各个功能，键盘输入，密码修改，密码输入正确开锁，输入错误报警，LCD显示，密码存储等。3.合理选择元器件，完成各个模块功能的设计 。4. 功能扩展，可以在LCD上加入时间，温度的显示，

3、或者考虑加入红外远程控制的密码锁。5.设计出硬件电路原理图。搭建硬件电路，编写程序，进行系统调试。设计内容一、设计原理 该课程设计是要实现一个用单片机控制的电子密码锁，其基本功能有以下几个：首先设置锁的初始密码，输入密码时LCD显示*。密码通过键盘输入，输入结束后系统自动验证，密码正确锁开；密码错误，返回输入界面，连续三次输入错误，蜂鸣器报警，键盘锁定。再次输入密码正确后，进入修改密码界面，输入新密码，需要输入两次密码，两次一样才能修改成功，密码保存在存储器中。系统由硬件部分与软件部分两部分构成。其中硬件部分由单片机、键盘输入电路、密码存储电路、复位电路、晶振电路、LCD显示电路、报警电路、继

4、电器模拟开锁电路组成。软件部分对应的由主程序、初始化程序、LCD显示程序、键盘扫描程序、启动程序、关闭程序、键功能程序、密码设置程序、EEPROM读写程序和延时程序等组成。其原理框图如图1所示。AT89S52键盘输入复位电路密码存储晶振电路电源输入显示电路报警电路开锁电路 图1二、电路总体构成下图是设计电路的总体电路图 图2电路由单片机、矩阵键盘、lcd1602液晶显示、报警电路、开锁电路和24c02密码存储等部分组成。其中矩阵键盘用于输入数字密码和进行各种功能的实现。由用户通过连接单片机的矩阵键盘输入密码，后经过单片机对用户输入的密码与24c02保存的密码进行对比，从而判断密码是否正确，然后

5、控制单片机各引脚的高低电平从而传到开锁电路或者报警电路控制开锁还是报警，实际使用时只要将单片机的负载由继电器换成电子密码锁的电磁铁吸合线圈即可，当然也可以用继电器的常开触点去控制电磁铁吸合线圈。三、各个部分组成电路1、单片机复位和晶振电路单片机复位是使CPU和系统中的其他功能部件都处在一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作，例如复位后PC0000H，使单片机从第个单元取指令。无论是在单片机刚开始接上电源时，还是断电后或者发生故障后都要复位。在复位期间（即RST为高电平期间），P0口为高阻态，P1P3口输出高电平；外部程序存储器读选通信号PSEN无效。地址锁存信号ALE也为高电平。AT89S5

6、2引脚XTAL1和XTAL2与晶体振荡器及电容C1、C2按图所示方式连接。晶振、电容C1C2及片内与非门（作为反馈、放大元件）构成了电容三点式振荡器，振荡信号频率与晶振频率及电容C1、C2的容量有关，但主要由晶振频率决定，范围在033MHz之间，电容C1、C2取值范围在530pF之间。根据实际情况，本设计中采用12MHZ做为系统的外部晶振。电容取值为22pF。电路如图3所示： 图32、键盘输入电路本设计采用的是4*4矩阵式按键键盘，它由行线和列线组成，也称行列式键盘，按键位于行列的交叉点上，密码锁的密码由键盘输入完成，与独立式按键键盘相比，要节省很多I/O口。本设计中使用的这个4*4键盘不但能

7、完成密码的输入还能作特别功能键使用，比如修改密码功能等。键盘的每个按键功能在程序设计中已经编写好。矩阵键盘采用“行列”扫描法，行扫描法又称逐行扫描查询法，是一种最常用的按键扫描方法，如下图所示，开始时把行线P2.0-P2.3置为低电平，然后扫描列线，如果有一行列线为低电平，则去抖后判断是否还有一行列线为低电平，如果还有，则这条列线为低电平，同时处在这条行线中的按键为低电平，然后判断是哪个按键按下，如果列线全部为高电平，则表示没有按键按键按下。电路如图4所示： 图43、密码存储电路用EPROM芯片AT24C02存储密码。AT24C02是美国Atmel公司的低功耗CMOS型E2PROM，内含256

8、8位存储空间，通过单片机对24c02芯片进行密码存储，存储好密码后，通过按键输入密码与存储芯片里面的数据进行对比，根据数据是否一致，来执行相应的操作，还可以根据按键操作来执行是否更换数据。电路如图5所示：（注：sck接单片机P3.4口，sda接单片机P3.3口） 图54、LCD显示电路本设计的显示部分由液晶显示器LCD1602取代普通的数码管来完成。开始时显示器将一直处于初始状态，当需要对密码锁进行开锁时，按下数字键09输入密码，每按下一个数字键后在显示器上显示一个*，最多显示6位。当密码输入完成时，如果输入的密码正确的话， LCD上显示“Unlock OK！”，单片机其中P3.6口会输出低电

9、平，使三极管导通，电磁铁吸合，电子密码锁被打开，如果密码不正确，LCD显示屏会显示“Error！”，P3.6口输出的是高电平，电子密码锁不能被打开。通过LCD显示屏，可以清楚的判断出锁所处的状态。电路如图6所示：(注：RS接P3.0口，RW接P3.1口，E接P3.2口) 图65、报警电路：报警部分由蜂鸣器及外围电路组成，加电后不发声，当密码输入错误三次时，单片机的P3.5口输出低电平，三极管导通执行蜂鸣器报警声子程序发出声音报警。电路如图7所示：（注：buz接单片机P3.5口） 图76、开锁电路：开锁用户通过键盘任意设置密码，并储存在at24c02中作为锁码指令。开锁步骤如下：首先按下键盘数字

10、键09输入密码，由单片机内部操作进行密码比对。当用户输入一密码后，单片机自动识码，如果识码不符，则提示错误，如果超过三次则报警。如果正确，系统使单片机P3.6口输出低电平发出信号，经三极管放大后，由继电器驱动电磁阀动作将锁打开，可在电路中接led显示开锁状态。电路如图8所示：（jdq接单片机P3.6口） 图8 四、系统软件设计：本系统软件设计由主程序、初始化程序、LCD显示程序程序、键盘扫描程序、输入密码开锁程序、密码修改程序、EEPROM读写程序和延时程序等组成。主要程序设计流程图如下所示：1、 主程序流程图如图9所示： 先执行初始化程序，然后启动程序，执行键盘扫描程序，根据各个功能键执行相

11、应的功能。 开始初始化键盘程序启动程序键盘扫描键功能程序结束关闭程序 图92 、输入密码开锁程序流程图如图10所示：先执行初始化程序，用按键输入密码，与存储器内的密码比较，若密码一致，则执行开锁程序；若密码不一致，输入次数加一，当次数达到三次时，则执行报警程序。初始化按开锁键输入密码确认程序所输入密码正确？Y 开锁成功开锁程序输入次数加1次数3?报警程序返回NoYN 图103、修改密码程序流程图如图11所示：先执行输入密码开锁程序，若密码正确，可以进入选择选择修改密码界面，若密码输入不正确三次，则报警。进入修改密码界面后，输入新密码，新密码要输入两次，两次一样才能设置成功。修改密码程序程序初始

12、化按下设置键输旧密码确认程序所输入旧密码正确？输新密码确认程序设置成功输入次数加1次数3?报警程序NYNY锁定确认程序再次输新密码两次新密码输入相同？NY图11五、硬件电路实物图：1、开机后的初始画面：图122、密码输入错误后的画面： 图13 3、密码输入正确后的画面： 图144、选择修改密码画面：图15六、参考文献：1 李广弟，朱月秀，冷祖祁. 单片机基础M.(第三版) 北京：北京航空航天大学出版社，20072 康华光，陈大钦，张林. 电子技术基础(模拟部分)M.(第五版) 北京：高等教育出版社，20063 李全利. 单片机原理及接口技术M. 北京：高等教育出版社，20034 杨将新，李华军

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