毕业设计_基于51单片机电子密码锁设计说明

1、 . PAGE28 / NUMPAGES30目录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc2607376201 绪论 PAGEREF _Toc260737620 h 1HYPERLINK l _Toc2607376211.1 引言 PAGEREF _Toc260737621 h 1HYPERLINK l _Toc2607376221.2 电子密码锁的背景 PAGEREF _Toc260737622 h 1HYPERLINK l _Toc2607376231.3 电子锁设计的意义的本设计特点 PAGEREF _Toc260737623 h 2HYPERLINK l _To

2、c2607376242.系统设计 PAGEREF _Toc260737624 h 3HYPERLINK l _Toc2607376252.1系统总设计结构图 PAGEREF _Toc260737625 h 3HYPERLINK l _Toc2607376262.2开锁机构设计 PAGEREF _Toc260737626 h 3HYPERLINK l _Toc2607376272.2.1主控芯片AT89C51单片机的简介 PAGEREF _Toc260737627 h 4HYPERLINK l _Toc2607376283系统硬件设计 PAGEREF _Toc260737628 h 7HYPER

3、LINK l _Toc2607376293.1键盘设计 PAGEREF _Toc260737629 h 7HYPERLINK l _Toc2607376303.2系统电路设计： PAGEREF _Toc260737630 h 8HYPERLINK l _Toc2607376313.2.1 晶振时钟电路 PAGEREF _Toc260737631 h 8HYPERLINK l _Toc2607376323.2.2复位电路设计 PAGEREF _Toc260737632 h 9HYPERLINK l _Toc2607376333.2.3串口引脚功能介绍 PAGEREF _Toc260737633

4、h 9HYPERLINK l _Toc2607376343.2.4 其它引脚 PAGEREF _Toc260737634 h 9HYPERLINK l _Toc2607376353.3电路图的绘制 PAGEREF _Toc260737635 h 9HYPERLINK l _Toc2607376363.3.1 PROTEL 99 SE简介： PAGEREF _Toc260737636 h 12HYPERLINK l _Toc2607376373.4原器件采购 PAGEREF _Toc260737637 h 14HYPERLINK l _Toc2607376383.5电路焊接 PAGEREF _T

5、oc260737638 h 14HYPERLINK l _Toc2607376394.软件设计 PAGEREF _Toc260737639 h 17HYPERLINK l _Toc2607376404.1 系统软件设计整体思路 PAGEREF _Toc260737640 h 17HYPERLINK l _Toc2607376414.2系统软件设计流程图 PAGEREF _Toc260737641 h 18HYPERLINK l _Toc2607376425 程序调试 PAGEREF _Toc260737642 h 19HYPERLINK l _Toc2607376435.1 程序调试用到的软件

6、与工具 PAGEREF _Toc260737643 h 19HYPERLINK l _Toc2607376445.2 KEIL C51简介 PAGEREF _Toc260737644 h 19HYPERLINK l _Toc2607376455.3 调试过程 PAGEREF _Toc260737645 h 19HYPERLINK l _Toc2607376466 设计总结与展望 PAGEREF _Toc260737646 h 22HYPERLINK l _Toc260737647致 PAGEREF _Toc260737647 h 23HYPERLINK l _Toc260737648参考文献

7、PAGEREF _Toc260737648 h 24HYPERLINK l _Toc260737649附录 PAGEREF _Toc260737649 h 25（1）系统设置4位密码，密码通过键盘输入，若密码正确，则将锁打开。（2）密码由用户自己设定，在开锁状态下，用户可自行修改密码。（3）具有自动报警功能。自动报警分现场报警和远程报警两种。现场报警由扬声器发出报警声。（4）两种情况下可报警：一是密码输入错误3次，则报警；二是非正常开门，如破门而入的情况，可通过系统的红外监视装置监测，同时报警，保证了系统的安全性。系统工作时，用户通过按键输入4位密码，单片机将输入密码与设定密码进行比较，若密码

8、正确，则发出开锁信号，将门打开，系统不报警；若密码不正确，则有相应的指示灯闪动，并要求重新输入密码，重新输入密码的次数不能超过3次，若3次输入的密码都不正确，则发出报警信号。2.系统设计2.1系统总设计结构图数码管与LED灯显示单片机时钟电路单片机AT89C51密码输入设备开锁机构图2-1系统总设计结构图 本设计由主控芯片51单片机，单片机时钟电路，键盘，和开锁电路组成。单片负责控制整个系统的执行过程。3系统硬件设计3.1键盘设计为了使本电路更加简洁，本电子锁的密码锁采用简单易学但不为多数人知道的摩期码作为电路的密码输入。键盘硬件设备只需要一个按即可实现密码的输入与更改。关于摩斯码的介绍如下：

9、摩斯密码是20世纪使用较为广泛的电报传输使用的一种编码。电报最早是由美国的摩尔斯在1844年发明的，故也被叫做摩尔斯电码。它由一个输入按键在输入时按住的间隔时间长短组成来决定你的输入：短促的点信号 ，读 嘀 （Di）；保持一定时间的长信号，读嗒 （Da）。间隔时间：嘀1t；嗒3t；滴嗒间1t；字母间3t；字间5t。表31字符摩斯码对照表字符摩斯码字符摩斯码字符摩斯码A. _M_ _ Y_ . _ _B_ . . .N_ .Z _ _ . .C_ . _ .O_ _ _1 . _ _ _ _D_ . .P. _ _ .2 . . _ _ E.Q_ _ . _ 3 . . . _ _F. . _

10、.R. _ .4 . . . . _G_ _ .S. . .5 . . . . .H. . . .T_ 6_ . . . .I. .U. . _7_ _ . . .J. _ _ _V. . . _ 8_ _ _ . .K_ . _ W. _ _9_ _ _ _ .L. _ . .X_ . . _0_ _ _ _ _注：摩斯码用在数字电路中“”表示1，“.”表示0，如0翻译成二进制数为11111H，十六进制数为1FH。本电路设计只取09数字作密码有效数字，如果输入其它字符则无效。表32 本设计用到的数字的摩斯码和二进制对照数字0123456789摩斯码1111101111001110001100

11、00100000100001100011100111102进制111110111100111000110000100000100001100011100111103.2系统电路设计：本系统电路主芯片AT89C51，晶振和两个电容组成的时钟脉冲，一个电阻和一个电解电容和一个按键组成的复位电路，一个8段数码管构成的密码显示器，一个蜂鸣器，5个LED，一个NPN三极管加上一个继电器组成的驱动电路构成了系统电路。3.2.1 晶振时钟电路单片机XIAL1和XIAL2分别接30PF的电容，中间再并个12MHZ的晶振，形成单片机的晶振电路。图31 晶振电路3.2.2复位电路设计图32 复位电路3.2.3串口

12、引脚功能介绍单片的P1口外接1位8段数码管，作为密码输入显示器；INT0外接蜂鸣器，当INT0被置0时，蜂鸣器发出声音；P0口外接发光二极管用作系统工作状态提示。3.2.4 其它引脚 ALE引脚悬空，复位引脚接到复位电路、VCC接电源、VSS接地、EA接电源3.3电路图的绘制用PROTEL 99 SE绘制的完整电路图如下：图33 系统电路图八段数码管显示你的摩斯按键是否正确对应你要输入的数字密码。由于采取上电设置密码的编程方法复位键即密码修改键设置在门后，要打开门才能修改密码。设置密码后若输入密码不对的前两次5秒报警，最后一次10分钟报警,摩斯按发错误除外(但有两秒报警，并且须全部密码重新输入

13、)。本电路设置四位密码，由于每位数字键均由五位摩斯码构成则要输入20次摩斯码键！p0.0（绿色）“滴”显示，p0.2（黄色）“嗒”音显示，p0.4（红色）摩斯码按法错误或密码错误，p0.6（蓝色）表示该电路已设置了密码，等待输入密码进行比较。PROTEL绘制的PCB板：图34 系统PCB板PROTEL系统3D仿真：3.4元器件采购1.元器件清单表33 元器件清单原件名称备注单片机AT89C51电阻R1，R210K，100K各一只电解电容C3100F无极电容C1，C230VF数码管一只5V蜂鸣器一只晶振12MHZ三极管9014一个按健S1，S2各一个12V继电器一个LED D1，D2，D3，D4

14、绿，黄，红，蓝各一个2极管40041只万能电路板1块经采购继电器没有买到，所以原电路的输出电路3极管的继电器改为LED灯，只要电路IC经密码输入后能点亮LED灯则电路设计要求达到。3.5电路焊接1.焊接所需工具工具名称数量焊烙铁50W1只带松香焊丝若干万用表一个表34焊接所需工具电路焊接实物图如下：图36 电路正面接线实物图图37 电路背面接线实物图4.软件设计4.1 系统软件设计整体思路一个应用系统要完成各项功能，首先必须有较完善的硬件作保证。同时还必须得到相应设计合理的软件的支持，尤其是微机应用高速发展的今天，许多由硬件完成的工作，都可通过软件编程而代替。甚至有些必须采用很复杂的硬件电路才

15、能完成的工作，用软件编程有时会变得很简单，如数字滤波，信号处理等。因此充分利用其部丰富的硬件资源和软件资源，采用与C51系列单片机相对应的51汇编语言和结构化程序设计方法进行软件编程。程序设计语言有三种：机器语言、汇编语言和高级语言。机器语言是机器唯一能“懂”的语言，用汇编语言或高级语言编写的程序（称为源程序）最终都必须翻译成机器语言的程序（成为目标程序），计算机才能“看懂”，然后逐一执行。高级语言是面向问题和计算过程的语言，它可通过于各种不同的计算机，用户编程时不必仔细了解所用的计算机的具体性能与指令系统，而且语句的功能强，常常一个语句已相当于很多条计算机指令，于是用高级语言编制程序的速度比

16、较快，也便于学习和交流，但是本系统却选用了汇编语言。原因在于，本系统是编制程序工作量不大、规模较小的单片机微控制系统，使用汇编语言可以不用像高级语言那样占用较多的存储空间，适合于存储容量较小的系统。4.2系统软件设计流程图糸统返回否是密码错误主人是否要修改密码开门输入正确密码保存后糸统返回输入新密码报警输入错误满3次输入错误未满3次密码比较开始系统唤醒上电密码输入完毕系统等待密码输入图41 系统程序设计结构图5 程序调试把也写好的汇编语言程序的载入软件调试工具，检查软件是否有设法错误，再根据软件提示对本程序进行修改，直到没有错误再生成单片机能运行的机器码，再用51开发板或其它单怎机写入工具把机

17、器码写入单片机进行实际的程序调试，根据实际情况再对程序的不足加以修改，直到满足设计要求。5.1 程序调试用到的软件与工具调试本程序需要用到KEIL C51，与51开发板一块与其配套的下载烧录软件5.2 KEIL C51简介Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。用过汇编语言后再使用C来开发，体会更加深刻。Keil C51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全Windows界面。另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到Keil

18、C51生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。 C51工具包的整体结构： uVision与Ishell分别是C51 for Windows和for Dos的集成开发环境(IDE)，可以完成编辑、编译、连接、调试、仿真等整个开发流程。开发人员可用IDE本身或其它编辑器编辑C或汇编源文件。然后分别由C51与A51编译器编译生成目标文件(.OBJ)。目标文件可由LIB51创建生成库文件，也可以与库文件一起经L51连接定位生成绝对目标文件(.ABS)。ABS文件由OH51转换成标准的Hex文件，以供调试器dScope51或tScope

19、51使用进行源代码级调试，也可由仿真器使用直接对目标板进行调试，也可以直接写入程序存贮器如EPROM中。5.3 调试过程首先打开KEIL C51主程序，新建工程，新建文本框写入程序，保存，检查是否有语法错误，经反复检查无误后汇编，生成51单片机可执行的HEX文件。然后用51开发板相匹配的烧录软件把HEX文件写入单片机。图51 keil c51调试介面图52 单片机烧录软件介面6 设计总结与展望实践是检验真理的唯一标准，当然也是检验学习成果的标准。在经过一段时间的学习之后，我们需要了解自己的所学应该如何应用在实践中，因为任何知识都源于实践，归于实践，所以要将所学的知识在实践中来检验。在做毕业设计

20、期间，在老师的指导下，通过自身的不断努力，无论是思想上，学习上，都取得了长足的发展和巨大的收获，现将工作总结如下：思想上，学会了用科学的精神去解决问题。很多事情看起来是很简单的问题，但实际做起来去会发现有许多奥妙！这是因为其中蕴含着许多科学的问题。运用科学的方法去解决问题，这是我这次实训给我带来的思想上的改变。学习上，使自已在大学所以的知识在这次得到实践，学到一些书本上无法学到的经验，对电子元件有了进一步的认识。电子锁是信息化时代发展的产物，应时而生，我相信随着科技的不断发展，将来的电子锁一定更加完美，更加人性化，更加便宜，更加安全。致 在本次论文设计过程中，老师对该论文从选题，构思到最后定稿

21、的各个环节给予细心指引与教导,使我得以最终完成毕业论文设计，在此表示衷心的感。此外在学习中,老师严谨的治学态度、丰富渊博的知识、敏锐的学术思维、精益求精的工作态度以与侮人不倦的师者风是我终生学习的楷模。另外在完成毕业设计的过程中，还得到众多朋友的关心支持和帮助，在此，谨向老师同学和朋友致以衷心的感和崇高的敬意！最后，我要向百忙之中抽时间对本文进行审阅，评议和参与本人论文答辩的各位老师表示感参考文献1 朝青.单片机原理与接口技术(简明修订版)M.:航空航天大学，19982 全利.单片机原理与接口技术M.高等教育，20033 PROTEL99 SE电路设计与制板M.机械工业，20074 将新，华军

22、，到骏等.单片机程序设计与应用（从基础到实践）J电子工业，20065 Steven F.Barrett.Daneil J.Pack.Embedded SystemM.：电子工业，20066 周立功.LPC900系列Flash单片机应用技术J.航空航天大学, 20047 黄智伟.全国大学生电子设计竞赛训练教程M.：电子工业, 2005附录本设计的程序：hc0 equ 4ah ;延时缓存区hc1 equ 4bhhc2 equ 4chhc3 equ 4dhhc4 equ 4ehxs_0 equ 50h ；显示缓存区xs_1 equ 51hxs_2 equ 52hxs_3 equ 53hxs_4 eq

23、u 54hxs_5 equ 55hxs_6 equ 56hxs_7 equ 57hxs_8 equ 58hxs_9 equ 59hps1 equ 5ah ；设置密码缓存区ps2 equ 5bhps3 equ 5chps4 equ 5dhmmbz equ 5fh ；密码输入次数at1 equ 60h ；输入密码缓存区at2 equ 61hat3 equ 62hat4 equ 63h ；初始化org 00hajmp main1org 30hmain1: mov ps1 ,#00h mov ps2 ,#00h mov ps3 ,#00h mov ps4 ,#00h mov at1 ,#00h mov

24、 at2 ,#00h mov at3 ,#00h mov at4 ,#00hmain:mov xs_0 ,#1fh ；显示0的摩斯值 mov xs_1 ,#0fh ；显示1的摩斯值 mov xs_2 ,#07h ；显示2的摩斯值 mov xs_3 ,#03h ；显示3的摩斯值 mov xs_4 ,#01h ；显示4的摩斯值 mov xs_5 ,#00h ；显示5的摩斯值 mov xs_6 ,#10h ；显示6的摩斯值 mov xs_7 ,#18h ；显示7的摩斯值 mov xs_8 ,#1ch ；显示8的摩斯值 mov xs_9 ,#1eh ；显示9的摩斯值 clr p3.0 ；RXD置0 m

25、ov a ,#00h ；密码缓存 mov r2 ,#04h ；四位密码 mov r1 ,#00h mov r0 ,#ps1 mov r7 ,#05h ;摩斯次数，由于数字为5次 clr p2.7start:mov p0 ,#0ffh mov p1 ,#0ffh setb p2.4 ;按键位 p2.4 ,start ;2.4为1转start lcall delay500ms p2.4 ,startok: ；嘀的音 clr p0.0 lcall delay500ms jnb p2.4 ,daa ；是否去嗒音cun: ； setb p0.2 setb p0.0 rl a add a ,r1 ；存入一

26、位摩斯码 djnz r7 ,yanshi ；是否够五位摩斯码 ajmp xianshiyanshi: ;输入一位摩斯码停顿1t lcall delay500ms p2.4 ,main ajmp okdaa: ；嗒的音 lcall delay500ms p2.4 ,stop setb p0.0 clr p0.2 lcall delay500ms setb p0.2 jnb p2.4 ,stop mov r1 ,#01h ajmp cunstop: ；摩斯输入错误 clr p0.4 lcall delay2s setb p0.4 ajmp maincunchu:mov r0 ,a inc r0 m

27、ov a ,#00h mov r1 ,#00h mov r7 ,#05h djnz r2 ,yanshi clr p0.6 lcall delay2s setb p0.6 ajmp shuruxianshi:cjne a ,xs_0 ,next1 ；够五位摩斯码显示0 mov p1 ,#0c0h clr p3.2 ;报警器 lcall delay1s setb p3.2 ;报警器 mov p1 ,#0ffh ajmp cunchunext1:cjne a ,xs_1 ,next2 ；够五位摩斯码显示1 mov p1 ,#0f9h clr p3.2 lcall delay1s setb p3.2

28、 mov p0 ,#0ffh ajmp cunchunext2:cjne a ,xs_2 ,next3 ；够五位摩斯码显示2 mov p1 ,#0a4h clr p3.2 lcall delay1s setb p3.2 mov p1 ,#0ffh ajmp cunchunext3: cjne a ,xs_3 ,next4 ；够五位摩斯码显示3 mov p1 ,#0b0h clr p3.2 lcall delay1s setb p3.2 mov p1 ,#0ffh ajmp cunchunext4: cjne a ,xs_4 ,next5 ；够五位摩斯码显示4 mov p1 ,#99h clr

29、p3.2 lcall delay1s setb p3.2 mov p1 ,#0ffh ajmp cunchunext5: cjne a ,xs_5 ,next6 ；够五位摩斯码显示5 mov p1 ,#92h clr p3.2 lcall delay1s setb p3.2 mov p1 ,#0ffh ajmp cunchunext6: cjne a ,xs_6 ,next7 ；够五位摩斯码显示6 mov p1 ,#7dh clr p3.2 lcall delay1s setb p3.2 mov p1 ,#0ffh ajmp cunchunext7: cjne a ,xs_7 ,next8 ；

30、够五位摩斯码显示7 mov p1 ,#0f8h clr p3.2 lcall delay1s setb p3.2 mov p1 ,#0ffh ajmp cunchunext8: cjne a ,xs_8 ,next9 ；够五位摩斯码显示8 mov p1 ,#080h clr p3.2 lcall delay1s setb p3.2 mov p1 ,#0ffh ajmp cunchunext9: cjne a ,xs_9 ,cw ；够五位摩斯码显示9 mov p1 ,#90h clr p3.2 lcall delay1s setb p3.2 mov p1 ,#0ffh ajmp cunchucw

31、: clr p3.2 clr p0.4 lcall delay5s clr p0.4 setb p3.2 ajmp main1shuru: ；开门复位 mov mmbz ,#03 ；错误密码次数 mov at1 ,#00h mov at2 ,#00h mov at3 ,#00h mov at4 ,#00h shuru2: clr p0.6 mov a ,#00h ；密码缓存 mov r2 ,#04h ；四位密码 mov r1 ,#00h mov r0 ,#at1 mov r7 ,#05hstart1: p2.4 ,start1 lcall delay500ms p2.4 ,start1ok1:

32、 ；滴音 setb p3.0 ；开门后再按键1t以上关门 setb p0.6 clr p0.0 lcall delay500ms jnb p2.4 ,daaacun1: setb p0.2 setb p0.0 rl a add a ,r1 djnz r7 ,yanshi1 ajmp xianshi1yanshi1: ；每个摩斯码之间延时1t lcall delay500ms p2.4 ,stop1 ajmp ok1daaa: ；嗒音 lcall delay500ms p2.4 ,stop1 setb p0.0 clr p0.2 lcall delay500ms setb p0.2 jnb p2

33、.4 ,stop1 mov r1 ,#01h ajmp cun1stop1: ；摩斯码错误处理 clr p0.4 lcall delay2s setb p0.4 ajmp shuru2cunchu2: mov r0 ,a inc r0 mov a ,#00h mov r1 ,#00h mov r7 ,#05h djnz r2 ,yanshi1 ajmp bijiaoxianshi1: ;显示处理 cjne a ,xs_0 ,next1_1 mov p1 ,#0c0h clr p3.2 lcall delay1s setb p3.2 mov p1 ,#0ffh ajmp cunchu2next1

34、_1: cjne a ,xs_1 ,next2_2 mov p1 ,#0f9h clr p3.2 lcall delay1s setb p3.2 mov p1 ,#0ffh ajmp cunchu2next2_2: cjne a ,xs_2 ,next3_3 mov p1 ,#0a4h clr p3.2 lcall delay1s setb p3.2 mov p1 ,#0ffh ajmp cunchu2next3_3: cjne a ,xs_3 ,next4_4 mov p1 ,#0b0h clr p3.2 lcall delay1s setb p3.2 mov p1 ,#0ffh ajmp

35、cunchu2next4_4: cjne a ,xs_4 ,next5_5 mov p1 ,#99h clr p3.2 lcall delay1s setb p3.2 mov p1 ,#0ffh ajmp cunchu2next5_5: cjne a ,xs_5 ,next6_6 mov p1 ,#92h clr p3.2 lcall delay1s setb p3.2 mov p1 ,#0ffh ajmp cunchu2next6_6: cjne a ,xs_6 ,next7_7 mov p1 ,#82h clr p3.2 lcall delay1s setb p3.2 mov p1 ,#0ffh ajmp cunchu2next7_7: cjne a ,xs_7 ,next8_8 mov