单片机课程设计报告

.PAGE.题目:基于51单片机的四位密码锁设计专业：车辆工程班级： 机093-2姓名：王本江、王登志、王海亮、王晓辉、吴强指导教师：姜风国辩论日期：2012年6月10日目录第1章绪论3第2章课程设计分析3第3章硬件电路设计43.1单片机最小系统43.2LED显示电路设计53.3键盘电路设计6第4章系统软件设计74.1软件总体设计思路74.2各子程序的设计7第5章参考文献15第6章心得体会11附录12附录A源程序清单17附录B硬件原理图23一、绪论电子密码锁是一种通过单片机来控制机械开关的闭合，完成开锁、闭锁任务的电子产品。它的种类很多，有简易的电路产品，也有基于芯片的性价比拟高的产品。现在应用较广的电子密码锁是以芯片为核心，通过编程来实现的。其性能和平安性已大大超过了机械锁。在平安技术防X领域，具有防盗报警功能的电子密码锁逐渐代替传统的机械式密码锁，克制了机械式密码锁密码量少、平安性能差的缺点，使密码锁无论在技术上还是在性能上都大大提高一步。随着大规模集成电路技术的开展，特别是单片机的问世，出现了带微处理器的智能密码锁，它除具有电子密码锁的功能外，还引入了智能化管理、专家分析系统等功能，从而使密码锁具有很高的平安性、可靠性，应用日益广泛。二、课程设计分析1、任务要求:1、密码锁由4X4键盘和4位数码管组成。2、当输入密码时，只显示"8.〞，当密码位数输入完毕按下确认键时，对输入的密码与设定的密码进展比拟，假设密码正确，那么门开，此处用LED发光二极管亮一秒钟做为提示。假设密码不正确，那么可以从新输入密码。如连续三次输入错误，那么制止输入。2、总体开发方案如下：通过讨论，本课程设计可划分为硬件局部与软件局部，硬件局部主要分为以下几个模块：系统主控制模块〔最小系统板〕，显示模块以及按键模块，这些模块都是通过单片机来控制的。硬件电路通过PROTEUS绘制，软件局部主要是用KEIL编写程序，实现各个模块的功能，最后将KEIL编写的程序通过PROTEUS仿真。3、系统总原理框图如下：AT89CAT89C51单片机矩阵键盘矩阵键盘控制LED显示电路单片机控制方案4、设计要实现以下的功能：①翻开电源后，显示器显示初始状态；②设置一个初始密码，通电时只要输入此密码便可开锁；③输入密码用矩形键盘，包括数字键和功能键：④设置"输入〞键，在每次要输入密码要先按"输入〞键，否那么无法输入密码，假设密码与设定密码一样，提示正确信息，否那么提示错误信息，连续三次输入密码错误后，锁住键盘一小时后才可以再次输入密码；⑤设置"确定〞键，用于输完密码锁时识别密码，再次按下确认键二极管闪一秒用来表示开锁；⑥设置"取消〞键，按下时返回最初的状态即点输入按键前的状态；⑥设置"重填〞键，按下时，可以重新输入密码；⑦LED数码管显示是否输入密码及已输入的密码的位数；三、系统硬件电路图单片机最小系统主控芯片以及晶振电路，采用12MHZ晶振，一个机器周期为1us复位电路本设计中，采用P0口作为LED数据输入端，P2口作为扫描端，P1外接4x4键盘。数码管显示电路本设计中采用动态显示，数码管显示电路采用了1片74LS245芯片和0.1k限流电阻接P0口作为数据输入端，PNP三极管加限流电阻接P2作为扫描端。74LS245引脚图以及功能表：LED数码管选用7SEG-MPX4-CA-BLUE的共阳极四位数码管，引脚图如下：3、4x4键盘的设计采用4x4矩阵式键盘，矩阵式键盘又称为行列式键盘，是将I/O口线的一局部作为行线，另一局部作为列线，按键设置在行线和列线的穿插点上，这种设计减少键盘与单片机I/O口接线的数目。只需要N个行线和M个列线就可以实现N*M个键的操作。与P1口相连接。外接5v电源和5.1k的上拉电阻，保证键盘稳定运行。软件上采用100ms延时去抖。系统的软件设计1、软件设计思路电子密码锁工作的主要过程是LED数码管提示开场输入密码，通过键盘输入密码，同时LED显示密码输入情况，按下确认键后识别密码的对与错，并做出相应的处理。密码的设定，原始密码的存放地址为31H—34H，修改后的密码存放地址为41H—43H。通电时，让数码管显示4个"—〞，每次要输入密码要先进入输入状态，初始的输入状态无显示，否那么无法输入密码。还未输完4位密码时点确定、输入键没反响，如果按下取消键跳回初始状态，按下重填键返回输入初始状态，输满4位，点确定，立即识别密码。密码正确显示4个"P〞，再次按下确认键，外界的发光二极管导通闪烁1s表示开箱，然后跳回初始状态。密码不正确时，显示4个"E〞，后跳回初始状态，连续三次输入密码错误后，系统锁定，等待1h后才可在此输入密码，提高了系统的平安可靠性。2、初始密码以及功能按键的定义：MM1DATA31HMM2DATA32HMM3DATA33HMM4DATA34HXEQU00HYEQU00HWEQU00HZEQU00HMOVMM1,#XMOVMM2,#YMOVMM3,#WMOVMM4,#Z；设定初始密码为"0000〞MOVR7,#03H；设定允许连续输入错误的次数MOV35H,#0AH；输入键MOV36H,#0BH；确认键MOV37H,#0CH；取消键MOV38H,#0DH；返回键MOV39H,#0EH；无效键MOV3AH,#0FH；无效键矩阵键盘的扫描阵式键盘又称为行列式键盘，是将I/O口线的一局部作为行线，另一局部作为列线，按键设置在行线和列线的穿插点上，如下图。这种设计减少键盘与单片机I/O口接线的数目。只需要N个行线和M个列线就可以实现N*M个键的操作。行扫描法识别的原理先使输出口输出FEH〔首列扫描字〕，即使第0列为0，然后读入行状态判断行线是否有低电平；如果没有低电平，再使输出口输出FDH〔第二列扫描字〕。以此类推，当行线中有状态为低电平时，那么找到闭合键。根据此时0电平所在的行号和列号得出闭合键的键号值，期计算公式为：闭合键的键号值=行首键号+列号2〕判断闭合键是否释放键闭合一次仅进展一次的键功能操作。等待按键释放后去除抖动，再将键值送入累加器A中，然后执行键功能操作具体程序如下：LINE DATA 47H ;按键行号ROW DATA 48H ;按键列号;以下为键盘扫描程序,计算键值并存入AKEY: MOVP1,#0F0H ;扫描行码LIN1:JNBP1.0,LIN2;该行无键按下，扫描下一行LCALLDELAY100msJNBP1.0,LIN2MOVLINE,#00H;存行号LJMPRSCAN;扫描列，求列值LIN2:JNBP1.1,LIN3LCALLDELAY100msJNBP1.1,LIN3MOVLINE,#01H;存行号LJMPRSCANLIN3:JNBP1.2,LIN4LCALLDELAY100msJNBP1.2,LIN4MOVLINE,#02H;存行号LJMPRSCANLIN4:JNBP1.3,LIN1LCALLDELAY100msJNBP1.3,LIN1MOVLINE,#03H;存行号RSCAN: MOVP1,#0FH ;扫描列码C1: JNB P1.4,C2 MOV ROW,#00H;存列号 LJMPCALCUC2: JNB P1.5,C3 MOV ROW,#01H;存列号LJMP CALCUC3: JNB P1.6,C4 MOV ROW,#02H;存列号LJMP CALCUC4: JNBP1.7,C1MOVROW,#03HNOPNOPCALCU:;计算键值MOVA,LINE MOV B,#04H;行值乘4+列值=键值MUL ABADD A,ROWCALL DELAY100MSRETLED数码管显示设计的是4位的密码锁，所以数码管选用7SEG-MPX4-CA-BLUE〔共阳〕。⑴设置密码锁初的始状态为"————〞如下列图⑵在每次要输入密码要先按"输入〞键，否那么无法输入密码，按下"输入〞键时，不显示，那么可以输入密码，如下列图通过以下程序实现：START:MOV P0,#0BFH ;没有输入时显示"-" MOV P2,#0F0H ;4个非门都导通 CALL DELAY100MS CALL KEY ;判断是否按下输入密码键，没有按下返回主程序 CJNEA,35H,STARTMAIN: MOV P0,#0FFH ;没有输入时没有显示 MOV P2,#0F0H ;4个非门都导通 CALL DELAY100MS JMPFIRST⑶输入密码时，如果输入的是功能键，没反响，假设输入的是数字键时，输入1位、2位、3位、4位密码时〔不管正确与否〕分别显示如下列图：通过以下程序实现：;***********数据录入阶段*********FIRST: CALL KEY CJNE A,35H,Q11 ;判断是否按下输入，按下没反响〔继续扫描这位密码〕 JMP FIRSTQ11: CJNE A,36H,Q12 ;判断是否按下确定,按下没反响〔继续扫描这位密码〕 JMP FIRSTQ12: CJNE A,37H,Q13 ;判断是否按下取消，按下返回START JMP STARTQ13: CJNE A,38H,Q14 ;判断是否按下重填，按下返回MAIN,重新输入密码 JMP MAINQ14: CJNE A,39H,Q15 ;判断是否按下无效键，按下没反响〔继续扫描这位密码) JMP FIRSTQ15: CJNE A,3AH,FIRST1 ;判断是否按无效键，按下没反响〔继续扫描这位密码) JMP FIRSTFIRST1:MOV 41H,A ;输入的第一位密码存41H MOV P0,#00H ;输入一位时,显示"8." MOV P2,#0FEH CALL DELAY100MSSECOND:CALL KEY CJNE A,35H,Q21 JMP SECONDQ21: CJNE A,36H,Q22 JMP SECONDQ22: CJNE A,37H,Q23 JMP STARTQ23: CJNE A,38H,Q24JMP MAINQ24: CJNE A,39H,Q25 JMP SECONDQ25: CJNE A,3AH,SECOND1 JMP SECONDSECOND1:MOV 42H,A ;第二位密码存于42H MOV P0,#00H MOV P2,#0FCH ;显示2个"8." CALL DELAY100MSTHIRD: CALL KEY CJNE A,35H,Q31 JMP THIRDQ31: CJNE A,36H,Q32 JMP THIRDQ32: CJNE A,37H,Q33 JMP STARTQ33: CJNE A,38H,Q34 JMP MAINQ34: CJNE A,39H,Q35 JMP THIRDQ35: CJNE A,3AH,THIRD1 JMP THIRDTHIRD1:MOV 43H,A ;第三位密码存于43H MOV P0,#00H MOV P2,#0F8H ;显示3个"8." CALL DELAY100MSFOURTH:CALL KEY CJNE A,35H,Q41 JMP FOURTHQ41: CJNE A,36H,Q42 JMP FOURTHQ42: CJNE A,37H,Q43 JMP STARTQ43: CJNE A,38H,Q44 JMP MAINQ44: CJNE A,39H,Q45 JMP FOURTHQ45: CJNE A,3AH,FOURTH1 JMP FOURTHFOURTH1:MOV 44H,A ;第四位密码存于44H MOV P0,#00H MOV P2,#0F0H ;显示4个"8." CALL DELAY100MS；********以上为输入四位密码，然后继续扫描按键********FIFTH: CALL KEYQ51: CJNE A,35H,Q52 ;判断是否按下输入，按下没反响〔继续扫描这位密码〕 JMP FIFTHQ52: CJNE A,37H,Q53 ;判断是否按下取消 JMP STARTQ53: CJNE A,38H,Q54 ;判断是否按下重填 JMP MAINQ54:CJNEA,39H,Q55;判断是否按下无效键 JMPFIFTHQ55: CJNE A,3AH,Q56 ;判断是否按下无效键 JMP FIFTHQ56: CJNE A,36H,FIFTH;判断是否按下确定 JMP PR⑷密码验证阶段以及显示PR:MOVA,41H CJNEA,MM1,ERR MOVA,42H CJNEA,MM2,ERR MOVA,43H CJNEA,MM3,ERR MOVA,44H CJNEA,MM4,ERR JMPPASS；判断密码正确性ERR:MOVP0,#86HMOVP2,#0F0H ;显示4个"E" CALLDELAY1sCALLDELAY1sDJNZR7,ERR1 MOVR7,#03H CALLDELAY1h；锁定系统1h才可继续输入密码 JMPSTARTERR1:JMPSTART；输入错误次数小于三次时跳回初始状态错误时显示如下PASS:MOVP0,#8CH MOVP2,#0F0H ;显示4个"P" MOVR7,#03H CALLKEY CJNEA,36H,PASS CLRP2.6;灯亮一秒 CALLDELAY1s SETBP2.6 JMPSTART正确时显示如下：再次按下确认键，发光二极管亮1s，再次跳回初始状态。整个系统的电路图六、参考文献王义军，"单片机原理及应用习题与实验指导书"，中国电力；高伟，"AT89单片机原理及应用"，国防工业；兰吉昌，"51单片机设计应用百例"，机械工业X桂兰，"单片机原理与应用"，机械工业李海涛，"PIC单片机应用开发典型模块"，国防工业七、心得体会回忆起此次单片机课程设计，让我感慨很多，从选题到定稿，从理论到实践，在整整两个星期的日子里，可以说是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以稳固了以前所学过的知识，而且学到了很多书本上所没有学到过的知识。两周以来，整日埋头于电路程序的设计，分析，组装，绘制，仿真，总结以及打印材料等工作，。其实一开场真不知道该从何入手，短短几天内，在各位教师的耐心知道和同学的帮助之下，开场在脑海里有了大致的模块，就这样整天埋在图书馆，面对电脑搜索资料，一块一块的电路慢慢拼成，于是又开场查找相关的资料，分析电路，根据自己的目的有效地编制程序，比照之下有进一步的完善，在形成电路大致模块下又进一步尽可能的减小本钱，知道最终电路以自己最理想的形式出现。在本次设计的过程中，我发现很多的问题，单片机课程设计的重点就在于软件算法的设计，需要有很巧妙的程序算法，虽然以前写过几次程序，但我觉得写好一个程序不是一件简单的事情。通过这次实习，我真正学到了不少东西，真正体会到了理论联系实际的重要性。课堂教学考虑到大多数同学的需求，主要强调根本知识，根本理论，根本方法，根本技能。而这次设计正是为我们提供了一个深入学习、探索的时机，成为课堂教学的有益补充。附录〔源程序清单〕：MM1DATA31HMM2DATA32HMM3DATA33HMM4DATA34HLINE DATA 47H ;按键行号ROW DATA 48H ;按键列号XEQU00HYEQU00HWEQU00HZEQU00HMOVMM1,#XMOVMM2,#YMOVMM3,#WMOVMM4,#ZMOVR7,#03HMOV35H,#0AHMOV36H,#0BHMOV37H,#0CHMOV38H,#0DHMOV39H,#0EHMOV3AH,#0FH;***************主程序***************START:MOV P0,#0BFH ;没有输入时显示"-" MOV P2,#0F0H ;4个非门都导通 CALL DELAY100MS CALL KEY ;判断是否按下输入密码键，没有按下返回主程序 CJNEA,35H,STARTMAIN: MOV P0,#0FFH ;没有输入时没有显示 MOV P2,#0F0H ;4个非门都导通 CALL DELAY100MS JMPFIRST;*******************以下为键盘扫描程序,计算键值并存入A*****************KEY: MOVP1,#0F0H ;扫描行码LIN1:JNBP1.0,LIN2;该行无键按下，扫描下一行LCALLDELAY100msJNBP1.0,LIN2MOVLINE,#00H;存行号LJMPRSCAN;扫描列，求列值LIN2:JNBP1.1,LIN3LCALLDELAY100msJNBP1.1,LIN3MOVLINE,#01H;存行号LJMPRSCANLIN3:JNBP1.2,LIN4LCALLDELAY100msJNBP1.2,LIN4MOVLINE,#02H;存行号LJMPRSCANLIN4:JNBP1.3,LIN1LCALLDELAY100msJNBP1.3,LIN1MOVLINE,#03H;存行号RSCAN: MOVP1,#0FH ;扫描列码C1: JNB P1.4,C2 MOV ROW,#00H;存列号 LJMPCALCUC2: JNB P1.5,C3 MOV ROW,#01H;存列号LJMP CALCUC3: JNB P1.6,C4 MOV ROW,#02H;存列号LJMP CALCU C4: JNBP1.7,C1MOVROW,#03HNOPNOPCALCU:;计算键值MOVA,LINE MOV B,#04H;行值乘4+列值=键值MUL ABADD A,ROWCALL DELAY100MSRET;***********数据录入阶段*********FIRST: CALL KEY CJNE A,35H,Q11 ;判断是否按下输入，按下没反响〔继续扫描这位密码〕 JMP FIRSTQ11: CJNE A,36H,Q12 ;判断是否按下确定,按下没反响〔继续扫描这位密码〕 JMP FIRSTQ12: CJNE A,37H,Q13 ;判断是否按下取消，按下返回START JMP STARTQ13: CJNE A,38H,Q14 ;判断是否按下重填，按下返回MAIN,重新输入密码 JMP MAINQ14: CJNE A,39H,Q15 ;判断是否按下无效键，按下没反响〔继续扫描这位密码) JMP FIRSTQ15: CJNE A,3AH,FIRST1 ;判断是否按无效键，按下没反响〔继续扫描这位密码) JMP FIRSTFIRST1:MOV 41H,A ;输入的第一位密码存41H MOV P0,#00H ;输入一位时,显示"8." MOV P2,#0FEH CALL DELAY100MSSECOND:CALL KEY CJNE A,35H,Q21 JMP SECONDQ21: CJNE A,36H,Q22 JMP SECONDQ22: CJNE A,37H,Q23 JMP STARTQ23: CJNE A,38H,Q24 JMP MAINQ24: CJNE A,39H,Q25 JMP SECONDQ25: CJNE A,3AH,SECOND1 JMP SECONDSECOND1:MOV 42H,A ;第二位密码存于42H MOV P0,#00H MOV P2,#0FCH ;显示2个"8." CALL DELAY100MSTHIRD: CALL KEY CJNE A,35H,Q31 JMP THIRDQ31: CJNE A,36H,Q32 JMP THIRDQ32: CJNE A,37H,Q33 JMP STARTQ33: CJNE A,38H,Q34 JMP MAINQ34: CJNE A,39H,Q35 JMP THIRDQ35: CJNE A,3AH,THIRD1 JMP THIRDTHIRD1:MOV 43H,A ;第三位密码存于43H MOV P0,#00H MOV P2,#0F8H ;显示3个"8." CALL DELAY100MSFOURTH:CALL KEY CJNE A,35H,Q41 JMP FOURTHQ41: CJNE A,36H,Q42 JMP FOURTHQ42: CJNE A,37H,Q43 JMP STARTQ43: CJNE A,38H,Q44 JMP MAINQ44: CJNE A,39H,Q45 JMP FOURTHQ45: CJNE A,3AH,FOURTH1 JMP FOURTHFOURTH1:MOV 44H,A ;第四位密码存于44H MOV P0,#00H MOV P2,#0F0H ;显示4个"8." CALL DELAY100MSFIFTH: CALL KEYQ51: CJNE A,35H,Q52 ;判断是否按下输入，按下没反响〔继续扫描这位密码〕 JMP FIFTHQ52: CJNE A,37H,Q53 ;判断是否按下取消 JMP STARTQ53: CJNE A,38H,Q54 ;判断是否按下重填 JMP