电子密码锁单片机课程设计.docx

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1、湖南学院课程设计课程名称课题名称电子密码锁设计专业测控技术与仪器班学级号测控姓名指导教师年月 日湖南学院课 程 设 计 任 务 书课程名称课题电子密码锁设计专业班级 测控学生姓名学 号指导教师审 批任务书下达日期年月日任务完成日期年 月日- 3 -设计内容与设计要求设计内容：1、 密码的设定，此密码是固定在程序存储器 ROM 中，假设预设的密码为“12345”共 5 位密码。2、 密码的输入： 承受两个按键来完成密码的输入，其中一个按键为功能键，另一个按键为数字键。在密码都已经输入完毕并且确认功能键之后，才能完成密码的输入过程。然后进入密码的推断比较处理状态并给出相应的处理过程。3、 按键制止

2、功能：初始化时，允许按键输入密码，当有按键按下并开头进入按键识别状态时，按键制止功能被激活，但启动的状态是在 3 次密码输入不正确的状况下发生的。设计要求：1、设计方案要合理、正确；2、系统硬件设计及焊接制作；3、系统软件设计及调试；4、系统联调；5、写出设计报告。主 要 设 计 条 件1、MCS-51 单片机试验操作台 1 台；2、PC 机及单片机调试软件；3、单片机应用系统板 1 套；4、制作工具 1 套；5、系统设计所需的元器件。说 明 书 格 式1. 封面2. 课程设计任务书3. 名目4. 系统总体方案设计5. 系统硬件设计6. 软件设计包括流程图7. 系统的安装调试说明8、 总结9、

3、参考文献10、附录源程序清单及硬件原理图等；11、课程设计成绩评分表。进 度 安 排设计时间为两周第一周星期一、上午：布置课题任务，讲课及课题介绍下午：借阅有关资料，总体方案争论星期二、确定总体设计方案星期三、硬件模块方案设计星期四、软件模块方案设计星期五、设计及调试其次周星期一、设计及调试星期二、设计及调试星期三、总调星期四、写说明书星期五、上午：写说明书，整理资料下午：交设计资料，辩论参 考 文 献1 、微型计算机原理及应用许立梓编 机械工业出版社 20232 、微型计算机接口技术及应用刘乐善编 华中理工大学出版社 20233 、计算机硬件技术根底试验教程邹逢兴编 高等教育出版社 2023

4、4 、16 位微型计算机原理接口及其应用周佩玲编 中国科学技术大学出版社 20235 、微型计算机原理与接口技术吴秀清编 中国科学技术出版社 20236 、微型计算机接口技术邓亚平编 清华大学出版社20237 、单片机原理及及应用王迎旭编 机械工业出版社20238 、单片机应用程序设计技术周航慈 著 北京航空航天大学出版社 2023 9、单片机有用技术问答 谢宜仁 主编人民邮电出版社 2023名目第 1 章概述11.1 设计任务11.2 设计要求11.3 主要设计条件1第 2 章 系统总体方案设计22.1 单片机系统22.1 矩阵键盘22.3 LED 显示22.4 报警系统2第 3 章 硬件电

5、路设计33.1 键盘电路设计33.2 LED 显示电路设计53.3 报警电路设计6第 4 章 软件设计74.1 软件总体设计74.2 各子程序的设计7第 5 章 调试总结11第 6 章 附录12附录 A 源程序清单12附录 B 硬件原理图16第 7 章 参考文献17第 1 章概述随着科技的进展和人们生活水平的提高，如何实现保密防盗这一问题 变的尤其的突出，传统的机械锁由于其构造的简洁，失效的大事屡见不鲜， 电子锁由于其保密性高，使用敏捷性好，安全系数高，受到了宽阔用户的 亲呢。教师布置下这各课题时，其任务要求条件如下：1.1 设计内容：1 密码的设定，此密码是固定在程序存储器ROM 中，假设预

6、设的密码为“12345”共 5 位密码。（2） 密码的输入： 承受两个按键来完成密码的输入，其中一个按键为功密码的输入过程。然后进入密码的推断比较处理状态并给出相应的处理过程。（3） 按键制止功能：初始化时，允许按键输入密码，当有按键按下并开头进入按键识别状态时，按键制止功能被激活，但启动的状态是在 3 次密码输入不正确的状况下发生的。1.2 设计要求：（1） 设计方案要合理、正确；（2） 系统硬件设计及焊接制作；（3） 系统软件设计及调试；（4） 系统联调。1.3 主要设计条件：（1） MCS-51 单片机试验操作台 1 台；（2） PC 机及单片机调试软件；（3） 单片机应用系统板 1 套

7、；（4） 制作工具 1 套；（5） 系统设计所需的元器件。20基于以上，我的此次课程设计以单片机为核心，完成电子密码锁的设计。第 2 章系统总体方案设计此次课程设计基于单片机掌握的电子密码锁，接到课题后，依据教师布置的任务和相关要求，结合主要设计条件，我设计了如下方案，其总体方案设计如下：本系统由单片机系统、矩阵键盘、LED 显示和报警系统组成。系统能完成开锁、超时报警功能。2.1 单片机系统：此次课题承受一种是用以 80C51 为核心的单片机掌握方案。利用单片机敏捷的编程设计和丰富的 IO 端口，及其掌握的准确性，进展电子密码锁的设计。此次课题用单片机P1 口与键盘相连，做输入口，P0 口与

8、显示器相连，做显示，P2 口做显示器扫描。2.2 矩阵键盘接口电路：此次课程设计承受 4*4 矩阵键盘，与 P1 口相连，承受扫描法。设有 09 十个数字密码，和一个确认键。开机显示 000000，等待密码输入， 输入 6 个密码，按确认键后，密码比较。2.3 LED 显示：此次课程设计 6 密码 6 显示器，按键后即显示，动态显示。P0 口送示数据，P2 口显示扫描，依据按键次数，第一位显示器显示第一次按的密码， 其次位显示器显示其次次按的密码，第三位显示器显示第三次按的密码， 依此第六位显示器显示第六次按的密码，按键完成后按确认键后，密码对则执行相关动作，不同则显示器清零，等待重输入。2.

9、4 报警系统：此次课程设计，当按键三次错误后，系统报警，报警装置由一扬声器实现，从 P3.0 口输出脉冲，使扬声器鸣报警。第 3 章 硬件电路设计3.1 键盘电路设计矩阵式键盘电路图 31：图 3-1 矩阵式键盘电路图在键盘中按键数量较多时，为了削减 I/O 口的占用，通常将按键排列成矩阵形式，如图 1 所示。在矩阵式键盘中，每条水平线和垂直线在穿插处不直接连通，而是通过一个按键加以连接。这样，一个端口(如P1 口)就可以构成 4*4=16 个按键，比之直接将端口线用于键盘多出了一倍，而且线数越多，区分越明显，在需要的键数比较多时，承受矩阵法来做键盘是合理的。矩阵式构造的键盘明显比直接法要简单

10、一些，识别也要简单一些，图1-1 中，列线通过电阻接正电源，并将行线所接的单片机的I/O 口作为输出端，而列线所接的 I/O 口则作为输入。这样，当按键没有按下时， 全部的输出端都是高电平，代表无键按下。行线输出是低电平，一旦有键按下，则输入线就会被拉低，这样，通过读入输入线的状态就可得知是否有键按下了。3.1.3 矩阵式键盘的识别方法：确定矩阵式键盘上何键被按下介绍一种“行扫描法”。行扫描法行扫描法又称为逐行(或列)扫描查询法，是一种最常用的按键识别方法，如上图所示键盘，介绍过程如下。推断键盘中有无键按下：（1） 先将行线 p1.7-p1.4 置 0111，然后检测列线的状态。假设 p1.3

11、-p1.0 为 0111，则 k0 被按下；假设p1.3-p1.0 为1011，则k1 被按下；假设p1.3-p1.0 为 1101，则k2 被按下；假设 p1.3-p1.0 为 1110，则 k3 被按下；（2） 将行线 p1.7-p1.4 置 1011，然后检测列线的状态，方法同1；（3） 将行线 p1.7-p1.4 置 1101，然后检测列线的状态，方法同1；（4） 将行线 p1.7-p1.4 置 1110，然后检测列线的状态，方法同1.3.2 LED 显示电路设计3.2.1 LED 显示电路图：图 2-2 LED 动态显示电路3.2.2 LED 显示原理：LED 就是 lightemi

12、ttingdiode，发光二极管的英文缩写，简称LED。它是一种通过掌握半导体发光二极管的显示方式，用来显示文 字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。显示器显示接口按驱动方式可分为静态显示和动态显示，静态显示时，除变更显示数据期间外，各显示器均处于通电状态，每个显示 器的通电占空比为 100% ，静态显示的优点是显示稳定，亮度高，缺点是占用硬件电路多；动态显示的优点是节约硬件电路，缺点是占用软件扫描时占用 CPU 时间多。对于多位 LED 显示器，通常都是承受动态扫描的方法进展显示，即逐个地循环点亮各位显示器，这样虽然在任一时刻只有一显示器被点亮，但是由于人眼具有视觉

13、残留效应，看起来与全部显示器持续点亮效果完全一样。为了实现 LED 显示器的动态扫描，除了要给显示器的输入之外， 还有对显示器选择位的掌握，这就是通常所说的段控和位控。因此，多位 LED 显示器接口电路需要有两个输出口，其中一个用于8 条段控线，另一个用于输出位控线，位控线的数目等于显示器的位数。为了便利编写程序，通常在内部 RAM 中设置显示缓冲区，存放显示的数字或字符，显示缓冲区单元个数与LED 显示器位数一样。此次基于单片机的电子密码锁， 我选用动态显示， 通过与软件协作， 每输入一个密码， 进展显示一次， 扫描，6 个密码输入完后， 进展比较， 密码正确则开锁，密码错误，可重输入三次，

14、三次后仍旧错误，报警！3.3 报警电路设计3.3.1 报警电路图：图 3-3报警电路3.3.2 报警电路原理：输入密码与设定密码做比较，当输入密码与设定密码不同，返回再输入，当输入密码次数超过 3 次时，通过软件从 80C51 的 P3.0 输出脉冲， 使扬声器鸣笛报警。相关软件见附件第 4 章 软件设计4.1 软件总体设计软件的设计主要包括：密码的固定、键盘识别推断、密码显示、密码比较、密码对处理、错报警。软件设计总流程图如下：开头固定密码键盘扫描推断识别循环动态密码显密码比较比较后相关处理完毕图 4-1 软件设计总流程图4.2 各子程序的设计4.2.1 密码的固定定：将密码固定在程序存储器

15、 ROM 中，设定 6 位密码，密码固定在 ROM 的20H 到 25H 六个单元中 。4.2.2 键盘的扫描识别推断：用矩阵式键盘，扫描法对键盘进展识别推断，具体流程图如下：开头扫描LOOP1MOV P1,#0111111P1.3=0?K0 键按下MOV A,#0显P1.2=0?K1 键按下MOV A,#1P1.1=0?示K2 键按下MOV A,#2P1.0=0?K3 键按下MOV A,#3MOVP1,#10 111111B图 4-2 键盘扫描流程图以上是第一行的扫描，接着 MOV P1,#10111111,扫描其次行，推断k4、K5、K6、K7；再 MOV P1,#11011111,扫描第

16、三行，推断 k8、K9、KA、KB；接着 MOV P1,#11101111,扫描第四行，推断 kC、KD、KE、KF； 并进展相关显示。假设无键按下，则循环扫描。4.2.3 密码显示：承受 LED 动态显示，由单片机 P0 口进展输出显示，P2 口扫描，具体显示程序设计流程图如下：开头有键按下？按键数值存R4(偏移量)INC R1,位控右移显示单元从26H 开头， 入 R1否按键是否为 6？是取表显示表头地址比较按键值入A密码对错处理MOVCA,A+DPTRMOVP0,A显示图 43显示流程图4.2.4 密码比较及对错处理：密码输入完成之后，进展密码比较，马上设定密码单元 20H25H 的密码

17、与输入密码 26H31H 的密码进展一一比较，假设一样，则密码正确，P3.2 置高电平，假设密码错误，则显示器清零，重等待输入密码，假设三次错，则 P3.0 输出脉冲，使接在 P3.0 的使扬声器鸣笛报警。第 5 章 调试总结时间过得真快，转瞬间，两周的微机原理课程设计就完毕啦。这次课程设计，我们是在第一周的星期一接到课题，开头两天我们主要看书，跑图书馆，上网查资料。不用很久我就有了自己的思路，到第一个星期三的时候，我就开头仿真，根本上主要功有啦，但也有个缺乏的地方，就是每次显示的时候，显示器没按预定的方式进展显示，比较乱。我争论程序，反复的改，到晚上的时候还是没搞好，就再看书，请教同学，最终

18、毛病觉察了，主要是我把几个显示的密码固定啦，没有实现动态显示。当天晚上， 我就改啦 ，最终问题解决了，仿真成功！ 呵呵当时很快活。到了其次周星期二，我们就开头去试验室实物接线啦，当天我满怀信念的去啦。到了试验室的时候，预备接线，先争论一下试验平台，觉察不对， 跟我们仿真的硬件不同，键盘也不同，单片机只能口可用，其余得自 己扩展，当时有点郁闷回寝室后，重争论芯片，扩展，还得修改原程序，矩阵键盘扫描车程序也的改，晚上看了一晚上的书，对程序的修改还有些迷茫，一头雾水其次天，我再看书，请教同学，最终有点眉目啦，然后修改程序，再去试验室实物连接，根本上功能实现啦，但有时很不稳定，不知道怎么回事？ 跟别人

19、沟通，其他同学也说遇到类似的问题，说是要去抖动星期三去试验室的时候，专就抖动问题进展了争论，功夫不负有心人，最终成功啦， 呵呵感觉好兴奋！在两周的课程设计当中，真的收获不少，在此期间，除了自己看书学习动手外，在其他同学那儿也学了不少东西。在整个两周微机原理的课程设计当中，得到了教师的谆谆教育，同学的真诚帮助，在此，我对全体课程设计指导教师表示最真心的感谢，同时也对帮助我同学说声感谢！第 6 章 附录附录 A.源程序清单：ORG0030HMain :MOVDPTR,#0CFA3H；8255 初始化MOVA,#80H MOVX DPTR,Amov20H,#1H；设定固化密码MOV21H,#2HMO

20、V22H,#3HMOV23H,#4HMOV24H,#5HMOV25H,#6HMOV 51H,#0 MOVR3,#0LOOP1:MOV P1,#01111111B；键盘扫描JNB P1.5, K0；推断知否按下JNB P1.4, K1 JNB P1.3, K2JNB P1.2, K3 JNB P1.1, K4 JNB P1.0, K5LOOP2:MOV P1,#10111111BJNB P1.5, K6 JNB P1.4, K7 JNB P1.3, K8 JNB P1.2, K9 JNB P1.1, KA JNB P1.0, KB SJMP LOOP1K0:MOV A,#0 SJMP DISP

21、K1:MOV A,#1SJMP DISP K2:MOV A,#2 SJMP DISP K3:MOV A,#3 SJMP DISPK4:MOV A,#4 SJMP DISP K5:MOV A,#5 SJMP DISP K6:MOV A,#6 SJMP DISP K7:MOV A,#7 SJMP DISP K8:MOV A,#8 SJMP DISP K9:MOV A,#9 SJMP DISP KA:MOV A,#10 SJMP COMPKB:MOV A,#8 SJMP LOOP1；按下，显示K12:MOV A,#0 SJMP LOOP1 K13:MOV A,#1 SJMP LOOP1 K14:MO

22、V A,#4 SJMP LOOP1 K15:MOV A,#7 SJMP LOOP1DISP:MOV R4,A；密码显示程序MOV A,R3 ADD A,#26H MOV R1,A MOV A,R4 MOV R1,A MOV R0,#50MOV DPTR,#TABLE DI1: SETB CYMOV R1,#26H MOV R2,#0FEH MOV R5,#6DI0: MOV A,R1MOVC A,A+DPTRMOV DPTR,#0CFA1H MOVXDPTR,A MOV A,R2MOV DPTR,#0CFA2H MOVXDPTR,A RLC AMOV R2,A INC R1ACALL DLY1

23、0MS MOV A,#0FFH;MOV DPTR,#0CFA2HMOVXDPTR,A DJNZ R5,DI0DJNZ R0,DI1 INC R3 MOV A,R3CJNE A,#6,DI2 LJMP LOOP1DI2: LJMP LOOP1DLY10MS:MOV R7,#5；延时 10MS 程序D1:MOV R6,#248DJNZ R6,$ DJNZ R7,D1 RETCOMP:MOV A,26H； 密码比较CJNE A,20H,CUO；密码是否错MOV A,27H CJNE A,21H,CUO MOV A,28H CJNE A,22H,CUO MOV A,29H CJNE A,23H,CUO

24、 MOV A,2AH CJNE A,24H,CUO MOV A,2BH CJNE A,25H,CUOMOV DPTR,#0CFA1HCLR ACC.2；密码对，PA 口置低电平MOVXDPTR,A SJMP $CUO:INC 51H;按错密码次数MOV A,51HCJNE A,#3,C1SJMP ALARMC1:MOV26H,#0H；密码错，显示清零MOV27H,#0HMOV28H,#0HMOV29H,#0HMOV2AH,#0H MOV2BH,#0H MOVR3,#0 LJMP LOOP1ALARM:；三次密码错误，报警MOV DPTR,#0CFA1H CPL ACC.0MOVXDPTR,AA

25、CALL DLY10MS SJMP ALARMTABLE:DB3FH,06H,5BH,4FH DB66H,6DH,7DH,07H DB7FH,6FH,77H,7CH DB39H,5EH,79H,71HEND附录 B.硬件原理图：；显示表图 6-1 硬件原理图第 7 章 参考文献1 许立梓.微型计算机原理及应用M.北京.机械工业出版社, 20232 刘乐善.微型计算机接口技术及应用M.华中理工大学出版社, 20233 邹逢兴.计算机硬件技术根底试验教程M.高等教育出版社 , 20234 周佩玲.16 位微型计算机原理接口及其应用M.中国科学技术大学出版社,20235 吴秀清.微型计算机原理与接口

26、技术M.中国科学技术出版社 , 20236 邓亚平.微型计算机接口技术M.清华大学出版社 ,20237 王迎旭.单片机原理及及应用M. 机械工业出版社 ,20238 周航慈.单片机应用程序设计技术 M. 北京航空航天大学出版社 , 20239 谢宜仁.单片机有用技术问答M.人民邮电出版社 , 2023电气信息学院课程设计评分表项目评价设计方案的合理性与制造性硬件制作或软件编程完成状况*硬件制作测试或软件调试结果*设计说明书质量设计图纸质量辩论汇报的条理性和独特见解辩论中对所提问题的答复状况完成任务状况独立工作力量组织纪律性出勤率综合评分指导教师签名： 日期： 注：表中标*号工程是硬件制作或软件编程类课题必填内容；此表装订在课程设计说明书的最终一页。课程设计说明书装订挨次：封面、任务书、名目、正文、评分表、附件非 16K 大小的图纸及程序清单。