基于LCD1602显示的电子密码锁设计

1课程设计题目基于LCD1602显示的电子密码锁设计学院名称电气工程学院指导老师朱卫华班级电子信息工程01班学号20094470128学生姓名周后景2013年1月2目录1.绪论--------------------------------------------------------------------------31.1引言---------------------------------------------------------------31.2摘要---------------------------------------------------------------42.总体设计方案--------------------------------------------------------------52.1设计思路-----------------------------------------------------------52.2方案确立-----------------------------------------------------------52.3总体设计方框图-----------------------------------------------------53.设计原理分析--------------------------------------------------------------63.1单片机及其外围电路-------------------------------------------------63.1.1复位电路的设计-----------------------------------------------63.1.2时钟电路的设计-----------------------------------------------73.2密码控制电路------------------------------------------------------73.2.1矩阵键盘电路的设计------------------------------------------73.2.1报警控制电路的设计------------------------------------------93.2.3液晶显示电路------------------------------------------------94.系统软件设计---------------------------------------104.1系统主程序--------------------------------------------------------104.2初始化及按键识别--------------------------------------------------114.3开锁处理----------------------------------------------------------124.4改密处理-----------------------------------------------------------134.5液晶显示子程序-----------------------------------------------------135.仿真调试与测试----------------------------------------------------------14总结----------------------------------------------------------------------------16参考文献----------------------------------------------------------------------17附录----------------------------------------------------------------------------1731.1引言在日常的生活和工作中,住宅与部门的安全防范、单位的文件档案、财务报表以及一些个人资料的保存多以加锁的办法来解决。若使用传统的机械式钥匙开锁，人们常需携带多把钥匙,使用极不方便,且钥匙丢失后安全性即大打折扣。随着科学技术的不断发展，人们对日常生活中的安全保险器件的要求越来越高。为满足人们对锁的使用要求，增加其安全性，用密码代替钥匙的密码锁应运而生。密码锁具有安全性高、成本低、功耗低、易操作等优点。在安全技术防范领域，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，克服了机械式密码锁密码量少、安全性能差的缺点，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发展，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安全性、可靠性，应用日益广泛。设计本课题时构思的方案是用以STC89C52为核心的单片机控制方案。41.2摘要单片机技术是智能化检测与控制领域应用非常普及并且具有很大潜力的技术。论文阐述一个基于单片机的液晶显示电子密码锁的设计与实现。系统采用美国Atmel公司的AT89S52单片机作为系统核心，液晶显示器LCD1602作为输出设备显示系统提示信息，4*4矩阵薄膜键盘作为输入设备，配合蜂鸣器、继电器等电路构成整个系统硬件；系统软件采用汇编语言编写。设计的系统液晶显示，密码修改方便，具有报警、锁定等功能，使用便捷简单，符合住宅、办公用锁需求，具有一定的实用价值。关键词：密码锁；单片机；STC89S52；LCD1602；4*4矩阵键盘AbstractSingle-chipmicrocomputertechnologyisverypopularandhasgreatpotentialinapplicationofintelligentdetectionandcontrolfield.ThisthesisdescribesthedesignandimplementationofLCDelectronicpassword-locksystembasedonSCM.ThesystemusestheproductofAmericaAtmelcorporationAT89S52asthecoreofsystem,liquidcrystalmonitor1602astheoutputdevicedisplayingthepromptinformationofsystem,4*4matrixmembranekeyboardastheinputdevice,withbuzzer,relay,andothercircuitstogetherconstitutethesystemhardware.Thesoftwareofthesystemiswritteninassemblylanguage.ThedesignedsystemdisplayinLCD,changepasswordeasily,hasthefunctionofalarming,locking,andsoon.Thissystemissimpleandeasytouse,meetsthedemandofresidential,officelockneeds,hassomepracticalvalue.Keywords:Password-Lock;Single-chipmicrocomputer;STC89C52;LCD1602;4×4matrixkeyboard52总体设计方案2.1设计思路该电路是一种采用以AT89S52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IO端口，及其控制的准确性，不但能实现基本的密码锁功能，还要根据实际需要添加调电存储、声光提示甚至增加遥控控制功能。2.2方案确立为了实现密码的保密性，采用一个4×4的矩阵式键盘可以任意设置用户密码（1-16位长度），从而提高了密码的保密性。设计采用一个超级密码，送电开机时，只要输入超级密码便可开门，这样可预防停电后再送电时无密码可用。采用了1602液晶显示器来作为显示单元，提高了可读性，使用户对密码锁的运行情况一目了然。2.3总体设计方框图本设计主要由单片机、矩阵键盘、液晶显示器和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自己保存的密码进行对比，从而判断密码是否正确，然后控制引脚的高低电平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。系统整体框图如图2.1所示。图2.1系统结构框图●各模块功能如下1．键盘输入模块：分为密码输入按键与几个功能按键，用于完成密码锁输入功能。2．蜂鸣器报警电路：用于完成输错密码时候的警报功能。3.晶振电路：用于单片机的起振。4．复位电路：完成系统的复位。65．显示模块：用于完成对系统状态显示及操作提示功能。6．开锁电路：应用继电器及发光二极管模拟开锁，完成开锁及开锁提示3设计原理分析本系统外围电路包括键盘输入部分、密码存储部分、复位部分、显示部分、报警部分、开锁部分组成，根据实际情况键盘输入部分选择4×4矩阵键盘，显示部分选择字符型液晶显示LCD1602，密码存储部分选用内部存储器来完成。其原理图如图3.1所示。图3.1电路原理图3.1单片机及其外围电路3.1.1复位电路的设计复位是单片机的初始化操作。单片机启运运行时，都需要先复位，其作用是使CPU和系统中其他部件处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。因而，复位是一个很重要的操作方式。但单片机本身是不能自动进行复位的，必须配合相应的外部电路才能实现。该复位电路采用按键电平复位式复位电路。当单片机已在运行当中时，按下复位键S后松开，在复位引脚RET（9脚）脚持续出现24个振荡器脉冲周期（即2个机器周期）的高电平信号将使单片机复位。也能使RST为一段时间的高电平，从而实现上电或开关复位的操作。如图3.2所示。7图3.2复位电路3.1.2时钟电路的设计时钟电路为单片机产生时序脉冲，单片机所有运算与控制过程都是在统一的时序脉冲的驱动下的进行的，如果单片机的时钟电路停止工作（晶振停振），那么单片机也就停止运行了。当采用内部时钟时，连接方法如下图所示，在晶振引脚XTAL1（19脚）和XTAL2（18脚）引脚之间接入一个12MHZ晶振，两个引脚对地分别再接入一个电容即可产生所需的时钟信号，电容的容量一般在几十皮法，如22PF。如图3.3所示。图3.3时钟电路3.2密码锁控制电路3.2.1矩阵键盘电路的设计为了加强密码的保密性，采用一个4×4的矩阵式键盘可以任意设置用户密码（1-16位长度），从而提高了密码的保密性，同时也能减少与单片机接口时所占用的I/O口线的数目，节省了单片机的宝贵资源，在按键比较多的时候，通常采用这种方法。其原理图如图3.4所示。8图3.4矩阵键盘每一行与每一列的交叉处不相同，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根行线与M根列线，即可组成具有N×M个按键的矩阵键盘。在这种行列式矩阵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，下一步就是要识别哪一个按键被按下。对键的识别方法通常有两种：一种是通用的组行扫描查询法；另一种是速度较快的线反转法。此系统中，我们采用线反转法。首先辨别键盘中有无按键被按下，在单片机I/O口向键盘送全扫描字，然后读入行线状态来判断。具体方法是：向行线输出全扫描字00H，把全部列线置成低电平，然后将列线的电平状态读入累加器A中。如果有按键被按下，总会有一根行线电瓶被拉至低电平从而使行线不全为1。判