基于单片机电子密码锁课程设计报告

电子密码锁-1-课程设计论文电子密码锁电子密码锁-2-目录第1章绪论...........................................................11.1电子密码锁...........................................................11.2电子密码锁的特点.....................................................11.3论文的主要工作.......................................................1第2章系统设计方案及主控制芯片介绍......................................22.1系统总体设计方案.....................................................22.2系统的工作原理.......................................................22.3主控芯片介绍.........................................................32.3.1结构概述..........................................................3第3章系统硬件设计.....................................................43.1键盘输入装置.........................................................43.2硬件工作接线口.......................................................53.3LED显示器结构与原理..................................................53.4复位电路.............................................................63.5继电器开关门装置.....................................................63.6声光报警装置.........................................................7第4章系统软件设计.....................................................74.1编程工具的介绍.......................................................84.1.1C语言的主要优点..................................................84.1.2C语言使用的工具..................................................84.1.3C51与C语言的主要不同点..........................................84.2主程序...............................................................8电子密码锁-3-4.3矩阵式键盘..........................................................10第5章系统调试........................................................125.1硬件调试............................................................125.2软件调试............................................................125.3系统软硬件联机调试..................................................13第6章焊接技.......................................................第7章总结..........................................................137.1心得体会............................................................147.2系统存在的问题和改进方案............................................167.3设计中遇到的问题和解决方法..........................................16参考文献................................................................16附录..................................................................17附录一：系统设计电路总图................................................17附录二：元件器清单......................................................18附录三：软件程序........................................................19电子密码锁-4-电子密码锁【摘要】该电子密码锁是一种实用型的机、电一体化设计，采用单片机密码识别及信号输出控制，提高了整体电路的稳定性和可靠性，并且简化了硬件电路的设计。由EPROM构成的密码存储器可防止主机在断电的时候将用户的设置密码丢失，更增加了其安全系数。该设计是基于89C52的单片机的电子密码锁设计，主要是通过芯片的程序内容来控制电路的工作方式，其中包括89C52芯片，闪存芯片，键盘输入模块，电子锁模块等模块，当89C52检测到有密码输入时就将其和闪存中的密码相比较，如果相同则传送开锁信号到电子锁模块电路，实现开锁功能，而当检测到三次输入密码都不正确时则输出报警信号，同是禁止密码输入功能，即实现了防多次试探的可能性，其安全性能有了明显的提高。关键词：稳定性可靠性89C52EPRPM【正文】第一章绪论1．1电子密码锁功能本系统采用单片机作控制器,系统工作时,用户通过按键输入8位密码,按下“确认”键后,单片机将输入密码与设定密码进行比较,若密码正确,则发出开锁信号,相应的指示灯闪动，将锁打开,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,显示“CLOSED”，且发出报警信号。锁打开后还可通过按下“修改/重置”功能键,重新设置新密码。1．2电子密码锁的特点电子密码锁是一种通过密码输入来控制电路或是芯片工作，从而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较高的产品。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。其性能和安全性已大大超过了机械锁，特点如下：①保密性好,编码量多,远远大于弹子锁。随机开锁成功率几乎为零；②密码可变。用户可以经常更改密码，防止密码被盗，同时也可以避免因人员的更替而使锁的密级下降；③误码输入保护。当输入密码多次错误时，报警系统自动启动；④电子密码锁操作简单易行，一学即会。1.3论文的主要工作论文的研究内容主要如下：(1)了解单片机的基本结构和指令系统，掌握STC89C52单片机的控制功能，应用单片机实现电子密码锁的设计，及其硬件制作；电子密码锁-5-(2)熟练掌握C语言，在KEIL的开发环境中编译程序，完成电子锁的软件设计，使系统更加符合实际；(3)软件编制上根据系统要完成的功能采用模块化结构设计，与硬件一起进行联机调试，能达到预期的效果；(5)对实验结果进行分析，并对出现的问题提出解决方案。第2章系统设计方案及主控制芯片介绍本章系统介绍了电子密码锁的总体方案设计及其主控芯片STC89C52单片机的介绍。电子密码锁主要由硬件部分和软件部分组成，在经过详细的讨论和实验之后，制定一套简单、实用、廉价的方案。2.1系统总体设计方案方案一：八位LED数码管显示密码输入情况，发光二极管和蜂鸣器做报警装置，独立式键盘设置数值的加减，并确认数字的输入。密码输入错误时候的提示信息。方案二：八位LED数码管显示密码输入情况，发光二极管和蜂鸣器做报警装置，由4*4矩阵式小键盘设置数字键和功能键。方案比较：独立式键盘：直接用I/O口线构成的单个按键电路。每个独立式按键单独占有一根I/O口线的工作状态。独立式按键当按键较多时，I/O口线浪费较大，故只在按键数量不多时才采用这种按键电路。矩阵式按键：在键盘中按键数量较多时，为了减少I/O口的占用，通常将按键排列成矩阵形式。在矩阵式键盘中，每条水平线和垂直线在交叉处不直接连通，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，区别越明显，由此可见，在需要的键数比较多时，采用矩阵法来做键盘是合理的。经比较，我们选择了方案二，认为此方案更合理。系统框图如图2.1所示:单片机最小系统继电器模块矩阵式键盘密码存储灯提示模块报警模块复位电路LED显示图2.1系统设计总体框图2.2系统的工作原理本系统主要由以下模块组成：电子电路部分采用单片机控制密码读取、密码判断、输入显示，蜂鸣报警模块，继电器模块显示开关状态，等提示输入正确错误的状态；单片机系统采STC89C52，用矩阵式键盘实现密码的输入，并由LED数码管显示数值提示电子密码锁-6-密码输入信息。2.3主控芯片介绍单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。尽管他的大部分功能集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件：CPU、‘内存、内部和外部总线系统，目前大部分还会具有外存。同时集成诸如通讯接口、定时器，实时时钟等外围设备。而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片上。单片机也被称为微处理器（Microcontroller），是因为它最早被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。INTEL的Z80是最早按照这种思想设计出的处理器，从此以后，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。2.3.1结构概述51系列单片机可分51子系列和52子系列。微控制器内部结构如图2.2所示：图2.2STC单片机结构框图51系列单片机由8个大部分组成：(1)一个8位中央处理机CPU。它由运算部件、控制部件组成，其中包括振荡电路和时钟电路，其中主要完成单片机的运算和控制功能，是单片机的核心部件，决定了单片机的主要功能特性。(2)128个字节（52子系列为256字节）的片外数据存储器RAM。其片外数据存储器的寻址范围位64KB,用于存放可读写的数据，如运算的中间结果或最终结果等。(3)4KB（52子系列为8KB）的片内程序只读存储器ROM或EPROM(8031和8032无)。其片外寻址范围为64KB,主要用于存放已编制的程序，也可以存放一些原始的数据和表格。电子密码锁-7-(4)18个（52子系列为21个）特殊功能寄存器SFR。它用于控制和管理片内算术逻辑部件、并行I/O、串行I/O、定时