电子密码锁单片机课程设计

课 程 设

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 级 测控 学 号 姓 名 指导教师

年 月 日

计

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 指导老师 审 批

任务书下达日期 年月 日 任务完成日期 年 月 日

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设计内容与设计要求 设计内容： 1、 2、 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。 密码的输入： 采用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。然后进入密码的判断比较处理状态并给出相应的处理过程。 3、 按键禁止功能：初始化时，允许按键输入密码，当有按键按下并开始进入按键识别状态时，按键禁止功能被激活，但启动的状态是在3次密码输入不正确的情况下发生的。 设计要求： 1、 2、 3、 4、 5、 设计方案要合理、正确； 系统硬件设计及焊接制作； 系统软件设计及调试； 系统联调； 写出设计报告。

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主 要 设 计 条 件 1、 2、 3、 4、 5、 MCS-51单片机实验操作台1台； PC机及单片机调试软件； 单片机应用系统板1套； 制作工具1套； 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. 目录 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、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。

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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，总体方案讨论 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 第二周 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，答辩 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 2002 [2]、《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 2000 [3]、《计算机硬件技术基础试验教程》邹逢兴编 高等教育出版社 2000 [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2000 [5]、《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 2001 [6]、《微型计算机接口技术》邓亚平编 清华大学出版社 2001 [7]、《单片机原理及及应用》王迎旭编 机械工业出版社 2001 [8]、《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 2002 [9]、《单片机实用技术问答》 谢宜仁 主编 人民邮电出版社 2002

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第1章概述-------------------------------1

1.1 设计任务---------------------------------------------------------------------1 1.2 设计要求---------------------------------------------------------------------1 1.3 主要设计条件---------------------------------------------------------------1

第2章 系统总体方案设计------------------2

2.1单片机系统---------------------------------------------2 2.1矩阵键盘-----------------------------------------------2 2.3 LED显示-----------------------------------------------2 2.4报警系统-----------------------------------------------2

第3章 硬件电路设计----------------------3

3.1 键盘电路设计------------------------------------------3 3.2 LED显示电路设计--------------------------------------5 3.3 报警电路设计--------------------------------------------6

第4章 软件设计--------------------------7

4.1 软件总体设计-------------------------------------------7 4.2 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

随着科技的发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单，失效的事件屡见不鲜，电子锁由于其保密性高，使用灵活性好，安全系数高，受到了广大用户的亲呢。

老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，假设预设的密码为“12345”共5位密码。

（2）密码的输入： 采用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。然后进入密码的判断比较处理状态并给出相应的处理过程。

（3）按键禁止功能：初始化时，允许按键输入密码，当有按键按下并开始进入按键识别状态时，按键禁止功能被激活，但启动的状态是在3次密码输入不正确的情况下发生的。

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单片机实验操作台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。

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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控制的电子密码锁，接到课题后，根据老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：

此次课题采用一种是用以80C51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，进行电子密码锁的设计。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：

此次课程设计采用4*4矩阵键盘，与P1口相连，采用扫描法。设有0——9十个数字密码，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。

2.3LED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，根据按键次数，第一位显示器显示第一次按的密码，第二位显示器显示第二次按的密码，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，等待重新输入。

2.4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。

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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3－1：

图3-1矩阵式键盘电路图

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，如图1所示。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，在需要的键数比较多时，采用矩

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阵法来做键盘是合理的。

矩阵式结构的键盘显然比直接法要复杂一些，识别也要复杂一些，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，所有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。 判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。如

果p1.3-p1.0为0111，则k0被按下；如果p1.3-p1.0为1011，则k1被按下；如果p1.3-p1.0为1101，则k2被按下；如果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）.

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3.2 LED显示电路设计

3.2.1LED显示电路图：

图2-2 LED动态显示电路

3.2.2 LED显示原理：

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LED就是light emitting diode ，发光二极管的英文缩写，简称LED。它是一种通过控制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省硬件电路，缺点是占用软件扫描时占用CPU时间多。对于多位LED显示器，通常都是采用动态扫描的方法进行显示，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控制，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。

为了方便编写程序，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显示器位数相同。

此次基于单片机的电子密码锁，我选用动态显示，通过与软件配合，每输入一个密码，进行显示一次，扫描，6个密码输入完后，进行比较，密码正确则开锁，密码错误，可重新输入三次，三次后仍然错误，报警！

3.3 报警电路设计

3.3.1 报警电路图：

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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、键盘识别判断、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：

开始 固定密码 7

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 键盘的扫描识别判断：

用矩阵式键盘，扫描法对键盘进行识别判断，具体流程图如下：

MOV P1,#01111118

键盘扫描判断识别（循环） 动态密码显 密码比较 比较后相关处理 结束 开始扫描 LOOP1

P1.0=0? K3键按下 MOV A,#3 P1.1=0?P1.2=0? K1键按下 MOV A,#1 P1.3=0? K0键按下 MOV A,#0 显 示 K2键按下 MOV A,#2 MOVP1,#10111111B

图4-2 键盘扫描流程图

以上是第一行的扫描，接着MOV P1,#10111111,扫描第二行，判断k4、K5、K6、K7；再MOV P1,#11011111,扫描第三行，判断k8、K9、KA、KB；接着MOV P1,#11101111,扫描第四行，判断kC、KD、KE、KF；并进行相关显示。如果无键按下，则循环扫描。

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4.2.3 密码显示：

采用LED动态显示，由单片机P0口进行输出显示，P2口扫描，具体显示程序设计流程图如下：

开始 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开始，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+DPTR MOV P0,A 显示

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图4－3 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，进行密码比较，即将设定密码单元20H—25H的密码与输入密码26H—31H的密码进行一一比较，如果相同，则密码正确，P3.2置高电平，如果密码错误，则显示器清零，重新等待输入密码，如果三次错，则P3.0输出脉冲，使接在P3.0的使扬声器鸣笛报警。

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第5章 调试总结

时间过得真快，转眼间，两周的微机原理课程设计就结束啦。这次课程设计，我们是在第一周的星期一接到课题，开始两天我们主要看书，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，我就开始仿真，基本上主要功有啦，但也有个不足的地方，就是每次显示的时候，显示器没按预定的方式进行显示，比较乱。我研究程序，反复的改，到晚上的时候还是没搞好，就再看书，请教同学，终于毛病发现了，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 ，终于问题解决了，仿真成功！ 呵呵．．．．．当时很高兴。 到了第二周星期二，我们就开始去实验室实物接线啦，当天我满怀信心的去啦。到了实验室的时候，准备接线，先研究一下试验平台，发现不对，跟我们仿真的硬件不同，键盘也不同，单片机只能Ｐ１口可用，其余得自己扩展，当时有点郁闷．．．．．．

回寝室后，重新研究８２５５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．．．．．

第二天，我再看书，请教同学，终于有点眉目啦，然后修改程序，再去实验室实物连接，基本上功能实现啦，但有时很不稳定，不知道怎么回事？跟别人交流，其他同学也说遇到类似的问题，说是要去抖动．星期三去实验室的时候，专就抖动问题进行了研究，功夫不负有心人，终于成功啦，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。

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在整个两周微机原理的课程设计当中，得到了老师的谆谆教导，同学的真诚帮助，在此，我对全体课程设计指导老师表示最真心的感谢，同时也对帮助我同学说声谢谢！

第6章 附录

附录A.源程序清单：

ORG 0030H Main :

MOV DPTR,#0CFA3H ；8255初始化 MOV A,#80H MOVX @DPTR,A

mov 20H,#1H ；设定固化密码 MOV 21H,#2H MOV 22H,#3H MOV 23H,#4H MOV 24H,#5H MOV 25H,#6H MOV 51H,#0 MOV R3,#0

LOOP1:MOV P1,#01111111B ；键盘扫描 JNB P1.5, K0 ；判断知否按下 JNB P1.4, K1 JNB P1.3, K2

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JNB P1.2, K3 JNB P1.1, K4 JNB P1.0, K5

LOOP2:MOV P1,#10111111B JNB P1.5, K6 JNB P1.4, K7 JNB P1.3, K8 JNB P1.2, K9 JNB P1.1, KA JNB P1.0, KB SJMP LOOP1

K0:MOV A,#0 SJMP DISP K1:MOV A,#1 SJMP DISP K2:MOV A,#2 SJMP DISP K3:MOV A,#3 SJMP DISP

K4: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 COMP

KB:MOV A,#8 SJMP LOOP1

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；按下，显示 K12:MOV A,#0 SJMP LOOP1 K13:MOV A,#1 SJMP LOOP1 K14:MOV A,#4 SJMP LOOP1 K15:MOV A,#7 SJMP LOOP1

DISP: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,#50

MOV DPTR,#TABLE DI1: SETB CY

MOV R1,#26H MOV R2,#0FEH MOV R5,#6 DI0: MOV A,@R1

MOVC A,@A+DPTR

MOV DPTR,#0CFA1H MOVX @DPTR,A MOV A,R2

MOV DPTR,#0CFA2H MOVX @DPTR,A RLC A MOV R2,A INC R1

ACALL DLY10MS MOV A,#0FFH

;MOV DPTR,#0CFA2H

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MOVX @DPTR,A DJNZ R5,DI0 DJNZ R0,DI1 INC R3 MOV A,R3 CJNE A,#6,DI2 LJMP LOOP1 DI2: LJMP LOOP1

DLY10MS:MOV R7,#5 ；延时10MS程序 D1: MOV R6,#248 DJNZ R6,$ DJNZ R7,D1 RET

COMP: 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 MOV A,2AH

CJNE A,24H,CUO MOV A,2BH

CJNE A,25H,CUO

MOV DPTR,#0CFA1H

CLR ACC.2 ；密码对，PA口置低电平 MOVX @DPTR,A SJMP $

CUO: INC 51H ;按错密码次数 MOV A,51H CJNE A,#3,C1 SJMP ALARM C1: MOV 26H,#0H ；密码错，显示清零 MOV 27H,#0H MOV 28H,#0H MOV 29H,#0H

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MOV 2AH,#0H MOV 2BH,#0H MOV R3,#0 LJMP LOOP1

ALARM: ；三次密码错误，报警 MOV DPTR,#0CFA1H CPL ACC.0

MOVX @DPTR,A

ACALL DLY10MS SJMP ALARM

TABLE: DB 3FH,06H,5BH,4FH DB 66H,6DH,7DH,07H DB 7FH,6FH,77H,7CH DB 39H,5EH,79H,71H

END 附录B.硬件原理图：

；显示表 17

图6-1硬件原理图

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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, 2002

[2] 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, 2000

[3] 邹逢兴.计算机硬件技术基础试验教程[M]. 高等教育出版社 , 2000

[4] 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, 2000

[5] 吴秀清.微型计算机原理与接口技术[M].中国科学技术出版社 , 2001

[6] 邓亚平.微型计算机接口技术[M].清华大学出版社 , 2001

[7] 王迎旭.单片机原理及及应用[M]. 机械工业出版社 , 2001

[8] 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, 2002

[9] 谢宜仁.单片机实用技术问答[M].人民邮电出版社 , 2002

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电气信息学院课程设计评分表

项 目 设计方案的合理性与创造性 硬件制作或软件编程完成情况* 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 答辩汇报的条理性和独特见解 答辩中对所提问题的回答情况 完成任务情况 独立工作能力 组织纪律性（出勤率） 综合评分

指导教师签名：________________

评 价 日 期：________________

注：①表中标*号项目是硬件制作或软件编程类课题必填内容；

②此表装订在课程设计说明书的最后一页。课程设计说明书装订顺序：封面、任务书、目录、正文、评分表、附件（非16K大小的图纸及程序清单）。