课程设计（论文）-基于单片机的密码锁设计.doc

课程设计(论文)任务书 信息工程 学院 计算机 专业 2009-1 班 一、课程设计(论文)题目 基于单片机的密码锁设计 二、课程设计(论文)工作自 2012 年 6 月 11 日起至 2012 年 6 月 24 日止。三、课程设计(论文) 地点: 教5-403 四、课程设计(论文)内容要求：1本课程设计的目的（1）使学生掌握系统各功能模块的基本工作原理； （2）培养学生基本掌握电路设计的基本思路和方法； （3）使学生掌握接收系统调试；（4）培养学生分析、解决问题的能力；（5）提高学生的科技论文写作能力。 2课程设计的任务及要求1）基本要求：（1）分析调频接收系统各功能模块的工作原理；（2）选用合适的器件；（3）提出系统的设计方案； （4）对所设计电路进行调试。2）创新要求： 在完成基本功能的同时，还增加了一个超级密码，以便用户忘记设定的密码时进行紧急处理，并且超级密码可以由除数字1-8外还可以由字母a,b,c,d组成。3）课程设计论文编写要求（1）要按照书稿的规格打印誊写毕业论文（2）论文包括目录、绪论、正文、小结、参考文献、谢辞、附录等（3）毕业论文装订按学校的统一要求完成4）答辩与评分标准： （1）完成原理分析：20分； （2）完成设计过程：30分； （3）完成调试：30分；（4）回答问题：20分。5）参考文献：（1）张毅刚 . 单片机原理及应用 高等教育某出版社（2）彭伟.单片机c语言程序设计实训100例：基于8051+proteus仿真 电子工业出版社6）课程设计进度安排内容 天数地点构思及收集资料 2图书馆组装与调试 5实验室撰写论文 3图书馆、实验室学生签名： 2012 年 6 月 11 日课程设计(论文)评审意见（1）完成原理分析（20分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）； （2）设计分析（30分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）； （3）完成调试（30分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（4）回答问题（20分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（5）格式规范性及考勤是否降等级：是（）、否（）评阅人： 职称： 副教授 2012 年 6 月 24 日目录一、 项目要求4二、系统设计4三、 硬件设计53.1电路原理图53.2 proteus仿真图63.4 复位电路73.5 数字按键电路73.6 蜂鸣器83.7 继电器控制电路83.8 功能拓展9四、 元器件清单10五、程序调试11六、程序流程图：14七、仿真与调试：15八、问题解决及总结15九、参考文献：16附录17一、单片机系统的电路原理图（见附加页）17二、程序清单17绪论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。具有防盗报警等功能的电子密码锁代替密码量少、安全性差的机械式密码锁已是必然趋势。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、记住密码即可开锁等优点。目前使用的电子密码锁大部分是基于单片机技术，以单片机为主要器件，其编码器与解码器的生成为软件方式。本系统由at89c52单片机系统（主要是at89c52单片机最小系统）、8位数键盘，蜂鸣器报警，继电器控制等组成，具有设置、修改8位用户密码、超过3次次报警、密码错误报警等功能。除上述基本的密码锁功能外，依据实际的情况还可以添加遥控功能。本系统成本低廉，功能实用。 这种能防止多次试探密码的单片机应用前景广泛。一、 项目要求基于at89s52单片机的密码锁设计，具体功能如下：（1） 总共可以设置8位密码，每位密码值范围18。（2） 用户可以自行设定和修改密码。（3） 按每个密码键是都有声音提示。（4） 若键入的8位开锁密码不完全正确，则报警5s，以提醒他人注意。（5） 开锁密码连续错3次要报警1分钟，报警期间输入密码无效，以防止窃贼多次试探密码。（6） 键入的8位开锁密码完全正确才能开锁，开锁时要有1s的提示音。（7） 电磁锁的电磁线每次通电5s，然后恢复初态。（8） 密码键盘上只允许有8个密码锁按键。锁内有备用电池，只有内部上点恢复时才能设置或修改密码，因此，仅在门外按键是不能修改或设置密码的。 （9）密码设定完毕后要有2s提示音。二、系统设计按照系统设计要求和功能，将系统分为主控模块，按键扫描模块，蜂鸣器，电源电路，复位电路，晶振电路，驱动电路几个模块，系统框图如图所示。主控模块采用at89s52单片机。 基于at89s52单片机的密码锁组成框图三、 硬件设计3.1电路原理图系统硬件电路图如图10-2所示，p1和p0口接密码按键，其中p1口解超级密码的扩展按键，开锁脉冲由p3.0输出，报警和提示音由p3.4输出，按键s2s9分别代表数字18，按键s10s13分别代表字母d、c、b、a.若没有按键按下，则p0.0p0.7和p1.0p1.3全是高电平；若某按键被按下，则相应的口线为低电平。原理图3.2 proteus仿真图 仿真图3.3 外部晶振电路外接石英晶体（或陶瓷谐振器）及电容cl、c2 接在放大器的反馈回路中构成并联振荡电路。对外接电容cl、c2 虽然没有十分严格的要求，但电容容量的大小会轻微影响振荡频率的高低、振荡器工作的稳定性、起振的难易程序及温度稳定性。此次实验采用使用石英晶体，电容使用30pf10pf 晶振模块电路3.4 复位电路rst引脚与电源之间接10uf左右的极性电容和在rst与vss之间接一个电阻（约8.2千欧姆）就可实现加电复位功能（在res引脚上加上持续时间大于2个机器周期的高电平）。 复位后的状态：a、复位后pc值为0000h，表明复位后的程序从0000h开始执行。b、sp值为07h，表明堆栈底部在07h，一般需要重新设置sp值。c、p0p3口值为ffh。p0p3口用作输入口时，必须先写入“1”。单片机在复位后，已使p0p3口每一端线为“1”，为这些端线用作输入口做好了准备。复位电路模块3.5 数字按键电路通过button 按键接p0和p1口对应端口，通过手动按键给对应的p0和p1口拉致低电平从而改变端口值，从而给出密码值。 独立键盘模块3.6 蜂鸣器通过8550以及按键控制和软件延时控制蜂鸣器持续工作时间。3.7 继电器控制电路密码正确接通发光二极管，从而点亮发光二极管，来模拟电磁线圈的导通。 3.8 功能拓展在p1口接四个扩展按键，现实设想中，这四个按键是密封的，需要备用钥匙才能打开。当屋主忘记了自己的密码，家里又没有人时，无主可以输入已经固化到程序中的超级密码将门锁开启，而当屋主成功输入超级密码后，单片机将让屋主重新设定自己的密码。功能拓展键盘模块数码管lg5011ag显示：通过p3.5和p3.6输出信号从而控制数码管显示对应的按键编号。 数码管电路模块四、 元器件清单基于at89s52单片机的密码锁元件清单如表所示。元件名称型号个数用途单片机at89s521控制核心晶振12mhz1晶振电路电容30pf2晶振电路电解电容20uf/10v1复位电路按键12按键电路三极管s90132放大电路蜂鸣器1报警电路电阻1k4驱动led电阻10k9复位、上拉电路电阻4.7k8驱动数码管usb+5v/0.5a1提供+5v电源数码管共阴2显示密码和时间电路板实物图五、程序调试 在硬件支持的环境下，用proteus设计好的电路，keil编好的程序编译成芯片可识别的s51文件，利用pc机写进proteus程序图芯片内进行仿真测试，并对其出现的错误进行修改，由图4.4图4.8可看出最终调试成功。 keil编译程序成功keil生成hex文件 proteus调用keil的hex文件进行仿真程序下载烧录成功单片机系统工作状态六、程序流程图：一般密码输入的程序的流程如下图所示，程序采用c51进行编程，利用定时器0作为计时工具，并通过数码管来显示当前的计时时间和输入的密码。 基于at89s52单片机的密码锁程序流程图扩展功能的流程图七、仿真与调试：按键s2-s9分别代表数码1-8，按键s13s10代表数码d-a.在没有按键按下时，p1.0-p1.3、p0.0p0.7全是高电平1；若某个按键被按下，相应的口线就变为低电平0，假如设定的密码是612345678，当按键s7被按下时，p0.5变为低电平，p0端口其余口线为高电平，此时从p0端口读入的数值为11011111，存到密码数组单元的密码值就是11011111，也就是0dfh。以此类推，存到32h至38h单元的密码值分别为fdh,fbh,f7h,efh,dfh,7fh,feh.八、问题解决及总结在这次课程设计的整个设计以及实际操作过程，我从中学习到了很多知识，当然在整个设计过程中出现了很多问题。其中，困扰了我最久也是最让我担心的一个问题是：在仿真通过的前提下，将程序烧写到单片机后，发现自己做的板子出现的程序跑飞的情况。用万用表测试后发现并没有出现短路或者断路，然后借用创新实验室的数字示波器，对电路板的每个模块进行检测。发现是晶振出现了问题，12mhz的晶振在工作时只有3khz的频率，这样明显不能让单片机工作，最后，在更换了两个晶振后，单片机也终于可以正常工作了。其次，在制作板子之前的打印工作时，考虑到需要将pcb转印上去造成电路图镜像了一次，但是忽略了焊接时是在反面进行了又一次镜像，所以在打印时也镜像了一次，这样就相当于镜像了三次，结果第一次做出的板子是镜像的。造成的直接后果是单片机两排管脚全部反掉了，也意味着板子的报废，做了一次无用功。当然还有一些其他的小问题，都是可以及时的进行改正的。通过这次课设，除了对51单片机有了更加深入的了解外，还提高了自己的动手实践能力，对整个制板过程有了一个非常熟悉的了解。九、参考文献：（1）张继刚 .单片机原理及应用 高等教育出版社（2）彭伟.单片机c语言程序设计实训100例：基于8051+proteus仿真.电子工业出版社附录一、单片机系统的电路原理图（见附加页）二、程序清单#include #include #define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit beep = p34;/蜂鸣器sbit act=p30;/开锁器 sbit set=p33;/设置密码指示灯sbit input=p31;/输入密码指示灯sbit flag=p32;/密码错误指示灯sbit wei1=p35;sbit wei2=p36;bit ok_flag;uchar passwdnum;/密码位数uchar passwd10;/密码/const uchar tab=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80;/数码管显示 08/const uchar tab = 0x20,0x76,0x11,0x14,0x46,0x84,0x80,0x36,0x00,0x04,0x02,0xc0,0xa1,0x50,0x79,0x71; /段码控制/const uchar dispbit8=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f; /位选控制 查表的方法控制const uchar tab = 0xd7,0x84,0xe3,0xe6,0xb4,0x76,0x77,0xc4,0xf7,0xf6,0xf5,0x37,0x53,0xa7; /0d段码控制uchar input;/密码输入次数uchar chaopasswd=0,10,11,12,13,10,11,12,13,0,0;/超级密码uint chaonum,time;uint num,su_flag;void beep();void passwd_set();void passwd_in();void delay(uint num);/*/main() p2=0xff;/送数码管显示 p0=0xff; p1=0xff;/读取按键 input=1; ok_flag=1; passwdnum=1; chaonum=1; time=0; act=1; set=0; su_flag=0; flag=1; beep=0; wei1=0; wei2=1; while(passwdnum=8) passwd_set();/等待设置密码 delay(500); passwdnum+; p0=0xff; p1=0xff; p0=0xff; p1=0xff; tmod=0x01; th0=(65536-45872)/256; tl0=(65536-45872)%256; ea=1; et0=1; tr0=1; while(time!=2)/2秒响铃 p2=tabtime+1; beep(); time=0; et0=0; tr0=0; beep=0; set=1; passwdnum=1; while(1) while(input=3) input=0;/输入指示灯亮 flag=1; while(passwdnum=8) passwd_in();/等待输入密码 delay(500); p0=0xff; p1=0xff; passwdnum+; if(chaonum=9) chaonum=1; flag=1; input=1;/输入指示灯灭 /密码正确响铃1秒 tmod=0x01; th0=(65536-45872)/256; tl0=(65536-45872)%256; ea=1; et0=1; tr0=1; while(time!=1) p2=tabtime+1; beep(); time=0; et0=0; tr0=0; beep=0; delay(500); act=0; /5秒 tmod=0x01; th0=(65536-45872)/256; tl0=(65536-45872)%256; ea=1; et0=1; tr0=1; while(time!=5) p2=tabtime+1; time=0; et0=0; tr0=0; beep=0; act=1; input=1; passwdnum=1; p0=0xff; p1=0xff; while(passwdnum=8) passwd_set();/等待设置密码 delay(500); passwdnum+; p0=0xff; p1=0xff; passwdnum=1; ok_flag=1; chaonum=1; continue; chaonum=1; if(ok_flag=1&input=3)/密码正确 flag=1; input=1;/输入指示灯灭 tmod=0x01; th0=(65536-45872)/256; tl0=(65536-45872)%256; ea=1; et0=1; tr0=1; while(time!=1) beep(); p2=tabtime+1; time=0; et0=0; tr0=0; beep=0; delay(500); act=0; /5秒 tmod=0x01; th0=(65536-45872)/256; tl0=(65536-45872)%256; ea=1; et0=1; tr0=1; while(time!=5) p2=tabtime+1; time=0; et0=0; tr0=0; act=1; input=1; passwdnum=1; p0=0xff; p1=0xff; continue; else time=0; flag=0; act=1; /5秒 tmod=0x01; th0=(65536-45872)/256; tl0=(65536-45872)%256; ea=1; et0=1; tr0=1; while(time!=5) beep(); p2=tabtime; time=0; et0=0; tr0=0; delay(500); input+; ok_flag=1; passwdnum=1; p0=0xff; p1=0xff; continue; /密码错误处理代码 /密码错误3次响铃1分钟 tmod=0x01; th0=(65536-45872)/256; tl0=(65536-45872)%256; ea=1; et0=1; tr0=1; wei1=1; while(time!=60) beep=beep; wei2=0; p2=tab(time+1)%10; delay(5); wei2=1; p2=0x00; wei1=0; p2=tab(time+1)/10; delay(5); wei1=1; p2=0x00; beep=0; time=0; et0=0; tr0=0; delay(500); input=1; ok_flag=1; passwdnum=1; p0=0xff; p1=0xff; /*/void passwd_in() uchar key; while(p0=0xff&p1=0xff); delay(10); while(p0=0xff&p1=0xff); if(p0!=0xff) key=p0; beep(); switch(key) case 0xfe: p2=tab1;break;/1 case 0xfd: p2=tab2;break; case 0xfb: p2=tab3;break; case 0xf7: p2=tab4;break; case 0xef: p2=tab5;break; case 0xdf: p2=tab6;break; case 0xbf: p2=tab7;break; case 0x7f: p2=tab8;break;/8 if(p1!=0xff) key=p1; beep(); switch(key) case 0xfe: key=10;p2=tab10;break;/a case 0xfd: key=11;p2=tab11;break; case 0xfb: key=12;p2=tab12;break; case 0xf7: key=13;p2