单片机数字密码锁课程设计.doc

数字密码锁 本科生课程设计题目： 数字密码锁课程：单片机课程设计专业：电子信息工程目录一、任务及要求4二、系统原理框图52.1 功能菜单原理框图52.2 输入密码子程序原理图52.3重置密码原理图 6三、硬件原理图83.1板上资源分布83.2单片机ADuC84893.3 电源模块103.4 显示模块113.5 蜂鸣器113.6 按键输入123.7 复位与下载13四、程序134.1主程序main（）134.2 lcd12864.c程序274.3 lcd12864.h程序324.4 bless.h程序33五、使用说明书36六、心得体会37七、参考文献37一、任务及要求1.1设计一多位电子密码锁，输入密码用“*”表示，输入密码正确或错误，LED和蜂鸣器有不同显示 1.2 连续输入三次错误密码，报警电路动作，键盘锁定1.3 具有密码重置、修改功能1.4 具有密码输入等待操作时间限制功能，超过限定时间报警1.5 可利用蜂鸣器添加提示音二、系统原理框图2.1 功能菜单原理框图212.2 输入密码子程序原理图2.3重置密码原理图三、硬件原理图本单片机学习板集成多个基础硬件资源模块，各个资源模块可以相互组合使该板实现不同的功能。因此，本学习板既可用于51单片机的教学实验，又可用于做功能比较强的单片机课程设计，是51单片机初学者的好帮手。 3.1板上资源分布 单片机学习板板上资源如下图所示：1、2、3：单片机P0、P2、P3口引出接口（有限流保护电阻）；4：上排图形点阵LCD12864的接口、下排LCD1602的接口；5、6：两路16位ADC输入、可作差分输入；7、8：12位DAC输出、对DAC输出进行比例放大或者跟随的运放；9：单片机AduC848；10：无源蜂鸣器、由单片机PWM模块输出信号控制；11：8位数码管；12、13:LCD亮度调节口；14：USB接口（通过USB接口供电、在线下载、单步、断点、运行到某一行等方式调试程序）；15：8路LED，从左至右为LED70,分别被P0.7P0.0控制；16：步进电机（5V、70欧姆、6线4相）接口；17：UART接口；18：复位按键和下载按键；19、20：IIC总线上的EEPROM AT24C08和RTC DS1307；21：IIC接口；22：PS/2接口；23：红外接收头；24：功能选择和配置插针；25：4X4矩阵式键盘或4个独立按键；26：SPI接口；27：直流电源输入；此外还有红外二极管（由单片机PWM 模块输出信号控制）。3.2单片机ADuC848 3.2.1 ADuC848的简要介绍（针对本设计所选择的型号） 详细情况请参考芯片手册。1、8051-based core、5V供电电压； 2、可以通过串口在线下载程序和单步、断点、运行到某一行等方式调试程序； 3、16位8通道-ADC，片内有1.25V参考电压、buffer和PGA； 4、12位电压输出DAC、Dual 16-BIT - DAC； 5、32kbyte程序存储器、4kbyte用户信息Flash存储器、256RAM+2048XRAM(byte)； 6、PLL(12.58 MHz max)（片外只需接32.768kHz晶振）； 7、316位定时/计数器、看门狗定时器； 8、11中断源（2优先级）、11位堆栈指针； 9、24I/O+8模拟或数字输入； 10、UART、 SPI和I2C、高速115200波特率发生； 11、Power supply monitor、上电复位、Dual 200A激励电流源。3.2.2 单片机引脚分布 详见原理图。Pin14：（P1.0P1.3）作为矩阵式键盘或独立按键的输入，P1口只能用于输入，默认用于模拟输入，作为数字输入使用时应先往P1口相应引脚写0，这里可以用P0&=0xf0。若P2、P3、P0口要作为输入，则应往相应引脚写1。Pin5、6：AVDD、AGND，模拟电源输入。Pin7、8：外部参考电压接入，Pin7接AGND。片内DAC有2.5V内部参考，ADC有1.25V内部参考。Pin9、10：（P1.4、P1.5）两路AD输入，可做差分输入，需要设置ADC的寄存器。Pin11、12：（P1.6、P1.7）各200uA激励电流源，可配合RTD等做应用。Pin13：两路AD输入做普通输入时的电压参考端，AD输入电压不能低于此引脚电压。Pin14：片内DAC输出。Pin15：复位引脚。Pin16、17：单片机RS232接口的RXD（P3.0） TXD（P3.1）。Pin18：（P3.2） 外部中断0，用于红外接收和PS/2接口。Pin19：（P3.3）LCD1602，LCD12864A的EN引脚，控制第一位数码管。Pin20、21：DVDD、DGND数字电源输入。Pin22：（P3.4）PS/2接口的data信号。Pin23：（P3.5）LCD1602和LCD12864A的RW。Pin24：（P3.6）LCD1602和LCD12864A的RS。Pin25：LCD12864A的CS1。Pin26：IIC接口时钟信号。Pin27：IIC接口data信号。Pin28：（P2.0）SPI接口时钟信号。Pin29：（P2.1）SPI接口MOSI信号、控制第6位数码管的位码。Pin30：（P2.2）SPI接口MISO信号、控制第7位数码管的位码。Pin31：（P2.3）SPI接口SS信号、控制第8位数码管的位码；P2.03也作为4X4矩阵式键盘的扫描输出信号、步进电机的控制信号、数码管第数码管第6、7、8位位码。但是SPI、4X4矩阵式键盘、步进电机、数码管第6、7、8位功能不能同时实现。Pin32、Pin33：接外部32.768KHz晶振。Pin34、Pin35：DVDD、DGND。Pin36：（P2.4）LCD12864A的CS2。Pin37：（P2.5）内部PWM模块输出，控制红外LED。Pin38：（P2.6）内部PWM模块输出，控制蜂鸣器。Pin39：（P2.7）内部PWM模块的外部时钟输入（也可以用内部时钟）。Pin40：EA，低电平有效，正常使用时拉低。Pin41：PSEN，在此引脚电平为低时按复位键进入debug模式，可以下载和调试程序。Pin42：ALE。Pin47、Pin48：DGND、DVDD。Pin43、44、45、46、49、50、51、52：P0口、LCD1602和LCD12864的数据总线，数码管的段码。3.3 电源模块 电源模块原理图如图1.2所示。本学习板共有如下3种供电方式： （1）5V电源适配器供电（开关往上拨、插针1下面两脚接跳线帽）。将开关sw4第2、3脚接通（开关往上拨），电源网络DVDD连接到插针1第2脚的输出，将插针1的第1、2脚（插针1下面两脚）接跳线帽，DVDD直接连接到电源适配器输入端，即为5V电源适配器供电模式。（2）712V电源适配器供电（开关往上拨、插针1上面两脚接跳线帽） 将开关sw4第2、3脚接通（开关往上拨），电源网络DVDD连接到插针1第2脚的输出，将插针1的第2、3脚（插针1上面两脚）接跳线帽，DVDD连接到稳压芯片7805的输出，而7805的输入端连接到电源适配器输入端，即为712V的电源适配器经7805给学习板供电的模式。（3）USB供电（开关往下拨）。将开关sw4第1、2脚接通（开关往下拨），电源网络DVDD连接到USB电源输入端。对DVDD网络和AVDD网络设了测试点，方便调试。测试点具体位置参见附图1。3.4 显示模块 本系统共有四种显示模式可供选择，这四种模式分别是：LCD12864、LCD1602、数码管、8路LED。引脚复用：四种显示模式复用数据总线，控制总线，故用户只可选择其中一种使用。我们选用了LCD12864显示。3.4.1 LCD显示 LCD显示信号连接图如图1.7所示。图1.7 LCD信号连接关键网络名和引脚名解释： （1）DISCTRL04：显示控制信号。（2）D0D7、DB0DB7：数据总线。（3）E：LCD使能信号。（4）RS：数据、指令选择信号。（5）RW：读、写选择信号。（6）CS1、CS2：LCD12864由两部分组成，CS1和CS2为选择信号。板上接口4的上排位LCD12864的接口，下排位LCD1602的接口，排针和排母左对齐插入。切勿插错。3.4.2 8路LED 该模块原理如图1.9所示。图1.9 8路LED 8个LED接P0口，低电平时LED亮，这样不会影响P0口逻辑电平。LED限流电阻取4.7K，通过LED电流约为0.8mA，在P0口驱动能力范围之内。该部分可以用于做跑马灯等实验、帮助用户更好的了解和熟练对端口的操作、还可以用于观测P0口的状态。插针配置： （1）若要使用该模块，可以接通插针2，为减少功耗，不用请断开。3.5 蜂鸣器该模块原理图如图1.10所示。图1.10 蜂鸣器和红外发送本设计中采用无源电磁式蜂鸣器，蜂鸣器由PWM1（P2.6）控制，红外二极管由PWM0（P2.5）控制。PWM1和PWM0均为片内PWM模块的输出。蜂鸣器和红外LED的驱动均采用普通NPN三极管。为方便调试，对该模块中的信号设了测试点，具体位置参见附图1。插针配置： （1）若要使用蜂鸣器，可以接通插针3，为减少功耗，不用请断开。（2）若要使用红外二极管，可以接通插针4，为减少功耗，不用请断开。3.6 按键输入 该模块原理如图1.12所示。图1.12 按键模块由于P1口（用于行扫描）内部无上拉电阻，为使无键按下时行信号为高电平，故将行信号接上拉电阻，电阻大小10K即可。引脚复用：P2.0P2.3为4X4矩阵式键盘列扫描信号，又复用作步进电机控制信号，SPI信号、P2.1P2.3还复用为数码管第5、6、7位位码控制信号。参与复用的一项功能使用时，其他参与复用的功能则不能使用。插针配置： （1）插针10上面两脚接跳线帽，4X4矩阵式键盘输入，行扫描信号为P1.0P1.3，列扫描信号为P2.02.3。（2）插针10下面两脚接跳线帽，独立按键输入，该模式有4个独立按键可用，按键扫描所用端口为P1.0P1.3。这4个按键为4X4矩阵键盘的左边4个按键。3.7 复位与下载 复位与下载电路如图1.14所示。图1.14 复位与下载进入下载或调试模式的步骤为： （1）按住BTN1(down or debug按键)不要放开； （2）按下BTN2(reset按键)，然后放开BTN2(reset按键)；（3）放开BTN1(down or debug按键)。这样单片机就进入了调试模式，可以下载或调试程序。四、程序4.1主程序main（）#include#include#include #include #define uint unsigned int#define uchar unsigned char#define ulong unsigned long void inputkey(); /输入密码子程序 void setkey(); /重置密码子程序 void LED(unsigned int x);/LED标志显示程序/ void display0();/显示子程序 void delay_0(int numb); /延时子程序 void bee(unsigned int b);/蜂鸣器子程序 unsigned char getkey();/密码锁主键盘程序int timecount=1500,alarmcount=0,sjflag;/报警时用的变量int realkey; /正确密码int yourkey=0;/用户输入密码int keynum=0; /输入密码的位数 uchar okflag;/输入密码正确标志uchar key; unsigned char pmdeng;/跑马灯uchar kbflag=0,purrentlock=0,mimaflag;/键盘锁定标志，KB是总的键盘锁定标志，PURR是暂时锁定主键盘，MIMA是决定是否释放后有效bit change=0;bit change1=0;void init(void);/初始化void I2CWR(uchar DATA,uchar ADDR);/写IICuchar FUNSEL=0;/功能选择 uchar keyscan();/按键扫描uchar keyNO=16;/按键返回值。设置初值void delayms(uint n);/1ms延时void xianshi0(void);/显示菜单 void main() realkey=888888; init(); PLLCON&=0xf8;/设置频率为12.58MHz okflag=0; /输入密码正确标识 LCD_init(); /屏幕初始化 LCD_Write_Sentence(2,0,欢迎使用密码锁); while(1) PT0=1; /定时中断0为优先 TR0=1;TR1=0; /开启定时中断0和定时中断1 key=16; if(kbflag=0) key=keyscan(); if(key=10) inputkey();/密码输入 else if(key=13) /13键确认 if(okflag=1) setkey();change=1; if(change=1) LCD_init(); PT1=1;TR0=0;TR1=1; PLLCON&=0x01; /设置频率为6.291456MHz FUNSEL=0; while(change) keyNO=keyscan(); if(FUNSEL=0&keyNO=15) FUNSEL=0;keyNO=16; if (FUNSEL=0&keyNO=1)FUNSEL=1;LCD_init();keyNO=16; if (FUNSEL=0&keyNO=2)FUNSEL=2;LCD_init();keyNO=16; if(FUNSEL=0)/显示菜单 xianshi0(); if(FUNSEL=1)/输入密码 change=0; okflag=0; LCD_Write_Sentence(2,3,密码输入); if(FUNSEL=2) /重置密码 change=0; LCD_Write_Sentence(2,3,密码重置); /*密码输入子程序 *void inputkey() int i,j,m; int yourkey=0;int keyv; /读取键号值 keynum=0; /输入密码位数 LCD_init();LCD_Write_Sentence(2,3,请输入密码); LCD_write_fuhao(2,13,0); for(i=0;i3;i+) yourkey=0; if(okflag!=0) /是否跳出最外循环标志 break; for(j=0;j=14); TR0=0;/关闭定时 if(keyv=11) /j=j-keynum; j-;keynum=0;break; else if(keyv=0) keynum+; yourkey=yourkey*10+keyv; if(keynum=1) LCD_write_fuhao(4,13,1); if(keynum=2) LCD_write_fuhao(4,12,1); LCD_write_fuhao(4,13,1); if(keynum=3) LCD_write_fuhao(4,11,1); LCD_write_fuhao(4,12,1); LCD_write_fuhao(4,13,1); if(keynum=4) LCD_write_fuhao(4,10,1); LCD_write_fuhao(4,11,1); LCD_write_fuhao(4,12,1); LCD_write_fuhao(4,13,1); if(keynum=5) LCD_write_fuhao(4,9,1); LCD_write_fuhao(4,10,1); LCD_write_fuhao(4,11,1); LCD_write_fuhao(4,12,1); LCD_write_fuhao(4,13,1); if(keynum=6) LCD_write_fuhao(4,8,1); LCD_write_fuhao(4,9,1); LCD_write_fuhao(4,10,1); LCD_write_fuhao(4,11,1); LCD_write_fuhao(4,12,1); LCD_write_fuhao(4,13,1); if(yourkey=realkey) /密码输入成功 P3&=0x17; LED(1); /密码正确，LED左右四位闪烁bee(1); /蜂鸣器短鸣LCD_init(); LCD_Write_Sentence(2,5,恭喜你); LCD_Write_Sentence(4,6,成功);delayms(3000);okflag=1; /成功标志change=1; /成功后显示主菜单 break; else if(i=0) LCD_init(); LCD_Write_Sentence(0,4,密码错误一次); LCD_Write_Sentence(2,4,请重新输入); LCD_write_fuhao(2,14,0); LED(0); else if(i=1) LCD_init(); LCD_Write_Sentence(0,4,密码错误二次); LCD_Write_Sentence(2,4,请重新输入); LCD_write_fuhao(2,14,0); LED(0); if(i=3) kbflag=1; P3&=0x17; LCD_init(); LCD_Write_Sentence(2,4,密码错误); LCD_Write_Sentence(4,4,锁定屏幕); LED(4); bee(2); /* 密码重置子程序*void setkey() int yourkey1=0,yourkey2=0,keyv0,yourkey=0; int i,j; for(j=0;j2;j+) yourkey=0;keynum=0;/密码的位数if(j=0) LCD_init(); LCD_Write_Sentence(2,2,请输入新密码); LCD_write_fuhao(2,14,0);if(j=1) LCD_init(); LCD_Write_Sentence(2,4,请再次输入); LCD_write_fuhao(2,14,0); for(i=0;i=15); if(keyv0=12) if(i=1) okflag=1; /第二次密码不用输入 ，直接返回 break; else i- ; -keynum; yourkey=yourkey/10; continue; else if(keyv0=11) /重置密码确认 i=0; break; else if(keyv0=0) keynum+; yourkey=yourkey*10+keyv0; if(keynum=1) LCD_write_fuhao(4,13,1); if(keynum=2) LCD_write_fuhao(4,12,1); LCD_write_fuhao(4,13,1); if(keynum=3) LCD_write_fuhao(4,11,1); LCD_write_fuhao(4,12,1); LCD_write_fuhao(4,13,1); if(keynum=4) LCD_write_fuhao(4,10,1); LCD_write_fuhao(4,11,1); LCD_write_fuhao(4,12,1); LCD_write_fuhao(4,13,1); if(keynum=5) LCD_write_fuhao(4,9,1); LCD_write_fuhao(4,10,1); LCD_write_fuhao(4,11,1); LCD_write_fuhao(4,12,1); LCD_write_fuhao(4,13,1); if(keynum=6) LCD_write_fuhao(4,8,1); LCD_write_fuhao(4,9,1); LCD_write_fuhao(4,10,1); LCD_write_fuhao(4,11,1); LCD_write_fuhao(4,12,1); LCD_write_fuhao(4,13,1); if(j=0) yourkey1=yourkey; if(j=1) yourkey2=yourkey; if(yourkey1=yourkey2) realkey=yourkey1; P3&=0x17; LCD_init(); LCD_Write_Sentence(2,3,重置成功); /重置密码成功,LED低四位跑马灯 LED(2); bee(1); TR0=0; else P3&=0x17; LCD_init(); LCD_Write_Sentence(2,3,重置失败); LED(3); /重置密码失败，LED高四位跑马灯 bee(2); /*LED显示标志程序*void LED(unsigned int x) unsigned int m,n; if(x=0) for(n=0;n4;n+)/报警，LED8路闪烁 for(m=0;m4;m+) pmdeng=0xff; P0=pmdeng; pmdeng=pmdeng8; delay_0(32233); P0=pmdeng; delay_0(32233); P0=0Xff; if(x=1) pmdeng=0x0f; for(n=0;n10;n+)/密码正确，LED左右四位闪烁 for(m=0;m4;m+) P0=pmdeng; pmdeng=pmdeng4; if(pmdeng=0x00)pmdeng=0x0f; delay_0(32233); P0=0Xff; if(x=2) pmdeng=0xfe; for(n=0;n5;n+) /重置密码成功,LED低四位跑马灯 for(m=0;m4;m+) P0=pmdeng; pmdeng=pmdeng1; pmdeng=pmdeng+1; if(pmdeng=0xef)pmdeng=0xfe; delay_0(22222); P0=0xff; if(x=3) pmdeng=0x7f; for(n=0;n5;n+) /重置密码失败，LED高四位跑马灯 for(m=0;m1; pmdeng=pmdeng+0x80 ;if(pmdeng=0xf7)pmdeng=0x7f;delay_0(22222); P0=0xff; if(x=4) pmdeng=0x7f; for(n=0;n8;n+) /键盘锁定标志,LED间隔一位跑马灯 for(m=0;m2; pmdeng=pmdeng+0xc0; if(pmdeng=0xff)pmdeng=0x7f; delay_0(22222); /*蜂鸣器模块*void bee(unsigned int b) /密码正确的响声 unsigned int i; PWMCON=0x21;/配置pwm模块工作在方式2，选择频率为32.768khz if(b=1) /报警时 PWM0H=128; PWM1L=256; for(i=0;i=33333;i+) ;if(b=2) /报警时 PWM0H=64; PWM1L=128; for(i=0;i=33333;i+) ;for(i=0;i=33333;i+) ;for(i=0;i=33333;i+) ;for(i=0;i=33333;i+) ; PWMCON=0x01; /关响声 /*延时子程序*void delay_0(int numb) unsigned char temp; int j;for (j=0;j=numb;j+) temp+ ; void init(void)/初始化 uchar i=13; EA=1;ET0=1;ET1=1;/开启定时器012的中断 TMOD=0X11; while(i-!=0) TH0=0X38;TL0=0X00; TH1=(65536-62914)/256;TL0=(65536-62914)%256; / TR0=1;TR1=1; I2CM=1; MDE=1;uchar keyscan()/键盘扫描 static unsigned char Key_temp = 0Xff;unsigned char temp;P1&=0xf0; /P1口低四位作为数字输入时应往相应引脚写0P2&=0xf0;Key_temp = 0Xff; /置列扫描信号为0temp=P1&0x0f; if(temp!=0x0f) /P1口低四位不全为1，则有键被按下 delayms(10); /延时消抖 if(temp=(P1&0x0f) /消抖后再判断键值 P2|=0x07; /P2.3为0switch(P1&0x0f)case 0x0e:while(P1&0x0f)=0x0e)Key_temp = 1;break;case 0x0d:while(P1&0x0f)=0x0d)Key_temp = 4;break;case 0x0b:while(P1&0x0f)=0x0b)Key_temp = 7;break;case 0x07:while(P1&0x0f)=0x07)Key_temp = 13;break;case 0x0f:break;default:Key_temp = 0Xff;break;P2&=0xf0; P2|=0x0b; /P2.2为0switch(P1&0x0f)case 0x0e:Key_temp = 2;while(P1&0x0f)=0x0e)break;case 0x0d:Key_temp = 5;while(P1&0x0f)=0x0d)break;case 0x0b:Key_temp = 8;while(P1&0x0f)=0x0b)break;case 0x07:Key_temp = 0;while(P1&0x0f)=0x07)break;case 0x0f:break;default:Key_temp = 0Xff;break;P2&=0xf0; P2|=0x0d; /P2.1为0switch(P1&0x0f)case 0x0e:Key_temp = 3;while(P1&0x0f)=0x0e)break;case 0x0d:Key_temp = 6;while(P1&0x0f)=0x0d)break;case 0x0b:Key_temp = 9;while(P1&0x0f)=0x0b)break;case 0x07:Key_temp = 14;while(P1&0x0f)=0x07)break;case 0x0f:break;default:Key_temp = 0Xff;break;P2&=0xf0; P2|=0x0e; /P2.0为0switch(P1&0x0f)case 0x0e:Key_temp = 10;while(P1&0x0f)=0x0e)break;case 0x0d:Key_temp = 11;while(P1&0x0f)=0x0d)break;case 0x0b:Key_temp = 12;while(P1&0x0f)=0x0b)break;case 0x07:Key_temp = 15;while(P1&0x0f)=0x07)break;case 0x0f:break;default:Key_temp = 0Xff;break;return Key_temp; void delayms(uint n) /1ms延迟 uchar i=222; while(n-) while(i-);i=222;while(i-);i=222;while(i-);i=222;while(i-);i=222; void xianshi0(void)/显示菜单 LCD_Write_Sentence(0,4,功能菜单); LCD_write_shuzi(6,0,1);LCD_write_fuhao(6,1,0); LCD_Write_Sentence(6,2,输入); LCD_write_shuzi(6,10,2);LCD_write_fuhao(6,11,0); LCD_Write_Sentence(6,12,重置);/*定时中断子程序*void time_r() interrupt 1 TR0=0; TH0=0X38; TL0=0X00; timecount-; if(timecount=0) alarmcount=1;timecount=1500; P3&=0x17; LED(0); /超时报警，LED8路闪烁 bee(1); if(sjflag!=2) /sjflag=2时关定时器 TR0=1;else TR0=0;4.2 lcd12864.c程序#include #include #includebless.hsbit RS = P36;sbit RW = P35;sbit E = P33;sbit CS1 = P37;sbit CS2 = P24;void LCD_delay()unsigned char i;for(i = 0;i 50;i+);/*检测忙函数*/void Check_busy()P0 = 0xff; /P0口作为输入时应往相应引脚写1RS = 0; RW = 1;E = 1;LCD_delay();while(P0&0x80);/判断最