《基于AVRmega16单片机的电子密码锁》制作报告

信息安全系统设计基础 制作 基于基于 AVRmega16AVRmega16 单片机的电子密码锁单片机的电子密码锁 所属系部 通信工程系 所属班级 1331 2015 年 12 月 23 日 一 一 小组成员小组成员 负责代码编辑 编写 LCD 功能模块和 eeprom 存储功能 实验报告撰写 负责硬件调试和部分代码汇总 负责 PPT 以及成果展示 负责代码编辑 编写矩阵键盘功能模块和蜂鸣器报警功能 二 二 电子密码锁系统的现实意义 实现目标以及实现功能电子密码锁系统的现实意义 实现目标以及实现功能 2 1 现实意义 在日常的生活和工作中 一些个人资料的保存多以加锁的办法来解决 使用传统的机械式钥匙开锁需 携带多把钥匙 且钥匙易丢失 安全性即大打折扣 随着科学技术的不断发展 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 电子密码锁具有安全性高 成本低 功耗低 易操作等优点 2 2 实现目标 本设计旨在进一步掌握 AVR 单片机理论知识 理解嵌入式单片机系统的硬软件设计 加强对实际应 用系统设计的能力 通过本设计的学习 使我掌握单片机程序设计和微机接口应用的基本方法 并能综 合运用本科阶段所学软 硬件知识分析实际问题 为单片机应用和开发打下良好的基础 2 3 实现功能 2 3 1 LCD 显示屏 显示输出的内容 由 1602LCD 实现显示输入字符 首先初始化 lcd 在屏幕上显示 password 正确输入后显示 welcome 并 提示是否进行修改 2 3 2 4 4 矩阵键盘 输入数字 执行清除 确认 修改密码操作 4 4 矩阵键盘是一种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 排列成矩阵形式的输入设备 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 我们 主要使用它来进行进行密码输入 确定 清除 以及修改密码 2 3 3 蜂鸣器 各种提示音效 由蜂鸣器组成 当密码输入正确时 会有正确的提示音效 若密码输入三次错误 则蜂 鸣器发出报警声提示 同时键盘锁定 30 秒钟 2 3 4 EEPRPM 存储密码 用来存储密密码 EEPROM 数据存储器 它是作为一个独立的数据空间而存在的 可以 按字节读写 EEPROM 的寿命至少为 100 000 次擦除周期 EEPROM 的访问由地址寄存器 数据寄存器和控制寄存器决定 三 三 电子密码锁电子密码锁系统的总体设计方案系统的总体设计方案 单片机是单片微型机的简称 故又称为微控制器 MCU Micro Control Unit 通常由 单块集成电路芯片组成 内部包含有计算机的基本功能部件 中央处理器 CPU 存储器和 I O 接口电路等 因此 单片机只要和适当的软件及外部设备相结合 便可成为一个单片机 控制系统 单片机广泛用于智能产品 智能仪表 测控技术 智能接口等 具有操作简单 实用方便 价格便宜等优点 而其中 ATMEGA16 是单片机中典型的代表 应用于各种控制领 域 从设计的实用性 方便性和成本出发 选择了以 ATMEGA16 单片机作为中央处理单元进 行电子密码锁的设计 3 1 显示 当按下一个数字键时 需要显示按下的数字 实验初期采用的是数码管 但是由于数 码管需要占用过多引脚 最后采用 lcd 显示 难点在于 lcd 的设置较为复杂 3 2 密码存储 电子锁 需要一定的保密性能 若果将密码存在 FLASH 中 则还需要另算空间 防止代 码遇到问题 所以将密码存入 eeprom 中 确保密码更新 3 3 矩阵键盘输入 4x4 矩阵键盘由 8 个引脚控制 比起独立键盘 设定更为复杂 3 4 蜂鸣器 由蜂鸣器组成 当密码输入正确时 会有正确的提示音效 若密码输入三次错误 则蜂 鸣器发出报警声提示 同时键盘锁定 30 秒钟 3 1 硬件类 硬件的组成框图如下 主要用到的硬件 ATMEGA16 LCD 液晶显示屏 编码键盘 硬件分配 3 1 1 PORTB PORTD 口 做为输出口 控制 LCD 液晶显示屏显示数据的结果 3 1 2 PORTA 口 做为输入口 与键盘连接 实现数据的输入 3 1 3 LCD 液晶显示屏显示输出 3 1 4 PORTC 口 蜂鸣器 3 2 软件类 电子密码锁的程序主要包括以下功能模块 3 2 1 4 4 矩阵键盘输入模块 eeprom 读出读入 各种蜂鸣器音效模块等部分 3 2 2 基于 LCD 液晶显示屏的显示模块 3 2 3 主模块 为系统的初始化 四 电子密码锁系统的硬件原理图和系统流程图四 电子密码锁系统的硬件原理图和系统流程图 4 1 电子密码锁系统的硬件原理图如下 proteus 仿真图 4 2 电子密码锁的软件流程图 4 2 1 主函数流程图 开始 Lcd初始化并显示 password 判断是否有按 键按下 响起按键音并 返回按键的值 判断输入密码 是否正确 响起正确音效 进入系统 Lcd显示error 并计数 是否错误3次及 以上 发出警报并锁定键 盘30秒 发出错误音效 显示修改密码的按 键 判断按键是否 被按下 修改密码 结束 结束 否 是 否 是 否 是 是 4 2 2 键盘流程图 开始 初始化键键盘 矩 阵键盘行连pa0 pa3 列连pa4 pa7 设置行为高电平 列为低电平 按下按键 扫描 确定列 设置行为低电平 列为高电平 扫描 确定行 返回按键值 结束 五 实验总结五 实验总结 这次实验令我受益匪浅 让我们有机会去体验了一个项目是怎么完成的 一个嵌入式系 统是如何设计的 如何工作的 在完成的过程中我们也遇到了很多问题 1 仿真成功了 但是程序下载进去之后无法运行 最后发现是开发板提供的管脚图有 问题 2 开发板本身提供的键盘的输入位和 lcd 显示屏的输入位冲突了 都接到 PD 口上 不 得已外接个 4 4 矩阵键盘上 3 开发板自带