单片机密码锁设计_自己做的[1].doc

密码锁的设计一、实验方案：利用单片机灵活的编程设计和丰富的I/O端口，及其控制的准确性，不但能实现基本的密码锁功能，还能添加调电存储、声光提示甚至添加遥控控制功能。在该实验中共设了9个用户输入键，其中只有6个是有效的密码按键，其它的都是干扰按键，若按下干扰键，键盘输入电路自动清零，原先输入的密码无效，需要重新输入；如果用户输入密码的时间超过15秒电路将报警10秒，若电路连续报警三次，电路将锁定键盘2分钟，防止他人的非法操作。其原理如图所示。单片机矩阵键盘控制输入错误锁定键盘延时报警控制电路AT24C02掉电存储开锁控制电路指示电路串口显示电路二、总体设计初步设计思路如下：1输入密码用矩形键盘，包括数字键和功能键，数字键包括数字09功能键包括退格键和确认键。2LED数码管显示输入密码，但是只是输出显示符号8 。采用动态扫描输出。3用发光二极管模拟锁的情况，锁关时发光二极管灭，打开时发光二极管亮。4输入密码错误时报警，3次输入错误时键盘锁定5min，防止他人非法操作。 软件的设计主要包括矩形键盘键值的读取、LED动态扫描输出程序、密码判断程序和报警程序。 三、硬件设计根据设计思路，硬件电路可通过实验平台上的一些功能模块电路组成，由于实验平台上的各个功能模块已经设计好，用户在使用时只要设计模块间电路的连接，硬件电路由LED数码管显示模块、按键模块、开锁模块和报警锁定模块等组成。四、整体设计的流程图如下：开始初始化提示输入密码有键按下？启动定时识别按键全部按完？超时？密码正确？比较密码自动更新3次？报警锁定开锁NYNYYNNYYN五、模块设计1、LED显示电路电路设定：当程序检测在2分钟内没有按键操作的时候，就关闭显示。这个功能使用程序来实现的，一旦没有按键动作就启动一个定时器，检测在2分钟内没有按键动作的时候，启动一个程序，关闭显示。从单片机串口输出的信号先送到移位寄存器（74HC164）,由于移位脉冲的作用，使数据向右移，达到显示的目的。2、按键电路设计按键模块包括有数字键和功能键。数字键包括09键，用于密码的输入。功能键有退格键和确认键。具体的功能定义如下表。具体的功能定义如下表。按键键名功能说明09键数字键输入密码A键退格键取消刚才输入的密码B键确认键密码输入完成此部分电路如下：关于矩阵式键盘的工作过程： 键扫描： CPU先通过输出口使所有列线输出为低电平，然后从输入口读入所有行线的状态。若行线状态都为高电平，则说明没有键被按下，若行线中有低电平，则表明有键被按下。 判断按键位置。CPU通过输出口使列线从低位至高位逐位变低电平输出，每次均读入行线的状态，以确定那条列线为“0”状态。由行、列线的状态就可判断是哪一个键被按下(行、列交叉处) 当判断出哪个键压下后，程序转入相应的键处理程序。 参照本例：1、检测当前是否有键被按下。检测的方法是P1.4-P1.7输出全“0”，读取P1.0-P1.3的状态，若P1.0-P1.3为全“1”，则无键闭合，否则有键闭合。 2、去除键抖动。当检测到有键按下后，延时一段时间再做下一步的检测判断。 3、若有键被按下，应识别出是哪一个键闭合。方法是对键盘的行线进行扫描。P1.4-P1.7按下述4种组合依次输出： P1.7 1 1 1 0P1.6 1 1 0 1P1.5 1 0 1 1P1.4 0 1 1 1在每组行输出时读取P1.0-P1.3，若全为“1”，则表示为“0”这一行没有键闭合，否则有键闭合。由此得到闭合键的行值和列值，然后可采用查表法将闭合键的行值和列值转换成所定义的键值4、为了保证键每闭合一次CPU仅作一次处理，必须去除键释放时的抖动。3、开锁机构和报警模块通过单片机送给开锁执行机构，电路驱动电磁锁吸合，从而达到开锁的目的。当用户输入的密码正确而且是在规定的时间（普通用户要求在12s内输入正确的密码，管理员要求在5s输入正确的密码）输入的话，单片机便输出开门信号，送到开锁驱动电路，然后驱动电磁锁，达到开门的目的。其实际电路如图22所示。电路驱动和开锁两级组成。由D5、R1、T10组成驱动电路，其中T10可以选择普通的小功率三极管如9014、9018都可以满足要求。D5作为开锁的提示；由D6、C24、T11组成。其中D6、C24是为了消除电磁锁可能产生的反向高电压以及可能产生的电磁干扰。T11可选用中功率的三极管如8050，电磁锁的选用要视情况而定，但是吸合力要足够且由一定的余量。在本次设计中，基于节省材料的原则，暂时用发光二极管代替电磁锁，发光管亮，表示开锁；灭，表示没有开锁。4、 关于AT24C02掉电存储单元的设计 这是比较陌生的一块知识内容，所以靠自己开始想，考虑不到这方面，所以这边只能将别的实验中的这部分内容应用于此。掉电存储单元的作用是在电源断开的时候，存储当前设定的单价信息。AT24C02是ATMEL公司的2KB字节的电可擦除存储芯片，采用两线串行的总线和单片机通讯，电压最低可以到2.5V，额定电流为1mA，静态电流10Ua(5.5V)，芯片内的资料可以在断电的情况下保存40年以上，而且采用8脚的DIP封装，使用方便。其电路如所示。掉电存储电路原理图图中R8、R10是上拉电阻，其作用是减少AT24C02的静态功耗，由于AT24C02的数据线和地址线是复用的，采用串口的方式传送数据，所以只用两根线SCL（移位脉冲）和SDA（数据/地址）与单片机传送数据。每当设定一次单价，系统就自动调用存储程序，将单价信息保存在芯片内；当系统重新上电的时候，自动调用读存储器程序，将存储器内的单价等信息，读到缓存单元中，供主程序使用。5密码锁的电源电路设计为了防止停电情况的发生，本电路后备了UPS电源，它包括市电供电电路，停电检测电路，电子开关切换电路，蓄电池充电电路和蓄电池组成。电源电路图如图所示。市电供电电路220V市电通过变压器降压成12V的交流电,再经过整流桥整流,7805稳压到5V送往电子切换电路，由于本电路功耗较少，所以选用10W的小型变压器。由R8，R9，R6，R7及IC14构成电压比较器，正常情况下，V+V- IC14输出高电平，由T3，T4构成的达林顿管使继电器J开启，将其常开触电将蓄电池和电路相连，实现市电和蓄电池供电的切换，保证电子密码锁的正常工作（视电池容量而定持续时间）。其电路图如下所示：停电检测及电子开关切换电路T1，T2构成的蓄电池自动充电电路，它在电池充满后自动停止充电，其中D1亮为正在充电，D2为工作指示。由R4，R5，T1构成电压检测电路，蓄电池电压低，则T1，T2导通，实现对其充电；充满后，T1，T2截止，停止充电，同时D1熄灭，电路中C4的作用是滤除干扰信号。其电路图如图所示：蓄电池自动充电电路注：此部分内容都是将别人的经验应用于此，自己是很难想到的。不过经过自习学习，发现思路并不难，这边用到模电以及PLC的一些知识，只是自己的知识太缺乏，所以学习得不断深入进行。六、整体设计框图修改如下：输入错误锁定键盘AT89S51单片机矩阵键盘控制延时报警控制电路电源电路及UPS电路开锁控制电路AT24C02掉电存储指示电路串口显示电路七、程序代码如下：;显示缓冲区LED1 EQU 6FHBUFF EQU 6EHTIMERS1 EQU 6DH ;输入回车的次数TIMERS2 EQU 6CH ;报警的次数TIMERS EQU 6BH ;输入数字的位数LED6 EQU 6AH;密码缓冲区PS1 EQU 69HPS2 EQU 68HPS3 EQU 67HPS4 EQU 66HPS5 EQU 65HPS6 EQU 64H;AT24C02读取缓冲区AT1 EQU 63HAT2 EQU 62HAT3 EQU 61HAT4 EQU 60HAT5 EQU 5FHAT6 EQU 5EH;按键标志位F_1 BIT 20HF_2 BIT 21HF_3 BIT 22HF_4 BIT 23HBUF_FULL BIT 24H ;密码已经够六位的标志位，为1表示满CH_STATE BIT 25H ;系统更改的状态标志位，为1表示忙PSW_F BIT 29H ;密码是否正确的标志位;口资源定义SPK BIT P2.1JDQ BIT P2.3SDA BIT P2.4 ;定义串口数据端SCL BIT P2.5ORG 0000HAJMP MAINORG 000BHAJMP TIMER0ORG 001BHAJMP TIMER1ORG 0030HMAIN:MOV SP, #70HMOV TMOD, #11H ; 00010001HMOV TH0, #3CHMOV TL0, #0B0HMOV TH1, #3CHMOV TL1, #0B0HCLR F_1 ;清除标志位CLR F_2CLR F_3CLR F_4CLR BUF_FULLCLR CH_STATECLR F_F1CLR F_F2CLR PSW_FMOV BUFF,#00H ;调用LCALL INITPS ;初始化环境LCALL INITATLCALL XSA ;调用默认显示MOV TIMERS1,#00HMOV PS1, #00H ;初始化密码为学号050906MOV PS2, #05HMOV PS3, #00HMOV PS4, #09HMOV PS5, #00HMOV PS6, #06HSTART: ;程序开始LCALL CH_KEY ;检查键盘AJMP START ;返回CH_KEY:LCALL KS ;检查有没有按键按下JNZ LK1AJMP CH_KEYLK1:LCALL T12MSACALL KSJNZ LK2RETLK2:NOPLCALL SBIE ;调用按键识别子程序;*数字按键输入并且存放到缓冲区内等待比较*KEY_DIG: ;设一标志，辨别输入是否满SETB TR0INC TIMERS ;输入数字的位数MOV A, TIMERSCLR CSUBB A, #01HJNZ PS_2MOV PS1, BUFF ;依照顺序存放密码AJMP NEXTPS_2:MOV A, TIMERSSUBB A, #02HCLR CJNZ PS_3MOV PS2, BUFFAJMP NEXTPS_3:MOV A, TIMERSCLR CSUBB A, #03HJNZ PS_4MOV PS3, BUFFAJMP NEXTPS_4:MOV A, TIMERSCLR CSUBB A, #04HJNZ PS_5MOV PS4, BUFFAJMP NEXTPS_5:MOV A, TIMERSCLR CSUBB A, #05HJNZ PS_6MOV PS5, BUFFAJMP NEXTPS_6:MOV A, TIMERSCLR CSUBB A, #06HJNZ CH_KEYMOV PS6, BUFFNEXT: MOV R7, TIMERS ;比较输入的次数。CJNE R7, #06H ,FULLFULL:JC NEXT9SETB BUF_FULLMOV TIMERS,#06HCLR P2.1 ;接蜂鸣器LCALL T100MSD ;调用延时100msSETB P2.1AJMP CH_KEYNEXT9:CLR P2.1 ;密码输入一位，鸣叫一声。LCALL T100MSD SETB P2.1AJMP CH_KEY;*功能按键比较并且跳转*KEY_FUN:CLR CMOV A, BUFFSUBB A, #03H ;按键“清除”跳转JNZ EN_CAJMP CLEN_C:CLR CMOV A, BUFF ;按键“确认”跳转SUBB A, #00HJNZ F1_CAJMP ENF1_C:CLR CMOV A, BUFFSUBB A, #1BHJNZ F2_CAJMP FU1F2_C:CLR CMOV A, BUFFSUBB A, #1AHJNZ F3_CAJMP FU2F3_C:CLR CMOV A, BUFFSUBB A, #19HJNZ F4_CAJMP FU3F4_C:CLR CMOV A, BUFFSUBB A, #18HJZ FU4EXIT8:LJMP CH_KEY;*开门子程序 *CL:MOV TIMERS,#00HLCALL INITPS ;消除AT缓冲，加调电存储后一定要加上LCALL BPLCALL T100MSDLCALL BPAJMP CH_KEYFU4:LCALL BPLCALL T100MSDLCALL BPLCALL T100MSDLCALL BPLCALL T100MSDLCALL BPLCALL T100MSDLCALL BPAJMP CH_KEYFU3: LCALL BPLCALL T100MSDLCALL BPLCALL KILLXS ;关闭显示CLR FLAG1AJMP CH_KEYFU2: JB F_F2, NEXT_F2LCALL BPSETB F_F2AJMP CH_KEYNEXT_F2: LCALL BPCLR F_F2AJMP CH_KEYFU1: JB F_F1, NEXT_F1LCALL BPSETB F_F1AJMP CH_KEYNEXT_F1:LCALL BPCLR F_F1LCALL CH_STATE ;查看现在的状态以防误按SETB TR1 ;报警限制暂时不开INC F_F1AJMP CH_KEY;*按键及开锁*EN: JB BUF_FULL, FUNCAJMP EXITFUNC:CLR BUF_FULLLCALL AT_RADELCALL C_PSW ;调用比较密码子程序JB PSW_F,OPEN ;密码比较正确，则调用开锁子程序INC TIMERS2MOV R7,TIMERS2 ;密码错误，调入输入密码输入次数，准备锁定键盘CJNE R7,#03H,D0D0:JC NEXT1 ;错误次数小于3次LCALL XSA ;锁定2分钟LCALL WARN10SLCALL LOCK_2MNEXT1:LCALL WARN10S ;报警10秒钟EXIT:LCALL INITPSMOV BUFF, #00HMOV TIMERS, #00HAJMP CH_KEY ;跳出OPEN:MOV A, TIMERS1CJNE A, #09H,CLT1CLT1:JC FUNC1MOV TIMERS1,#00HFUNC1:INC TIMERS1 ;输入回车的次数MOV TIMERS2,#00HCLR PSW_FCLR JDQ ;开门LCALL BPLCALL BPLCALL BPLCALL BPLCALL SECLCALL SECLCALL SECLCALL SECLCALL SECLCALL SECLCALL SECSETB JDQLCALL XSAAJMP EXIT;*各类子程序*CLR_BUF: MOV R7, #06HMOV R0, #6FHLOOP1:MOV A, #00HMOV R0, ADEC R0DJNZ R7,LOOP1RET;*初始化显示缓冲区以及其他缓冲区*INITPS:PUSH ACCPUSH PSWMOV R7, #06HMOV R1, #PS1MOV A, #00HINIT_PS:MOV R1, ADEC R1DJNZ R7, INIT_PSPOP PSWPOP ACCRET INITAT:PUSH ACCPUSH PSWMOV R7,#06HMOV R1,#AT1MOV A, #00HINIT_AT:MOV R1, ADEC R1DJNZ R7, INIT_ATMOV TIMERS,#00H ;密码输入的次数清零。POP PSWPOP ACCRETKS:MOV P0, #0FHMOV A, P0CPL AANL A, #0FHRETT12MS:MOV R7, #18HTM1:MOV R6, #0FFHTM66:DJNZ R6, TM66DJNZ R7, TM1RET;*密码判断程序*C_PSW:PUSH PSW ;保护现场PUSH ACCMOV R2,#06HMOV R0,#PS1MOV R1,#AT1C_P:CLR CMOV A,R0SUBB A,R1JNZ RETURNDEC R0DEC R1DJNZ R2,C_PSETB PSW_FAJMP EXIT7RETURN:CLR PSW_FEXIT7:NOPPOP ACCPOP PSWRET;*锁定及报警程序*LOCK_2M: MOV R4,#78H ;锁定2分钟M1_LOOP:LCALL SECDJNZ R4,M1_LOOPRETWARN10S:PUSH PSWPUSH ACCMOV R5, #14H ;调用100次BP,报警10sWARN:LCALL BPDJNZ R5,WARNPOP ACCPOP PSWRETBP:CLR SPK ;鸣笛子程序LCALL T100MSDSETB SPKRET;* 显示子程序 *;功能:分屏幕显示数据，分别是XSA,XSB代表两种种状态。;锁定状态显示。XSA:PUSH ACCPUSH PSWMOV A, TIMERS1MOV DPTR, #TABMOV C A, A+DPTRMOV