基于51单片机的超市密码存储柜设计与制作

湖南商务职业技术学院毕业设计

目录

1产品功能分析.........................................................................................................2

2设计方案遴选.........................................................................................................2

2.1单片机的选择..........................................................................................2

3产品硬件设计.........................................................................................................3

3.1AT89C52RC单片机核心电路设计...........................................................3

3.2按键电路设计..........................................................................................4

3.3LCD1602液晶显示模块电路...................................................................5

3.4密码的选择..............................................................................................7

3.5系统框图设计..........................................................................................7

4产品软件设计.........................................................................................................8

4.1主程序流程图..........................................................................................8

4.2LCD1602液晶显示程序设计..................................................................8

4.3LCD流程图............................................................................................11

5产品使用说明.......................................................................................................12

5.1产品装配图............................................................................................12

5.2产品使用说明........................................................................................13

5.3产品调试................................................................................................13

6产品设计技术标准.................................................................................................15

7参考文献.................................................................................................................16

附录.............................................................................................................................17

附录1元器件清单.......................................................................................17

附录2电路原理图.......................................................................................18

附录3PCB设计图........................................................................................19

附录4产品实物图.......................................................................................20

附录5主程序代码.......................................................................................21

1

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基于51单片机的超市密码存储柜设计与制作

1产品功能分析

随着社会经济的不断进步和科学技术发展的突飞猛进，我们的生活中也出

现了越来越多的电子产品与智能产品，超市的密码储物柜就是一个很好的智能

体现。

我的选题倾向于方便，在生活中有很多场合需要存储我们的个人物品，例

如超市、游泳馆、健身房等等。有了密码存储柜的存在就会变得更加的方便，

也会更加的安全。单片机是作为密码储存柜这个系统的主要控制器，我们可以

通过单片机的所设定的密码来控制存储柜的状态，当蜂鸣器发出警报的时候就

说明密码输入错误，当输入正确密码的时候，超市存储柜就会打开。

2设计方案遴选

基于对安全性和高效管理的需求，在对密码储物柜系统的设计中，应当遵

守如下的原则：在设计和实施过程中，要严格遵守国家以及地方的相关规范，

要做到系统的稳定、合理、先进、经济、结构化和可扩展性，从而来达到系统

的实用性和管理的便利性。

2.1单片机的选择

此次设计的题目选择的是单片机控制的密码锁，本系统为AT89C52单片机

系统。

方案一：在此次设计方案之中主控芯片选用的是STM32单片机，该集成IC

内部功能丰富，存储量大，可靠性强，通过引脚连接可完成对外围器件的操纵。

方案二：用51单片机做为系统的主控芯片，依据设计方案要求，撰写好程

序下载到单片机中，单片机依据程序执行，自动控制系统连接的外围元器件，

进而完成预期作用。

针对方案一，用STM32单片机做为操纵溫度系统集成IC，制作便捷，集成IC

运作相对平稳，但整体的成本较高，因此舍弃此方案。

针对方案二，用51单片机作为控制芯片，单片机的內部结构比较简单，功

能比较完善，精度高，实际操作起来很简易，可事前撰写好预期作用的有关代

码，下载到单片机，单片机会依据程序执行，自动控制系统外围电子器件，做

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到预期实际效果。因而挑选方案二。

3产品硬件设计

3.1AT89C52RC单片机核心电路设计

AT89C52RC是宏晶科技公司最新发布的一款新型微处理器，它具有处理速度

快、耗能低的特点，还具备着极强的抗干扰性，它的指令与常规8051微处理器

完全一致，12个/6个/12个/12个/6个/。

主要特性如下：

增强型8051单片机，能够随意选择6点/机器周期和12点/机器周期，与传

统的8051单片机相比较，指令代码基本完全一致。

工作电压：5V单片机的工作电压在5.5伏至3.3伏之间；3V单片机工作电

压在3.8伏至2.0伏之间。

工作频率范围：AT89C52RC的工作频率在0-40兆赫之间，相当于8051的0-80

兆赫，其工作频率为48兆赫。

用户应用程序空间为8K字节。

片上集成512字节RAM。

通用I/O端口（4*8=32个），重置后如下：P1/P2/P3/P4为准双向端口/弱

上拉式端口，P0端口为漏极开路输出，总线扩充时使用则不需要添加拉制

电阻，I/O端口使用时则需要添加拉制电阻。

可直接ISP/IAP（在线编程/应用编程），还可以直接调试，不需要使用专

用编程器或仿真器，用户程序可以通过串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下

载，数几秒就可以完成一片。

具有EEPROM功能。

具有看门狗功能。

16位的定时器/计数器一共有三个。即定时器T0、T1、T2。

外部中断4路，低电平触发或下降沿中断电路，可以通过外部中断低电平来

触发中断方式唤醒PowerDown模式。

使用异步串行接口（UART），实现多个UART还可以通过定时器软件来实现。

工作温度范围：工业级温度范围在-40~85℃之间；商业级温度范围在0~75℃

之间。

PDIP封装。

3

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图1AT89C52单片机引脚图

3.2按键电路设计

在这个设计中，使用了行列式键盘，并且还能把键盘与单片机接口时所需

要的I/O线的数量降低，在键盘按键数量比较多的情况下，一般都会采取这种

方式。

因为各垂直线（列线）与水平线（行线）之间的交叉点都互不相连，所以

由单个键连接，因此就需要N条行线，M条列线，就可以构成一个具有N×M键

的键盘。

在这种使用行列式键盘编码的单片机系统中，键盘处理程序的时候会先执

行等待按键并确认是否有按键按下的程序段。

3.2.14×4矩阵键盘的工作原理

在键盘的按键数量比较多的情况下，我们可以用矩阵形式来排列这些按键，

这样就会减少I/O口的占用，如图5所示。在矩阵式键盘中，水平和竖直的线

4

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条并不会在相交点上直接相连，只会由一个按键相连接。这种时候，组成4*4=16

个按键只需要一个端口（例如P1口）就可以了，与直接将端口线用于键盘的方

式相比较多出了一倍，并且线路数量越多，差别也就越大。打个比方，如果再

多增加一条线就可以构成一个20键的键盘，但是直接用端口线却只能多出一个

9键的键盘。从而得知，在需要的按键数量比较多的时候，合理的办法就是使用

使用矩阵法来做键盘。

图2按键电路图

3.3LCD1602液晶显示模块电路

LCD1602液晶显示器是一种常用的字符型液晶显示模块，目前常用的LCD液

晶显示模块有16*1，16*2，20*2和40*2行等模块，是一种点阵式LCD，主要用

于显示字母、数字、符号等字符，LCD1602液晶显示模块通过指令的编程就可以

完成读取和写入操作，还有屏幕以及光标的操作。

3.3.1LCD1602主要技术参数：

显示容量:16×2个字符。

芯片的工作电压:4.5-5.5V。

芯片的工作电流:2.0mA(5.0V)。

模块最佳工作电压:5.0V。

字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm。

5

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3.3.2引脚接口说明：

第1脚：VSS为地电源。

第2脚：VDD接5V正电源。

第3脚：VL是液晶显示器的调整对比度的一个端口，如果用上了正向的电

源，对比度是最弱的；接地的时候，对比度是最高的，当显示器的对比度过高

的时候会出现“鬼影”现象，所以在使用的时候，可以使用一个10K的电位器

来调整显示器的对比度。

第4脚：RS表示寄存器的选择，通常情况下，在高电平情况下，可以选择

一个数据，指令寄存器十载低电平的时候选择。

第5脚：R/W，即读写信号线，在低电平时，写入数据；在高电平时，读取

数据。在RS和R/W都是低电平的情况下，能够对命令进行写操作，在RS处于

低电平R/W是高电平的情况下，可以对其进行读取，在RS处于高电平的R/W是

低电平的情况下，可以对其进行写操作。

第6脚：使能端是E端，当E端从高电平跳变成了低电平的时候液晶模块

开始执行命令。

第7~14脚：8位双向数据线D0~D7。

第15脚：背光源正极。

第16脚：背光源负极。

图3LCD显示电路图

6

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3.4密码的选择

存储柜的开锁密码是由4位数字组成数字密码，在输入密码的过程中输入

的数字会变成*，目的是为了防止密码被窃取，密码输入正确的时候，显示屏会

显示“passwordok！”；密码输入错误的时候，显示屏会显示“password

error！”；当输入错误的密码的时，蜂鸣器还会发出警报的声音，LED灯也会

闪烁，如果用户输入密码错误的次数超过了限定的次数三次时，密码就会被锁

定。

3.5系统框图设计

LCD显示

5

1

复位电路

单电源电路

片

机

晶振电路

Led驱动电路

矩型按键

图4系统框图

7

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4产品软件设计

4.1主程序流程图

开始

初始化

开锁修改

输入旧密码

密码正确

N

原密码相

开锁N出错报警

同

设新密码

结束

图5主流程图

4.2LCD1602液晶显示程序设计

voidlcd_wcmd(unsignedcharcmd)

{

while(lcd_bz());//判断LCD是否繁忙

8

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rs=0;

rw=0;

ep=0;

_nop_();

_nop_();

P0=cmd;

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

ep=1;

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

ep=0;

}

voidlcd_pos(unsignedcharpos)

{

lcd_wcmd(pos|0x80);

}

voidmain(void)

{

unsignedchari;

lcd_init();//LCD初始化

delay(10);

lcd_pos(0x01);//设置LCD显示位置

i=0;

while(dis1[i]!='\0')

{

lcd_wdat(dis1[i]);//LCD显示字符

i++;

}

9

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lcd_pos(0x42);//设置LCD显示位置

i=0;

while(dis2[i]!='\0')

{

lcd_wdat(dis2[i]);//LCD显示字符

i++;

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4.3LCD流程图

开始

LCD初始化

延时

设第一行显示位置

显示第一行内容

设第二行显示位置

显示第二行内容

结束

图6LCD流程图

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5产品使用说明

5.1产品装配图

图7产品装配图

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5.2产品使用说明

1.本产品在输入密码的时候需要在LCD显示屏幕上显示*号，目的是为了避

免密码泄露或者被盗取。

2.超市密码储存柜的开锁密码是由6位数字密码组成的电子密码锁。

3.LCD屏幕上显示“PASSWORDOK”说明输入的密码是正确的；LCD屏幕上显

示“PASSWORDERROR”说明输入的密码是错误的；当屏幕上显示“INPUTPASSWORD”

的时候请输入密码。

4.该产品使用过程中，密码限定次数为3次，当用户输入密码错误的次数

超过了限定的次数时，电子密码锁就会被锁定。

5.4X4的矩阵键盘里面有数字键（0-9）和功能键（A-F）。

6.该产品是具有警报功能的，用户输入密码时，如果输入了错误的密码，

蜂鸣器就会发出声音，LED灯也会亮起。

7.密码可以由用户自己修改（密码只支持6位数的数字密码），修改密码

的时候，需要用户重新输入密码验证，为了避免出现误操作的情况，验证完之

后还需要再次输入新密码验证，验证通过后新密码才会生效。

5.3产品调试

图8产品调试图

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图9产品调试图

图10产品调试图

图11产品调试图

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6产品设计技术标准

[1]J-STD-001E电气与电子组件的焊接要求；

[2]IPC-A-610D(中文版)，IPC-A-610E电子组件的可接受性要求；

[3]IPC-7711/21电子组件和电路板的返工&返修；

[4]GB/T11457-2006信息技术软件工程术语；

[5]GB/T8566-2007信息技术软件生存周期过程标准；

[6]GB/T8567-2006计算机软件文档编制规范；

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7参考文献

[1]基于单片机的电子密码锁设计[J].刘佳乐.中国新技术新产品.2018(23)

[2]基于单片机的电子密码锁的设计与制作[J].沈小倩机电工程技术.2018(06)

[3]基于单片机的电子安全密码锁的设计初探[J].麻锐敏.科技风.2018(23)

[4]基于单片机的电子密码锁系统设计[J].邹健.无线互联科技.2022(05)

[5]基于单片机的电子密码锁硬件系统设计[J].徐玉召,戴德伟,刘义,郭红波.电脑知识与技术.2019(09)

[6]基于单片机电子密码锁的设计[J].有德义.电子测试.2016(09)

[7]单片机数字密码锁的设计与实现[J].陈军.福建电脑.2019(06)

[8]基于单片机制作的新型安全密码锁分析[J].陈建军.电子测试.2018(14)

[9]基于单片机的多功能电子密码锁设计[J].徐万明,杨敏,杨思阳,田绍东,陈克林.信息通信.2018(04)

[10]基于单片机的电子安全密码锁的设计初探[J].王众毅,王德真.计算机产品与流通.2018(01)

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附录

附录1元器件清单

元器件名称数量

9x15cm万用板1

AT89C521

40PIC座1

11.0592M晶振1

22uF电容1

30P瓷片电容2

红色3mmLED1

红色5mmLED4

绿色5mmLED4

150欧电阻8

1k电阻4

8550三极管1

轻触按键18

自动开关1

蜂鸣器1

显示屏1

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20移动互联二班张靖

图12元器件清单表

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附录2电路原理图

图13电路原理图

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附录3PCB设计图

图14PCB设计图

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附录4产品实物图

图15产品实物图

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附录5主程序代码

#include<reg52.h>

#include<intrins.h>

#include"lcd1602.h"

#include"delay.h"

#include"key_m.h"

#include"finger.h"

#include"password.h"

//中断按键

sbitP32=P3^2;//

sbitP33=P3^3;//

//输出

sbitbuzzer=P3^5;//蜂鸣器引脚

sbitrelay1=P2^0;//柜子1锁

sbitrelay2=P2^1;//柜子2锁

sbitrelay3=P2^2;//柜子3锁

sbitrelay4=P2^3;//柜子4锁

sbitLED_G1=P2^0;//柜子1锁

sbitLED_G2=P2^1;//柜子2锁

sbitLED_G3=P2^2;//柜子3锁

sbitLED_G4=P2^3;//柜子4锁

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//LED指示灯,0绿色，1红色

sbitLED_R1=P2^4;//柜子1指示灯

sbitLED_R2=P2^5;//柜子2指示灯

sbitLED_R3=P3^7;//柜子3指示灯

sbitLED_R4=P3^6;//柜子4指示灯

unsignedcharBoxNULL[4]={0xFF,0xFF,0xFF,0xFF};//4个柜子默认空

unsignedcharID=0;

unsignedcharkey=0;

unsignedchardeposit=0;//寄存

unsignedcharpickup=0;//取走

unsignedcharPW_index=0;//随机密码表索引

unsignedcharFindBoxNULL(void);//找出一个空柜子

unsignedcharFindBoxFULL(void);//找出非空柜子的个数

voidbeep(void);

voidRelay_Open(unsignedchar_ID);

charFinger_Add(char_ID);

charFinger_Match(void);

voidDis_home(unsignedchar*Box);

voidmain(void)//主函数

LCD1602_Init();//液晶初始化

Dis_home(BoxNULL);//显示主页,4个空柜子

beep();

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while(1)

{

Dis_home(BoxNULL);//显示主页,4个空柜子

while(deposit)//寄存过程

{

switch(deposit)

{

case1://打开一个空柜子

temp=FindBoxNULL();//找到一个空柜子(1,2,3,4)

if(temp>0)//找到了

{

//Relay_Open(temp);//打开这个柜子

//提示记忆4位密码或按‘A’键录入指纹

//"0123456789abcdef"

Wr_LCD1602_Str(0x00,"KeyA:****-->");

Wr_LCD1602_Byt(0x06,code_random[PW_index][0]);

Wr_LCD1602_Byt(0x07,code_random[PW_index][1]);

Wr_LCD1602_Byt(0x08,code_random[PW_index][2]);

Wr_LCD1602_Byt(0x09,code_random[PW_index][3]);

PW_index++;if(PW_index>9)PW_index=0;//0~9循环使用

deposit=2;}