电子密码锁设计报告

1、课程设计报告书题目名称： 基于单片机的电子密码锁 专业： 自动化 学号： 10000000000 学生姓名： xxxxxxxx 指导教师： 徐 鹏 完成日期： 2010年12月17日 摘要：本系统由单片机系统、矩阵键盘、LED显示和报警系统组成。系统能完成开锁、超时报警、超次锁定、管理员解密、修改用户密码基本的密码锁的功能。除上述基本的密码锁功能外，声光提示等功能，依据实际的情况还可以添加遥控功能。本系统成本低廉，功能实用关键词：AT89S51，LCD602，矩阵键盘, 电子密码锁一、 引言随着人们生活水平的提高，如何实现家庭防盗这一问题也变的尤其的突出，传统的机械锁由于其构造的简单，被撬的事

2、件屡见不鲜，电子锁由于其保密性高，使用灵活性好，安全系数高，受到了广大用户的亲昵。设计本课题时构思了两种方案：一种是用以LED数码管为显示器的单片机控制方案；另一种是用以LCD1602为显示器的单片机控制方案。考虑到数码管的显示过于简单，而且不能满足现在的安全需求，所以本实验采用第二种方案。二、总体方案设计与实现 电子密码锁系统核心用AT89S52单片机控制，密码输入按键为4*4矩阵键盘16个按键实现密码输入。报警电路利用三极管驱动小型蜂鸣器实现，通过给蜂鸣器送不同频率的电平信号实现不同声音报警。显示屏用LCD1602实现，通过发不同的指令和数据实现显示和提示。用蜂鸣器的响声来指示密码锁锁的开

3、关和错误密码警告。键盘模块显示模块 报警电路晶振电路复位电路系统框架图：单片机S51原理图： 1、显示模块：lcd1602使用简单，vss和vdd分别接地和5v正极，滑动变阻器调节对比度。Rs/Rw分别是数据/命令选择和读写端口，d0d7为并行数据端口，分别接P1的d0d7。使用 LCD1602可以轻松的实现所有字母和符号显示，显示功能丰富，驱动程序简单。能提高系统的安全行，使系统更人性化，更有可扩展性。下面几幅图是本课题用到的显示和提示语：2、报警电路：声音提示电路采用小蜂鸣器提示。蜂鸣器能够根据脉冲信号，以及信号的频率发出各种不同的声音，这样我们就可以更具系统要求发出密码出入正确和密码输入

4、错误是发出不同的声音提示，已达到报警的要求。蜂鸣器电路如下图所示3、键盘模块：由于本设计中要求使用10个数字和三个功能键输入，数目较多，故使用矩阵键盘，所以本设计就采用行列式键盘，同时也能减少键盘与单片机接口时所占用的I/O线的数目，在按键比较多的时候，通常采用这样方法。本设计中采用矩阵键盘行线和单片机P1.4P1.7相连，列线与单片机P1.0P1.3相连，其电路图如下图所示键盘扫描采用行扫描法，即依次置行线中的每一行为低电平，其余均为高电平，扫描列线电平状态，为低电平即表示该键按下。键盘消抖采用软件延时消抖，可以减小硬件电路复杂程度，控制简单。矩阵键盘的每一条水平（行线）与垂直线（列线）的交

5、叉处不相通，而是通过一个按键来连通，利用这种行列式矩阵结构只需要N条行线和M条列线，即可组成具有NM个按键的键盘。在这种行列式矩阵键盘非键盘编码的单片机系统中，键盘处理程序首先执行等待按键并确认有无按键按下的程序段。当确认有按键按下后，下一步就要识别哪一个按键按下。对键的识别通常有两种方法：一种是常用的逐行扫描查询法；另一种是速度较快的线反转法。对照下图所示的4*4键盘，说明其工作原理。首先辨别键盘中有无键按下，由单片机I/O口向键盘送全扫描字，然后读入行线状态来判断。方法是：向行线输出全扫描字00H，把全部列线置为低电平，然后将列线的电平状态读入变量SL中。如果有按键按下，总会有一根行线电平

6、被拉至低电平从而使行线不全为1。判断键盘中哪一个键被按下使通过将列线逐列置低电平后，检查行输入状态来实现的。方法是：依次给列线送低电平，然后查所有行线状态，如果全为1，则所按下的键不在此列；如果不全为1，则所按下的键必在此列，而且是在与零电平行线相交的交点上的那个键。4、时序脉冲输入： 内部时钟方式 5、复位方式：按键电平复位单片机采用AT89S51单片机, AT89S51是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器，与工业80C51产品指令各引脚完全兼容。单片机最小系统主要有两块组成，其一为晶振起振电路，其二为复位电路。在此，我们采用按键手动复位，相对来讲，

7、这种复位方式更加方便人性化，不必要切断电源即可对系统进行复位。6、系统设计总电路图：7、开锁原理;当用户输入的密码正确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。 在此为节省成本考虑，我省去电磁锁及其驱动，将一切在LCD上面显示，并且利用蜂鸣器声音指示。三、 软件程序设计及流图与硬件电路相关联，本电子密码锁系统的软件设计分为以下几个模块:主程序模块，键盘扫描及识别模块，密码正误对比和密码存储模块，LCD1602显示模块，蜂鸣器模块等等。*本系统程序主要具有如下功能：（1）设置4位密码，密码通过键盘输入，若密码正确，则将锁打开，初始化密码为（0771），初始超级密码为

8、000000（2） 密码可以由用户自己修改设定（支持4位密码，超级密码为6位），锁打开后才能修改密码。修改密码之前必须再次输入密码，在输入新密码时候需要二次确认，以防止误操作。（3） 报警、锁定键盘功能。密码输入错误数码显示器会出现错误提示，若密码输入错误次数超过3次，蜂鸣器报警并且锁定键盘20秒后输入超级密码才能解锁。（4） 密码输入功能：按下一个数字键，一个“”就显示在最左边的液晶屏上，同时将先前输入的所有“”向右移动一位。（5） 密码清除功能：当按下清除键时，清除前面输入的一个值，并可以清除所有显示。（6） 密码更改功能：将输入的值作为新的密码。（7） 开锁功能：当按下开锁键，系统将输入

9、与密码进行检查核对，如果正确锁打开，否则不打开下面分别介绍各个模块的程序设计1、主程序模块 在主程序模块中要完成系统初始化，检测按键，调用存储以及调用显示等功能。主程序流程图如7图所示2、 键盘扫描及识别子程序模块密码输入矩阵键盘采用行扫描法，扫描方式为查询的方式，在主程序中调用，无键按下的时候，程序一直在子程序中间循环当有键按下时，及识别按键以及送到LCD显示。密码设置为4位，超级密码为6位，密码输入过程中可以调用清除程序实现密码清除。矩阵键盘扫描及识别用在密码输入和密码修改程序中间！3、 显示子程序模块程序包括LCD/1602驱动程序和显示子程序利用写好的驱动程序和显示子程序，我们只要在想

10、要显示的时候，写好要显示的字符，然后直接调用显示子程序就可以，方便使用液晶。4、密码正误对比及存储模块此程序先把用户密码从存储器调出来，把从键盘获取的密码拿来和用户密码一位一位的对比，当每一位都正确时调用蜂鸣器模块来声音提示并打开电磁锁。此时用户可以修改密码，修改密码时新密码要输入两次，把前后两次的密码分别放入变量，然后对比两个变量，确保不出错！两次输入吻合以后，把新密码存入存储器！5、蜂鸣器模块给蜂鸣器对应端口输入不同频率信号，即可以发出不同声音。密码正确或错误为短提示音，三次密码错误报警信号为连续鸣叫！6、主程序流程图 开始判断错误次数是否3输入密码 N警报20s Y正确 N输入超级密码 Y N 正确开锁 Y见下页开锁无操作返回“开始” 接上页等待10min输入新密码修改密码 N 是否正确确认新密码 Y存储新密码四、调试与总结本系统由单片机系统、矩阵键盘、LCD显示和报警系统组成。系统能完成开锁、错误报警，超次锁定、修改用户密码，恢复初始密码基本的密码锁的功能。除上述基本的密码锁功能外，还有声音提示等功能，依据实际的情况还可以添加遥控功能。本系统利用单片机控制，LCD显示，配合蜂鸣器提示，系统成本低廉，功能强大实用。但是在系统调试过程中，还是发现一些问题，系统不稳定情况时有发生，经过反复调试发现