湖南学院
课 程 设 计
课程名称
课题名称 电子密码锁设计
专 业 测控技术与仪器
班 级 测控
学 号
姓 名
指导教师
年 月 日
湖南学院
课 程 设 计 任 务 书
课程名称
课 题 电子密码锁设计
专业班级 测控
学生姓名
学 号
指导老师
审 批
任务书下达日期 年月 日
任务完成日期 年 月 日
目录
第1章概述-------------------------------1
1.1 设计任务---------------------------------------------------------------------1
1.2 设计要求---------------------------------------------------------------------1
1.3 主要设计条件---------------------------------------------------------------1
第2章 系统总体方案设计------------------2
2.1单片机系统---------------------------------------------2
2.1矩阵键盘-----------------------------------------------2
2.3 LED显示-----------------------------------------------2
2.4报警系统-----------------------------------------------2
第3章 硬件电路设计----------------------3
3.1 键盘电路设计------------------------------------------3
3.2 LED显示电路设计--------------------------------------5
3.3 报警电路设计--------------------------------------------6
第4章 软件设计--------------------------7
4.1 软件总体设计-------------------------------------------7
4.2 各子程序的设计-----------------------------------------7
第5章 调试总结-------------------------11
第6章 附录-----------------------------12
附录A源程序清单-------------------------------------------12
附录B硬件原理图-------------------------------------------16
第7章 参考文献-------------------------17
第1章 概述
随着科技的发展和人们生活水平的提高，如何实现保密防盗这一问题变的尤其的突出，传统的机械锁由于其构造的简单，失效的事件屡见不鲜，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呢。
老师布置下这各课题时，其任务要求条件如下：
1.1 设计内容：
（1） 密码的设定，此密码是固定在程序存储器ROM中，假设预设的密码为“12345”共5位密码。
（2）密码的输入： 采用两个按键来完成密码的输入，其中一个按键为功 密码的输入过程。然后进入密码的判断比较处理状态并给出相应的处理过程。
（3）按键禁止功能：初始化时，允许按键输入密码，当有按键按下并开始进入按键识别状态时，按键禁止功能被激活，但启动的状态是在3次密码输入不正确的情况下发生的。
1.2 设计要求：
（1）设计方案要合理、正确；
（2）系统硬件设计及焊接制作；
（3）系统软件设计及调试；
（4）系统联调。
1.3主要设计条件：
（1）MCS-51单片机实验操作台1台；
（2）PC机及单片机调试软件；
（3）单片机应用系统板1套；
（4）制作工具1套；
（5）系统设计所需的元器件。
基于以上，我的此次课程设计以单片机为核心，完成电子密码锁的设计。
第2章 系统总体方案设计
此次课程设计基于单片机控制的电子密码锁，接到课题后，根据老师布置的任务和相关要求，结合主要设计条件，我设计了如下方案，其总体方案设计如下：
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、超时报警功能。
2.1 单片机系统：
此次课题采用一种是用以80C51为核心的单片机控制方案。利用单片机灵活的编程设计和丰富的IO端口，及其控制的准确性，进行电子密码锁的设计。此次课题用单片机P1口与键盘相连，做输入口，P0口与显示器相连，做显示，P2口做显示器扫描。
2.2矩阵键盘接口电路：
此次课程设计采用4*4矩阵键盘，与P1口相连，采用扫描法。设有0——9十个数字密码，和一个确认键。开机显示000000，等待密码输入，输入6个密码，按确认键后，密码比较。
2.3LED显示：
此次课程设计6密码6显示器，按键后即显示，动态显示。P0口送示数据，P2口显示扫描，根据按键次数，第一位显示器显示第一次按的密码，第二位显示器显示第二次按的密码，第三位显示器显示第三次按的密码，依此第六位显示器显示第六次按的密码，按键完成后按确认键后，密码对则执行相关动作，不同则显示器清零，等待重新输入。
2.4报警系统：
此次课程设计，当按键三次错误后，系统报警，报警装置由一扬声器实现，从P3.0口输出脉冲，使扬声器鸣报警。
第3章 硬件电路设计
3.1 键盘电路设计
矩阵式键盘电路图3－1：
图3-1矩阵式键盘电路图
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，如图1所示。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，比之直接将端口线用于键盘多出了一倍，而且线数越多，区别越明显，在需要的键数比较多时，采用矩阵法来做键盘是合理的。
矩阵式结构的键盘显然比直接法要复杂一些，识别也要复杂一些，图1-1中，列线通过电阻接正电源，并将行线所接的单片机的I/O口作为输出端，而列线所接的I/O口则作为输入。这样，当按键没有按下时，所有的输出端都是高电平，代表无键按下。行线输出是低电平，一旦有键按下，则输入线就会被拉低，这样，通过读入输入线的状态就可得知是否有键按下了。
3.1.3 矩阵式键盘的识别方法：
确定矩阵式键盘上何键被按下介绍一种“行扫描法”。行扫描法行扫描法又称为逐行(或列)扫描查询法，是一种最常用的按键识别方法，如上图所示键盘，介绍过程如下。
判断键盘中有无键按下：
（1） 先将行线p1.7-p1.4置0111，然后检测列线的状态。如果p1.3-p1.0为0111，则k0被按下；如果p1.3-p1.0为1011，则k1被按下；如果p1.3-p1.0为1101，则k2被按下；如果p1.3-p1.0为1110，则k3被按下；
（2） 将行线p1.7-p1.4置1011，然后检测列线的状态，方法同（1）；
（3） 将行线p1.7-p1.4置1101，然后检测列线的状态，方法同（1）；
（4） 将行线p1.7-p1.4置1110，然后检测列线的状态，方法同（1）.
3.2 LED显示电路设计
3.2.1LED显示电路图：
图2-2 LED动态显示电路
3.2.2 LED显示原理：
LED就是light emitting diode ，发光二极管的英文缩写，简称LED。它是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。显示器显示接口按驱动方式可分为静态显示和动态显示，静态显示时，除变更显示数据期间外，各显示器均处于通电状态，每个显示器的通电占空比为100%，静态显示的优点是显示稳定，亮度高，缺点是占用硬件电路多；动态显示的优点是节省硬件电路，缺点是占用软件扫描时占用CPU时间多。对于多位LED显示器，通常都是采用动态扫描的方法进行显示，即逐个地循环点亮各位显示器，这样虽然在任一时刻只有一显示器被点亮，但是由于人眼具有视觉残留效应，看起来与全部显示器持续点亮效果完全一样。
为了实现LED显示器的动态扫描，除了要给显示器的输入之外，还有对显示器选择位的控制，这就是通常所说的段控和位控。因此，多位LED显示器接口电路需要有两个输出口，其中一个用于8条段控线，另一个用于输出位控线，位控线的数目等于显示器的位数。
为了方便编写程序，通常在内部RAM中设置显示缓冲区，存放显示的数字或字符，显示缓冲区单元个数与LED显示器位数相同。
此次基于单片机的电子密码锁，我选用动态显示，通过与软件配合，每输入一个密码，进行显示一次，扫描，6个密码输入完后，进行比较，密码正确则开锁，密码错误，可重新输入三次，三次后仍然错误，报警！
3.3 报警电路设计
3.3.1 报警电路图：
图3-3 报警电路
3.3.2报警电路原理：
输入密码与设定密码做比较，当输入密码与设定密码不同，返回再输入，当输入密码次数超过3次时，通过软件从80C51的P3.0输出脉冲，使扬声器鸣笛报警。相关软件见（附件）
第4章 软件设计
4.1 软件总体设计
软件的设计主要包括：密码的固定、键盘识别判断、密码显示、密码比较、密码对处理、错报警。
软件设计总流程图如下：
图4-1 软件设计总流程图
4.2 各子程序的设计
4.2.1密码的固定定：
将密码固定在程序存储器ROM中，设定6位密码，密码固定在ROM的20H到25H六个单元中 。
4.2.2 键盘的扫描识别判断：
用矩阵式键盘，扫描法对键盘进行识别判断，具体流程图如下：
图4-2 键盘扫描流程图
以上是第一行的扫描，接着MOV P1,#10111111,扫描第二行，判断k4、K5、K6、K7；再MOV P1,#11011111,扫描第三行，判断k8、K9、KA、KB；接着MOV P1,#11101111,扫描第四行，判断kC、KD、KE、KF；并进行相关显示。如果无键按下，则循环扫描。
4.2.3 密码显示：
采用LED动态显示，由单片机P0口进行输出显示，P2口扫描，具体显示程序设计流程图如下：
图4－3 显示流程图
4.2.4 密码比较及对错处理：
密码输入完成之后，进行密码比较，即将设定密码单元20H—25H的密码与输入密码26H—31H的密码进行一一比较，如果相同，则密码正确，P3.2置高电平，如果密码错误，则显示器清零，重新等待输入密码，如果三次错，则P3.0输出脉冲，使接在P3.0的使扬声器鸣笛报警。
第5章 调试总结
时间过得真快，转眼间，两周的微机原理课程设计就结束啦。这次课程设计，我们是在第一周的星期一接到课题，开始两天我们主要看书，跑图书馆，上网查资料。不用很久我就有了自己的思路，到第一个星期三的时候，我就开始仿真，基本上主要功有啦，但也有个不足的地方，就是每次显示的时候，显示器没按预定的方式进行显示，比较乱。我研究程序，反复的改，到晚上的时候还是没搞好，就再看书，请教同学，终于毛病发现了，主要是我把几个显示的密码固定啦，没有实现动态显示。当天晚上，我就改啦 ，终于问题解决了，仿真成功！ 呵呵．．．．．当时很高兴。
到了第二周星期二，我们就开始去实验室实物接线啦，当天我满怀信心的去啦。到了实验室的时候，准备接线，先研究一下试验平台，发现不对，跟我们仿真的硬件不同，键盘也不同，单片机只能Ｐ１口可用，其余得自己扩展，当时有点郁闷．．．．．．
回寝室后，重新研究８２５５芯片，扩展，还得修改原程序，矩阵键盘扫描车程序也的改，晚上看了一晚上的书，对程序的修改还有些迷茫，一头雾水．．．．．
第二天，我再看书，请教同学，终于有点眉目啦，然后修改程序，再去实验室实物连接，基本上功能实现啦，但有时很不稳定，不知道怎么回事？跟别人交流，其他同学也说遇到类似的问题，说是要去抖动．星期三去实验室的时候，专就抖动问题进行了研究，功夫不负有心人，终于成功啦，呵呵．．．．．感觉好兴奋！
在两周的课程设计当中，真的收获不少，在此期间，除了自己看书学习动手外，在其他同学那儿也学了不少东西。
在整个两周微机原理的课程设计当中，得到了老师的谆谆教导，同学的真诚帮助，在此，我对全体课程设计指导老师表示最真心的感谢，同时也对帮助我同学说声谢谢！
第6章 附录
附录A.源程序清单：
ORG 0030H
Main :
MOV DPTR,#0CFA3H ；8255初始化
MOV A,#80H
MOVX @DPTR,A
mov 20H,#1H ；设定固化密码
MOV 21H,#2H
MOV 22H,#3H
MOV 23H,#4H
MOV 24H,#5H
MOV 25H,#6H
MOV 51H,#0
MOV R3,#0
LOOP1:MOV P1,#01111111B ；键盘扫描
JNB P1.5, K0 ；判断知否按下
JNB P1.4, K1
JNB P1.3, K2
JNB P1.2, K3
JNB P1.1, K4
JNB P1.0, K5
LOOP2:MOV P1,#10111111B
JNB P1.5, K6
JNB P1.4, K7
JNB P1.3, K8
JNB P1.2, K9
JNB P1.1, KA
JNB P1.0, KB
SJMP LOOP1
K0:MOV A,#0 ；按下，显示
SJMP DISP
K1:MOV A,#1
SJMP DISP
K2:MOV A,#2
SJMP DISP
K3:MOV A,#3
SJMP DISP
K4:MOV A,#4
SJMP DISP
K5:MOV A,#5
SJMP DISP
K6:MOV A,#6
SJMP DISP
K7:MOV A,#7
SJMP DISP
K8:MOV A,#8
SJMP DISP
K9:MOV A,#9
SJMP DISP
KA:MOV A,#10
SJMP COMP
KB:MOV A,#8
SJMP LOOP1
K12:MOV A,#0
SJMP LOOP1
K13:MOV A,#1
SJMP LOOP1
K14:MOV A,#4
SJMP LOOP1
K15:MOV A,#7
SJMP LOOP1
DISP:MOV R4,A ；密码显示程序
MOV A,R3
ADD A,#26H
MOV R1,A
MOV A,R4
MOV @R1,A
MOV R0,#50
MOV DPTR,#TABLE
DI1: SETB CY
MOV R1,#26H
MOV R2,#0FEH
MOV R5,#6
DI0: MOV A,@R1
MOVC A,@A+DPTR
MOV DPTR,#0CFA1H
MOVX @DPTR,A
MOV A,R2
MOV DPTR,#0CFA2H
MOVX @DPTR,A
RLC A
MOV R2,A
INC R1
ACALL DLY10MS
MOV A,#0FFH
;MOV DPTR,#0CFA2H
MOVX @DPTR,A
DJNZ R5,DI0
DJNZ R0,DI1
INC R3
MOV A,R3
CJNE A,#6,DI2
LJMP LOOP1
DI2: LJMP LOOP1
DLY10MS:MOV R7,#5 ；延时10MS程序
D1: MOV R6,#248
DJNZ R6,$
DJNZ R7,D1
RET
COMP: MOV A,26H ； 密码比较
CJNE A,20H,CUO ；密码是否错
MOV A,27H
CJNE A,21H,CUO
MOV A,28H
CJNE A,22H,CUO
MOV A,29H
CJNE A,23H,CUO
MOV A,2AH
CJNE A,24H,CUO
MOV A,2BH
CJNE A,25H,CUO
MOV DPTR,#0CFA1H
CLR ACC.2 ；密码对，PA口置低电平
MOVX @DPTR,A
SJMP $
CUO: INC 51H ;按错密码次数
MOV A,51H
CJNE A,#3,C1
SJMP ALARM
C1: MOV 26H,#0H ；密码错，显示清零
MOV 27H,#0H
MOV 28H,#0H
MOV 29H,#0H
MOV 2AH,#0H
MOV 2BH,#0H
MOV R3,#0
LJMP LOOP1
ALARM: ；三次密码错误，报警
MOV DPTR,#0CFA1H
CPL ACC.0
MOVX @DPTR,A
ACALL DLY10MS
SJMP ALARM
TABLE: DB 3FH,06H,5BH,4FH ；显示表
DB 66H,6DH,7DH,07H
DB 7FH,6FH,77H,7CH
DB 39H,5EH,79H,71H
END
附录B.硬件原理图：
图6-1硬件原理图
第7章 参考文献
[1] 许立梓.微型计算机原理及应用[M].北京. 机械工业出版社, 2002
[2] 刘乐善.微型计算机接口技术及应用[M].华中理工大学出版社, 20##
[3] 邹逢兴.计算机硬件技术基础试验教程[M]. 高等教育出版社 , 2000
[4] 周佩玲.16位微型计算机原理接口及其应用[M].中国科学技术大学出版社,
2000
[5] 吴秀清.微型计算机原理与接口技术[M].中国科学技术出版社 , 2001
[6] 邓亚平.微型计算机接口技术[M].清华大学出版社 , 2001
[7] 王迎旭.单片机原理及及应用[M]. 机械工业出版社 , 2001
[8] 周航慈.单片机应用程序设计技术[M]. 北京航空航天大学出版社, 2002
[9] 谢宜仁.单片机实用技术问答[M].人民邮电出版社 , 2002
电气信息学院课程设计评分表
指导教师签名：________________
日 期：________________
注：①表中标*号项目是硬件制作或软件编程类课题必填内容；
②此表装订在课程设计说明书的最后一页。课程设计说明书装订顺序：封面、任务书、目录、正文、评分表、附件（非16K大小的图纸及程序清单）。