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基于单片机的电子密码锁课程设计

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湖南人文科技学院课程设计报告课程名称:单片机原理及应用课程设计设计题目：电子密码锁系别：通信与控制工程系专业：10级自动化班级：自动化一班学生姓名: 彭俊杰焦达富学号: 10421101 10421106起止日期:2012年12月24日~2013年1月6日指导教师:谭周文岳舟教研室主任：岳舟摘要电子密码锁是一种通过密码输入来控制电路或是芯片工作，从而控制机械开关的闭合，完成开锁、闭锁任务的电子产品。

本设计围绕电子密码锁系统的设计与开发进行研究和实践，详细介绍了电子密码锁系统的整体结构。

基于在系统可编程技术和STC89C52编译器配有集成开发的新型电子密码锁的设计方案，阐述其工作原理和软硬件设计，由单片机系统、矩阵键盘、LED显示和报警系统组成的系统能完成开锁、修改用户密码、报警基本的密码锁的功能。

关键词：STC89C52芯片; 8255芯片;数码管;keil软件目录设计要求 (1)1 方案论证与对比 (1)1.1方案一 (1)1.2方案二 (2)1.3 方案对比与选择 (3)2 硬件电路设计 (3)2.1 键盘电路设计 (3)2.2 LED显示电路 (4)2.3 STC89C52芯片接口电路设计 (4)2.4 8255A芯片接口电路设计 (7)2.5 AT24C08断电存储单元的设计 (9)3 系统软件设计 (10)3.1主程序设计 (10)3.2 键盘程序设计 (11)3.3 调电存储服务程序 (11)4 系统功能测试 (12)5 详细仪器清单 (14)6 总结与致谢 (15)参考文献 (16)附录一:8255A与LED的连接PCB板图 (17)附录二：8255A与键盘的连接PCB板图 (18)附录三：程序源代码 (19)基于89C52的电子密码锁设计要求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，其中一个按键为功能键，另一个按键为数字键。

在输入过程中，首先输入密码的长度，接着根据密码的长度输入密码的位数，直到所有长度的密码都已经输入完毕；或者输入确认功能键之后，才能完成密码的输入过程。

进入密码的判断比较处理状态并给出相应的处理过程。

1 方案论证与对比1.1方案一系统采用一种以STC89C52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，不但能实现基本的密码锁功能，还能添加声光提示等功能。

其原理框图如图1所示。

图1 单片机控制原理图1.2方案二系统采用数字电路控制。

其原理框图如图2所示。

图2 数字电路控制原理方框图采用数字密码锁电路的好处就是设计简单。

用以74LS112双JK触发器构成的数字逻辑电路作为密码锁的核心控制，共设了9个用户输入键，其中只有4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40秒（一般情况下，用户不会超过40秒，若用户觉得不便，还可以修改）电路将报警80秒，若电路连续报警三次，电路将锁定键盘5分钟，防止他人的非法操作。

电路由两大部分组成：密码锁电路和备用电源(UPS)，其中设置UPS电源是为了防止因为停电造成的密码锁电路失效，使用户免遭麻烦。

密码锁电路包含：键盘输入、密码修改、密码检测、开锁电路、执行电路、报警电路、键盘输入次数锁定电路。

1.3方案对比与选择通过比较以上两种方案，显然单片机方案二有较大的活动空间，不但能实现所要求的功能和在很大的程度上扩展功能，而且还可以方便的对系统进行升级，所以综合考虑，我们选择第二种方案。

本方案采用一种是用以89C52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I/O端口，及其控制的准确性，实现基本的密码锁功能。

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；（2）LED数码管显示输入密码，用8255A驱动数码管发光显示数码；（3）用发光二极管代替开锁的电路，发光表示开锁；（4）打开电源后，显示器显示“1”，表示密码位数。

按下功能键可选择密码位数，确认密码位数后，再按数字键打出密码；（5）密码设置为“12345”，密码正确后，发光二极管发光。

若密码错误，则会显示“Error”。

2 硬件电路设计2.1 键盘电路设计使用矩阵键盘，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，每一条水平（行线）与垂直线（列线）的交叉处不相通，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N×M个按键的键盘。

本设计使用4×4矩阵键盘，如图3所示。

图3 键盘设计电路图2.2 LED显示电路本系统设计的显示电路是为了给使用者以提示而设置的。

本系统的显示采用串行显示的方式，用8051单片机经8255A扩展6位八段码LED显示器，用8255A 的B口作为段码（字形代码）数据口，PA作为位控制端口。

逻辑电路结构如图4所示。

图4 LED显示设计电路图2.3 STC89C52芯片接口电路设计STC89C52是MCS-51系列单片机的典型产品，以这一代表性的机型进行系统的讲解。

C52单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线，其内部结构如图5所示，现在分别加以说明。

图5 STC89C52芯片内部结构图(1) 中央处理器中央处理器(CPU)是整个单片机的核心部件，是8位数据宽度的处理器，能处理8位二进制数据或代码，CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。

(2) 数据存储器(RAM)STC89C52内部有128个8位用户数据存储单元和128个专用寄存器单元，它们是统一编址的，专用寄存器只能用于存放控制指令数据，用户只能访问，而不能用于存放用户数据，所以，用户能使用的RAM有256个，可存放读写的数据，运算的中间结果或用户定义的字型表。

(3) 程序存储器(ROM)：STC89C52共有4096个8位掩膜ROM，用于存放用户程序、数据或表格。

(4) 定时/计数器：8051有三个16位的可编程定时/计数器，以实现定时或计数产生中断，用于控制程序转向。

(5) 并行输入输出(I/O)口：STC89C52共有4组8位I/O口(P0、P1、P2和P3)，用于对外部数据的传输。

(6) 全双工串行口：STC89C52内置一个全双工串行通信口，用于与其它设备间的串行数据传送，该串行口既可以用作异步通信收发器，也可以当同步移位器使用。

(7) 中断系统：STC89C52具备较完善的中断功能，有两个外中断、三个定时/计数器中断和一个串行中断，可满足不同的控制要求，并具有2级的优先级别选择。

(8) 时钟电路：STC89C52内置最高频率达12MHz的时钟电路，用于产生整个单片机运行的脉冲时序，但STC89C52单片机需外置振荡电容。

单片机的结构有两种类型，一种是程序存储器和数据存储器分开的形式，即哈佛(Harvard)结构，另一种是采用通用计算机广泛使用的程序存储器与数据存储器合二为一的结构，即普林斯顿(Princeton)结构。

INTEL的MCS-51系列单片机采用的是哈佛结构的形式，而后续产品16位的MCS-96系列单片机则采用普林斯顿结构。

图5是MCS-51系列单片机的内部结构示意图。

图5(9) STC89C52的引脚说明MCS-51系列单片机中的8031、8051及8751均采用40Pin封装的双列直插DIP结构，下图是它们的引脚配置，40个引脚中，正电源和地线两根，外置石英振荡器的时钟线两根，4组8位共32个I/O口，中断口线与P3口线复用。

引脚图如图6所示。

图6 STC89C52的引脚图2.4 8255A芯片接口电路设计8255A是40引脚双列直插式芯片，片内有A, B, C 3个8位I/O端口，可提供24条可编程输入/输出端口线。

内部结构及引脚信号如图7所示。

图7 8255A引脚信号图(1) 内部结构8255A的内部结构由三部分电路组成：与CPU的接口电路、内部控制逻辑电路和与外设连接的输入/输出接口电路。

①与CPU的接口电路与CPU的接口电路由数据总线缓冲器和读/写控制逻辑组成。

数据总线缓冲器是一个三态、双向、8位寄存器，8条数据线D7～D0与系统数据总线连接，构成CPU与8255A之间信息传送的通道，CPU通过执行输出指令向8255A写入控制命令或往外设传送数据，通过执行输入指令读取外设输入的数据。

②内部控制逻辑电路内部控制逻辑包括A组控制与B组控制两部分。

A组控制寄存器用来控制A口PA7～PA0和C口的高4位PC7～PC4；B组控制寄存器用来控制B口PB7～PB0和C口的低4位PC3～PC0。

它们接收CPU发送来的控制命令，对A, B, C 3个端口的输入/输出方式进行控制。

③输入/输出接口电路8255A片内有A, B, C 3个8位并行端口，A口和B口分别有1个8位的数据输出锁存/缓冲器和1个8位数据输入锁存器，C口有1个8位数据输出锁存/缓冲器和1个8位数据输入缓冲器，用于存放CPU与外部设备交换的数据。

(2) 引脚信号RESET:复位输入线，当该输入端处于高电平时，所有内部寄存器（包括控制寄存器）均被清除，所有I/O口均被置成输入方式。

CS:芯片选择信号线，当这个输入引脚为低电平时,即/CS=0时,表示芯片被选中，允许8255与CPU进行通讯;/CS=1时,8255无法与CPU做数据传输.RD:读信号线，当这个输入引脚为低电平时,即/RD=0且/CS=0时,允许8255通过数据总线向CPU发送数据或状态信息，即CPU从8255读取信息或数据。

WR:写入信号，当这个输入引脚为低电平时,即/WR=0且/CS=0时,允许CPU将数据或控制字写入8255。

D0～D7:三态双向数据总线，8255与CPU数据传送的通道，当CPU执行输入输出指令时，通过它实现8位数据的读/写操作，控制字和状态信息也通过数据总线传送。

PA0～PA7:端口A输入输出线，一个8位的数据输出锁存器/缓冲器，一个8位的数据输入锁存器。

PB0～PB7:端口B输入输出线，一个8位的I/O锁存器，一个8位的输入输出缓冲器。

PC0～PC7:端口C输入输出线，一个8位的数据输出锁存器/缓冲器，一个8位的数据输入缓冲器。

端口C可以通过工作方式设定而分成2个4位的端口，每个4位的端口包含一个4位的锁存器，分别与端口A和端口B配合使用，可作为控制信号输出或状态信号输入端口。

A0,A1:地址选择线,用来选择8255的PA口,PB口,PC口和控制寄存器.当A0=0,A1=0时,PA口被选择;当A0=0,A1=1时,PB口被选择;当A0=1,A1=0时,PC口被选择;当A0=1.A1=1时,控制寄存器被选；2.5 AT24C08断电存储单元的设计断电存储单元的作用是在电源断开的时候，存储当前设定的信息。

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基于单片机的电子密码锁设计课件

基于单片机的电子密码锁设计课件

3、硬件电路
3.5 晶振部分
根据实际情况，本设计中采用12MHZ做为系统的外部晶振,电容取值为20pF。
图3-6 晶振电路原理图
3、硬件电路
3.6 显示部分
为了提高密码锁的密码显示效果能力。本设计的显示部分由液晶显示LCD1602取代普通的数码管来完成。其显示部分引脚接口如图3-8所示：
基于单片机的电子密码锁设计
1、系统结构分析
图1-1 系统结构框图
本设计系统主要由单片机芯片、电源输入部分、键盘输入部分、密码存储部分、复位部分、晶振部分显示部分、报警部分、开锁部分组成。
AT 89S51
键盘输入
复位电路
密码存储电路
晶振电路
电源输入
显示电路
报警电路
开锁电路
选用单片机AT89S51作为本设计的主控芯片。 采用矩阵键盘进行功能按键的输入。 外接AT24C02芯片用于密码的存储与修改。 利用LCD1602液晶显示器进行显示。 利用蜂鸣器进行报警工作。
图3-3 键盘输入原理图
3.3 电源输入部分
3、硬件电路
密码锁主控制部分电源需要用5V直流电源供电，其电路如图3-5所示：
图3-4 电源输入电路原理图
3.4 复位部分 根据实际情况选择如图3-6所示的复位电路。该电路在最简单的复位电路下增加了手动复位按键。
3、硬件电路
图3-5 电源输入电路原理图
2、方案设计
3.1 存储芯片AT24C02
3、硬件电路
图3-1 AT24C02的电路接线图
3.2 矩阵键盘 采用4*4矩阵式键盘实现密码输入功能。 4*4键盘不但能完成密码的输入，还能作特别功能键使用，比如修改密码功能等。
3、硬件电路
图3-2 矩阵键盘
电子密码锁单片机课程设计

电子密码锁单片机课程设计

电子密码锁单片机课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生理解单片机的基本原理，掌握其编程方法；2. 学生掌握电子密码锁的工作原理，了解其电路组成；3. 学生了解数字输入输出接口的使用，能运用相关知识进行密码锁设计。

技能目标：1. 学生能运用C语言进行单片机编程，实现电子密码锁的功能；2. 学生能够运用仿真软件对设计的电子密码锁进行调试与优化；3. 学生能够运用所学知识，解决实际电子密码锁单片机课程设计过程中遇到的问题。

情感态度价值观目标：1. 学生培养对单片机及电子技术的兴趣，提高学习积极性；2. 学生培养团队协作精神，提高沟通与协作能力；3. 学生培养创新意识，提高动手实践能力，增强自信心。

课程性质：本课程为实践性较强的课程，要求学生在理解理论知识的基础上，动手实践，完成电子密码锁单片机课程设计。

学生特点：学生处于高年级阶段，已具备一定的单片机编程和电子技术基础，具备独立思考和解决问题的能力。

教学要求：教师应注重理论与实践相结合，引导学生主动参与，培养学生的创新能力和实践能力。

在教学过程中，关注学生的学习进度和需求，及时调整教学策略，确保课程目标的达成。

通过本课程的学习，使学生能够将所学知识应用于实际项目中，提高综合运用能力。

二、教学内容1. 单片机基础理论：包括单片机结构、工作原理、编程语言（C语言）等，对应教材第1章至第3章内容。

- 单片机内部结构及功能；- 单片机工作原理及指令系统；- C语言编程基础及单片机程序设计方法。

2. 电子密码锁原理与设计：包括密码锁电路组成、工作原理、设计方法等，对应教材第4章内容。

- 电子密码锁电路组成及各部分功能；- 电子密码锁工作原理及设计要求；- 数字输入输出接口的使用及编程。

3. 单片机编程与调试：包括编程环境搭建、程序编写、仿真调试等，对应教材第5章内容。

- 编程环境（如Keil）的安装与使用；- 单片机程序编写、编译、下载；- 仿真软件（如Proteus）的使用及调试技巧。

单片机课程设计 电子密码锁

单片机课程设计 电子密码锁

第1章设计目的1.利用所学单片机的理论知识进行软硬件整体设计，锻炼学生理论联系实际、提高我们的综合应用能力。

2.我们这次的课程设计是以单片机为基础，设计出一个具有一定功能的电子密码锁。

3.掌握一些重要芯片的功能特性及使用方法，并能运用其组合成一个简单的单片机机应用系统。

4.锻炼同学们的动手能力和独立思考的能力，巩固理论知识，加深对课堂内容的理解。

5.培养同学们对单片机的兴趣，通过课程设计调动同学们的积极性，使更多的人将来能在单片机领域有所建树。

第2章设计要求及总体思路2.1设计要求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“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，其中一个按键为功能键，另一个按键为数字键。

在密码都已经输入完毕并且确认功能键之后，才能完成密码的输入过程。

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。

2.2 总体思路系统总体设计方案框图如下：图2-1一般而言，要实现相同的功能，硬件复杂的系统其软件一般较简单，而软件复杂的系统其硬件一般相对简单，本着经济性的原则，我们应该尽可能少用硬件，根据这个设计理念和设计要求，本单片机系统的设计思路如下：1）电子密码锁所用的数据的存储和运算用单片机来完。

2）因为没有专用的输入键盘，所以按键输入用计算器输入键盘代替。

按键密码从P3口输入。

3）用六位显示器显示五位密码，显示器选择动态扫描，用P0口作段控，用P2口作位控。

4）开锁信号从P1.1口输出，报警信号从P1.0口输出。

5) 按键分为功能键和数字键，具体如表2-1。

6）输入五位密码后按确认键，系统验证密码是否正确，若密码正确，则产生开锁信号，若接连三次输入错误密码，则产生报警信号。

7) 当错误输入某位密码时，可按删除键进行删除，也可按清零键对所输入的数进行整体清除。

基于单片机的电子密码锁的设计与仿真课程设计报告

基于单片机的电子密码锁的设计与仿真课程设计报告

电子综合课程设计报告设计课题：基于单片机的电子密码锁设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

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涉密论文按学校规定处理。

作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日注意事项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。