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1、单片机课程设计报告书单片机课程设计报告书课题名称课题名称基于基于 89C51 单片机单片机无线电子密码锁的设计无线电子密码锁的设计姓姓 名名xx学学 号号xx学学 院院通信与电子工程学院通信与电子工程学院专专 业业电子信息工程电子信息工程指导教师指导教师xx 讲师讲师2015 年年 12 月月 20 日日 xxxx 级电子信息工程专业级电子信息工程专业单片机课程设计单片机课程设计一、一、设计任务及要求设计任务及要求设计任务：设计任务：设计一个六位密码的无线电子密码锁。要要 求：求：（1）通过无线的方式进行远程开关密码锁；（2）通过无线的方式更改密码；（3）实现密码掉电存储。指导教师签名： 年
2、月 日 二、指导教师评语二、指导教师评语指导教师签名： 年 月 日 三、成绩三、成绩验收盖章 年 月 日 基于基于 89C51 单片机无线电子密码锁的设计单片机无线电子密码锁的设计1 设计目的（1）了解 MCS-51 单片机使用方法和熟悉蓝牙模块；（2）掌握 AT89C51 芯片的使用方法及蓝牙模块的连接与使用；（3）熟悉单片机程序仿真软件 Proteus 的使用；（4）了解 MCS-51 单片机开发板工作原理以及芯片的组合；（5）熟悉无线电子密码锁的设计及实现。2 设计思路2.1 选择设计电路设计 51 单片机与蓝牙连接的电路。2.2 所选设计电路的原因（1）由于无线电子密码锁的设计需要用到
3、蓝牙模块，用到的单片机资源并不是很多，而 51 单片机的资源有 8 位 CPU、4KB 的 ROM、128B 的 RAM、2个 16 位定时/计数器、4 组 8 位的 I/O、1 个串口和 5 个中断源，可以更有效率的利用到 51 单片机的资源。（2）可现实无线功能的模块有：蓝牙模块、无线模块、红外遥控模块，因为相对之下，蓝牙模块更容易实现，更容易操作，最后选择蓝牙模块实现手机远程控制。（3）为了提高效率，可以利用 51 单片机开发板的硬件，用 LED 灯模拟密码锁的开关，当 LED 灯亮起时代表锁已经开启，熄灭则代表密码锁被关闭。应用在实际中可用继电器替代 LED 的亮灭去控制强电开关。3
4、设计过程 3.1 设计总框图无线电子密码锁分为两个主要功能模块：51 单片机模块，蓝牙实现模块。这两个模块共同工作完成本电路的功能实现。其中利用 AT89C51 芯片来实现51 单片机模块功能，完成数码管、发光二极管的实现，同时利用 HC06 蓝牙模块来实现手机远程控制功能。其设计总框图如图 1 所示：主控模块 AT89C51输入状态显示开关状态显示无线蓝牙串 口通信手机蓝牙串 口助手图 1 总体方框图3.2 单元模块设计3.2.1. 总电路其设计的总电路如图 2 所示：EA/VPP31X119X218RESET9RD/P3717 WR/P3616P32/INT012 P33/INT113 P
5、34/T014 P35/T115P101 P112 P123 P134 P145 P156 P167 P178P0039 P0138 P0237 P0336 P0435 P0534 P0633 P0732P2021 P2122 P2223 P2324 P2425 P2526 P2627 P2728PSEN29ALE/PRDG30P31/TXD11P30/RXD10U?AT89C51C?CAPY? CRYSTALD?LEDD?LEDD?LEDS?SW SPSTabfcgdeDPY12 3 4 5 6 7a b c d e f g8dpdpDS?DPY_7-SEG_DPGNDVCCVCCC?CAP
6、Q? PNPVCCU?BUZZERGNDVCCVCC16V+2V-6GND15T1OUT14R1IN13T2OUT7R2IN8R2OUT9T2IN10T1IN11R1OUT12C2-5C2+4C1-3C1+1MAX3232U? M AX3232C?CAPC?CAPVCCGNDC?CAPOEBA19 OEAB1A12B118 A23B217 A34B316 A45B415 A56B514 A67B613 A78B712 A89B811VCC20GND10U?HC-06VCCGNDS?SW SPSTD?LEDR?470R?470GNDGND图 2 总电路图其工作原理如下：通过在 51 单片机开发板
7、对 AT89C52 芯片写入程序，建立单片机与蓝牙模块之间的串口通信，并通过手机输入指令输入到蓝牙模块之中，通过程序利用单片机串口将蓝牙与 51 单片机进行通信，并控制单片机的引脚，从而控制外围电路的 LED 灯的亮灭和数码管的功能实现。3.2.2 51 单片机系统单片机最小系统是在以 MCS-51 单片机为基础上扩展，使其能更方便地运用于测试系统中，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被测试的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。单片机以其功能强、体积小、可靠性高、造价低和开发周期短等优点，称为在实时检测和自动控制领域中广泛应用的器件，在工业生产中称为必不可少
8、的器件，尤其是在日常生活中发挥的作用也越来越大。本课题设计主要在 MCS-51 单片机上扩展 I/O 口，扩展定时器定时范围，扩展键盘显示接口。下图为 AT89C51 芯片引脚图如图 3 所示：图 3 89C51 芯片引脚图3.2.3 复位及振荡电路单片机中的复位及振荡电路如图 4 所示：1 0 u FC 8R S T1 0 KR 1 8R S TVCCX 1C 71 8 pC 61 8 pXTAL1XTAL2图 4 复位及振荡电路图复位电路由按键复位和上电复位两部分组成。按键复位就是在复位电容上并联一个开关，当开关按下时电容被放电、RST 也被拉到高电平，而且由于电容的充电，会保持一段时间的
9、高电平来使单片机复位。MCS51 使用11.0592MHz 的晶体振荡器作为振荡源，由于单片机内部带有振荡电路，所以外部只要连接一个晶振和两个电容即可，电容容量一般在 15pF 至 50pF 之间。3.2.4 八段数码显示管单片机中数码管的实现与显示电路如图5所示：A1f2 g3e4d5A6 c8DP7b9a10DS 2Dpy R ed-C AA1f2 g3e4d5A6 c8DP7b9a10DS 1Dpy R ed-C AP0_0 P0_1 P0_2 P0_3 P0_4 P0_5 P0_6 P0_7P1_0P1_1330R 20330R 21330R 22330R 23330R 24330R
10、25330R 26330R 27a b c d e f g dpa b c d e f g dpQ3Q24K 7R 284K 7R 29VCCVCC图5 数码管电路图MCS-51单片机包含六个共阴极8段数码管显示器，可以使用动态扫描或者静态显示方式驱动。八位段选在通过330限流后连接在单片机的P0口上。3.2.5 按键及LED电路单片机中LED灯与按键电路如图6所示：P2_0K 1S W330R 11330R 9330R 8330R 6330R 5330R 4330R 3330R 2330R 110KR 10VCCK 2S W330R 1310KR 12VCCK 3S W330R 1510KR
11、 14VCCK 4S W330R 1710KR 16VCCGNDP3_2P3_3P3_4P3_5VCCDS 3DS 4DS 5DS 6DS 7DS 8DS 9DS 10P0_0P0_1P0_2P0_3P0_4P0_5P0_6P0_7Q4 Q4.7KR 32图6 按键及LED电路图开发板上提供了8个独立LED，由P2口控制，同样采用共阳级接法，所以只有当P2口输出低电平时LED才会点亮。这样做的主要原因是因为单片机的低电平驱动能力高。3.2.6 蓝牙模块HC-06是主从一体化的蓝牙串口模块，主从可指令切换，指令少于HC-05，使用简单。（供电电压 3.3V3.6V）主机：用来搜索从设备，不能被其
12、他设备搜索。（带白点的蓝牙模块）从机：用来被搜索的设备，不能主动搜索其他设备。主从连上以后就相当于一根串口线使用，这个时候就不分主从，也就是透传模式。蓝牙透传模块可以让你原来使用串口的设备摆脱线缆的束缚在10米范围内实现无线串口通信。4 系统设计系统设计4.1 主程序流程图系统总流程图如图 7 所示，流程图分析：首先系统初始化，系统开始运行，当手机输入数字密码时，数码管会以加密的方式显示输入状态，若是 6 位密码输入正确，则 LED 亮起（代表锁打开） ，否则熄灭。在 LED 灯亮起的前提下，可以输入命令c进入更改密码模式，然后重新输入新密码，此时数码管显示的是不加密的明文。输入新密码完成之后
13、输入命令d对新密码进行确认，所有的操作均在手机端的 APP 中完成。在手机按键操作之下点击close可以直接关闭密码锁，点击retry能够重新开始输入密码。本密码锁能实现掉电密码保存功能，即使断电重启也不会重新恢复初始密码，大大提高了电子密码锁的实用性和安全性。而更改密码这一功能是在高级模式下更改的，一般人即使知道了密码但是不知道更改密码的命令是无法更改密码的，安全保障更上一层。注：更改密码为此密码锁的高级模式，普通权限下使用的是“键盘模式”。系统初始化密码是否正确？输入六位密码LED亮起显示开 锁状态关锁不响应 （LED熄灭）等待输入指令根据指令执行任务 （更改密码，关闭 密码锁）用新密码替
14、换旧密 码写入24C02掉电锁 存数码管显示输入状 态更改密码：输入 新的六位密码在数码管上显示输 入的新密码关闭密码锁， LED全部熄灭确认新密码或重新 输入新密码YESNO图7 程序流程图4.2 硬件测试（1）用手机连上 HC06 模块的蓝牙之后，在手机 APP 中的键盘模式里面输入初始密码012345并观察单片机的变化，显示结果如图 8 所示：图 8 输入初始密码的测试结果图数码管上显示输入密码的状态，6 位密码均被用进行加密，从手机 APP的图上面可以看出输入的密码为012345，密码输入正确，数码管下方的一排LED 灯亮起。（2）在手机 APP 的命令模式中输入c(在开锁的状态下)，
15、设置新密码为321654，此时新密码设置的过程为明文在数码管上显示。然后输入d对新密码进行确认。显示结果如图 9 所示：图 9 设置新密码（3）进入 APP 键盘模式，点击close按钮，关闭密码锁，然后重新掉电启动密码锁，输入012345旧密码，显示结果如图 10 所示：图 10 密码更新之后输入旧密码可见数码管右下方的 LED 灯没有亮起，说明输入密码错误。（4）点击 APP 键盘模式里面的retry重新输入密码。输入密码为321654显示结果如图 11 所示：图 11 输入新密码测试图由结果可知输入正确的新密码之后可以成功开启密码锁，而原始的密码则不能。说明密码更改成功。4.3 测试结果
16、分析与结论在编写程序的时候，需要一定的逻辑思维，同时需要有耐心同时又要细心。在编译成功后，产生以 “*.hex”和“*.bin” 后缀的目标文件。在下载程序的时候，需要注意的是，先要将程序下载到 AT89C51 中再将蓝牙与单片机用杜邦线连接起来。从硬件测试的结果可以知道，显示功能与所写程序实现的功能基本符合，基本完成了基础的无线电子密码锁设计。5 设计体会 经过多次的反复测试与分析，对电路的原理及功能更加熟悉，同时提高了设计能力与及对电路的分析能力。同时在软件的编程方面得到更到的提高，对编程能力得到加强，同时对所学的知识得到很大的提高与巩固。总之，在这次课程设计过程中，我收获了很多，不仅对我以后的学习有很大的帮助，也为将来的人生之路坐了一个很好的铺垫。参考文献1 黄
