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1、目 录第1章 系统概述11.1系统功能11.2设计内容及要求1第2章 系统方案设计22.1总体方案22.2系统组成2第3章 硬件设计33.1按键电路设计33.2指示灯及报警蜂鸣器的电路设计33.3显示电路设计43.4 复位键的设计4第4章 软件设计54.1主程序设计54.2按键识别与编码设计64.3显示程序设计84.4密码修改程序设计10第五章 系统调试115.1软件模拟调试115.2硬件接线及调试12设计总结13参考文献14附录15第1章 系统概述1.1系统功能 本次设计使用ATMEL公司的AT 80C51实现一基于单片机的电子密码锁的设计，其主要具有如下功能：（1）设置6位密码，密码通过键
2、盘输入，若密码正确，则将锁打开。（2）默认密码为123456，密码可以由用户自己修改设定（支持不超过6位的任意位密码，也可以不设密码），输入密码正确后才能修改密码。 （3）状态指示、报警、锁定键盘功能。密码输入正确时有GOOD提示信息、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，并且相应的有指示灯指明状态。电子密码锁的设计主要由三部分组成：34矩阵键盘接口电路、密码锁的控制电路、输出八段显示电路。另外系统还有LED提示灯，报警蜂鸣器等。1.2设计内容及要求 （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“123456”共6位密
3、码。（2）密码的输入： 采用数字键盘来完成密码的输入，其中#号按键为确认键，*号键位取消键，其他按键为数字键。在密码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。第2章 系统方案设计2.1总体方案 本密码锁系统采用80C51做主控制器，控制密码的输入、判断密码的正确与否。首先，系统将允许用户输入密码，用存储单元把输入的密码进行动态的保存，当用户输入完后可以按下“*”表示取消，重新输入密
4、码。当用户输入完后可以按下“#”表示确定，系统将进行密的确认，如果密码正确，则显示GOOD，并且有红灯亮，如果不正确，红灯亮，显示“NO”，用户可以再次进行输入密码，当用户连续三次输入错误时，系统将显示NO，和有报警的声音发出，黄、绿、红灯同时亮，并且把键盘进行锁定，禁止用户进行输入， 扩展功能的实现是在输入了正确的密码之后，如果按“*”键表示放弃对密码的修改。如果按下“#”键，黄灯亮，就可以对默认密码进行修改, 将进入修改密码状态并保存到存储默认密码的单元，按“*”返回再次输入密码。按“#”键确认，显示“GOOD”，密码修改成功，返回主菜单。这样修改功能得以实现。2.2系统组成本系统由单片机
5、80C51系统、矩阵键盘、开关、LED显示和报警系统组成。系统组成原理框图如图2-1所示80C51单片机 复位按钮矩阵键盘控制 一个蜂鸣器状态指示灯LCD六位显示器 2-1 系统组成原理框图第3章 硬件设计3.1按键电路设计 由于设计要求输入数字密码，所以本设计就采用数字键盘，有09共十位数字。检测方法采用线反转法，先检测行后检测列。其原理如图3-1所示。图3-1单片机的键盘接口电路3.2指示灯及报警蜂鸣器的电路设计 指示灯及报警蜂鸣器的电路如图3-2所示，当输入的密码正确时，绿灯亮；当输入的密码错误时，红灯亮；当三次错误输入时，绿灯和蓝灯和红灯同时亮并且报警法名器发出报警。图3-2指示灯及报
6、警蜂鸣器的电路3.3显示电路设计 将P1与显示的数据端相连，使其它能动态的传输要显示的数据，将p3的第六位与位选通端相连，选通相应的位。 接线如图3-3所示图3-3显示电路3.4 复位键的设计当密码输入三次错误，则系统锁定键盘输入，按下复位键后，系统重新开始，如此可以防止系统报废，让系统再次循环使用。其硬件图如图3-4所示。图3-4复位键第4章 软件设计4.1主程序设计 主程序主要完成初始化、检查有无按键按下、以及调用显示、指示灯、密码修改等等，流程图如图4-1所示。具体模块包括：1. 按键识别与编码设计2. 显示程序设计3. 密码修改程序设计图4-1主程序流程图4.2按键识别与编码设计当没有
7、按键按下的时候，单片机循环等待按键按下，一旦有按键按下，便转向相应的子程序处理，处理结束再返回。 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。对按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。 对照图4-2-1所示的44键盘，说明扫描法原理。首先辨别键盘中有无键按下，有则单片机I/O口向键盘送全扫描字，然
8、后读入行线状态来判断。把每个键都分成水平和垂直的两端接入，比如说扫描码是从垂直的入，那就代表那一行所接收到的扫描码是同一个bit，而读入扫描码的则是水平，扫描的动作是先输入扫描码，再去读取输入的值，经过比对之后就可知道是哪个键被按下。图4-2-1键盘比如说扫描码送入00001111，前面的0000是代表列，而后面的1111代表行，是让读取的4行接脚先设高，若此时第一行的第一列按键被按下，那读取的结果就会变成00001110（注意1111变成1110），其中LSB的第一个bit会由1变成0，这是因为这个按键被按下之后，会被垂直的扫描码电位短路接通，而把读取的LSB的bit电位拉到0，如此我们就知
9、道是第一行有按键按下，然后再送入扫描码11110000，同理可以得出是第一列有按键按下，2次半段后就可以知道结果是按键“1”被按下。此即为扫描原理。其流程图如图4-2-2所示。 图4-2-2键盘识别子程序流程图4.3显示程序设计 显示设计采用动态扫描。显示程序流程图如图4-3所示显示程序流程图如图4-3 数码显示板上一共有8 个数码管，如果按照传统的数码管驱动方式（静态扫描方式），则需要8 个七段译码器进行驱动，这样既浪费资源，有时电路工作也不可靠。所以现在最常见的数码管驱动电路已经不用上述的静态扫描方式了，而是采用动态扫描显示的方式，这种方式只需一个译码器就可以实现电路正常、可靠的工作，这样
10、大大节省资源。动态数码扫描显示方式是利用了人眼的视觉暂留效应，把八个数码管按一定顺序（从左至右或从右至左）进行点亮，当点亮的频率（即扫描频率）不大时，我们看到的是数码管一个个的点亮，然而，当点亮频率足够大时，我们看到的不再是一个一个的点亮，而是全部同时显示（点亮），与传统方式得到的视觉效果完全一样。因此我们只要给数码管这样一个扫描频率，那么就可以实现两个以上的数码管同时点亮。而这个频率我们可以通过一个计数器来产生，只要计数频率足够大，就可以实现我们的要求。事实上，因为数码管点亮不是瞬间就可以的，它也需要一定的时间，该时间与数码管的选择有关系。为了折中这一对矛盾，实验中一般可将计数频率选择在10
11、0Hz左右肯定可以满足上述两个要求。动态扫描的频率有一定的要求，频率太低，LED将出现闪烁现象。如频率太高，由于每个LED点亮的时间太短，LED的亮度太低，肉眼无法看清，所以一般均取几个ms左右为宜，这就要求在编写程序时，选通某一位LED使其点亮并保持一定的时间，程序上常采用的是调用延时子程序。在C51指令中，延时子程序是相当简单的，并且延时时间也很容易更改，可参见程序清单中的DELAY延时子程序。 如果显示数字，要为LED显示器提供字型代码。我用的是共阳极的显示器。LED显示器的字形代码如下表所示： LED显示器共阴极十六进制数的字型代码0123456789C0HF9HA4HB0H99H92
12、H82HF8H80H90H主要有三个显示程序组成，分别为按键后的输入密码正确的提示程序，密码输入错误后的提示子程序。询问是否修改密码子程序.图43 a 等待密码输入及修改显示状态图43 b输入密码正确的显示状态图43 c输入密码错误的显示状态 图44 d 输入密码正确后询问是否修改密码状态图44 显示状态4.4密码修改程序设计修改密码的功能，是自己扩展的功能，再输入了正确的密码之后，按下“#”键就可以进行密码的修改了，输入新密码完毕后，再按“#”确认，则密码修改成功，在屏幕上显示GOOD信息，则已经修改成功了。 密码修改子程序流程图4-4所示修改子程序流程图4-4第五章 系统调试5.1软件模拟
13、调试首先，在wave里面写的程序进行编译，唉，编译通不过，不过这也是意料之中的事，把一个一个提示的错误给改正过来，重新进行编译，终于没有错误提示信息了，接着，进行软件仿真，在proteus里面把硬件原理图画好，把在wave里面写的程序装进80C51，进行仿真，唉，命途多舛啊！按下任何的键都没有反应，只好回到程序上进行修改了，把程序分成各个小的子程序逐一进行调试。对显示子程序进行调试，发现能够正确的显示，则表示此程序一切都OK。在把键盘识别和编码的子程序添加进去，发现不能显示了，说明是这个子程序存在问题，接下来重点就是键盘编码部分了，由于我用的是顺序的判断是否有键按下和具体到底是哪个键被按下，思
14、路特别的清晰，所以查找起来比较的方便。由于没有任何的反应，最有可能的就是进入了死循环。所以，先检查一下编码识别后面的程序，果真是进入了死循环，本来是应该编码之后就根据R7的值相应进行查表，进行显示。但由于我的粗心，把一个变量没有归零所以一直在里面循环，把所有类似的错误改过来，发现就能够正确的显示了（按下哪个数字键就相应的显示它的值）。当我把显示子程序改为扫描方式，让其动态的显示多位，按键之后却发现全屏幕显示相同的数，看到如此的现象，心应该是按一次键，却执行了很多的次数，所以最后全屏幕上都上相同的数，如此一来就应该加一个判断是否已经放下键了，但是需要在每个判断是否有键按下后面都要加一个判断，这样
15、太麻烦，但是我们也可以在每次判断之后把相应的编码用完，立即清零也可以达到如此的效果，按照思路对程序进行相应的修改，在进行仿真，真的问题就迎刃而解了（按下哪个数就在屏幕上显示哪个值，按几个就显示几个（小于6）。接下来要做的就是，对所输入的密码进行比较，把CHECK子程序添加进去，如果不出现意外的话，屏幕上会有GOOD的提示信息，并且红色的指示灯亮，密码的比较有两个方面，一是对输入密码的个数进行比较，二是对密码的数值依次进行比较，只有全部通过猜是密码正确。在PROTEUS里面进行仿真，发现不管你输入的密码是正确还是错误的密码都错误的提示信息，真有想放弃的感觉，其实真的要有耐心和毅力的，心想这么容易的话，还有学的必要吗，呵呵，慢慢的
