毕业设计论文_基于51单片机控制的电子密码锁设计

毕业设计论文_基于51单片机控制的电子密码锁设计内容摘要：

平状态读入累加 起 A 中。 如果有按键按下，总会有一根行线电平被拉至低电平从而使行线不全为 1。 判断键盘中那一个键被按下使通过将列行线逐列置低电平后，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，而且是与零电平行线相交的交点上的那个 键。 按键操作面板如图所示。 共计数字键 10 个，功能键 6 个。 键盘上还有 3 个指示灯和一个蜂鸣器。 11 按键操作面板示意图 10 个数字键用来输入密码，另外 6 个功能键分别是： CLR、 EN、 F FF F4。 其中 CLR 键的功能是当输入密码错误的时候，清除前面已经输入的数据，重新输入。 EN 键的功能是确认输入的密码。 F1 是管理模式切换键，当用户不小心三次输入密码都没有正确，键盘被锁定，这个时候就可以启动管理模式，使用管理员的密码来开门。 F2 是用来进入修改密码的状态。 F3 用来关闭显示器，以来可以节省电量，另外也可以防止不法分子偷窥密码。 F4 用来做电铃。 上面的 3 个指示灯 L L L3 是用来指示操作的状态： L1 锁定及输入指示状态灯，正常的情况下显示红色，当键盘动作的时候， L1 灯开始闪动， 当键盘处于锁定状态时，指示灯也显示红色。 L2 开门指示灯，当用户在规定的时间内正确的输入了密码，此灯转变为绿色，表示开门，否则不显示。 L3 是管理员状态指示灯，当按下 F1 后，指示灯自动点亮。 面板上还有一个蜂鸣器，其中一个功能是用来指示操作的按键是否在成功的按下；另外一个功能是当用户输入密码错误的次数超过了 3 次，鸣笛以示报警。 本系统设计的显示电路是为了给使用者以提示而设置的。 考虑到为了节约单片机的口资源，本系统的显示采用串行显示的方式，只使用单片机的 两个串行口，就可以完成单片机的显示功 能，显示电路的电路原理图如 图所示。 12 电路设定：当程序检测在 5 分钟内没有按键操作的时候，就关闭显示。 这个功能使用程序来实现的，一旦没有按键动作就启动一个定时器，检测在 5 分钟内没有按键动作的时候，启动一个程序，挂壁显示，这样可以达到节省电能的目的。 从单片机串口输出的信号先送到左边的移位寄存器（ 74HCL64），由于以为脉冲的作用，使数据向右移，达到显示的目的。 移位寄存器 74HCL64 还兼作数码管的驱动，插头 1（ header1）接电源，插头 2（ header2）接数据和脉冲输出端。 电路中的三个整流管 D1~D3 的作用是降低数码管的工作电压，增加其使用寿命。 单片机在开机时或在工作中因干扰而使程序失控，或工作中程序处于某种死循环状态，在这种情况下都需要复位。 复位的作用是使中央处理器 CPU 以及其他功能部件都恢复到一个确定的初始状态，并从这个状态重新开始工作。 AT89C51 单片机的复位靠外部电路实现信号由 RESET（ RST）引脚输入，高电平有效，在震荡器工作时，只要保持 RST 引脚高电平两个机器周期，单片机即复位。 复位后， PC 程序计数器的内容为 0000H，片内 RAM 中内容不变，复位电 路一般哟哟上电复位，手动开关复位和自动复位电路 3 种： 13 单片机复位电路 由于设计所需，我们在这里选用手动式复位电路。 由外部扩展 M24C01 设定功能键控制手动式复位电路。 为了防止情况的发生，本电路后备了 UPS 的电源，它包括市电供电电路，停电检测电路，电子开关切换电路，蓄电池充电池电路组成。 电源电路图如 图 所示。 市电供电电路 220V 市电通过变压器降压成 12V 的交流电，再经过整流桥整流， 7805 稳压到 5V 送往电子切换电路，由于本电路功耗较少，所以选用 10W 的小型变压器。 由 R8， R9， R6， R7 及 IC14 构成电压比较器，正常情况下， V+VIC14 输出高电平，继电器的常闭触点和市电相连；当市电断开， V+VIC14 输出高电平，由T4， T3 构成的达林顿管使继电器 J 开启，将其常开触电将蓄电池和电路相连，实现市电和蓄电池供电的切换， 保证电子密码锁的正常工作（视电池容量而定持续时间）。 其电路图如 图 所示： 14 停电检测及电子开关切换电路 T1， T2 构成的蓄电池自动充电电路，它在电池充满后自动停止充电，其中 D1亮为正在充电， D2 为工作指示。 由 R4， R5， T1 构成电压检测电路，蓄电池电压低，则 T1， T2 导通，实现对其充电；充满后， T1， T2 截止，停止充电，同时 D1 熄灭，电路中 C4 的作用是滤出干扰信号。 其电路图如 图 所示： 蓄电池自动充电电路 15 第五章 程序调试 调试本程序需要用到 KEIL C51,及 51 开发板一块及其配套的下载烧录软件 C51简介 Keil C51 是美国 Keil Software 公司出品是 51 系列兼容单片机 C 语言软件开发系统，与汇编语言相比， C 语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。 用过汇编语言后在使用 C 来开发，体会更加深刻。 Keil C51 软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全 Windows界面。 另外重要一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到 Keil C51生成目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。 在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。 C51 工具包的整体结构： uVision 与 Ishell 分别是 C51 for Windows for Dos 的集成开发环境（ IDE），可以完成编辑、编译、连接、调试、仿真等整个开发流程。 开发人员可用 IDE 本身或其他编辑器编辑 C 或汇编源文件。 然后分别由 C51及 A51 编译器编译生成目标文件（ .OBJ）。 目标文件可由 LIB51 创建生成库文件，也可以与库文件一起经 L51 连接定位生成绝对目标文件（ .ABS）。 ABS 文件由OH51 转换成标准的 Hex 文件，以供调试器 dScope51 或 tScope51 使用进行源代码级调试， 也可由仿真器使用直接对目标板进行调试，也可直接写入程序存贮器如 C51 简介 M 中。 调试过程 首先打开 KEIL C51 主程序，新建工程，新建文本框写入程序，保存，检查是否有语法错误，经反复检查无误后汇编，生成 51 单片机可执行的 HEX 文件。 然后用 51 开发板相匹配的烧录软件把 HEX 文件写入单片机。 16 图 keil c51 控制介面 图 单片机烧录软件介面 、仿真与实现 系统的设计是不可能一次酒完全实现的，刚开 始时有可能一点现象都没有，这就需要经过不断的调试、分析、再调试、再分析等步骤来逐步解决遇到的各个问题。 调试包括硬件和软件部分的调试： 硬件部分：首先应对制作完成的硬件电流进行检测，主要检查电路是否有短路、断路的地方。 检测时应该分块有序的进行，一面有漏检的地方。 若发现电路有问题，应及时修改，检查到一处便修改一处，以免忘记修改影响调试，耽误时 17 间。 软件部分：首先是对所编的程序用编译软件进行编译，只有通过编译的程序才能加载到控制器中，进行仿真调试。 编译有问题，则要根据编译器给出的提示进行修改。 其次是仿真，仿真是 将程序加载到仿真器中，对硬件电路进行在线调试，仿真的好处是可以边调试边修改，大大简化了调试流程。 在仿真调试过程中，若出现问题，就应该将整个系统按功能分成几块，然后分块调试，一步一步的解决问题。 当各个功能块都能实现之后，就可以将整个功能块组合，然后进行综合调试，整个系统得以实现。 本系统使用 Proteus 仿真软件进行的仿真，仿真线路的接法与主电路的接法完全一样，见图 所示： 图 仿真电路图 18 第六章 软件设计 的总统思想 一个应用系统要完成各项功能，首先必须有较完善的硬件作保证。 同时还必须得到相应设计合理的软件的支持，尤其是微机应用高速发展的今天，许多有硬件完成的工作，用软件编程有时会变得很简单，如数字滤波，信号处理等。 因此充分利用其内部丰富的硬件资源和软件资源，采用与５１系列单片机相对应的５１汇编语言和结构化程序设计方法进行软件编程。 程序设计语言有三种：机器语言、汇编语言和高级语言。 机器语言是机器唯一能“懂”的语言，用汇编语言或高级语言编写的程序（称为源程序）最终都必须翻译成机器语言的程序（成为目标程序），计 算机才能“看懂”。 然后逐一执行。 高级语言是面对问题和计算过程的语言，它可以通过各种不同的计算机，用户编程时不必仔细了解所用的计算机的具体性能与指令系统，而且语句的功能强，常常一个语句已相当于很多条计算机指令，于是用高级语言编制程序的速度比较快，也便于学习和交流，但是本系统却选用了汇编语言。 原因在于，本系统是编制程序工作量不大、规模较小的单片机微机控制系统，使用汇编语言可以不用像高级语言那样占用很多的存储空间，适合于存储容量较小的系统。 各子程序设计 1 键盘扫描子程序 键盘扫描流程图如图 19 图 键盘扫描流程图 键盘扫描子程序如下： L2： MOV R3， OF7H MOV R1,OOH L3: MOV A,R3 MOV P1,A MOV A,PI MOV R4,A SETB C MOV R5,04H L4: RLC A JNC KEYIN INC R1 DJNZ R5,L4 CALL DISP MOV A,R3 SETB C RRC A MOV R3,A JC L3 20 JMP L2 2 LED 显示子程序 LED 显示流程图如图 图 LED 显示流程图 LED 显示子程序如下： DISP。 MOV R0.45H DISP:MOV A,@R0 ADD A.50H MOV P0,A CALL DELAY DEC R0 MOV A,@R0 ADD A,40H MOV P0,A CALL DELAY DEC R0 MOV A,@R0 ADD A,30H MOV P0,A CALL DELAY DEC RO MOV A,@R0 ADD A,20H MOV P0,A CALL DELAY DEC R0 MOV A,@R0 ADD A,10H 21 MOV P0,A CALL DELAY DEC R0 MOV A,@R0 ADD A,00H MOV P0,A CALL DELAY RET 3 密码比较和报警程序 密码比较和报警流程图如图 所示 图 密码比较和报警流程 密码比较和报警程序： COMP： MOV R1，＃ 45Ｈ MOV R０，＃３ 5Ｈ MOV R２，＃ 06Ｈ C1： MOV A， @R1 XRL A,@R0 JNZ C3 DEC R1 DEC R0 DJNZ R2,C1 CLR 22 MOV R2,200 C2: MOV R6,248 DJNZ R6,$ DJNZ R2,C2 C3: INC R5 MOV A,R5 MOV R5,A CJNE R5,03H,C4 CLR MOV R5,00H C4: JMP START 键盘扫描流程图 23 整体程序流程图 24 设计总结与展望 实践是检验真理的唯一标准，当然也是检验 学习的唯一标准。 在经过一段时间的学习之后，我们需要了解自己的所学应该如何应用在实践中，因为任何知识都源于实践，归于实践，所以要将所学的知识 在实践中来检查。 在毕业设计职期间，在老师的指导下，通过自身的不断努力，无论是思想上，学习上，都取得了长足的发挥和巨大的收获，现将工作总结如下：思想上，学会。