基于单片机控制的密码锁的设计

基于单片机控制的密码锁的设计内容摘要：

02LCD?LCD1602VCCVCC1KR11KR21KR31KR4VCCVCC0设置清空1 2 34 5 6 78 9开锁确认启动 关闭VCCVCCR7D1T38550 图 33 电路原理图 其工作过程是： 当用户需要开锁时，先按键盘开锁键之后按键盘的数字键 0－ 9输入密码。 密码输完后按下确认键，如果密码输入正确则开锁，不正确显示密码错误重新输入密码，当三次密码错误则发出报警；当用户需要修改密码时，先按下键盘设置键后输入原来的密码，只有当输入的原密码正确后才能设置新密码。 新密码输入无误后按确 认键使新密码将得到存储，密码修改成功。 输入电源的设计 密码锁主控制部分电源需要用直流电源供电，其电路如 下图 所示，把频率为 50Hz、有效值为 220V 的单相交流电压转换为幅值稳定的 5V 直流电压。 其主要原理过电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路转换成稳定的直流电压。 由于输入电压为电网电压，一般情况下所需直流电压的数值和电网电压的有效值相差较大，因而电源变压器的作用显现出来起到降压作用。 降 12 压后还是交流电压，所以需要整流电路把交流电压转换成直流电压。 由于经整流电路整流后的电压含有较大的交流分量，会 影响到负载电路的正常工作。 需通过低通滤波电路滤波，使输出电压平滑。 稳压电路的功能是使输出直流电压基本不受电网电压波动和负载电阻变化的影响，从而获得稳定性足够高的直流电压。 本电路使用集成稳压芯片 7805 解决了电源稳压问题。 电源输入电路图 如图 34 所示： 图 34 电源输入电路图 按键键盘的处理 矩阵式键盘的原理图 单 片机系统中，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 35 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，比如再多加一条线就可以构成 20键的键盘，而直接用端口线则只能多出一键（ 9 键）。 由此可见，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，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D1 T1 C5 C8 C6 0 C7 7805 1 2 3 161。 171。 220V 5V R3 D2 VCC 13 入端都是高电平，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得知是否有键按下了，矩阵式键盘的原理图如图 35 所示： 图 35 矩阵式键盘的原理 图 由图可知，一个 44 的行、列结构可以构成一个含有 16 个按键的键盘，显然，在按键数量较多时，矩阵式键盘较之独立式按键键盘要节省很多 I/O 口。 矩阵式键盘中，行、列线分别连接到按键开关的两端，行线通过上拉电阻接到＋ 5V上。 当无键按下时，行线处于高电平状态；当有键按下时，行、列线将导通，此时，行线电平将由与此行线相连 的列线电平决定。 这是识别按键是否按下的关键。 然而，矩阵键盘中的行线、列线和多个键相连，各按键按下与否均影响该键所在行线和列线的电 平，各按键间将相互影响，因此，必须将行线、列线信号配合起来作适当处理，才能确定闭合键的位置。 矩阵式键盘的按键识别 判断键盘中有无键按下将全部行线 Y0Y3置低电平，然后检测列线的状态。 只要有一列的电平为低，则表示键盘中有键被按下，而且闭R4 R3 R2 VCC R1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 开锁 清空 启动 关闭 设置 确认 14 合的键位于低电平线与 4 根行线相交叉的 4个按键之中。 若所有列线均为高电平，则键盘中无键按下。 判断闭合键所在的位置在确认 有键按下后，即可进入确定具体闭合键的过程。 其方法是：依次将行线置为低电平，即在置某根行线为低电平时，其它线为高电平。 在确定某根行线位置为低电平后，再逐行检测各列线的电平状态。 若某列为低，则该列线与置为低电平的行线交叉处的按键就是闭合的按键，键盘扫描程序设计的流程图如图 36所示： 图 36 键盘扫描程序设计的流程 图 当用户需要开锁时，先按键盘开锁键之后按键盘的数字键 0－ 9 输入密码，系统会调用密码输入程序判断密码是否正确，当密码正确时系 统会调用按键程序 键值＝‘ 0－ 9’ 键值＝‘开锁’ 键值＝‘清除’ 键值＝‘重设’ 键值＝‘确认’ 密码输入程序 重设程序 清除程序 开锁 程序 确认程序 Y Y Y Y Y N N N N 返回 N 15 开锁程序，当开锁程序执行完后系统会自动清除，当密码输入正确后用户可以重新设置密码，重设完成后，用户需要再一次输入确认密码，系统会自动检测两次输入的密码是否一样，一样则要用户按确认键，如果两次输入的密码不同，系统会跳到前面要用户再次输入确认密码。 键盘处理程序就作这么一个简单的介绍，实际上，键盘处理是很复杂的，它往往占到一个 应用程序的大部份代码，可见其重要性。 数码管显示的处理 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器LCD1602 取代普通的数码管来完成。 LCD1602 液晶也叫 LCD1602 字符型液晶它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的 点阵 型液晶模块它有若干个 5X7 或者 5X11 等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符。 每位之间有一个点距的间隔每行之间也有间隔起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以他不能显示图形。 选用 1602LCD 特征是因为 它的 微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧，常用在袖珍式仪表和低功耗应用系统中。 1602 采用标准的 16脚接口，其中：第 1脚： GND 为电源地。 第 2 脚：VCC 接 5V电源正极。 第 3 脚： V0 为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高（对比度过高时会 产生“鬼影”，使用时可以通过一个 10K 的电位器调整对比度）。 第 4脚： RS 为寄存器选择，高电平 1 时选择数据寄存器、低电平 0 时选择指令寄存器。 第 5 脚： RW 为读写信号线，高电平 (1)时进行读操作，低电平 (0)时进行写操作。 第 6 脚： E(或EN)端为 使能 (enable)端。 第 7～ 14脚： D0～ D7为 8 位双向数据端。 第 15～16 脚：空脚或背灯电源。 15脚背光正极， 16脚背光负极。 其显示 电路 部分引脚接口如图 37 所示： 16 VCC 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 LCD1602 14 VCC 15 16 LCD1602 图 37 显示电路 引脚 图 只有按下键盘上的开启按键后，显示器才处于开启状态。 同理只有按下关闭按键后显示器才处于关闭状态。 否则显示器将一直处于初始状态，当需要对密码锁进行开锁时，按下键盘上的开锁按键后利用键盘上的数字键 0－9 输入密码，每按下一个数字键后在显示器上显示一个 ” ” ，输入多少位就显示多少个 ” ”。 当密码输入完成时，按下确认键，如果输入的密码正确的话，显示 “ E” ，单片机其中 引角会输出低电平，使三极管 T2导通，电磁铁吸合，电子密码锁被打开，如果密码不正确，显示屏会显示 “ O” ， 输出的是高电平，电子密码锁不能被打开。 通过 LCD 显示屏，可以清楚的判断出锁所处的状态。 GND VCC VO RS RW E DB0 DB1 DB2 DB3 DB4 DB5 DB6 DB7 BG VCC BG GND 17 4 系统的软件设计 储存芯片 AT24C02 AT24C02 是一个 2K 位串行 CMOS E2PROM， 内部含有 256 个 8位字节 ，CATALYST 公司的先进 CMOS 技术实质上减 少了器件的功耗。 AT24C02 有一个16字节页写缓冲器。 该器件通过 IIC 总线接口进行操作，有一个专门的写保护功能。 AT24C02 支持 IC，总线数据传送协议 IC，总线协议规定任何将数据传送到总线的器件作为发送器。 任何从总线接收数据的器件为接收器。 数据传送是由产生串行时钟和所有起始停止信号的主器件控制的。 主器件和从器件都可以作为发送器或接收器，但由主器件控制传送数据（发送或接收）的模式，通过器件地址输入端 A0、 A1 和 A2 可以实现将最多 8 个 AT24C02 器件连接到总线上。 1A0， 2A1， 3A2 地址管脚 ； 4Vss 电源地； 5SDA 串行数据； 6SCL 串行时钟； 7WP 写保护； 8Vcc 电源。 Vcc Vss 电源供电电压在 26V 之间。 SCL 串行时钟 ， AT24C02 串行时钟输入管脚用于产生器件所有数据发送或接收的时钟，这是一个输入管脚。 SDA 串行数据 /地址 ，AT24C02 双向串行数据 /地址管脚用于器件所有数据的发送或接收， SDA 是一个开漏输出管脚，可与其它开漏输出或集电极开路输出进行线（ wireOR）A0、 A A2 器件地址输入端这些输入脚用于多个器件级联时设置器件地址，当这些脚悬空 时默认值为 0。 当使用 AT24C02 时最大可级联 8个器件。 如果只有一个 AT24C02 被总线寻址，这三个地址输入脚（ A0、 A A2 ）可悬空或连接到 Vss，如果只有一个 AT24C02 被总线寻址这三个地址输入脚（ A0、A A2 ）必须连接到 Vss。 AT24C02 的电路接线图 如图 41 所示： 图 41 AT24C02 的电路接线图 1 8 2 7 3 6 4 5 AT24C02 VCC 18 图 中 AT24C02 的 3 脚是三条地址线，用于确定芯片的硬件地址。 在 AT89C51 试验开发板上它们都接地，第 8脚和第 4 脚分别为正、负电源。 第 5 脚 SDA 为串 行数据输入 /输出，数据通过这条双向 I2C 总线串行传送，I2C 总线由单片机控制，挂在 I2C 总线上的设备可以很多个，每个有独立的地址， A0， A1， A2。 但单片机发送地址后，该地址的设备就会被激活，向单片机反馈一个应答信号，然后进行该设备的操作任务， AT24C02，它是用来存储数据的，具体的操作有发送地址，发送指令，接受数据以及发送数据等等。 在。