基于单片机的电子密码锁的设计与实现

基于单片机的电子密码锁的设计与实现内容摘要：

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。 方案一：通过移位寄存器显示 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。 返回 密码正确。 开锁驱动电路 发光二极管亮 单片机微控制器 Y N 7 方案二：通过芯片 HD7279 显示 HD7279 为串行接口，可直接同时驱动 8 位共阴式数码管而不需要外围元件，内部含有译码可接受 BCD 码或 16 进制码；各位独立控制译码或不译码及消隐和闪烁属性；还有其他指令方便控制独立 LED；由此可以看出 HD7279 功能非常强大。 相对于方案一 的 使用HD7279 更方便程序设计；而且对后面的测试工作也很有帮助。 所以方案二是比较好的选择【 5】。 显示器主显示几个字符，给用户提供指示见图 26 所示。 图 26a关闭状态 图 26b 开锁状态 图 26 c 密码输入及修改状态 图 26d 密码输入错误后的提示 8 图 26 e锁定状态 具体的显示电路图如 27所示： 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m b e r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 9 M a y 2 0 0 0 S h e e t o f F i l e : C : \ P r o g r a m F i l e s \ D e s i g n E x p l o r e r 9 9 S E \ L i b r a r y \ S c h \ B A 4 6 A 6 ~ 1 . D D BD r a w n B y :1234567abcdefg8 dp9G N Dabfcgdedp8 S E G L E D 1S H U M A _ Y I N1234567abcdefg8 dp9G N Dabfcgdedp8 S E G L E D 2S H U M A _ Y I N1234567abcdefg8 dp9G N Dabfcgdedp8 S E G L E D 3S H U M A _ Y I N1234567abcdefg8 dp9G N Dabfcgdedp8 S E G L E D 4S H U M A _ Y I NL E D _ D PL E D _ GL E D _ FL E D _ EL E D _ DL E D _ CL E D _ BL E D _ AL E D _ AL E D _ BL E D _ CL E D _ DL E D _ EL E D _ FL E D _ GL E D _ D PL E D _ AL E D _ BL E D _ CL E D _ DL E D _ EL E D _ FL E D _ GL E D _ D PL E D _ D PL E D _ GL E D _ FL E D _ EL E D _ DL E D _ CL E D _ BL E D _ A 1234567abcdefg8 dp9G N Dabfcgdedp8 S E G L E D 5S H U M A _ Y I N1234567abcdefg8 dp9G N Dabfcgdedp8 S E G L E D 6S H U M A _ Y I NL E D _ D PL E D _ GL E D _ FL E D _ EL E D _ DL E D _ CL E D _ BL E D _ AL E D _ D PL E D _ GL E D _ FL E D _ EL E D _ DL E D _ CL E D _ BL E D _ AL E D 6 L E D 5 L E D 4 L E D 3 L E D 2 L E D 1 图 27 显示电路 1 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m b e r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 9 M a y 2 0 0 0 S h e e t o f F i l e : C : \ P r o g r a m F i l e s \ D e s i g n E x p l o r e r 9 9 S E \ L i b r a r y \ S c h \ B A 4 6 A 6 ~ 1 . D D BD r a w n B y :V D D1V D D2NC3V S S4NC5CS6C L K7D A T A8K E Y9SG10SF11SE12SD13SC14SB15SA16DP17D I G 018D I G 119D I G 220D I G 321D I G 422D I G 523D I G 624D I G 725C L K O26RC27R E S E T28U3H D 7 2 7 9V C CR2C 1 81 5 PV C CH _ C SH _ C L KH _ D A T AL E D _ GL E D _ FL E D _ EL E D _ DL E D _ CL E D _ D PL E D _ AL E D _ BL E D 4L E D 3L E D 2L E D 1H _ K E YL E D 5L E D 6R61 0 0 KR71 0 0 KR81 0 0 KR91 0 0 KR 1 01 0 0 KR 1 11 0 0 KR 1 21 0 0 KR 1 31 0 0 K2 0 0 * 8 图 27显示电路 2 因为采用循环扫描的工作方式，如果采用普通的数码管亮度可能不够，采用高亮或超高亮的型号，可以解决这个问题。 数码管的尺寸，亦不宜选的过大，一般字符的高度不应超过 1英寸，如果选用大型的数码管，应适用适当的驱动电路。 显示电路由 6位 LED显示器，它将输入的密码即时显示出来 ， 显示电路是使用的 串 口 9 显示，这种显示最大的优点就是使用口资源比较少，只 p1 口的 p12 和 p13 及 p14 用以 串口的发送和接收， 六只 数码管采用 HD7279 芯片 驱动，显示比较清晰 ， HD7279A 芯片接个振荡电路。 系统 技术 可行性分析 主要的设计实施过程：首先 ,选择周立功 P89C51RD2xx 单片机 ，以及选购其他电子元器件 ： HD7279A、小键盘和 七段 LED 显示器。 第二步，使用 PROTEL 99 SE 设计硬件电路原理图，并决定采用万能板焊接。 第三步，使用 Keil C 软件编写单片机的 C语言程序、仿真、软件调试。 第四部，使用 PROTEUS 软件进行模拟软、硬件调试。 最后，联合软、硬 件调试电路板，完成本次毕业设计 【 6】。 系统方案设计论证 方案一：采用数字电路控制 采用数字密码锁电路的好处就是设计简单。 用 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 12 个用户输入键，其中只有 6 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 50 秒（一般情况下，用户不会超过 50 秒，若用户觉得不便，还可以修改）电路将报警 5 秒，若电路连续报警三次，电路将锁定键盘 10分钟，防止他人的非法 操作。 方案二：采用 一种是用以 P89C51RX2RD。 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，不但能实现基本的密码锁功能，还能添加 调电存储、声光提示甚至添加遥控控制 功能。 通过比较以上两种方案，单片机方案有较大的活动空间 【 7】 ，不但能实现所要求的功能而且能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，所以我们采用后一种方案。 电路 应该 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。 但是在该设计中由于的技 术的有限和时间的有限性备用电源并没有在其中得到相应的体现。 密码锁电路包含 ：键盘输入、密码检测、开锁电路、执行电路、报警电路、键盘输入超次 锁定电路。 10 第三章 硬件电路设计 单片机简介 单片机自 20 世纪 70年代问世以来，以及其高的性能价格比收到人们的重视和关注，所以应用广泛，发展很快。 单片机的优点是体积小，重量轻，抗干扰能力强，对环境要求不高，价格低廉，可靠性高，灵活性好，开发较为容易。 广大工程技术人员通过学习有关单片机的知识后，也能依靠自己的力量来开发多希望的单片机系统， 并可以获得较高的经济效益。 正因为如此，在我国，单片机已经被广泛的应用在工业自动化控制、自动监测、智能仪器仪表、家用电器等各个方面。 从 20世纪 80 年代，单片机的发展非常迅速，就通用单片机而言，世界上一些著名的计算机厂家已投放市场的产品就有 50 多个系列，数百个品种。 尽管单片机的品种很多，但是在我国使用最多的还是 Intel 公司的 MCS— 51 系列单片机和美国 Atmel 公司的 89C51单片机 MCS— 51系列；单片机包括三个基本型 803 805 8751。 8031 内部包括一个 8 位 CPU、 128 个字节 RAM， 21 个特殊功能寄存器（ SFR）、 4 个 8位并行 I/O 口、 1 个全双工串行口、 2 个 16 位定时器 /计数器，但片内无程序存储器，需外扩 EPROM 芯片。 比较麻烦，不予采用。 8051是在 8031的基础上，片内集成有 4K ROM，作为程序存储器，是一个程序不超过 4K字节的小系统。 8051单片机是高性能的单片机，它具有 8位的微处理器， 128B片内 RAM ，4K 的片内 ROM， 4个八位的并行 I／ O 接口 PO～ P3，两个定时／计数器，及五个中断源的中断控制系统。 在不接任何外围电路的情况下可以实现大部分较为复杂的逻辑控制功能，进行外 部 RAM 扩展还可以用于数据采集，点阵显示屏控制等方面的应用。 对于存储容量要求不高的实际应用， 8051是一种不可多得的高性能的单片机，被广泛应用于各个领域。 8051单片机的每个端口都是 8位准双向口，每一条 I／ O线都能独立的用作输人或输出。 每个端口都包括一个锁存器，一个输出驱动器和输人缓冲器。 在无片外扩展存储器的系统中，这四个端口都可以作为准双向通用的 I／ O口使用。 在具有片外扩展存储器的系统中， P2口送出高 8位地址； P0口为双向总线，分时送出低 8位地址和数据的输人／输出。 P3口是一个多功能端口，各个引脚具有第 二功能。 (P3． 0为串行口输入， P3． 1为串行口输出， P3． 2为外部中断 0输入， P3． 3为外部中断 1输入， P3． 4为定时器 0的外部输入， P3． 5为定时器 1的外部输入， P3． 6为片外数据存储器“写选通控制”输出， P3． 7为片外数据存储器“读选通控制”输出 )。 且因 8051适合与应用在程序已定，批量大的单片机产品中；所以 8051非常合适。 我选择 的是 周立功 P89C51RD2xx单片机。 8051适合与应用在程序已定，且批量大的单片机产品中；所以 8051非常合适。 我选择周立功 P89C51RD2xx单片机。 P89C51RD2xx单片机 包含 具有 8K/16K/32K/64K 并行可编程的非易失性 FLASH 程序存储器 ， 并可实现对器件串行在系统编程 ISP 和在应用中编程 (IAP)。 在系统编程 ISP InSystem Programming， 当 MCU 安装在用户板上时允许用户下载新的代 11 码 ， 在应用中编程 IAP InApplication Programming， MCU可以在系统中获取新代码并对自己重新编程 ， 这种方法允许通过调制解调器连接进行远程编程。 片内 ROM中固化的默认的串行加载程序 Boot Loader 允许 ISP 通过 UART 将程序。