单片机课程设计电子密码锁设计模板

1.2设计电子密码锁的意义及相关技术指标当前虽然许多智能锁（如指纹辨别、人声识别、IC卡识别等）已相继问世，但这类产品是针对特定指纹、声音或有效卡，只能用于保密要求高且仅供个人使用的箱、柜、房间等。另外，卡片式的IC卡易丢失和损坏，加上其成本较高，在一定程度上限制了这类产品的普及和推广。而电子密码锁具有安全性能高、成本低、低功耗、操作简单等优点，经济好用，易于推广和普及。本次单片机课程设计内容为设计一个电子密码锁，技术指标如下：输入正确密码开锁指示灯亮，否则开锁指示灯灭；应包含0-9和设置、输入，删除12个键的键盘；输入密码可由数码管显示；连续3次密码输入错误，则控制蜂鸣器发声报警。第2章总体设计及方案论证为完成电子密码锁的功能设计，需要通过不同的模块来共同实现。设计思路及总体设计如图图2.1主程序流程图在电源供电下，单片机通过控制各个模块共同构成一个电子密码锁，3×4键盘作为人机交互的界面使用，加上复位电路的作用是在程序运行出错或陷入死循环时能从头开始执行程序。AT89C51电源34键盘复位电路数码管显示开锁装置报警电路辽宁工业大学课程设计说明书（论文）12.3数码管显示模块LED显示器有静态显示和动态显示两种显示方式。2.3.1LED静态显示方式所谓静态显示，就是当显示器显示某一字符时，相应段的发光二极管恒定地导通或截止，并且显示器的各位可同时显示。静态显示时，较小的驱动电流就能得到较高的显示亮度。静态显示方式的缺点是N位静态显示器要求有N8根的I/O口线，占用I/O口线资源较多。2.3.2LED动态显示方式所谓动态显示就是一位一位地轮流点亮显示器的各个位（扫描），对于显示器的每一位而言，每隔一段时间点亮一次。显示器的亮度既与导通电流有关，也与点亮时间和间隔时间的比例有关。相比于静态显示方式而言，8位LED动态显示电路只需要两个8位I/O口，充分利用了I/O口资源。电子密码锁的显示电路设计需要用到8位数码管来显示密码，为节约I/O口资源，显示电路应采用LED动态显示方式。2.4电源模块AT89C51单片机供电电压为+5V，可采用两种供电方式。2.4.1蓄电池供电采用+6V蓄电池经电阻分压后直接给单片机供电，电路简单。2.4.2双路电源供电220V交流市电经降压，整流，集成稳压芯片稳压为+5V后给直接给单片机供电，当停电后，采用蓄电池供电。利用一个单反相器实现两种供电电路的自动切换。本设计为电子密码锁的设计，需要用到UPS（不间断电源），故采用双路电源供电为宜。2.5开锁电路模块输入密码正确时，单片机输出信号作为开关信号，控制电磁铁动作，来完成开锁功能。输入密码错误时，则不响应。2.7最优方案综上，最优方案为选用AT89C51单片机作为主控元件，采用双路电源自动切换供电方案，数码管显示采用动态显示方式，以矩阵式键盘作为人机交互的界面，加上开锁和报警电路及相应的软件，构成一个安全可靠的电子密码锁。辽宁工业大学课程设计说明书（论文）2第3章硬件电路设计3.1输入键盘123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:13-Jul-2010SheetofFile:C:\DocumentsandSettings\Administrator\桌面\课设\电子温度计\song.ddbDrawnBy:0147852369输入清除/设置2k2k2k2k+5VP1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6图3.1键盘电路本设计采用矩阵式键盘，连接方式如图3.1所示：键盘的工作过程：第一步是CPU检测键盘上是否有按键按下，具体方法是：将列线送入全扫描字，读入行线的状态来判断，即所有的列线置成低电平，然后将行线电平的状态读入累加器A中，如果有按键按下，总会有一根行线电平被拉至低电平，从而使行输入状态不全为“1”。第二步是识别哪一个按键按下，如果列输入状态不全为“1”则按下的键必在此列，而且是该列与“0”电平的交点上的那个键。为求取编码，在逐列扫描时，可用计数器记录下当前扫描列的列号，检测到第几行有按键按下时，就用该行的首键码加列号得到当前按键的编码。本设计采用的是查询方式，这种方式是直接在主程序中插入键盘的子程序，主程序每执行一次则键盘子程序被执行一次，对进行检测一次，如果没有按键按下，则跳过按键识别，直接执行主程序，如果有按键按下，则通过键盘扫描子程序识别按键，得到按键的编码，然后根据编码值进行相应的处理，处理完后再回到主程序执行。3.2显示数码管硬件连接电路如图所示：辽宁工业大学课程设计说明书（论文）3123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:3-Jul-2010SheetofFile:C:\DocumentsandSettings\Administrator\桌面\小单课设\MyDesign1.ddbDrawnBy:470470470470470470470470VCC1kLED0LED1LED2LED3LED4LED5LED6LED7LED0LED1LED2LED3LED4LED5LED6LED7abfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpabfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpabfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpabfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpabfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpabfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpabfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpabfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpP1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78RESET9P3.010P3.111P3.212P3.313P3.414P3.515P3.616P3.717XTAL218XTAL119P2.021P2.122P2.223P2.324P2.425P2.526P2.627P2.728PSEN29ALE/PROG30EA/VPP31P0.732P0.633P0.534P0.435P0.336P0.237P0.138P0.039VCC40GND20AT89C51图3.2显示电路如图3.1所示为数码管的控制及显示电路，数码管为共阳极数码管，通过段选和位选实现动态显示方式，即通过软件用分时的方法轮流控制各个显示器的COM端，使各个显示器轮流点亮。在轮流点亮扫描过程中，每位显示器的点亮时间极为短暂，但由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余晖效应，给人的印象就是一组稳定的显示数据。3.3开锁电路123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:3-Jul-2010SheetofFile:C:\DocumentsandSettings\Administrator\桌面\小单课设\MyDesign1.ddbDrawnBy:2k2k2k2k0123456789unlockmodify470470470470470470470470VCC1k5.1k5.1kVCCA01A12A33SDA5SCL6WP7AT24C01UNLOCK1k4.7kBELLL1电磁铁VCCALARM12MHZ30pF30pFLEDLED0LED1LED2LED3LED4LED5LED6LED7LED0LED1LED2LED3LED4LED5LED6LED7abfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpabfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpabfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpabfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpabfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpabfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpabfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpabfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpP1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78RESET9P3.010P3.111P3.212P3.313P3.414P3.515P3.616P3.717XTAL218XTAL119P2.021P2.122P2.223P2.324P2.425P2.526P2.627P2.728PSEN29ALE/PROG30EA/VPP31P0.732P0.633P0.534P0.435P0.336P0.237P0.138P0.039VCC40GND20AT89C516VBATTERY1234D11N4002D21N4002NPN1TRANS1AC220V100uFVin1Vout3GND2LM7805100uFR11kR25k图3.3开锁电路如图3.3所示为开锁控制电路，当输入密码与原设置密码相同时，P3.2引脚输出高电平，三极管UNLOCK导通，电磁铁动作开锁，同时开锁指示灯亮。输入密码不正确时，电磁铁不动作，且开锁指示灯灭。辽宁工业大学课程设计说明书（论文）43.5电源电路123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:3-Jul-2010SheetofFile:C:\DocumentsandSettings\Administrator\桌面\小单课设\MyDesign1.ddbDrawnBy:4704704704704704704704701k5.1k5.1kVCCA01A12A33SDA5SCL6WP7AT24C01UNLOCK1k4.7kBELLL1电磁铁VCCALARM30pF30pFLEDLED0LED1LED2LED3LED4LED5LED6LED7LED0LED1LED2LED3LED4LED5LED6LED7abfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpabfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpabfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpabfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpabfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpabfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpabfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpabfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpP1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78RESET9P3.010P3.111P3.212P3.313P3.414P3.515P3.616P3.717XTAL218XTAL119P2.021P2.122P2.223P2.324P2.425P2.526P2.627P2.728PSEN29ALE/PROG30EA/VPP31P0.732P0.633P0.534P0.435P0.336P0.237P0.138P0.039VCC40GND20AT89C516VBATTERY1234D11N4002D21N4002NPN1TRANS1AC220V100uFVin1Vout3GND2LM7805100uFR11kR210kD31N4002+5V图3.5电源电路采用双路电源自动切换工作方式，正常情况下，交流市电220V经降压变压器降压，整流电桥整流，稳压芯片LM7805稳压后变为+5V直流电源给单片机供电。当出现停电的情况时，3点处的电势变为低电势，经单反相器后控制NPN1三极管导通，启动蓄电池或干电池电源并经分压后供电，从而保证单片机的不间断供电。3.6复位电路123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:13-Jul-2010SheetofFile:C:\DocumentsandSettings\Administrator\桌面\课设\电子密码锁\MyDesign1.ddbDrawnBy:2k2k2k