单片机原理与接口技术课程设计-电子密码锁设计.docx

1、 单片机原理与接口技术课程设计题目：电子密码锁设计 院 系：工学院电气与电子工程系 烟台南山学院教务处二一七年九月烟台南山学院单片机原理与接口技术课程设计 第页电子密码锁设计摘 要随着科技和人们的生活水平的提高，如何实现家庭防盗这一问题也变的尤其的突出，传统机械锁构造简单，被撬事件屡见不鲜；电子锁其保密性高，使用灵活性好，安全系数高，受到了广大用户的青睐。本设计以单片机 STC89C52 作为密码锁监控装置的检测和控制核心，分为主机控制和从机执行机构。实现钥匙信息在主机上的初步认证注册、密码信息的加密、钥匙丢失报废等功能。根据 51 单片机之间的串行通信原理，这便于对密码信息的随机加密和保护。

2、而且采用键盘输入的电子密码锁有较高的优势。采用数字信号编码和二次调制方式，不仅可以实现多路信息的控制，提高信号传输的抗干扰性，减少错误动作，而且功率消耗低；反应速度快、传输效率高、工作稳定可靠等。软件设计采用自上而下的模块化设计思想，以使系统朝着分布式、小型化方向发展，增强系统的可扩展性和运行的稳定性。关键词 单片机密码锁 单片机设计 电子锁。烟台南山学院单片机原理与接口技术课程设计 第页烟台南山学院单片机原理与接口技术课程设计 目录第 1 章 绪论 .21.1 项目设计及背景意义 .21.2 设计目的 .2第 2 章 设计方案比较 .22.1 系统方案的提出 .22.2 方案比较及确定 .2

3、第 3 章 硬件电路设计 .23.1 STC89C52 最小系统设计 .23.1.1 时钟电路设计 .23.1.2 复位电路设计 .23.2 键盘、显示电路硬件设计 .23.2.1 键盘电路硬件设计 .23.2.2 显示电路硬件设计 .23.3 继电器驱动电路及报警电路设计 .23.3.1 固态继电器简介 .23.3.2 固态继电器驱动电路设计 .23.3.3 报警提示电路 .2第 4 章 软件设计 .24.1 主程序模块 .24.2 密码比较判断模块 .24.3 键盘扫描模块 .2第 5 章 系统调试 .2结论 .2致谢 .2烟台南山学院单片机原理与接口技术课程设计 第页参考文献 .2附录

4、.2烟台南山学院单片机原理与接口技术课程设计 第 1 页第 1 章 绪论 1.1 项目设计及背景意义 在单片机向着大容量、多功能、高性能、高速度、低电压、低功耗及外围电路内装化的方向发展的时代，选择一种性价比最优的芯片显得尤为重要。在本次课程设计中，程序编写可选汇编和 C 语言。而汇编效率高，对硬件的可操控性更强，体积小，但不易维护，可移植性很差；C 语言效率比较低，硬件可操控性比较差，目标代码体积大，但容易维护，可移植性很好。该系统用 C 语言编写程序，与汇编语言相比具有更好的移植性和可读性，便于修改和增减功能，故本次课程设计我选择了 C 语言。通过对此次设计的理解和掌握，使我受益很多：1、

5、熟悉掌握单片机的结构及工作原理，锻炼独立设计、制作和调试单片机应用系统的软硬件开发的过程和方法。2、通过 MCS-51 单片机应用系统的设计与编程应用，将理论知识和实际应用结合起来，加深对电子电路、电子元器件、印刷电路板等方面的知识，提高在软件编程、排错调试、焊接技术、相关设备的使用技能。掌握单片机的接口及外围设备的特性，使用和控制方法。为以后设计和实现单片机应用系统打下良好的基础。3、通过密码锁的设计将所学知识融会贯通，锻炼独立设计、制作和调试单片机应用系统的能力，领会单片机应用系统的软件、硬件调试方法和习题研制开发过程，为进一步的动手实践活动打下一定的基础。4、 这次课程设计时我翻阅了很多

6、资料例如张毅刚主编的单片机原理及应用、高峰编的单片微型计算机原理与接口技术等书籍，还从网上找了STC89C52、74LS244 以及 74LS06 的资料。让我在学习开发单片机应用系统时对芯烟台南山学院单片机原理与接口技术课程设计 第 2 页片功能的学习有了更新的理解，这不仅需要电子技术方面要有数字电路和模拟电路等方面的理论基础，还需要英语基础。1.2 设计目的 单片机，亦称单片微电脑或单片微型计算机。它是把中央处理器（CPU ）、随机存取存储器（RAM ）、只读存储器（ROM ）、输入/输出端口 （I/0 ）等主要计算机功能部件都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。本设计从经济实用的角度出

7、发，采用 A T89C51 单机，研制了一款具有防盗自动报警功能的电子密码锁。该密码锁设计方法合理，简单易行，成本低，符合住宅、办公室用锁要求，具有一定的推广价值。（1）系统初始设置 6 位密码，密码通过键盘输入，若密码正确，则将锁打开。（2）密码由用户自己设定，在开锁状态下，用户可自行修改密码。长度可任意指定。 （3）具有自动报警功能，由蜂鸣器发出报警声。 （4）密码输入错误 3 次，则报警。系统工作时，用户通过按键输入密码，单片机将输入密码与设定密码进行比较，若密码正确，则发出开锁信号，将门打开，系统不报警；若密码不正确，则有相应的指示灯闪动，并要求重新输入密码，重新输入密码的次数不能超过

8、 3 次，若 3 次输入的密码都不正确，则发出报警信号。烟台南山学院单片机原理与接口技术课程设计 第 3 页、第 2 章 设计方案比较 2.1 系统方案的提出本次课程设计的密码锁电路主要由四个模块组成：键盘输入模块、数据处理模块、显示控制模块，继电器驱动模块和蜂鸣器报警模块。方案一：以单片机为电子密码锁系统核心，使用 4*4 矩阵键盘作为数据输入方式，驱动 4 位数码管显示器提示程序运行过程和开锁的步骤，利用继电器及蜂鸣器模拟电子门锁作出是否开门以及报警等反应。图 2.1 为单片机控制密码锁的系统原理框图。单片机电源模块矩阵键盘控制四位数码管烟台南山学院单片机原理与接口技术课程设计 第 4 页

9、图 2.1 单片机控制密码锁的系统原理框图方案二：以74LS112双JK触发器构成的数字逻辑电路控制方案，如图2.2。2.2 方案比较及确定 由于利用单片机灵活的编程设计和强大的 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，还可以增添掉电存储、声光提示等功能，故选用方案一。CPU 的选择STC89C52 系列单片机,高速、低功耗、新增在系统在应用可编程(ISP,IAP)功能,使不具有 E2PROM 的单片机具有了 E2PROM 的功能,可以在线对现场历史数据的存储功能,适用于一些需经常改变数据的应用产品(如计费器、门禁系统等)及需远距离改变设备参数的产品(遥控设备等)。采用 S

10、TC89C52 单片机设计的电子密码锁,利用内部 E2PROM 资源,不需要外接程序存储器就能完成修改密码等多种功能,并且保密性高、成本低、简单易行,符合住宅、部门办公安全要求。ISP 在线编程功能，这个功能的优势在于改写单片机存储器内的程序不需要把芯片从工作环境中剥离，是一个强大易用的功能。具有双工 UART 串行通道。内部时钟及复位电路继电器控制电路蜂鸣器提示电路烟台南山学院单片机原理与接口技术课程设计 第 5 页集成看门狗计时器，不再需要像 AT89C51 那样外接看门狗计时器单元电路键盘电路采用矩阵式键盘，显示电路采用四位数码管动态显示方式，动态显示相对于静态显示有占用 I/O 口资源

11、少的特点，恰好适合于本系统。方案中没有采用键盘、显示接口芯片 8279 实现键盘、显示接口。由于本次课程设计所使用的键盘数量、显示的方式及单片机的 I/O 口线使用情况等，采用前一种方式就足以能完成课程设计的要求，不必要多用一个芯片。根据本次课程设计的实际情况，兼顾经济性、使用性、简单易行、操作简单等多方面因素，本次课程设计采用方案一来完成。第 3 章 硬件电路设计 本次课程设计的密码锁电路主要由四个模块组成：键盘输入模块、数据处理模块、显示控制模块，继电器驱动模块和蜂鸣器报警模块。通过单片机送给开锁执行机构，电路驱动继电器吸合，从而达到开锁的目的。如图 3.3 所示，为密码锁开锁电路原理图。当用户输入的密码正确时，单片机便输出开门信号，送到继电器驱动电路，然后驱动继电器常开触点闭合，达到开门的目的。本次设计中，继电器选用固态继电器，信息通过数码管显示，并利用蜂鸣器和发光二极管声光指示。其中，绿发光二极管亮，表示开锁；否则，红发光二极管亮，表示密码输入错误并开启报警电路。图 3.3 密码锁开锁电路原理图3.1 STC89C52 最小系统设计单片机最小系统包括 CPU、时钟电路和复位电路等三部分。下面则分别介绍这三部分的选取。