单片机应用课程设计密码锁设计说明书.docVIP

重庆邮电大学 单片机应用课程设计 2013-2014（1） 课设题目： 单片机密码锁 指导教师： 电子密码锁是一种通过密码输入来控制电路或是芯片工作，从而控制机械开关的闭合，完成开锁、闭锁任务的电子产品。它的种类很多，有简易的电路产品，也有基于芯片的性价比较高的产品。现在应用较广的电子密码锁是以芯片为核心，通过编程来实现的。 本文以SST89E51单片机为核心器件，结合按键电路、LED数码管显示电路、报警指示电路和开锁指示电路，利用单片机灵活的编程设计和丰富的I/O端口，及其控制的准确性通过软件程序来控制整个系统实现电子密码锁的基本功能,其主要具有如下功能： (1) 使用LED来显示密码输入的相关信息； (2) 可以设置4位数字（0~9）密码； (3) 内定的数字密码为“1234”； (4) 密码输入正确，蜂鸣器鸣叫一声，然后4个二极管全亮，表示进入系统； (5) 当密码错误时LED显示“CUO”，蜂鸣器报警1.2s。 此外还拓展了以下功能： (1) 开机时LED显示“HELLO”字样； (2) 增加了语音功能，按键时发出声音,4个二极管全亮提示； (3) 锁定功能，密码错误3次，系统锁定，灯闪烁报警，蜂鸣器鸣叫； (4) 密码输入正确及密码错误3次，蜂鸣器发出不同的声音。 系统的主要设计和主要元器件介绍 系统总设计结构图 图1 单片机控制密码锁的系统原理框图 图2 单片机控制密码锁总电路图 系统硬件设计 报警电路 报警电路由蜂鸣器、PNP三极管和单片机组成。 图3 报警电路 4*4矩阵键盘输入电路 键盘是系统中的手动控制部分，所以键盘的设计就显得尤为的重要。每一条水平（行线）与垂直线（列线）的交叉处不相通，而是通过一个按键来连通，利用这种行列式矩阵结构只需要M条行线和N条列线，即可组成具有M×N个按键的键盘。由于本设计中要求使用16个按键输入，为减少键盘与单片接口时所占用的I/O线的数目，故使用矩阵键盘。 键盘扫描采用行扫描法，即依次置行线中的每一行为低电平，其余均为高电平，扫描列线电平状态，为低电平即表示该键按下。 图4 矩阵键盘原理图 图5 键盘实物图 具体的功能设计如表1 所示： 按键 键名 功能说明 K0-K9键 数字键 输入密码 KA键 清除键 清除当前键入的数据 KB键 修改密码键 在输入正确密码后按下，可修改密码 KC键 退出系统键 密码输入正确后退出系统 KD键 退格键 删除前一位键入 KE键 确认键 确认输入的 RET键 断电键 死机、锁定时按键断电 表1 按键说明 操作说明： 密码锁初始密码为：1234 开锁：连上电脑程序之后，系统出现欢迎界面，可以看到LED显示HELLO。程序自动调入初始密码，按数字键输入密码，然后按“KE”（确认）键，此时锁会打开，可以看到4个二级管发亮，蜂鸣器一直鸣叫。 退出并关锁：按下“KC”（退出系统）键，此时锁关闭，所有输入清除，继电器关闭，灯暗。 修改密码：在输入正确密码下，按下“KB”（修改密码）键，此时可以输入新密码，然后按下确认键。 报警并锁定键盘：当1次输入密码错误后，LED显示“CUO”字样，蜂鸣器发出短警报。当连续3次输入密码错误后，LED显示“ERROR”字样，系统锁定键盘，二极管闪烁，蜂鸣器发出长警报，系统锁定。 显示电路 显示是系统的输出部分，用于观察当前的输入状态。显示电路采用LED数码管对位码进行驱动。其实际上是由七个发光管组成8字形构成的，加上小数点就是8个。发光二极管的阳极连接到一起连接到电源正极的称为共阳数码管，发光二极管的阴极连接到一起连接到电源负极的称为共阴数码管。 本次实验采用的是共阴数码管。 图6 共阴数码管 显示方式有静态显示和动态显示两种显示方式。动态显示占用口线数目较少，适合用在显示位数较多的场合，但显示位数的增多，将占用大量的CPU时间。 图7 四位数码管 开锁电路 开锁电路以蜂鸣器的长鸣以及发光二极管全亮提示开锁，以继电器的动作来模拟锁的开闭，。 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。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。四盏二极管长亮，蜂鸣器长鸣，表示开锁。 图8 继电器控制电路 图9 开锁程序流程图 元器件采购 原件名称 备注 学习板 2个 三极管 3个