单片机密码锁设计.doc

1 引言 1.1 设计目的 随着电子技术的发展，各类电子产品应运而生，电子密码锁就是其中之一。 电子密码锁就是通过键盘输入一组密码完成开锁过程。研究这种锁的初衷，就是 为提高锁的安全性。 目前，国自行研制开发的电子锁，应用还不广泛。国的不少企业也引进 了世界上先进的技术，发展前景非常可观。希望通过不断的努力，使电子密码锁 在我国也能得到广泛应用。 1.2 设计要求 本次课程设计要求使我们能够掌握并且实际运用课本知识。 通过利用所学的 电子技术知识正确分析并设计电路 , 将适当电路运用到实际电路中 , 将课本知识转 化为实际能力。 1.3 设计方法 (1)系能够从键盘中输入密码，并相应地在显示器上显示, *?；能够判断密码是 否正确，正确则开锁，错误则输出相应信息。 (2)密码由程序直接设定，不可用户自己设定。 (3)具有自动报警功能。密码不正确，相应红灯亮，蜂鸣器发出报警声来提示。 (4)具有手动复位功能。 2 设计方案及原理 2.1 系统总体设计 根据以上分析，本次电子密码锁设计的主要重点是以下几个部分： 4x3 矩阵 键盘设计、 LCD 信息显示和密码的比较和处理。当然，除了这几个部分外还 有报警等功能模块。其中矩阵键盘用于输入数字密码和进行各种功能的实现。由 用户通过连接单片机的矩阵键盘输入密码，后经过单片机对用户输入的密码与自 己保存的密码进行对比，从而判断密码是否正确，然后控制引脚的高低电平传到 开锁电路或者报警电路是报警。系统整体框图如图 1 所示。 2.2 本设计硬件资源分配 P3.0～P3.7用于 LCD 液晶显示作用。 P1.6、P1.7用于蜂鸣器和报警灯的控制。 P1.4用于开锁电路的控制。 P2.0～P2.7用于键盘电路的控制。 P1.0～P1.2用于LCD显示模块的控制端口的控制。 3 硬件设计 3.1.1 芯片选择 本次设计采用 AT89C51 贴片芯片， AT89C51是一个低电压，高性能 CMOS 8 位单片机，通过用 Keil 软件编写程序，然后装到单片机里面去，然后让它对整个 系统进行信息的处理，如可以让它处理矩阵键盘传过来的信息，并根据编好的程 序来确定哪个按键按下，并处理相应按键对应的功能，然后把相应的信息反应到 单片机的各个引脚，来实现按键实现的现象，如：显示是否开启锁，报警等。 AT89C51 提供以下标准功能： 4k 字节 Flash 闪速存储器 128 字节部 RAM，32 个 I/O 口线两个 16 位定时 /计数器，一个 5 向量两级中断结构，一个全双工串行 通信口，片振荡器及时钟电路。同时， AT89C51 可降至 0Hz 的静态逻辑操作， 并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止 CPU 的工作，但允许 RAM， 定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存 RAM 中的容， 但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。 AT89C51 的引脚图如图 2 所示。 3.1.2 单片机最小系统设计 单片机最小系统就是指能使单片机工作的最少的器件构成的系统。因 为单片机已经包含了数据存储器和程序存储器，所以只要在其外部加上时钟电路 和复位电路就可以构成单片机最小系统。 (1)单片机工作需要晶振给 CPU提供频率，时钟电路就是给单片机提供晶振频 率 的 电 路 。 图 3 是 时 钟 电 路 的 PROTEUS 仿 真 图 。 单片机允许的振荡晶体可在 1.2～24MHz之间选择，一般为 11.0592MHz，电容 C2，C3的取值对振荡频率输出的稳定性、 大小及振荡电路起振速度有一定的影响， 可在20～100pF之间选择，典型值位 30pF （2）计算机每次开始工作， CPU和系统中的其他部件都必须要有一个确定 的初值，即复位状态。图 4是单片机复位电路仿真图。 单片机 RST引脚是高电平有效。 单片机在上电瞬间 C1充电，RST引脚端出现正 脉冲，只要 RST断保持两个机械周期（大约 10ms）以上的高电平，单片机就能复 位。在单片机工作后，如果还想再次复位，只需按下开关，单片机就能重新变成 复位状态。当晶体振荡频率为 12MHz时，RC的典型值为 C=10μF，R=8.2KΩ。 3.1.3 矩阵键盘设计 一组键或者一个键盘，需要通过接口电路和 CPU相连接， CPU可以采用查 询接口或者中断的方式了解有没有键被按下，并检查是哪个键被按下。无论是查 询方式还是中断方式都要用到单片机的 I/O口。由于单片机 I/O口较少的原因， 当系 统中需要用到较多按键时，为了能够更合理更有效地利用单片机的 I/O口，一般采 用矩阵键盘的方式来实现多按键的功能。 图 5 是 4x3 矩 阵 键 盘 在 PROTEUS 中 的 电 路 原 理 仿 真 图 。 矩阵