1、單片機原理及系統課程設計專業:班級:姓名:學號:指導教師:實驗日期:年 月 日單片機電子密碼鎖實驗原理:采用一種是用以 AT89S51為核心的單片機控制方案。 利用單片機靈活 的編程設計和豐富的 IO 端口,及其控制的準確性,不但能實現基本的密 碼鎖功能,還能添加調電存儲、 聲光提示甚至添加遙控控制功能。其原理 如圖所示。單片機控制方案通過比較以上兩種方案, 單片機方案有較大的活動空間, 不但能實現 所要求的功能而且能在很大的程度上擴展功能, 而且還可以方便的對系統 進行升級,所以我們采用后一種方案。本方案采用一種是用以 89S51為核心的單片機控制方案。 利用單片機 靈活的編程設計和豐富的

2、I/O端口, 及其控制的準確性, 實現基本的密碼 鎖功能。 初步設計思路如下:輸入密碼用矩形鍵盤,包括數字鍵和功能鍵。LED 數碼管顯示輸入密碼,用 74JS247驅動數碼管發光顯示數碼,用 74LS138控制各位顯示器分時進行顯示。用發光二極管代替開鎖的電路,發光表示開鎖。輸入密碼錯誤次數超過 3次,系統報警。打開電源后,顯示器顯示“ 000000” ,設原始密碼為“ 123456” ,只要 輸入此密碼便了開門。這樣可預防停電后再來電時無密碼可用。按“ C ”鍵,清除顯示器為“ 000000” 。欲重新設定密碼,先輸入密碼在案“ *” 。輸入密碼,再按“ D ”鍵。若密碼與設定密碼相同,則開

3、門。否則顯 示器清為“ 000000” 。軟件的設計主要包括鍵盤鍵值的讀取, LED 顯示程序,密碼比較程序 和報警程序。鍵盤電路設計:使用矩陣鍵盤, 所以本設計就采用行列式鍵盤, 同時也能減少鍵盤與 單片機接口時所占用的 I/O線的數目, 在按鍵比較多的時候, 通常采用這 樣方法。其原理如圖 1。圖 1 矩陣鍵盤每一條水平(行線與垂直線(列線的交叉處不相通,而是通過一 個按鍵來連通, 利用這種行列式矩陣結構只需要 N 條行線和 M 條列線, 即 可組成具有 N ×M 個按鍵的鍵盤。在這種行列式矩陣鍵盤非鍵盤編碼的單片機系統中, 鍵盤處理程序首 先執行等待按鍵并確認有無按鍵按下的程序

4、段。當確認有按鍵按下后, 下一步就要識別哪一個按鍵按下。 對鍵的識別 通常有兩種方法:一種是常用的逐行掃描查詢法; 另一種是速度較快的線 反轉法。 對照圖 1所示的 4×4鍵盤,說明線反轉個工作原理。首先辨別鍵盤中有無鍵按下, 有單片機 I/O口向鍵盤送全掃描字, 然 后讀入行線狀態來判斷。方法是:向行線輸出全掃描字 00H ,把全部列線 置為低電平,然后將列線的電平狀態讀入累加器 A 中。如果有按鍵按下, 總會有一根行線電平被拉至低電平從而使行線不全為 1。判斷鍵盤中哪一個鍵被按下使通過將列線逐列置低電平后, 檢查行輸 入狀態來實現的。方法是:依次給列線送低電平,然后查所有行線狀態

5、, 如果全為 1,則所按下的鍵不在此列;如果不全為 1,則所按下的鍵必在 此列,而且是在與零電平行線相交的交點上的那個鍵。具體的功能設計如表 1:表 1 按鍵功能 LED 顯示電路本系統設計的顯示電路是為了給使用者以提示而設置的。 本系統的顯 示采用串行顯示的方式, 只使用單片機的一個串行口, 利用 74LS247驅動 數碼管發光顯示數碼和 74LS138控制位選信號, 就可以完成單片機的顯示 功能,顯示電路的電路原理圖如圖 2所示。用 P0.0 P0.3接 74LS247的 A , B , C , D 四端口, 74LS247的輸出口 接 LED 的七段顯示;而 P0.4 P0.6接 74L

6、S138的 A , B , C 三個輸入口, 74LS138的輸出口接 LED 的位顯示。通過軟件實現數字和位控制。 圖 2 LED顯示電路用 74LS247可以控制輸出什么字型。 74LS247的邏輯功能表如表 2:表 2 74LS247的邏輯功能表 用 74LS138控制位循環顯示,其邏輯功能表如表 3:表 3 74LS138邏輯功能表 3 開鎖電路在本次設計中, 基于節省材料的原則, 暫時用發光二極管代替電磁鎖, 發光管亮,表示開鎖;滅,表示沒有開鎖。電路圖如 3所示。當 P2.0口 輸出低電平時,二極管發光,表示開鎖。 圖 3 開鎖電路4報警電路 圖 4報警電路報警模塊由蜂鳴器和單片機

7、組成。 選擇一只壓電式蜂鳴器, 壓電式蜂 鳴器工作時約需要 100mA 驅動電流。蜂鳴器電路如圖 3.4所示。當 89C51的 P2.1口輸出為低電平時,蜂鳴器產生蜂鳴音, 89C51輸出為高電平時, 蜂鳴器不發聲。軟件設計思路:電子密碼鎖工作的主要過程是 LED 數碼管提示開始輸入密碼, 通過鍵 盤輸入密碼, 同時 LED 顯示密碼輸入情況, 按下確認鍵后判斷密碼的正確 性,作出開鎖或報警處理。當輸入密碼連續輸入錯誤 3次時,系統報警。 密碼的設定,在此程序中密碼是固定 40H 45H 中,假設預設的密碼 為 "123456" 共 6位密碼。由于采用兩個按鍵來完成密碼的輸

8、入,那么其中一個按鍵為功能鍵, 另一個按鍵為數字鍵。在輸入過程中, 首先輸入密碼的長度,接著根據密碼的長度輸入密碼的位數, 直到所有長度的密碼都已經輸入完畢; 或者輸 入確認功能鍵之后, 才能完成密碼的輸入過程。 進入密碼的判斷比較處理 狀態并給出相應的處理過程。4. 各子程序設計1 鍵盤掃描子程序鍵盤掃描流程圖如圖 5 圖 5 鍵盤掃描流程圖鍵盤掃描子程序如下:L2: MOV R3,#0F7HMOV R1,#00H L3: MOV A,R3MOV P1,AMOV A,P1MOV R4,ASETB CMOV R5,#04H L4: RLC AJNC KEYININC R1DJNZ R5,L4

9、CALL DISPMOV A,R3SETB CRRC AMOV R3,AJC L3JMP L22 LED顯示子程序LED顯示流程圖如圖 6 圖 6 LED顯示流程圖 LED 顯示子程序如下:DISP:MOV R0,#45HDISP1: MOV A,R0ADD A,#50HMOV P0,ACALL DELAYDEC R0MOV A,R0ADD A,#40HMOV P0,ACALL DELAYDEC R0MOV A,R0ADD A,#30HMOV P0,ACALL DELAY DEC R0MOV A,R0 ADD A,#20H MOV P0,ACALL DELAY DEC R0MOV A,R0 A

10、DD A,#10H MOV P0,ACALL DELAY DEC R0MOV A,R0 ADD A,#00H MOV P0,ACALL DELAY RET3 密碼比較和報警程序 密碼比較和報警流程圖 7 圖 7 密碼比較和報警流程 密碼比較和報警程序:COMP: MOV R1,#45HMOV R0,#35HMOV R2,#06HC1: MOV A,R1XRL A,R0JNZ C3DEC R1DEC R0DJNZ R2,C1CLR P2.0MOV R2,#200C2: MOV R6,#248DJNZ R6,$DJNZ R2,C2C3: INC R5MOV A,R5MOV R5,ACJNE R5

11、,#03H,C4CLR P2.1MOV R5,#00HC4: JMP START系統調試:本次調試采用 Protues 軟件仿真。 首先設計電子密碼鎖的源程序, 源 程序經過匯編后,生成的目標文件經過仿真調試。依次按下 1, 2, 3, 4, 5, 6后, LED 顯示如圖 8圖 8 LED顯示按下確定鍵后,二極管亮,表示密碼正確開門。如圖 9 圖 9密碼正確開門源程序:ORG 00HMOV R5,#00HMOV R7,#00HDJNZ R7,$MOV R7,#10HMOV R6,#06HMOV R1,#35HL1: MOV A,R7MOV DPTR,#TABLEMOVC A,A+DPTRMO

12、V R1,ADEC R1INC R7DJNZ R6,L1START: ORL P2,#0FFHMOV R4,#06HMOV R0,#40H CLEAR: MOV R0,#00H INC R0DJNZ R4,CLEAR L2: MOV R3,#0F7H MOV R1,#00H L3: MOV A,R3 MOV P1,A MOV A,P1 MOV R4,A SETB CMOV R5,#04H L4: RLC AJNC KEYIN INC R1DJNZ R5,L4 CALL DISP MOV A,R3 SETB CRRC AMOV R3,A JC L3JMP L2KEYIN: MOV A,R1XRL

13、 A,#0BH JZ X3MOV A,R1XRL A,#0FH JZ X4MOV R7,#10 D1: MOV R6,#24 DJNZ R6,$ DJNZ R7,D1 D2: MOV A,P1XRL A,R4JZ D2MOV A,R1MOV DPTR,#TABLE MOVC A,A+DPTR MOV R7,AXRL A,#0AH JZ SET0MOV A,R7XRL A,#0BH JZ STARTMOV A,R7XRL A,#0CH JZ L2MOV A,R7 XRL A,#0DH JZ L2 MOV A,R7 XCH A,40H XCH A,41H XCH A,42H XCH A,43H X

14、CH A,44H XCH A,45H CALL DISP JMP L2 X3: JMP DISP2 X4: JMP COMP DISP:MOV R0,#45H DISP1: MOV A,R0 ADD A,#50H MOV P0,A CALL DELAY DEC R0 MOV A,R0 ADD A,#40H MOV P0,A CALL DELAYDEC R0 MOV A,R0 ADD A,#30H MOV P0,A CALL DELAY DEC R0 MOV A,R0 ADD A,#20H MOV P0,A CALL DELAY DEC R0 MOV A,R0 ADD A,#10H MOV P0

15、,A CALL DELAY DEC R0 MOV A,R0 ADD A,#00H MOV P0,A CALL DELAY RETSET0: MOV R2,#06H MOV R0,#40H MOV R1,#30HE1: MOV A,R0 XCH A,R1 INC R0 INC R1 DJNZ R2,E1 CALL DELAY E2: JMP START COMP: MOV R1,#45H MOV R0,#35H MOV R2,#06H C1: MOV A,R1 XRL A,R0 JNZ C3 DEC R1 DEC R0 DJNZ R2,C1 CLR P2.0 MOV R2,#200 C2: MO

16、V R6,#248 DJNZ R6,$ DJNZ R2,C2 C3: INC R5 MOV A,R5 MOV R5,ACJNE CLR R5 ,#03H,C4 P2.1 MOV R5,#00H C4: JMP START DISP2: MOV R0,#35H CALL DISP MOV A,P1 XRL A,R4 JZ DISP2 CALL DELAY JMP START DELAY: MOV R7,#C3 D3: MOV R6,#248 DJNZ R7,D3 RET ORG 300H TABLE: DB 01H 02H 03H 0CH DB 04H 05H 06H 0DH DB 07H 08H 09H 0EH