单片机电子密码锁课程设计

摘要：本系统由单片机系统、矩阵键盘、LED 显示和报警系统组成。

系统能完成开锁、超时报警、密码错误报警基本的密码锁的功能。

除上述基本的密码锁功能外，还具有LED显示功能，本系统成本低廉，功能实用。

关键词：AT89C51，LCD, 电子密码锁，矩阵键盘，报警器第1章系统概述1系统功能随着科技的发展和人们生活水平的提高，如何实现保密防盗这一问题变的尤其的突出，传统的机械锁由于其构造的简单，失效的事件屡见不鲜，电子锁由于其保密性高，使用灵活性好，安全系数高，受到了广大用户的亲昵。

AT89C51实现一基于单片机的电子密码锁的设计，其主要具有如下功能：（1）设置8位密码，密码通过键盘输入，若密码正确，则将锁打开。

（2）状态指示、报警、LCD显示。

密码输入正确时有very good!，welcome to you ^_^等提示信息、密码输入错误数码显示器会出现错误提示，显示“the code is flase!”电子密码锁的设计主要由三部分组成：键盘接口电路、密码锁的控制电路、输出LCD显示电路。

报警蜂鸣器等。

第2章硬件电路方案(系统框图)论证分析设计的要求是要实现密码固定在ROM中，设计的基本思路是，将密码固化，放入表中，在得到按键后，查表比较密码，如果正确，显示”very good!, welcome to you ^_^ ”提示，如果密码错误，打开报警，同时屏幕闪烁以提示密码错误“the code is flase!”。

下图2-1是电子密码锁的总体框架图：电路分为五个部分，显示，键盘输入，报警输出等。

2.1单片机系统：此次课题采用一种是用以80C51为核心的单片机控制方案。

利用单片机灵活的编程设计和丰富的IO端口，及其控制的准确性，进行电子密码锁的设计。

此次课题用单片机P1口与键盘相连，做输入口，P0口与显示器相连，做显示，P2口做显示器扫描。

系统总框图图2—12.2键盘接口电路：此次课程设计采用I/O键盘，与P1口相连，采用扫描法。

设有0——9十个数字密码，和一个确认键。

开机显示input code，等待密码输入，输入8个密码，按确认键后，密码比较。

2.3 LCD显示：此次课程设计8密码LCD显示器，按键后即显示，液晶显示。

P0口送示数据，P2口显示扫描，根据按键次数，第一位显示器显示第一次按的密码，第二位显示器显示第二次按的密码，第三位显示器显示第三次按的密码，依此8位显示器显示第8次按的密码，按键完成后按确认键后，密码对则执行相关动作，不同则显示器清零，提示重新输入。

2.4报警系统：此次课程设计，当输入密码或密码错误时，系统报警，报警装置由一扬声器实现，从P3.7口输出脉冲，使扬声器鸣报警。

第3章硬件设计3.1按键电路设计由于设计要求使用矩阵键盘，所以本设计就采用行列式键盘，同时也能减少键盘单片机接口时所占用的I/O线的数目，在按键比较多的时候，通常采用这样方法。

如图3-2图 3-23.2指示灯及报警蜂鸣器的电路设计指示灯及报警蜂鸣器的电路如下图所示，当输入的密码正确时，灯亮图3-33.3显示电路设计将P0与显示的数据端相连，使其它能动态的传输要显示的数据，将P3的第六位与位选通端相连，选通相应的位。

接线如图3－4所示图3-4第四章程序代码设计分析（程序流程图与源代码）4.1 主程序初始化主程序主要完成初始化、检查有无按键按下、以及调用显示、指示灯等等。

具体模块包括：1、按键识别与编码设计2、显示程序设计3、密码正确返回程序设计4.2按键识别与编码设计当没有按键按下的时候，单片机循环主程序，一旦有按键按下，便转向相应的子程序处理，处理结束再返回。

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N条行线和M条列线，即可组成具有N×M个按键的键盘。

在这种行列式矩阵键盘非键盘编码的单片机系统中，键盘处理程序首先执行等待按键并确认有无按键按下的程序段。

当确认有按键按下后，下一步就要识别哪一个按键按下。

对键的识别通常有两种方法：一种是常用的逐行扫描查询法；另一种是速度较快的线反转法。

对照图4.2所示的43键盘，说明扫描法原理。

首先辨别键盘中有无键按下，有单片机I/O口向键盘送全扫描字，然后读入行线状态来判断。

把每个键都分成水平和垂直的两端接入，比如说扫描码是从垂直的入，那就代表那一行所接收到的扫描码是同一个bit，而读入扫描码的则是水平，扫描的动作是先输入扫描码，再去读取输入的值，经过比对之后就可知道是哪个键被按下。

比如说扫描码送入11101111，前面的1110是代表此时扫描第三行P1.0列，而后面的1111是让读取的4列接脚先设高，若此时第三行的第一列按键被按下，那读取的结果就会变成11101110（注意1111变成1110），其中LSB的第三个bit会由1变成0，这是因為这个按键被按下之后，会被垂直的扫描码电位short，而把读取的LSB的bit电位拉到0，此即为扫描原理。

由于这种按键是机械式的开关，当按键被按下时，键会震动一小段时间才稳定，我们必须在侦测到有按键被按下，就Delay一小段时间，使键盘以达稳定状态，再去判读所按下的键，防抖动；为了避免让89C51误判为多次输入同一按键，要加入按键是否松开，就可以让键盘的输入稳定。

按键的操作面板如下图所示。

共计数字键10个，功能键1个。

如图,10个数字键用来输入密码,ENTER键用来进行输入密码的确认.图4-2按键操作电路4.3整体流程图设计4.3.1开始等待流程系统开始一直显示提示“input code”,并判断有否按键，当有键按下跳出等待4.3.2密码比较及对错处理：密码输入完成之后，进行密码比较，即将设定密码单元40H-48H 的密码与输入密码31H-39H 的密码进行一一比较，如果相同，则密码正确，P3.2置高电平，LED 亮，同时LCD 显示very good!，welcome to you ^_^，如果密码错误，则显示器显示the code is flase!，同时蜂鸣器报警。

4.4源程序代码;===================================================RS BIT P2.7RW BIT P2.6 E BIT P2.5ENTER BIT 22H.0 OPEN BIT P3.6 SPEAK BIT P3.7 PASSBUF EQU 40HKEYNUMBER EQU 41H ;存放识别后的按键号 ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0003H JMP KEY_INT ORG 000BHAJMP INTT0ORG 001BHAJMP INTT1ORG 0030H;========== 主程序开始==============MAIN: MOV 30H,#08H ;输入密码为8位MOV 42H,#200 ;设定报警的时间,42H单元里的数*50MSMOV 43H,#250 ;设定启动时间14的倍数(实际上液晶显示器执行指令占用了时间,开门时间会比14*250MS大)MOV 44H,#00H ;44H号单元存放输入错误的次数MOV 45H,#00H ;45H为定时器0中断次数MOV 46H,#00H ;46H为定时器1中断次数MOV 47H,#250 ;输入密码时间设定,50MS倍数MOV SP,#60HCLR OPENCLR SPEAK ;初始化输出设备CLR ENTER ;标志位初始化MOV TMOD,#11H ;定时器工作方式2MOV TH0,#3CH ;初值50MSMOV TL0,#0BHMOV TH1,#3CHMOV TL1,#0BHSETB EASETB ET0SETB ET1MOV TCON,#00000000B ;电平触发START: MOV R0,30HMOV R1,#31HSS1: MOV @R1,#00HI NC R1DJNZ R0,SS1 ;将输入密码缓冲单元清零MOV P1,#0FH ;初始化按键口MOV R1,#31H ;从31号单元开始存放按建输入的密码CLR 20H ;报警标志清零CLR 21H ;密码超时标志MOV 46H,#00H ;超时后对定时器中断次数清零,便于下一轮重新计时INIT: ACALL SELLCD ;设定液晶工作方式ACALL LINE1 ;在第一行显示MOV DPTR,#MES_P ;显示请输入密码ACALL DISPLAYSETB EX0 ; 开中断,允许键盘输入KEYIN: JB 21H,ERR ;超时转到错误程序JNB ENTER,KEYIN ;等待ENTER按下CLR ENTERCLR EX0 ;密码输入完后锁定键盘;当使用边沿触发时用上面的指令为什么禁止不了中断???;========== 密码判断程序============COMP:MOV DPTR,#PASSMOV R4,30H ;密码的长度MOV A,#0MOV R1,#31HLOOP: MOV R5,AMOVC A,@A+DPTRMOV PASSBUF,A ;取出系统设定的密码MOV A,@R1 ;从31号单元开始取出输入的密码CJNE A,PASSBUF,ERR ;比较MOV A,R5INC AINC R1 ;取下一位DJNZ R4,LOOP;正确MATCH: MOV A,#01HACALL ENABLE ;清屏,光标复位ACALL LINE1 ;从第一行开始显示MOV DPTR,#MES_CACALL DISPLAY ;显示"请进"ACALL LINE2MOV DPTR,#TAB_1ACALL DISPLAYSETB OPEN ;开门MOV 44H,#00H ;输入错误次数清零MOV R6,43HACALL DELAYCLR OPEN ;复位JMP START;错误ERR: ACALL BACKMOV R6,#03HACALL DELAYACALL BACK ;输错提示音,鸣两下MOV A,#01HACALL ENABLEACALL LINE1MOV DPTR,#MES_EACALL DISPLAY ;显示错误MOV R6,#40HACALL DELAYINC 44HMOV A,44HCJNE A,#03H,EE0EE0: JC ERROUT ;输错不到三次返回MOV 44H,#00H ;清零ACALL WRANING ;报警ERROUT: JMP START=========== 按键中断服务程序==========KEY_INT: PUSH ACCPUSH PSWCLR EX0ACALL DELAY10ms ;延时消抖SETB TR1 ;启动定时器ACALL SMKEY ;按键识别MOV A,KEYNUMBER ;返回按键号ACALL BACK ;按键发声MOV R3,ACJNE R3,#0BH,K1 ;ENTER是否按下SETB ENTERCLR TR1 ;按下确认后关毕定时器MOV 446H, JMP KEY_RTNK1: ADD A,#30H ;将按键号转换为ASCⅡ码MOV @R1,A ;将输入的密码存入缓冲单元INC R1 ;修改地址ACALL WRDA TAKEY_RTN: POP PSWPOP ACCSETB EX0RETI=========== 按键识别程序==========SMKEY:MOV A,P1ANL A,#0FHWKEY: MOV B,A ;反转法查询MOV P1,#0F0HNOPMOV A,P1ANL A,#0F0HORL A,BMOV P1,#0FH ;还原P1口初态CJNE A,#0EEH,WKEY1MOV KEYNUMBER,#00HAJMP RETURNWKEY1: CJNE A,#0EDH,WKEY2MOV KEYNUMBER,#01HAJMP RETURNWKEY2: CJNE A,#0EBH,WKEY3MOV KEYNUMBER,#02HAJMP RETURNWKEY3: CJNE A,#0E7H,WKEY4MOV KEYNUMBER,#03HAJMP RETURNWKEY4: CJNE A,#0DEH,WKEY5MOV KEYNUMBER,#04HAJMP RETURNWKEY5: CJNE A,#0DDH,WKEY6MOV KEYNUMBER,#05HAJMP RETURNWKEY6: CJNE A,#0DBH,WKEY7MOV KEYNUMBER,#06HAJMP RETURNWKEY7: CJNE A,#0D7H,WKEY8MOV KEYNUMBER,#07HAJMP RETURNWKEY8: CJNE A,#0BEH,WKEY9MOV KEYNUMBER,#08HAJMP RETURNWKEY9: CJNE A,#0BdH,WKEY10MOV KEYNUMBER,#09HAJMP RETURNWKEY10: CJNE A,#0BbH,WKEY11MOV KEYNUMBER,#0AHAJMP RETURNWKEY11: CJNE A,#0B7H,RETURNMOV KEYNUMBER,#0BH ;判断哪个键按下,返回相应按键号码RETURN: MOV P1,#0FHNOPNOPMOV A,P1CPL AANL A,#0FHJNZ RETURN ;等待按键松开RET;========== 液晶工作方式设置============SELLCD: MOV A,#01H ;清屏,光标复位ACALL ENABLEMOV A,#38H ;设置显示模式,8位两行,5*7点阵ACALL ENABLEMOV A,#0DH ;显示器开,允许内烁ACALL ENABLEMOV A,#06H ;文字不动,光标右移ACALL ENABLERET;========== 液晶执行指令============ENABLE: CLR RSCLR RW ;RS,RW同为低电平时写入指令MOV P0,ACLR E ;E由高变低时执行指令ACALL W AITSETB ERET;========== W AIT ============;判断液晶是否忙的子程序W AIT: MOV P0,#0FFHCLR RSSETB RW ;RW为高,RS为低时可读忙信号CLR ENOPSETB EJB P0.7,WAITRET;========== 显示的起始地址============;在第一行LINE1: MOV A,#80HACALL ENABLERET;在第二行LINE2: MOV A,#0C0HACALL ENABLERET=========== 显示程序============DISPLAY: MOV R7,#00HNEXT: MOV A,R7MOVC A,@A+DPTRCJNE A,#10H,DSPRETDSP: ACALL WRDATAINC R7AJMP NEXT;========== 将A里面的数据写入液晶============WRDATA: SETB RSCLR RWMOV P0,ACLR EACALL W AITSETB ERET;=========== 报警程序============WRANING: SETB TR0ACALL BACKMOV R4,#00HACALL D2JB 20H, WRANINGRET;=========== 发声程序============BACK: MOV R0,#100KK1: CPL SPEAKLCALL DELAY2MSDJNZ R0,KK1 ;不断取反P3.7使其产生一定频率的方波推动扬声器RET ;延时的长短可以改变输出的频率;=========== INTT0 ============;报警时间设定INTT0: PUSH ACCPUSH PSWMOV TH0,#3CHMOV TL0,#0BHINC 45HMOV A,45HCJNE A,42H,INTT0OUTMOV 45H,#00HSETB 20H ;置标志位CLR TR0 ;关闭定时器INTT0OUT:POP PSWPOP ACCRETI;=========== INTT1 ============;输入超时INTT1: PUSH ACCPUSH PSWINC 46HMOV A,46HCJNE A,47H,INTT1OUTCLR TR1 ;关闭定时器SETB 21H ;时间到置标志位MOV 47H,#00H ;中断次数清零INTT1OUT:POP PSWPOP ACCRETI;=========== 延时程序============DELAY: MOV R4,#38HD1: MOV R5,#0F9HDJNZ R5,$DJNZ R4,D1DJNZ R6,DELAY ;14*R6毫秒RETDELAY2MS: MOV R4,#02HD2: MOV R5,#0F0HDJNZ R5,$DJNZ R4,D2RETDELAY10ms: MOV R4,#20D3: MOV R5,#248DJNZ R5,$DJNZ R4,D3RETPASS: DB "08353028"MES_P: DB "input code",10HMES_C: DB "very good!",10HMES_E: DB "the code is flase!",10HTAB_1: DB "welcome to you ^_^",10hEND第五章仿真电路图与效果图5.1仿真电路图原理图5.2 仿真效果图输入正确密码图输入正确密码显示图输入错误密码图输入错误密码显示图第六章PCB图与3D视图6.1PCB图6.2 3D视图6.3 元器件清单：第七章总结时间过得真快，转眼间，一周的单片机课程设计就结束了。