单片机课程设计密码锁设计

1 设计课题任务、功能要求说明及总体方案介绍

1.1 设计课题任务

设计一个具有特定功能的密码锁。该密码锁上电或按键复位后能自动显示系统提示符“P.”，进入准备工作状态。该密码锁具有系统原始密码888888，用户可以设定并存储用户密码，密码输入时应处于保密显示状态，密码输入正确时应显示密码输入正确提示信息，否则，显示密码输入错误提示信息。

1.2 总体方案介绍及工作原理说明

（1）原始密码的设定，此密码是固定在程序存储器ROM中，假设预设的密码为“888888”共6位密码。

（2）密码的输入：采用按键来完成密码的输入，输入时密码处于显示保密状态，输入六位密码后，自动结束输入，并判断其正确性

（3）密码若输入错误，显示输入错误提示信息，密码输入正确后，可以用键盘任意输入数字，若按下第八个按键，则进入修改密码

（4）密码修改：可以任意输入“1-7”中的六位数字作为密码，密码输入时处于保密显示状态，六位密码输入结束确认后显示P.。

图1 设计总框图

2 密码锁硬件系统的设计

2.1 密码锁硬件系统各模块功能简要介绍

此次课程设计是基于单片机控制的电子密码锁，结合主要设计条件，本设计由单片机系统、独立式键盘、LED显示和报警系统组成,系统能完成开锁、错误报警、密码修改功能等功能，设计硬件系统如下:

(1)单片机系统：

此次课题采用一种是用以AT89S52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口与显示器段控相连，输入段控码，P2口输入位控码。

(2)独立式键盘接口电路：

此次课程设计采用独立式键盘，与P1口相连，键按下则会使该端口变成低电平，单片机读P1口，通过对P1口数据的判断来确定哪一个键按下。

(3)数码管显示模块：

此次课程设计采用的是共阴数码管，P0口段控，P2口送位控，八个数码管共用八根段控，由位控决定在哪一位显示。本次采用的是数码管动态显示法，先给数码管送位控，再送位控，延时1ms左右让显示稳定，利用人眼的视觉反应时间，八位的滚动显示，人眼看来是静态的，从而实现了动态显示的功能。(4)报警系统：

此次课程设计，当输入密码错误后，系统报警，报警装置由一扬声器实现，给P3.1口规律性的赋低电平，使扬声器鸣报警、二极管发光。

(5)电源电路：

该密码锁设计了一个电源电路用一个发光二级管显示电源电路的通/断情况。另外，系统也可通过下载口接通电源，且都与单片机EA引脚连接给整个硬件系统供电。

(6)复位及振荡电路：

时钟电路工作后，在REST管脚上加两个机器周期的高电平，芯片内部开始进行初始复位。本设计晶振选择频率为12MHZ，电容选择33pF。经计算得单片机工作的机器周期为：

12×（1÷12M）=1us。

（7）下载口：

该密码锁系统设计了一个下载口用于单片机系统的程序导入，附带可以作为补充电源只用，即用一个引脚接电源VCC，因此可以实现程序输入和供电。

2.2 密码锁电路原理图、PCB图、元器件布局分布图

电路原理图见附录A

PCB 顶层图见附录B

PCB 底层图见附录B

元器件布局图见附录C

2.3 密码锁元器件清单

元器件清单见附录D

3 密码锁软件系统的设计

3.1 密码锁设计使用单片机资源的情况

原始密码存放在内部程序存储器中，78H-7FH单元做字形代码缓冲区，70H-77H单元做数据比较缓冲区，61H-66H作为新密码存放区，88H-8DH做密码缓冲区。

3.2 密码锁设计软件系统各模块功能简介及流程图

密码锁软件的设计主要包括：键盘扫描、密码显示、密码比较、密码修改、错误报警。

程序设计总流程图如图2所示：

图2 程序设计总流程图

3.2.1 键盘扫描程序：

本设计采用独立式键盘，共八个按键，程序开始时，先给P1口送高电平，有按键按下后，相应的P1口线会变为低电平，将P1口的电平取反，再送到20H 中，20H为可位寻址区，通过查询20H的八位，即可得到是哪个按键按下，就可以转向每个按键所要执行的程序。

键盘扫描程序流程框图如图3所示：

图3 键盘扫描程序流程图

3.2.2 显示程序：

本设计采用数码管共阳极显示，位控由P0口输出，段控由P2口输出，程序开始后，先对程序初始化，选好寄存器以及查表显示的表地址，先将低位位控

码送到P2口，然后通过查表得到段控码，并送到该位，这样依次查完八位，使八位数码管显示，以此循环。

显示程序流程图如图4所示：

图4 显示程序流程图

3.2.3 密码判断程序：

原密码存放在内部程序存储器中，程序开始后，上电后通过键盘输入六位密码来解锁，六位密码输入完后，会自动判断是否与原始密码相同，相同的话可以解锁，解锁后可以更改用户密码，若与原始密码不同，则出错报警，然后按复位键可以重新输入。修改完用户密码后若再解锁，步骤与上述相同。

密码判断程序流程图如图5所示：

图5 密码判断程序流程图

3.2.4 错误报警程序

密码输入错误后，会进入自动错误报警，报警时数码管上会显示“ERROR”字样，蜂鸣器会响，与蜂鸣器连在一起的LED灯也会亮，从而实现错误报警。

错误报警程序流程图如图6所示：

图6 密码修改程序流程图

3.3 密码锁设计程序清单

程序清单见附录E

4 设计结论、缺陷分析、仿真结果、心得体会、教学建议

4.1 密码锁设计结论及使用说明

该密码锁基本实现了开锁，修改用户密码，错误报警等功能，具有一定的应用推广价值。

密码锁上电后，屏幕上会显示“P.”,通过键盘可以输入六位密码，保密显示“口”形；密码输完后，密码正确则自动开锁，出现上“口”形，并可以任意输入1-7在数码管显示，若错误数码管会出现“ERROR”和蜂鸣器与LED灯间歇性鸣叫、闪烁报警，按复位键返回重输。密码正确后按下第八个键出现六“_”，“口”形显示保密输入六位新密码，完成后按第八个键确认后又可回到输密码状态“P.”；在修改密码后，如果出现密码输入错误，也会出现“ERROR”字样和蜂鸣器与LED的报警，但可按任意键返回到输密码状态重新输入密码状态；现在可以摆脱复位键，可重复修改密码。

4.2 密码锁设计的缺陷分析

本设计的密码锁不能进行掉电保护，即用户修改密码后不能进行密码保存，掉电后密码就变为原始密码，在实际应用中还须进行改进，例如在硬件电路中加入存储芯片24C02。由于硬件电路的限制，按键过少，使有些功能缺失或复杂，在实际应用中可采用行列式键盘。

4.3 密码锁的仿真结果

为了能让本次课程设计的准确性特用Protues仿真软件做了仿真如图7：

图7 仿真图P点的显示