液晶显示密码锁论文1

液晶显示密码锁论文1

1.武威职业学院应用电子技术专业（专科）毕业设计（论文）题目 多功能电子密码锁 姓名 朱三雄 学号 导师 郭瑞涵 完成日期 2016.6.24 电子信息工程系 摘要 随着人们生活水平的提高随着安全性的提高，如何实现家庭防盗的问题变得尤为突出。 传统的机械锁由于结构简单、安全性能低，无法满足人们的需求。 在科学技术不断发展的今天，电子密码防盗锁作为防盗卫士的作用越来越重要。本设计的题目是一种基于单片机的电子密码锁的设计。 该系统由低功耗CMOS E²PROM作为主控芯片和数据存储单元，并结合外围键盘组成。

2、输入、液晶显示、报警、开锁等电路模块。 它可以完成以下功能： 输入正确的密码，开门； 密码输入错误报警； 密码可以根据用户的需要进行更改。 该密码锁具有设计方法合理、简单、成本低、安全实用等特点，具有一定的推广价值。关键词：电子密码锁、报警器、液晶显示、目录、前言二、第一章简介11.1 项目背景 11.2 项目设计目标 1 第 2 章系统方案论证 22.1 主控部分 22.2 密码输入方式的选择 2 第 3 章系统总体设计 43.1 系统总体设计 43.2 系统硬件设计 53.2.1 .2.2 存储芯片 2.3 监控 8 第 4 章硬件设计 104.1 重点

3、磁盘输入模块 114.2 密码存储模块 114.3 复位电路 124.4 晶振电路 134.5 显示模块 134.6 报警电路 144.7 开锁控制电路 14 第五章系统软件设计 155.1 系统程序流程图 155.1.1 主程序流程图 155.1.2 按键功能程序流程图 165.1.3 开锁程序流程图 17 开锁子程序 18 致谢 20 参考文献 21 二、前言 随着科学技术的不断发展，人们对日常生活中的安全、保险装置的要求越来越高。 电子安全密码锁是基于这一需求所要求的安全装置的设计理念和应用，与常见的安全密码锁不同。从系统设计的角度来看，电子安全密码锁是一个实体域定义的概念。 与机械安全密码锁相比，它们设计/实现简单，密码设置灵活，制造成本低。

4、其他优点，每一个开锁意向码都会触发安全密码锁内部的一次开锁动作，可以称为安全密码的“开锁事件”。 解锁事件序列包含一系列有序的解锁事件。 只有电子安全密码锁完全匹配后，电子安全密码锁才能逐渐打开。 如今，智能电子密码锁的发展已经达到了很高的水平。 由于电子元件特别是单片机应用的空前发展，近年来无论是功能性还是稳定性都比较全面。 在保密性方面，实现了人眼识别和指纹识别。 ，人声识别基本上是电影里看到的，现实中也有。国外发展比较早，所以应用很广泛。 主要用于家居、银行、保险柜等价格昂贵的场所，在国内这方面也发展很快。 无论是自己开发的还是进口的，都用在重要的地方。 还有很多应用。 由于价格比普通电子锁贵，所以早年很少使用。 现在它们变得越来越普遍。 未来发展

5.它也将被越来越多的公众所采用。 由于其功能和安全性是电子锁无法比拟的，因此其发展前景非常大。 第一章引言 1.1 选题背景 随着人们生活水平的提高和安全意识的增强，对安全的要求也越来越高。 锁自古以来就是守门的铁将军。 人们对他们的要求很高。 它们必须安全可靠、防盗且易于使用。 这也是锁具制造商长期关注的主题2。 随着电子技术的发展，出现了各种电子产品，电子密码锁就是其中之一。 据相关资料显示，电子密码锁的研究始于20世纪30年代，早已在一些特殊场所得到应用。 这种锁通过在键盘上输入一组密码来完成解锁过程。 研究这种锁的初衷是为了提高锁的安全性。由于电子锁拥有大量的钥匙（密码），因此可以与机械锁配合使用，可以避免

6、钥匙被伪造，留下安全隐患。 电子锁只需记住一组密码，不需要携带金属钥匙。 这免去了人们携带金属钥匙的麻烦，受到越来越多的人的赞赏。 电子锁的种类有很多，例如数码锁、指纹锁、磁卡锁、IC卡锁、生物识别锁等，但比较实用的一种是按钮式电子密码锁。 1.2 方案设计目标 本设计采用单片机作为主控芯片，结合外围电路和软件程序，构成电子密码锁系统。 可以实现： 1、在正确输入密码的前提下，锁将被解锁，并出现正确的提示； 2、密码输入错误时，蜜蜂锁将被解锁。 蜂鸣器报警，键盘暂时锁定； 3、密码可根据用户需要更改。 4 为防止误操作，更改密码需要两次确认。 5 密码输入错误3次将锁定键盘。 6 断电后密码保存功能。 第二章系统方案演示 2.1 主控部分方案一：采购

7、采用数字电路控制。 采用双JK触发器组成的数字逻辑电路作为密码锁的控制核心。 密码存储在JK触发器中，通过比较器与输入密码进行比较，判断结果是否一致。 4、采用数字电路设计的优点是设计简单，但控制精度和灵活性较差，所以不采用。 方案二：采用以单片机为核心的控制方案。 选择单片机作为系统的核心部件，实现控制和处理功能。 单片机具有资源丰富、速度快、编程方便等优点。 利用单片机内部的随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）及其引脚资源、外部液晶显示器（LCD）、键盘输入等实现数据处理、传输和显示功能，基本上可以达到了设计指标，综合考虑，本系统采用方案2。 2.2 密码输入方式选择1：指纹输入

8、识别指纹识别技术主要涉及四个功能：读取指纹图像、提取特征、保存数据和比对。 通过指纹读取装置读取人体指纹的图像，然后对原始图像进行初步处理，使其更加清晰，然后通过指纹识别软件建立指纹特征数据。 软件从指纹中找到称为“节点”()的数据点，这些数据点是指纹线的分叉点、终止点或圆的坐标位置。 这些点同时具有七个以上的独特特征。 通常，一根手指上平均有 70 个节点，因此该方法将产生大约 490 个数据。 这些数据通常称为模板。 通过计算机模糊比较的方法，对两个指纹模板进行比较，计算其相似度，最终得到两个指纹的匹配结果，从而判断输入结果是否正确。考虑到本方案的软硬件太复杂，成本高，不是

9. 采用。 方案二：矩阵键盘输入识别。 由按键组成的矩阵键盘的每一行线和每一列线都对应一条I/O端口线。 关键位置设置在行线和列线的交点处。 当按下某个键时，会发现某行线与某列线接触，只要确定是哪两根线接触，即哪两根I/O口线接触，就可以确定是哪一个按键被感动了。 行线设计为上拉线，初始设置为高电位，而列线保持浮动并初始设置为低电位。 通过连续读取线路端口线或中断来触发按键扫描。 当发现有按键按下时，将列线逐一置为低，将其他列线置为高，并读取行线端口线。 当列线拉低且行线也拉低时，判定两线交叉处的按钮被按下。 每个按键都可以通过程序分配一个功能来完成密码识别。 该方案简单，易于实现，因此采用。 第三章系统总体设计 3.1 系统总体设计 本设计主要由单片机组成

10、由计算机、矩阵键盘、液晶显示器、密码存储器组成。 矩阵键盘用于输入数字密码并实现各种功能。 用户通过与单片机连接的矩阵键盘输入密码，然后单片机将用户输入的密码与用户保存的密码进行比较，判断密码是否正确，然后控制高低电平引脚传送到开锁电路或报警电路来控制开锁。 或者报警，实际使用时只需将单片机的负载从继电器改为电子密码锁的电磁铁吸合线圈即可。 系统总体框图如图3-1所示。 显示模块 键盘输入模块 报警电路 复位电路 解锁电路 密码存储模块 图 3-1 系统结构框图 各模块功能如下： 1 键盘输入模块：分为密码输入按钮和若干功能按钮，用于完成密码锁定输入功能。 2 显示模块：用于显示和操作系统状态

11.提示功能。 3、复位电路：完成系统的复位。 4 报警电路：用于完成密码输入错误时的报警功能。 5 密码存储模块：用于完成断电存储功能，使修改后的密码在断电后仍能保存。 6 开锁电路：利用继电器和发光二极管模拟开锁并完成开锁和开锁提示。 3.2 系统硬件设计 3.2.1 单片机是低功耗、高性能的CMOS 8位单片机。 它包含8K字节ISP（In-）Flash只读程序存储器，可重复擦除和写入1000次。 该器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统和80C51引脚结构，芯片集成了通用8位中央处理器和ISP Flas

12.h存储单元，功能强大的微型计算机，可以为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案7。 具有以下标准功能：8k字节Flash、256字节RAM、32位I/O线、看门狗定时器、2个数据指针、3个16位定时器/计数器、1个6向量2级中断结构、完整-双工串口、片内晶振和时钟电路。 此外，它还可以降低至0Hz静态逻辑操作，并支持2种软件可选的省电模式。 在空闲模式下，CPU 停止工作，并允许 RAM、定时器/计数器、串口和中断继续工作。 在掉电保护模式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机的所有工作停止，直到下一次中断或硬件复位。 引脚布局如图 3-2 所示。 图3-

13. 2 芯片引脚P0 为8 位开漏双向I/O 口，每个引脚可吸收8TTL 栅极电流。 当第一次向P1端口引脚写入1时，定义为高阻输入。 P0可用于外部程序数据存储器，可定义为数据/地址的第八位。 端口 P1 是一个 8 位双向 I/O 端口，带有内部上拉电阻。 P1端口缓冲器可以接收和输出4TTL栅极电流。 P1口引脚写1后，内部拉高，可作为输入使用。 当P1端口被外部下拉至低电平时，将输出电流。 这是由于内部上拉所致。 P2 端口是一个 8 位双向 I/O 端口，带有内部上拉电阻。 P2端口缓冲器可以接收和输出4路TTL栅极电流。 当向P2口写入“1”时，其引脚被内部上拉电阻拉高。 高并用作输入。 因此，当用作输入时，P2端口引脚被外部拉低，输出电流。

14. 这是由于内部上拉所致。 当端口P2用于访问外部程序存储器或16位地址外部数据存储器时，端口P2输出地址的高八位。 当给出地址“1”时，它利用内部上拉。 当读写外部八位地址数据存储器时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。 P3口作为一些特殊功能引脚的替代功能， P3.0 RXD（串口输入口） P3.1 TXD（串口输出口） P3.2 /INT0（外部中断0） P3.3 /INT1（外部中断） 1) P3.4 T0（定时器0外部输入） P3.5 T1（定时器1外部输入） P3.6 /WR（外部数据存储器写选通） P3.7 /RD（外部数据存储器读门控）主要特性如表3-1所示。 表3-1

15、主要特点 兼容MCS-51命令系统 8k可重复擦除（>1000次） ISP Flash ROM 32个双向I/O端口 4.5-5.5V工作电压 3个16位可编程定时器/计数器时钟频率 0-33MHz全双工 UART 串​​行中断线 内部 RAM 2 个外部中断源 低功耗空闲和省电模式 中断唤醒 省电模式 3 级加密位 看门狗 (WDT) 电路软件设置 空闲和省电功能 灵活的 ISP 字节和分页编程 双数据寄存器3.2.2 存储芯片采用美国Atmel公司的低功耗CMOS E²PROM。 它包含256×8位存储空间，具有宽工作电压（2.55.5 V），大量擦除和写入（大于10

16000次）、写入速度快（小于10毫秒）、抗干扰能力强、不易丢失数据、体积小等特点。 而且它是串行设备，使用I²C总线进行数据读写，占用资源和I/O线极少，并且支持在线编程，实时数据访问非常方便。 里面有一个片内地址寄存器。 每个数据字节写入或读取后，地址寄存器自动加1，以允许读写下一个存储单元。 所有字节均在一次操作中读取。 为了减少总体写入时间，一次操作最多可以写入 8 字节数据。 I2C总线是一种两线总线，用于IC器件之间的连接。 它通过两条线：SDA（串行数据线）和SCL（串行时钟线）在连接到总线的设备之间传输信息，并根据其地址来识别每个设备。运气好的话

17、采用I²C协议，采用主/从双向通信，主机（通常是单片机）和从机（）都可以工作在接收器和发送器状态。 主机生成串行时钟信号（通过 SCL 引脚）并发出控制字来控制总线传输方向并生成启动和停止条件。 无论是主机还是从机，接收到一个字节后都必须发送确认信号ACK。 控制字由8位二进制数组成。 发送启动信号后，主机会发送控制字来选择从机并控制总线传输方向。 引脚说明： SCL 为串行时钟：串行时钟输入引脚用于产生设备所有数据发送或接收的时钟。 这是一个输入引脚。 SDL是串行数据/地址：双向串行数据/地址引脚用于发送或接收设备的所有数据。 SDL 是开漏输出引脚。

18. 与其他漏极开路输出或集电极开路输出进行线或。 A0、A1、A2为设备地址输入端：使用24C02时，最多可级联8个设备。 如果总线上只有一个24C02被寻址，则这三个地址输入引脚A0、A1和A2可以悬空或连接到Vss。 WP 被写保护：如果 WP 引脚连接到 Vcc，则所有内容都被写保护，并且只有当 WP 引脚连接到 Vss 或悬空时才能读取，从而允许器件执行正常的读/写操作8。 引脚图如图3-3 所示。 图3-3 引脚图 3.2.3 显示 目前字符型液晶模块已经是单片机应用设计中最常用的信息显示器件。 1602型液晶显示模块具有体积小、功耗低、显示内容丰富的特点。 1602型液晶屏可显示2行16个字符，8位数字

19、数据总线D0D7和RS、R/W、EN三个控制口工作电压为5V，具有字符对比度调节和背光功能。 1602 型液晶屏接口信号说明如表 3-2 所示。 表 3-2 1602 型液晶屏接口信号说明 引脚 1 VSS 电源地 引脚 9 D2 双向数据线 引脚 2 VDD +5V 电源 引脚 10 D3 双向数据线引脚 3 VEE LCD 偏置信号引脚 11 D4 双向数据线引脚 4 RS 数据/命令选择端引脚 12 D5 双向数据线引脚 5 R/W 读/写选择端引脚 13 D6 双向数据线引脚 6 E 使能端引脚 14 D7 双向数据线引脚 7 D0 双向数据线引脚 15 BLA 背光正极引脚 8 D1 双向数据线引脚 16 BLK 背光负极 主要技术参数： 1602 型液晶屏主要技术参数

20. 编号如表 3-3 所示。 表 3-3 1602 型液晶屏主要技术参数 显示容量 16×2 个字符 芯片工作电压 4.55.5V 工作电流 2.0mA（5.0V） 模块最佳工作电压 5.0V 字符尺寸 2.95×4.35 (WXH) mm 基本操作 程序： 读取状态：设 RS=L、RW=L、E=H 输出：D0D7=状态字 读取数据：设 RS=H、RW=H、E=H 输出：无写指令：设 RS=L，RW =L，D0D7=命令码，E=高脉冲输出：D0D7=数据 写数据：设 RS=H，RW=L，D0D7=数据，E=高脉冲输出：无第四章硬件设计本系统的外围电路包括键盘输入部分、密码存储部分、复位部分、显示部分、报警部分和解锁部分。

21、根据实际情况，键盘输入部分选用4×4矩阵键盘，显示部分选用字符型液晶显示器，密码存储部分采用芯片。 原理图如图4-1所示。 图4-1 电路原理图 4.1 键盘输入模块 由于本设计中使用的按键数量较多，不适合独立按键键盘。 采用矩阵键键盘，由行和列组成。 它也被称为柱键盘。 键位于行和列的交叉点。 密码锁的密码是通过键盘输入的。 与独立按键键盘相比，节省了大量的I/O口。 本设计采用的4×4键盘不仅可以完成密码的输入，还可以作为特殊功能键使用。 键盘上各个按键的功能是在程序设计中设定好的。 其与单片机的连接如图4-2所示。 图4-2 键盘输入模块 4.2 密码存储模块

22、图4-3所示的引脚1、2、3是三根地址线，用于确定芯片的硬件地址。 在测试开发板上，它们都接地，5脚和8脚分别是正负电源。 引脚 8 SDL 是串行数据输入/输出。 数据通过该双向 I²C 总线串行传输，并连接到测试开发板上微控制器的 P3.6。 6脚SCL是串行时钟输入线，连接到测试开发板上单片机的P3.7。 SDL和SCL都需要在正电源和正电源之间有一个5.1K的上拉电阻。 引脚 6 连接至 P3.5。 它有一个片上地址寄存器。 每个数据字节写入或读取后，地址寄存器自动加1，以允许读写下一个存储单元。 所有字节均在一次操作中读取。以减少总写入量

23.一次操作最多可以写入8个字节的数据。 图4-3 密码存储电路 4.3 复位电路 单片机复位就是使CPU 和系统中的其他功能部件处于某种初始状态，并从该状态开始工作。 接通电源的瞬间，电容C2上的电压很小，复位下拉电阻上的电压接近电源电压，即RST为高电平。 在电容器充电过程中，RST端电压逐渐下降。 当RST端上的电压小于一定值后，CPU就退出复位状态。 由于电容C2足够大，可以保证RST高电平有效时间大于24个振荡周期，CPU能够可靠复位。 电路如图4-4所示。 图4-4 复位电路 4.4 晶振电路引脚XTAL1 和XTAL2 连接晶振和电容C2 和C3，如图4-5 所示。 晶振、电容C2

24、C3与片内与非门（作为反馈和放大元件）构成电容性三点振荡器。 振荡信号频率与晶振频率和电容C2、C3的容量有关，但主要由晶振频率决定，范围在 530pF之间，电容C2、C3的取值范围在530pF之间。 根据实际情况，本设计采用12MHZ作为系统的外部晶振。 电容值为30pF。 电路图如图4-5所示。 图4-5 晶振电路 4.5 显示模块 显示部分由液晶显示器代替普通数码管来完成。 解锁时，按下键盘上的解锁按钮后，使用键盘上的数字键09输入密码。 每按一个数字键后，显示屏上会显示一个*，输入的数字越多，显示屏上就会显示*。 密码输入完成后，按确认键。 如果输入的密码正确，液晶显示屏将显示“DOOR OP

25.EN”，单片机P2.0脚输出低电平，使三极管T2导通，电磁铁吸合，继电器开关跳变，电子密码锁打开。如果密码为不正确，液晶显示屏会显示“CODE WRONG”，P2.0输出高电平，电子密码锁无法打开。通过液晶显示屏，可以清楚地判断密码锁的状态，电路图如图所示如图 4-6 所示。 图 4- 6 显示电路 4.6 报警电路 报警部分由陶瓷压电发声器件及外围电路组成，通电后不发出声音，按键时发出“叮”的一声。当密码输入错误时，单片机P2.1脚为低电平，三极管T3导通，蜂鸣器发出噪声报警。如图4-7所示 图4-7报警电路 4.7 开锁控制电路 开锁控制电路功能

26、输入正确密码后即可开锁。 该系统使用微控制器的一个引脚发送信号。 继电器经晶体管放大后驱动电磁阀开锁。 用户可以通过键盘设置任意密码并将其存储为锁码命令。 只有当用户操作键盘时，单片机的电源端才能得到3V电源。 否则，微控制器处于省电模式。 解锁步骤如下：首先按键盘上的解锁按钮，然后使用键盘上的数字键09输入密码，最后按确认按钮。 当用户输入密码时，单片机自动识别密码，如果密码不匹配，则发出警报。 只有密码正确时，单片机才能将继电器置于解锁状态。 具体电路如图4-8所示。 图4-8 解锁电路 第五章系统软件设计 5.1 系统程序流程图 5.1.1 主程序流程图 主程序设计流程图如图5-1 所示。

27. 开始初始化。 修改解锁密码。 正确输入旧密码。 N、原密码相同。 Y. 解锁错误。 警报。 显示。 按键功能程序键值=09？ 键值=解锁？ 键=确认？ 键值=设置？ 返回密码输入程序 确认程序 设置程序 解锁程序 YN 图5-2 按键功能流程图 5.1.3 解锁程序流程图 解锁程序流程图如图5-3 所示。 LCD初始化 按解锁键输入密码确认程序解锁N 输入的密码是否正确？ 解锁成功后报警程序返回Y。 图5-3 解锁流程图。 解锁子程序 if(N=6) if(=0)/重置密码功能不启用 for(i=0;i

28. =)i+;else +;if(=3)/当错误输入次数达到3次时，触发报警并锁定键盘(er);for(i=0;i

29. n);(er);for(j=0;j

30.显示=1； /允许重置密码输入=0; / 正确的计数器清零。 致谢 在这所大学的最后一页，我要感谢很多人。 首先，我要感谢我的指导老师郭瑞涵老师，他全程陪伴我完成了整个毕业典礼。 在设计过程中，老师多次向我询问研究过程，给予我指点，帮助我开拓研究思路，并给予我温暖的鼓励。 老师一丝不苟的作风、严谨求实的态度、脚踏实地的精神深深地感动了我。 当我遇到困难、不知所措时，王老师总能给我中肯的意见。 我从心底里感谢他。 我还要感谢我们每个班的老师。 没有您的谆谆教诲，就没有我们的今天。 当然，我还要感谢宿舍的兄弟们在我完成论文的过程中给予我的帮助和鼓励，陪伴我度过了这四年的生活。最后我要感谢的人是我

31. 我的父母，谢谢你们的支持。 现在我即将告别我的学校、老师、同学，以及我三年的大学生活。 虽然依依不舍，但我对未来充满信心。 最后，我要感谢所有在我大学期间遇见我和我的人。 有了你们的陪伴，我的大学生活才会丰富多彩！ 参考文献1 叶启明． 单片机制作的新型安全密码锁J.家用电子． 2000年第6期2郭海英。 基于单片机的电子防盗密码锁设计。现代电子技术。 2005年第3期3李明熙。 新型电子密码锁设计.机电产品开发与创新. 2004年第8期4 董继成。 一种新型安全单片密码锁。电子技术。 2004年第3期5祖龙奇。 刘仁杰. 孙钉. 1 一种新型电子密码锁J.电子世界． 2001年第6期6李明熙。 新型电子密码锁设计.机电产品开发与创新. 2004年第5期7曲桂荣。 实用电子密码锁J．家用电子． 2000年第3期8杨茂涛。 一种电子密码锁的实现J．福建计算机． 2004年第9期9张君模。 中级教程微控制器原理与应用M.北京：北京航空航天大学出版社10肖红兵． 跟着我使用单片机M.北京:北京航空航天大学出版社 21