基51单片机电子密码锁设计
Design of electronic code lock based on 51 single chip microcomputer
容摘
年国社会济断进步迅猛发展背景生活水越越高更开始享受高质量生活家家离开锁具说国古代历史种锁记载发展天追求单单锁门工具锁追求体现种心理安全感程中先进技术体验
课题电子密码锁设计该设计采STC89C51控制器进行关键部分运作包括控部分显示部分报警部分电磁锁控制红外遥控接收电源报警选择蜂鸣器显示电方案选取LCD1602显示相关信息户通键盘者红外遥控输入密码数系统判断密码数否正确完成电子密码锁开关键盘具更改密码作采C语言进行软件设计开发手容易通单片机专Keil设计工具实现程序文件执行系统软件设计完成利Proteus完成系统验证成功功验证改善设计完成系统设计求
关键词 STC89C51 密码锁 红外遥控
Abstract
With the rapid development of China＇s economy and the gradual improvement of national living standards people have a higher standard of pursuit in all aspects of daily life Take the locks that our family can＇t live without as an example From ancient Chinese history there have been records and uses of various locks Today people are pursuing more than just a tool to lock doors People＇s pursuit of locks is embodied in a sense of psychological security and advanced technological experience in the use process
The subject is radio electronic code lock The project chooses STC89C51 controller to complete the core work including main control part display part alarm part electromagnetic lock control infrared remote control receiving and power supply Alarm selection buzzer LCD1602 is selected to display the relevant information Users can input password data by keyboard or infrared remote control the system can judge whether the password data is correct control the opening and closing of the electromagnetic lock module and the keyboard can modify the password The software is designed by C It is simple to develop by C The special Keil design tool of MCU is used to complete the execution of program files After the system software design is completed the system is simulated by Proteus and the function is verified successfully To optimize the design and complete the system design requirements
Keywords STC89C51 password lock infrared remote control wireless
目录
容摘 I
Abstract II
第章 绪 1
11研究目意义 1
12国外研究现状 1
13课题研究容 2
第二章 系统方案设计 3
21系统整体架构设计 3
22控制器方案 3
23显示方案设计 4
24线方案设计 5
第三章 系统电路设计 6
31单片机控制模块电路设计 6
32键盘扫描模块电路设计 7
33密码存储电路 8
34液晶显示电路 8
35报警电路 9
36锁控制电路设计 10
37红外遥控接收电路 10
38系统电路 10
第四章 系统软件设计 12
41整体流程 12
42液晶显示 13
43键识 14
44密码设置子程序 15
45红外遥控解码原理 16
第五章 系统测试仿真 18
51 系统仿真 18
511仿真界面说明 18
512密码输入仿真 18
513开锁控制仿真 19
52实物测试 20
521实物电测试 20
522实物密码输入电测试 20
523实物开锁电测试 21
524实物密码输入错误电测试 21
525 实物密码修改电测试 22
结 23
参 考 文 献 24
致谢 25
第章 绪
11研究目意义
年国社会济断进步迅猛发展背景生活水越越高更开始享受高质量生活家家离开锁具说国古代历史种锁记载发展天追求单单锁门工具锁追求体现种心理安全感程中先进技术体验智电子锁发展趋势特明显市场受众程度非常高种智锁根现代生活惯生活趋势量身设计通手机指纹控制锁开关方便快捷安全系数相前机械锁高智锁发明程度减少身携带钥匙容易丢钥匙问题生活带更安全便捷现代社会发展中必产物
12国外研究现状
众周知国农业国年国科技发展明显进步电子密码技术远远赶西方发达国家步伐科技发展较早现密码锁类型全面站技术前领域充分运国项技术发展缓慢七十年代全球水差1980年项技术开始迅速发展类电子集成电路尤单片机问世带利发展电子锁原先种沉重机械锁更新升级较特点体积安全性更强现电子锁售价相高需提供电源定程度限制特中国种条件限制电子密码锁暂难推广
然电子密码锁没完美更高性便捷灵敏操作智报警特点进步升级原先机械锁做着信息时代科学技术运越越广泛类电子产品越越普价格降电子锁技术更提升功越发强价格降越越亲民
13课题研究容
课题研究容线电子密码锁项目选取STC89C51单片机控制器帮助完成线电子锁设计设计采红外遥控进行远距离密码输入果密码正确控制开锁功机联系起制定初始系统全面设计方法结构设计实现确定功具体方案明确设计细节器件选型确定器件类型进行初始系统部位电路图设计功电路图连接起绘制出系统整体电路图连接关系设计软件软件设计通C语言进行编程完成功代码开发进行模块化设计终组合起逻辑流程设计初软件设计流程图终系统进行调试代码逻辑结构进行验证否实现功设计缺陷进行优化直实现系统功
第二章 系统方案设计
21系统整体架构设计
线电子密码锁包括显示控制键盘输入控制器报警控制存储模块简易密码锁系统硬件设计中选择单片机作系统核心控制原件具体设计容包含选取超声波方案单片机传感器种类型号时根部位零件设计显示模块设计系统软件时候核心容系统程序设计程序运算结果显示模块加呈现户通键盘者红外遥控输入密码数系统判断密码数否正确进行开关锁操作密码果输入误通键盘重新更改输入正确密码系统结构框图图21示
图21 系统整体框图
22控制器方案
方案：STC89C51单片机例里针51系列单片机研究讨功总体讲性价高安全系数高价格昂贵功耗低加密性强STC系列单片机说够进行线工作处理更加方便选单片机STC89C51作系统核心模块51系列单片机性价格等方面着优势运行稳定性价高价格相便宜功耗低加密性强外系统核心模块选择采STC系列够效提高系统工作效率够工作状态进行线运行系统工作更加便捷
方案二：MSP430系列单片机例进行研究分析优点片存储资源广泛运行速度较快缺点运作电压常见+5V外添加+5V转换电路压者流时会击穿IO口外部没EEPROM实现数存储设计中查表算法非常样处理器进行代码设计完成更加规范完程序处理器特点低功耗模式模式运行耗非常低低耗求场合进行低功耗模式通编程进行控制灵活应非常方便缺点：工作电压+5V需额外增加+5V转换电路压者流时会击穿IO口外部没EEPROM实现数存储
方案三：选择STM32F103RBT6处理器型号ARM 32位M3核CPU匹配种处理器运算相快采购成低功耗低32位处理器目前处理器量电子商品进行电子农业领域电动汽车领域享行业等领域领域产品例子计算速度达72MHz快运转速度部设备进行高速操作STM32特点输入输出接口数量款处理器搭配两模数转换器转换精度达12数位检测精度高处理18路模拟数处理器模数转换参数进行代码控制编程操作例模数转换频率通道扫描方式
方案选择：设计需低成器件效率达高方案二需进行电源转换设计电路复杂明显成高方案满足整系统设计求设计费远外两方案选择方案方案三利率更提现方案三排
23显示方案设计
方案：LCD1602该模块显示容种样非常简单明价格合理非常适合设计中款显示器线路接口显复杂接口太接口疑设计期电路测试调试等提供方便重液晶电源系统电源致单独设计电源系统LCD1602该模块显示容种样非常简单明价格合理设计言非常适然接口线连接较期整电路进行测试时会非常容易测试结果
方案二：选数码作显示器件前市场中数显示数码系统工作中数值需应数码旦需止数值显示时候相应会增加定数数码整设计带负担时数码进行动态扫描时候需进行位置移动时需移位器进行辅助扫描信息存储移位器寄存器中够实现显示功会出现LED方面缺陷外电路测试中容易会受必素影响该显示方案适合设计
述讲LCD1602显示容种样简单明 LED数码显示容少普通数字少数字母次系统测控时需显示容终选择方案
24线方案设计
方案：里分析安信科技设计ESP8266 系列模组通乐鑫ESP8266低功耗UARTWiFi基础研究发现模块发明操作简单云进行连接移动设备WiFi进行连接完成智数传输完成系统设计产品集成度高整设计集成块PCB板引出接口模块耗非常部处理器32位MCU进行16位操作线传输频率80兆赫兹160兆赫兹模块身设计天线网络进行通信信息通云端智传送成立TCPIP协议模块够控制简单AT指令够单片机进行数传输控制WiFi模块
方案二：通红外遥控进行控制红外遥控需搭配红外接收头进行信号接收接收端红外信号进行解释完成键识键发出红外信号波形实现键操作
方案选择：方案设计复杂电路复杂成远高方案二选择方案二红外遥控控制
第三章 系统电路设计
31单片机控制模块电路设计
STC89C51部8KFlash存储电路存储相关数单片机应非常广开发简单电路设计容易够提高开发进展速度减少时间开发成低企业选择器件部运行速度快引脚数量开发方案首选输出入数量32分4组引脚口0引脚口1引脚口2引脚口3定时器定时数准确中断设计方便定时器中断结合够实现较复杂功求嵌套中断执行
普通输入输出接口单片机需时钟接口复位接口电源接口时钟接口18脚19脚设计选择12兆赫兹晶圆复位接口9脚通单片机9脚输入复位信号该信号时间规定应该超2时必须接高电操作AT89C52晶圆12兆赫兹晶振时钟周围12兆赫兹12分频计算周期时间1微妙复位动作输入9脚接口够加入备电源样保证芯片部数会掉电消失单片机31脚接口EA引脚确定处理器代码存放位置部外部高电输入31脚样表示单片机部存储代码果低电输入31脚样表示单片机外部存储代码单片机系统电路图31示
晶振电路单片机运转程中发挥着十分积极重作电路单片机系统必少外围硬件果电路出现异常情况单片机系统必定会瘫痪法运行导致整系统出现障单片机程序烧写时候写入读存储器里单片机系统启动必须进行程序读取处理器读取条代码时时长处理器机器周期时长处理器节拍处理器设计晶振样产生时钟整系统需时钟存启动运转晶振电路处理器运行核心外围电路设计选择12兆赫兹振源单片机部带振源设计需里选择外部振源
晶振作处理器节拍信号脉处理器节拍进行工作节拍处理器工作速度方案选择12兆赫兹振源处理器会进行秒12兆速度工作处理器运行速度限太高处理器速度420兆赫兹果振源选择太单片机法速度进行工作
振源两引脚单片机XTAL0XTAL1相接样处理器输入节拍电路设计必须防止干扰特器件布局特注意果电路设计单片机获取节拍信号系统运行肯定瘫痪晶振工作时候偕波种信号会影响单片机节拍信号获取会造成稳定性影响晶振设计厂家出设计方案振源输出单片机输入间接入两电容GND连接头电容相应规定10pf50pf设计消偕波影响单片机系统电路图31示
图31 单片机系统电路
32键盘扫描模块电路设计
单片机构成密码输入控制系统通常实现智化控制类仪器中频率高非编码键盘样键盘独立式行列式两种类型键盘区分行列式键盘称矩阵式键盘独立式键盘根确定单片机引脚电压改变进行操作该操作手容易里设计选取种键盘非常适密码输入控制系统
系统设计中机间交互需助键实现键电路设计需软件相结合时需根实际中出现问题进行分析单纯扫描键盘方式法实现系统中单片机键盘实际时独立时键矩阵进行设计两方面着区键盘电路设计较功够效节约端口资源键盘电路设计中通常会选择矩阵键盘样更键电路进行优化
系统选矩阵键盘进行数输入矩阵键盘横行竖行间没交接存键盘选择行列式矩阵结构方法仅仅4条行线4条列线样够设计成4×4键矩阵键盘电路中行线接口单片机4单片机接口输出端电路中列线接口单片机4单片机接口输入端输出接口键时候全部高电全部输出接口高电说明时没键键肯定会输入接口低电利输入接口状态采集信号判断信号否效键K2~K4K6~K8K10~K12分表示数字19K5A键K9B键K14*键K15数字0K16#键K17D键电路图32示
图32 4×4矩阵键盘原理图
33密码存储电路
密码存储电路设置密码进行存储电路没电源情况数会丢失密码数进行长期保存果系统断电数然会保存存储电路中电路图图33示
图33 密码存储电路图
34液晶显示电路
文选LCD1602液晶显示设计中加湿器工作中需前系统信息进行显示选择LCD1602原液晶显示器性强价格实惠接口显示容运领域
系统设计中选液晶显示器进行数值显示着诸优点：
显示效果液晶显示稳定性更高非常清晰接收单片机传信息显示屏幕会动亮起会黑屏需显示时候会屏显进行刷新直接收显示命令止
容形式液晶显示器够种数信号进行显示LED显示器样显示数值时显示器进行电路设计时候较简单数信号转化更便捷
液晶显示器部液晶分子状态会着显示容发生改变价格较低质量轻着较高安全性
液晶显示器工作状态着定缺点例电消耗液晶芯片驱动需电机完成液晶显示器驱动芯片需电时电机工作需耗费电图34示
图34 液晶接口电路图
35报警电路
系统报警模块通蜂鸣器进行声音警报蜂鸣器电路仅仅三极放电流驱动相容易仅控制方面IO口行见造价便宜驱动电路图参面图35
图35 蜂鸣器报警电路图
36锁控制电路设计
锁控制硬件设计选取继电器进行实现作锁开关采单片机IO电流相需利PNP三极掌控进行电路驱动电路图参图36示
图36 锁控制电路
37红外遥控接收电路
红外遥控操作方式软件制作作解码问题接收头硬件焊接接收头接电源然遥控器通示波器接收头输出信号波形进行观测
编码总数32位数数格式分种分引导码户码数码反码四种格式中数反码够验证数码准确性编码序刚反段编码脉般需108ms户码数码两种数值0’者1’0’1’时序区脉脉间时间间隔图37
图37 红外遥控接收电路图
38系统电路
线电子密码锁然没传统机械锁笨重部组成丰富系统电路构成复杂包括显示控制电路键盘输入电路控制器电路报警控制电路红外遥控接收电路存储模块电路电子密码锁硬件电路设计图图38示
图38 系统电路图
第四章 系统软件设计
C语言目前较门单片机开发语言语言设计简单易懂开发语句容易理解英文关键词英文含义号复杂逻辑C语言中简单语句实现相汇编语言C语言优势非常明显汇编语言非常难理解C语言描述问题汇编语言迅速工作量相较读性调试修改移植汇编语言简单C语言出现开发者更容易完成软件设计开发环境Keil专单片机开发工具
41整体流程
电子密码锁操作起实相简单开始LCD1602液晶显示需户面输入密码然键盘前设计位数字密码时LCD会显示输入情况确认键时存两种情况输入正确锁会开反输入三遍错误会智报警
电子密码锁密码进行设置具体操作流程：程序中般密码设定40H45H间初始密码六位数888888通常情况通功键数字键进行设定开始先输入密码长度然输入应位数密码确认键意味着输入完毕等出结果手容易
图41 软件设计流程图
42液晶显示
单片机需显示数传送显示器中首先进行初始化进行相关数传送显示器工作时候移位数显示完成初始化时单片机会选择显示器数传送址断发送数进显示器显示出相关信息数图42示
图42 LCD1602显示流程图
43键识
键盘般利行列式总赖8IO口进行掌控操作中4IO口断进行数输出扫描外4IO口进行输入检测
图43 键盘扫描软件设计流程图
44密码设置子程序
项目包含外围模块更进行代码设计选取模块化编程中密码设置整代码开发部分样设计方案仅仅节省开发时间期调试错误处理非常高效快定位错误代码处子程序数量项目功者项目外设模块划分中功密码设置功设计密码设置子程序图流程图
图44 密码设置子程序
45红外遥控解码原理
红外遥控运作需通软件硬件两方面互相结合完成前者实现解码者仅仅连接收头行前提足够电源提供电然信号发射单片机会接受信息进行分析处理样解码数码波形参图45示具体格式图46
编码总数32位数数格式分种分引导码户码数码反码四种格式中数反码够验证数码准确性编码序刚反段编码脉般需106ms数中位1’0’
图45 某键红外信号波形
图46 红外遥控器编码数格式
第五章 系统测试仿真
51 系统仿真
511仿真界面说明
项目通Proteus系统进行测验点开软件绘制系统电路图代码进行联机调试仿真设计图图51仿真包括矩阵键盘液晶显示掉电存储键盘电路密码锁继电器控制
图51 仿真界面
512密码输入仿真
进行密码输入仿真测验呢般会利行列式键盘数字键敲654321样6位初设密码数字仿真液晶显示******样画面参图52示时液晶显示输入密码*号表示输入数字密码
图52 密码输入仿真
513开锁控制仿真
密码输入仿真验证正确通键控制密码锁开关点击确认键表示密码输入完毕时会进行开锁肉眼出锁已开呢通继电器指示灯亮判断意味着密码输入没错继电器吸合仿真界面图53示
图53 密码锁控制仿真
52实物测试
521实物电测试
系统调试完成购买器件准备焊接烙铁焊接焊锡方便锡吸抢擦干净烙铁头高温棉等焊接工具根电路图进行种焊接操作结束复试电源否通电通万表导通档位检测电源正负否存异常般出现异常焊接存非政策连接者焊接良情况需检查确定电源正常情况进行通电实物图图54示
图54 实物图
通电前定进行短路测验杜绝异常出现通电程中时注意电源指示灯变化情况果切正常时注意单片机否发热迹象测量部分电源端否正常步需检测单片机系统否正常单片机电源端进行测量判断否5V进行程序载仅仅烧写入程序便进行功验证验证单片机系统电路程序收入验证系统功时点击电源开关键液晶显示会亮起进行观
522实物密码输入电测试
般输入密码采行列式键盘输入会发现液晶显示******样子代表输入密码数图55示
图55 密码输入电测试
523实物开锁电测试
点击确定键果密码正确液晶第二行显示Open表示密码正确锁会开图56示
图56 开锁电测试
524实物密码输入错误电测试
点击确定键果密码错误时会发现液晶面行出现error英文字母意思正确说明输入误时蜂鸣器开始报警参图57示
图57 密码输入错误电测试
525 实物密码修改电测试
系统密码进行修改修改时需输入两次密码数图58示
图58 密码修改电测试
结
通毕业设计开发校期间学相关知识做系统巩固真正理实践相结合说知识课程次学次深刻领悟：
首先进行系统方案选择方案确定关重果前期方案确定出现问题期肯定会出现问题硬件方面软件方面果出现问题需返回继续修改方案方案选择阶段需验需进行积累
系统硬件设计需方案进行系统功电路设计硬件设计会觉软件设计难度接口定义等会决定软件设计接口定义会决定期实物组装布局果接口定义理想实物组装时候会难设计布局需新绘制电路图严重会造成终实物设计线路错综复杂接口设计会线路设计美观硬件电路设计需考虑期调试便捷方便想功调试非常重环节
软件设计需功进行整体进行功功调试代码模块化设计时候代码BUG简单问题时候简单问题会调试天代码设计方式重模块化代码设计常方案模块化设计方便期更改查漏洞非常方便
终硬件软件进行统调试焊接组合成整体进行试运检验设计否合理效果检测系统设计更完美场合会更受时间限制设计程中没时间没精力研究更传感器
参 考 文 献
[1]刘佳乐 基单片机电子密码锁设计[J] 中国新技术新产品2018(23)78
[2]朱彦龙房新荷 基51单片机指纹电子密码锁设计实现分析[J] 电子元器件信息技术2018(10)7577
[3]徐玉召戴德伟刘义郭红波 基单片机电子密码锁硬件系统设计[J] 电脑知识技术201915(09)212214
[4]王烈 基单片机电子密码锁设计[J] 电子制作2017(01)64+66
[5]周炳高美珍洪家 基AT89C51电子密码锁设计[J] 电脑知识技术201713(05)232233+238
[6]施亚杰韩坚洁廖博文蒋军辉蒋浩边港兴 基AT89C51单片机现代化电子密码锁探索[J] 产业科技坛201716(12)5556
[7]赵静 基单片机电子密码锁设计[J] 电子技术软件工程2017(14)249
[8]徐雨楠谌威屈伟 基单片机电子密码锁设计分析[J] 电脑迷2017(07)37
[9]庞书伟江世明 基AT89C51单片机电子密码锁设计[J] 电子世界2017(19)96
[10]闫昊阳杨森 基智手机线电子密码锁设计[J] 电子技术软件工程2017(21)9799
[11]姜彬居琴 基AT89C51单片机电子密码锁系统设计[J] 线互联科技2014(12)30+32
[12]张崇铭 基51单片机电子密码锁Proteus仿真设计[J] 电脑迷2016(01)37
[13]魏雅杜云 基单片机电子密码锁设计[J] 电子设计工程201624(15)165167
[14]张霞 基AT89C51单片机电子密码锁系统设计[J] 线互联科技2014(06)53
[15]严敏黄皓 基单片机电子密码锁设计实现[J] 佛山科学技术学院学报(然科学版)201735(06)4750
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基51单片机电子密码锁设计
Design of electronic code lock based on 51 single chip microcomputer
容摘
年国社会济断进步迅猛发展背景生活水越越高更开始享受高质量生活家家离开锁具说国古代历史种锁记载发展天追求单单锁门工具锁追求体现种心理安全感程中先进技术体验
课题电子密码锁设计该设计采STC89C51控制器进行关键部分运作包括控部分显示部分报警部分电磁锁控制红外遥控接收电源报警选择蜂鸣器显示电方案选取LCD1602显示相关信息户通键盘者红外遥控输入密码数系统判断密码数否正确完成电子密码锁开关键盘具更改密码作采C语言进行软件设计开发手容易通单片机专Keil设计工具实现程序文件执行系统软件设计完成利Proteus完成系统验证成功功验证改善设计完成系统设计求
关键词 STC89C51 密码锁 红外遥控
Abstract
With the rapid development of China＇s economy and the gradual improvement of national living standards people have a higher standard of pursuit in all aspects of daily life Take the locks that our family can＇t live without as an example From ancient Chinese history there have been records and uses of various locks Today people are pursuing more than just a tool to lock doors People＇s pursuit of locks is embodied in a sense of psychological security and advanced technological experience in the use process
The subject is radio electronic code lock The project chooses STC89C51 controller to complete the core work including main control part display part alarm part electromagnetic lock control infrared remote control receiving and power supply Alarm selection buzzer LCD1602 is selected to display the relevant information Users can input password data by keyboard or infrared remote control the system can judge whether the password data is correct control the opening and closing of the electromagnetic lock module and the keyboard can modify the password The software is designed by C It is simple to develop by C The special Keil design tool of MCU is used to complete the execution of program files After the system software design is completed the system is simulated by Proteus and the function is verified successfully To optimize the design and complete the system design requirements
Keywords STC89C51 password lock infrared remote control wireless
目录
容摘 I
Abstract II
第章 绪 1
11研究目意义 1
12国外研究现状 1
13课题研究容 2
第二章 系统方案设计 3
21系统整体架构设计 3
22控制器方案 3
23显示方案设计 4
24线方案设计 5
第三章 系统电路设计 6
31单片机控制模块电路设计 6
32键盘扫描模块电路设计 7
33密码存储电路 8
34液晶显示电路 8
35报警电路 9
36锁控制电路设计 10
37红外遥控接收电路 10
38系统电路 10
第四章 系统软件设计 12
41整体流程 12
42液晶显示 13
43键识 14
44密码设置子程序 15
45红外遥控解码原理 16
第五章 系统测试仿真 18
51 系统仿真 18
511仿真界面说明 18
512密码输入仿真 18
513开锁控制仿真 19
52实物测试 20
521实物电测试 20
522实物密码输入电测试 20
523实物开锁电测试 21
524实物密码输入错误电测试 21
525 实物密码修改电测试 22
结 23
参 考 文 献 24
致谢 25
第章 绪
11研究目意义
年国社会济断进步迅猛发展背景生活水越越高更开始享受高质量生活家家离开锁具说国古代历史种锁记载发展天追求单单锁门工具锁追求体现种心理安全感程中先进技术体验智电子锁发展趋势特明显市场受众程度非常高种智锁根现代生活惯生活趋势量身设计通手机指纹控制锁开关方便快捷安全系数相前机械锁高智锁发明程度减少身携带钥匙容易丢钥匙问题生活带更安全便捷现代社会发展中必产物
12国外研究现状
众周知国农业国年国科技发展明显进步电子密码技术远远赶西方发达国家步伐科技发展较早现密码锁类型全面站技术前领域充分运国项技术发展缓慢七十年代全球水差1980年项技术开始迅速发展类电子集成电路尤单片机问世带利发展电子锁原先种沉重机械锁更新升级较特点体积安全性更强现电子锁售价相高需提供电源定程度限制特中国种条件限制电子密码锁暂难推广
然电子密码锁没完美更高性便捷灵敏操作智报警特点进步升级原先机械锁做着信息时代科学技术运越越广泛类电子产品越越普价格降电子锁技术更提升功越发强价格降越越亲民
13课题研究容
课题研究容线电子密码锁项目选取STC89C51单片机控制器帮助完成线电子锁设计设计采红外遥控进行远距离密码输入果密码正确控制开锁功机联系起制定初始系统全面设计方法结构设计实现确定功具体方案明确设计细节器件选型确定器件类型进行初始系统部位电路图设计功电路图连接起绘制出系统整体电路图连接关系设计软件软件设计通C语言进行编程完成功代码开发进行模块化设计终组合起逻辑流程设计初软件设计流程图终系统进行调试代码逻辑结构进行验证否实现功设计缺陷进行优化直实现系统功
第二章 系统方案设计
21系统整体架构设计
线电子密码锁包括显示控制键盘输入控制器报警控制存储模块简易密码锁系统硬件设计中选择单片机作系统核心控制原件具体设计容包含选取超声波方案单片机传感器种类型号时根部位零件设计显示模块设计系统软件时候核心容系统程序设计程序运算结果显示模块加呈现户通键盘者红外遥控输入密码数系统判断密码数否正确进行开关锁操作密码果输入误通键盘重新更改输入正确密码系统结构框图图21示
图21 系统整体框图
22控制器方案
方案：STC89C51单片机例里针51系列单片机研究讨功总体讲性价高安全系数高价格昂贵功耗低加密性强STC系列单片机说够进行线工作处理更加方便选单片机STC89C51作系统核心模块51系列单片机性价格等方面着优势运行稳定性价高价格相便宜功耗低加密性强外系统核心模块选择采STC系列够效提高系统工作效率够工作状态进行线运行系统工作更加便捷
方案二：MSP430系列单片机例进行研究分析优点片存储资源广泛运行速度较快缺点运作电压常见+5V外添加+5V转换电路压者流时会击穿IO口外部没EEPROM实现数存储设计中查表算法非常样处理器进行代码设计完成更加规范完程序处理器特点低功耗模式模式运行耗非常低低耗求场合进行低功耗模式通编程进行控制灵活应非常方便缺点：工作电压+5V需额外增加+5V转换电路压者流时会击穿IO口外部没EEPROM实现数存储
方案三：选择STM32F103RBT6处理器型号ARM 32位M3核CPU匹配种处理器运算相快采购成低功耗低32位处理器目前处理器量电子商品进行电子农业领域电动汽车领域享行业等领域领域产品例子计算速度达72MHz快运转速度部设备进行高速操作STM32特点输入输出接口数量款处理器搭配两模数转换器转换精度达12数位检测精度高处理18路模拟数处理器模数转换参数进行代码控制编程操作例模数转换频率通道扫描方式
方案选择：设计需低成器件效率达高方案二需进行电源转换设计电路复杂明显成高方案满足整系统设计求设计费远外两方案选择方案方案三利率更提现方案三排
23显示方案设计
方案：LCD1602该模块显示容种样非常简单明价格合理非常适合设计中款显示器线路接口显复杂接口太接口疑设计期电路测试调试等提供方便重液晶电源系统电源致单独设计电源系统LCD1602该模块显示容种样非常简单明价格合理设计言非常适然接口线连接较期整电路进行测试时会非常容易测试结果
方案二：选数码作显示器件前市场中数显示数码系统工作中数值需应数码旦需止数值显示时候相应会增加定数数码整设计带负担时数码进行动态扫描时候需进行位置移动时需移位器进行辅助扫描信息存储移位器寄存器中够实现显示功会出现LED方面缺陷外电路测试中容易会受必素影响该显示方案适合设计
述讲LCD1602显示容种样简单明 LED数码显示容少普通数字少数字母次系统测控时需显示容终选择方案
24线方案设计
方案：里分析安信科技设计ESP8266 系列模组通乐鑫ESP8266低功耗UARTWiFi基础研究发现模块发明操作简单云进行连接移动设备WiFi进行连接完成智数传输完成系统设计产品集成度高整设计集成块PCB板引出接口模块耗非常部处理器32位MCU进行16位操作线传输频率80兆赫兹160兆赫兹模块身设计天线网络进行通信信息通云端智传送成立TCPIP协议模块够控制简单AT指令够单片机进行数传输控制WiFi模块
方案二：通红外遥控进行控制红外遥控需搭配红外接收头进行信号接收接收端红外信号进行解释完成键识键发出红外信号波形实现键操作
方案选择：方案设计复杂电路复杂成远高方案二选择方案二红外遥控控制
第三章 系统电路设计
31单片机控制模块电路设计
STC89C51部8KFlash存储电路存储相关数单片机应非常广开发简单电路设计容易够提高开发进展速度减少时间开发成低企业选择器件部运行速度快引脚数量开发方案首选输出入数量32分4组引脚口0引脚口1引脚口2引脚口3定时器定时数准确中断设计方便定时器中断结合够实现较复杂功求嵌套中断执行
普通输入输出接口单片机需时钟接口复位接口电源接口时钟接口18脚19脚设计选择12兆赫兹晶圆复位接口9脚通单片机9脚输入复位信号该信号时间规定应该超2时必须接高电操作AT89C52晶圆12兆赫兹晶振时钟周围12兆赫兹12分频计算周期时间1微妙复位动作输入9脚接口够加入备电源样保证芯片部数会掉电消失单片机31脚接口EA引脚确定处理器代码存放位置部外部高电输入31脚样表示单片机部存储代码果低电输入31脚样表示单片机外部存储代码单片机系统电路图31示
晶振电路单片机运转程中发挥着十分积极重作电路单片机系统必少外围硬件果电路出现异常情况单片机系统必定会瘫痪法运行导致整系统出现障单片机程序烧写时候写入读存储器里单片机系统启动必须进行程序读取处理器读取条代码时时长处理器机器周期时长处理器节拍处理器设计晶振样产生时钟整系统需时钟存启动运转晶振电路处理器运行核心外围电路设计选择12兆赫兹振源单片机部带振源设计需里选择外部振源
晶振作处理器节拍信号脉处理器节拍进行工作节拍处理器工作速度方案选择12兆赫兹振源处理器会进行秒12兆速度工作处理器运行速度限太高处理器速度420兆赫兹果振源选择太单片机法速度进行工作
振源两引脚单片机XTAL0XTAL1相接样处理器输入节拍电路设计必须防止干扰特器件布局特注意果电路设计单片机获取节拍信号系统运行肯定瘫痪晶振工作时候偕波种信号会影响单片机节拍信号获取会造成稳定性影响晶振设计厂家出设计方案振源输出单片机输入间接入两电容GND连接头电容相应规定10pf50pf设计消偕波影响单片机系统电路图31示
图31 单片机系统电路
32键盘扫描模块电路设计
单片机构成密码输入控制系统通常实现智化控制类仪器中频率高非编码键盘样键盘独立式行列式两种类型键盘区分行列式键盘称矩阵式键盘独立式键盘根确定单片机引脚电压改变进行操作该操作手容易里设计选取种键盘非常适密码输入控制系统
系统设计中机间交互需助键实现键电路设计需软件相结合时需根实际中出现问题进行分析单纯扫描键盘方式法实现系统中单片机键盘实际时独立时键矩阵进行设计两方面着区键盘电路设计较功够效节约端口资源键盘电路设计中通常会选择矩阵键盘样更键电路进行优化
系统选矩阵键盘进行数输入矩阵键盘横行竖行间没交接存键盘选择行列式矩阵结构方法仅仅4条行线4条列线样够设计成4×4键矩阵键盘电路中行线接口单片机4单片机接口输出端电路中列线接口单片机4单片机接口输入端输出接口键时候全部高电全部输出接口高电说明时没键键肯定会输入接口低电利输入接口状态采集信号判断信号否效键K2~K4K6~K8K10~K12分表示数字19K5A键K9B键K14*键K15数字0K16#键K17D键电路图32示
图32 4×4矩阵键盘原理图
33密码存储电路
密码存储电路设置密码进行存储电路没电源情况数会丢失密码数进行长期保存果系统断电数然会保存存储电路中电路图图33示
图33 密码存储电路图
34液晶显示电路
文选LCD1602液晶显示设计中加湿器工作中需前系统信息进行显示选择LCD1602原液晶显示器性强价格实惠接口显示容运领域
系统设计中选液晶显示器进行数值显示着诸优点：
显示效果液晶显示稳定性更高非常清晰接收单片机传信息显示屏幕会动亮起会黑屏需显示时候会屏显进行刷新直接收显示命令止
容形式液晶显示器够种数信号进行显示LED显示器样显示数值时显示器进行电路设计时候较简单数信号转化更便捷
液晶显示器部液晶分子状态会着显示容发生改变价格较低质量轻着较高安全性
液晶显示器工作状态着定缺点例电消耗液晶芯片驱动需电机完成液晶显示器驱动芯片需电时电机工作需耗费电图34示
图34 液晶接口电路图
35报警电路
系统报警模块通蜂鸣器进行声音警报蜂鸣器电路仅仅三极放电流驱动相容易仅控制方面IO口行见造价便宜驱动电路图参面图35
图35 蜂鸣器报警电路图
36锁控制电路设计
锁控制硬件设计选取继电器进行实现作锁开关采单片机IO电流相需利PNP三极掌控进行电路驱动电路图参图36示
图36 锁控制电路
37红外遥控接收电路
红外遥控操作方式软件制作作解码问题接收头硬件焊接接收头接电源然遥控器通示波器接收头输出信号波形进行观测
编码总数32位数数格式分种分引导码户码数码反码四种格式中数反码够验证数码准确性编码序刚反段编码脉般需108ms户码数码两种数值0’者1’0’1’时序区脉脉间时间间隔图37
图37 红外遥控接收电路图
38系统电路
线电子密码锁然没传统机械锁笨重部组成丰富系统电路构成复杂包括显示控制电路键盘输入电路控制器电路报警控制电路红外遥控接收电路存储模块电路电子密码锁硬件电路设计图图38示
图38 系统电路图
第四章 系统软件设计
C语言目前较门单片机开发语言语言设计简单易懂开发语句容易理解英文关键词英文含义号复杂逻辑C语言中简单语句实现相汇编语言C语言优势非常明显汇编语言非常难理解C语言描述问题汇编语言迅速工作量相较读性调试修改移植汇编语言简单C语言出现开发者更容易完成软件设计开发环境Keil专单片机开发工具
41整体流程
电子密码锁操作起实相简单开始LCD1602液晶显示需户面输入密码然键盘前设计位数字密码时LCD会显示输入情况确认键时存两种情况输入正确锁会开反输入三遍错误会智报警
电子密码锁密码进行设置具体操作流程：程序中般密码设定40H45H间初始密码六位数888888通常情况通功键数字键进行设定开始先输入密码长度然输入应位数密码确认键意味着输入完毕等出结果手容易
图41 软件设计流程图
42液晶显示
单片机需显示数传送显示器中首先进行初始化进行相关数传送显示器工作时候移位数显示完成初始化时单片机会选择显示器数传送址断发送数进显示器显示出相关信息数图42示
图42 LCD1602显示流程图
43键识
键盘般利行列式总赖8IO口进行掌控操作中4IO口断进行数输出扫描外4IO口进行输入检测
图43 键盘扫描软件设计流程图
44密码设置子程序
项目包含外围模块更进行代码设计选取模块化编程中密码设置整代码开发部分样设计方案仅仅节省开发时间期调试错误处理非常高效快定位错误代码处子程序数量项目功者项目外设模块划分中功密码设置功设计密码设置子程序图流程图
图44 密码设置子程序
45红外遥控解码原理
红外遥控运作需通软件硬件两方面互相结合完成前者实现解码者仅仅连接收头行前提足够电源提供电然信号发射单片机会接受信息进行分析处理样解码数码波形参图45示具体格式图46
编码总数32位数数格式分种分引导码户码数码反码四种格式中数反码够验证数码准确性编码序刚反段编码脉般需106ms数中位1’0’
图45 某键红外信号波形
图46 红外遥控器编码数格式
第五章 系统测试仿真
51 系统仿真
511仿真界面说明
项目通Proteus系统进行测验点开软件绘制系统电路图代码进行联机调试仿真设计图图51仿真包括矩阵键盘液晶显示掉电存储键盘电路密码锁继电器控制
图51 仿真界面
512密码输入仿真
进行密码输入仿真测验呢般会利行列式键盘数字键敲654321样6位初设密码数字仿真液晶显示******样画面参图52示时液晶显示输入密码*号表示输入数字密码
图52 密码输入仿真
513开锁控制仿真
密码输入仿真验证正确通键控制密码锁开关点击确认键表示密码输入完毕时会进行开锁肉眼出锁已开呢通继电器指示灯亮判断意味着密码输入没错继电器吸合仿真界面图53示
图53 密码锁控制仿真
52实物测试
521实物电测试
系统调试完成购买器件准备焊接烙铁焊接焊锡方便锡吸抢擦干净烙铁头高温棉等焊接工具根电路图进行种焊接操作结束复试电源否通电通万表导通档位检测电源正负否存异常般出现异常焊接存非政策连接者焊接良情况需检查确定电源正常情况进行通电实物图图54示
图54 实物图
通电前定进行短路测验杜绝异常出现通电程中时注意电源指示灯变化情况果切正常时注意单片机否发热迹象测量部分电源端否正常步需检测单片机系统否正常单片机电源端进行测量判断否5V进行程序载仅仅烧写入程序便进行功验证验证单片机系统电路程序收入验证系统功时点击电源开关键液晶显示会亮起进行观
522实物密码输入电测试
般输入密码采行列式键盘输入会发现液晶显示******样子代表输入密码数图55示
图55 密码输入电测试
523实物开锁电测试
点击确定键果密码正确液晶第二行显示Open表示密码正确锁会开图56示
图56 开锁电测试
524实物密码输入错误电测试
点击确定键果密码错误时会发现液晶面行出现error英文字母意思正确说明输入误时蜂鸣器开始报警参图57示
图57 密码输入错误电测试
525 实物密码修改电测试
系统密码进行修改修改时需输入两次密码数图58示
图58 密码修改电测试
结
通毕业设计开发校期间学相关知识做系统巩固真正理实践相结合说知识课程次学次深刻领悟：
首先进行系统方案选择方案确定关重果前期方案确定出现问题期肯定会出现问题硬件方面软件方面果出现问题需返回继续修改方案方案选择阶段需验需进行积累
系统硬件设计需方案进行系统功电路设计硬件设计会觉软件设计难度接口定义等会决定软件设计接口定义会决定期实物组装布局果接口定义理想实物组装时候会难设计布局需新绘制电路图严重会造成终实物设计线路错综复杂接口设计会线路设计美观硬件电路设计需考虑期调试便捷方便想功调试非常重环节
软件设计需功进行整体进行功功调试代码模块化设计时候代码BUG简单问题时候简单问题会调试天代码设计方式重模块化代码设计常方案模块化设计方便期更改查漏洞非常方便
终硬件软件进行统调试焊接组合成整体进行试运检验设计否合理效果检测系统设计更完美场合会更受时间限制设计程中没时间没精力研究更传感器
参 考 文 献
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