基于AT89S52的单片机密码锁设计

需积分: 17 0 下载量 82 浏览量 更新于2024-07-01 收藏 244KB DOC 举报
"基于单片机的密码锁设计" 在本次设计中,我们关注的是一个使用单片机AT89S52实现的密码锁系统。这个系统的主要目标是创建一个安全且用户友好的设备,允许用户通过设定和验证密码来控制锁的状态。以下是设计的关键知识点和实现原理: 1. 系统功能: - 设备上电或复位后,会显示提示符“0”,等待密码输入。 - 系统有一个默认的万能密码12345678,用户在输入正确后可以设置自己的用户密码。 - 用户密码设置过程中,万能密码仍然有效,可用于解锁。 - 密码输入正确时,数码管显示8个“8.”,表示成功;错误则显示8个“-”并伴有蜂鸣器报警,连续三次错误将触发持续报警并锁定系统。 2. 系统组成: - 单片机:AT89S52是系统的核心,负责运行存储在ROM中的程序,处理输入和输出。 - 4x4矩阵键盘:用户输入密码,连接到P1.7至P1.0端口。 - 8位数码管显示:采用两个共阳极的四位数码管显示密码,由8个PNP三极管驱动,显示密码状态。 - 复位电路:通过按键S1实现系统复位,由单片机的复位引脚控制。 - 晶振电路:提供12MHz的工作时钟,由石英晶体振荡器和电容构成。 - 电源模块:直接利用PC的USB接口供电。 3. AT89S52特性: - 内存:包括8KB的Flash程序存储器,256字节的RAM。 - I/O口:具有32个可编程的I/O口线。 - 定时器/计数器:3个16位定时器/计数器,可用于系统计时和事件检测。 - 中断系统:支持8个中断源,增强实时响应能力。 - 低功耗模式:具备空闲和掉电模式,节省能源。 4. 时钟电路: - 提供单片机正常运行所需的时钟信号,这里的时钟电路可能包括晶振和相关的负载电容,确保单片机的稳定工作频率。 5. 设计优势: - AT89S52因其性价比高、功能强大和低能耗,成为此类应用的理想选择。 - 硬件设计考虑了成本和复杂度的平衡,例如使用矩阵键盘和共阳极数码管,简化了电路结构。 通过这样的设计,单片机密码锁系统不仅满足了基本的安全需求,还具有用户交互性和灵活性。同时,由于采用了标准的接口和组件,使得系统易于扩展和维护。在实际的课程设计或项目开发中,这种设计思路可以作为学习单片机应用和嵌入式系统开发的良好实践。
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1 设计课题任务、功能要求说明及方案介绍 1 设计课题任务与要求 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,用户可以在原始密码输入正确 后,即开锁后才可以设定并存储用户密码,当按修改密码键时,显示英文"CODE",输入的 新密码显示具体按下的数字和字母0-9或A- F。密码锁锁定时,密码输入应处于保密显示状态,显示"- ",密码输入正确时应显示密码输入正确提示信息主人的英文"HOST",且指示灯亮,否则 ,显示密码输入错误提示信息:错误的英文字母"FAULT",当输入错误3次时,蜂鸣器报 警,显示小偷的英文"THIEF",且指示灯亮。 2 设计课题总体方案介绍及工作原理说明 此密码锁主要由单片机芯片AT89S52、4X4矩阵键盘、8位数码管显示电路和复位电路 构成,设计课题的系统框图如图 1.1 所示: 图 1.1系统框图 实现密码锁功能的软件程序存放在AT89S52的ROM中。 2 设计课题硬件系统的设计 2.1 设计课题硬件系统各模块功能简要介绍 本设计的硬件系统主要采用以下基本模块来实现,单片机最小系统模块,输入模块、 输出模块、电源模块 (1)单片机最小系统模块:AT89S52单片机芯片;复位电路;晶振电路。本模块AT89S 52系统控制核心,单片机系统复位由按键电平复位电路完成,通过按键S1来控制,单片 机通过芯片引脚XTAL1、 XTAL2,外并接石英晶体振荡器和两只电容。这样就为能为单片机提供频率为12MHz的晶 振。 (2)4X4矩阵键盘模块:四条列线接P1.7-P1.4;四行线接P1.3-P1.0 (3)显示模块:本次设计显示为8位,采用两个四位一体数码管(共阳极)作为显示窗 口,既可以节约成本又能简化电路。数码管用8个PNP三极管驱动。 (4)电源模块:直接由PC的USB接口提供。 2.2 各功能模块详细介绍 2.2.1 AT89S52介绍 (1) 具有8KB可改写的Flash 内部程序存储器,可写/擦1000次; (2) 256字节内部RAM; (3) 32根可编程I/O口; (4) 3个16位定时器/计数器。 (5) 8个中断源; (6) 低功耗空闲和掉电方式。 它的价格便宜,功能强大,能耗低。很大程度上减少总电路的复杂性,提高了所 设计系统的稳定性。 2.2.2 时钟电路 时钟电路用于产生单片机工作所需要的时钟信号,单片机本身就是一个复杂的同步时 序电路,为了保证同步工作方式的实现,电路应在唯一的时钟信号控制下严格地按时序 进行工作。本次课程设计我们用的是12MHz的晶振与电容并联形成一个稳定的自激振荡器 。电路图如图2.2所示 。 图 2.1 时钟电路 2.2.3 键盘电路 本次设计采用4X4矩阵式键盘嵌在在单片机P1口上,矩阵式键盘电路图2-3: 图 2.2 键盘电路 2.2.4 复位电路 复位电路采用按键复位方式,当按下复位键时,单片机复位,恢复初始状态,各寄存 器清零。当由于程序运行出错或操作错误是系统处于死锁状态时,为摆脱困境,也需要 按复位键以重新启动。RST引脚是单片机复位信号的输入端,复位信号是高电平有效,其 有效时间应持续24个振荡周期(即2个机器周期)以上,使用频率为12MHz的晶振,则复 位信号持续时间应超过2us才能完成复位操作。复位电路如下图2.4所示。 图 2.3 复位电路 2.2.5 数码管驱动电路与显示电路 本次课程设计我们采用的是共阳极的数码管,用三极管与电阻来做驱动。电路图如下 图2.5所示。 图2.4 数码管驱动及显示电路图 2.3 设计课题电路原理图、PCB 图、元器件布局图 电路原理图、PCB 图、元器件布局图、元件清单见附录。 3 设计课题软件系统的设计 3.1 设计课题使用单片机资源的情况 选择设计课题使用单片机资源的情况如下: P0口输出数码管段选信号,P2口输出数码管位选信号; 40H-45H作为初始密码888888存储单元,60H-65H作为输入密码存储区;50H- 55H为查表变址缓存单元,数码管显示内容做成表格供查询;堆栈栈底设置在30H。 3.2 设计课题软件系统各模块功能简要介绍 本程序通过以下各子模块程序实现: 主程序、数码管显示子程序、定时1ms程序、定时10ms子程序、。 主程序:主要是用于对输入信号的处理、输出信号的控制和对各个功能程序模块的运 用及其控制,包括键扫功能,密码输入与修改功能,密码校对功能,报警功能等。 数码管显示子程序:主要是用于对于密码锁不同状态显示不同内容,例如,当待锁状 态显示P.当开锁状态显示HOST,当报警状态显示THIEF等。 定时1ms子程序:用于数码管显示延时。 定时10ms子程序:用于键扫去抖动。 3