单片机密码锁实验报告

二○一六～二○一七学年第一学期

电子信息工程系

电子综合设计II

报告书

班级：电信（产业）1401班

设计时间：2016/12/29

学生姓名：

学号：

指导教师：

二○一六年十二月

一、设计要求.

题目内容：

设计一个基于51单片机的电子密码锁：

1.可以使用4*4的矩阵键盘与红外遥控器输入密码。

2.可以通过按特殊组合键重设开锁密码。

3.显示通过1602液晶屏显示电子密码锁界面，输入密码时显示输入个数显

示为‘*’，如果密码正确，进入欢迎界面。

4.密码连续输入3次错误报警，LCD显示报警，倒计时十秒后重新进入密码

输入界面。

5.可以通过特殊的按键组合跳过输入界面直接进入欢迎界面。

实现方法：

1.通过红外接收头，连接单片机的P3.2外部中断INT0口，可以实现单片

机接收遥控器的信号输入。

2.通过矩阵键盘扫描函数，可以实现对键盘输入的响应。

3.通过引脚的高低电平变化频率，控制蜂鸣器的输入占空比和频率（低电

平时间固定，通过输入给函数值的不同改变高电平时间，固定响300个周期），对不同按键实现不同声音响应。

4.1602显示屏有16*2个单元格，每个单元格由5*8个像素点组成，可以很

好的显示数字，符号，英文字符。

功能需求分析：

液晶屏显示：

根据题意，需要设计并显示输入密码界面、修改密码界面、欢迎界面、错误警告界面

密码输入：

根据题意，每次输入一个数字，则显示一个‘*’符号代替，只能看出输入的位数，若输入密码位数达到六位，则与正确密码比较，若正确，进入系统。根据日常的手机使用习惯，默认长度为6位，且第六位输入之后立即判断，正确则进入，错误则清空重输。

组合键实现密码修改：

密码修改必须通过不易被他人发现的特殊方法改变，所以设计为，若同时按住矩阵键盘的5,10 或6,9两个键，则进入密码修改函数。

输入密码错误三次则报错：

一般的密码系统对密码输入错误次数过多的情况进行了限制，所以在密码锁里设置，若密码输入错误三次，则进入警报界面，显示10s倒计时，必须在倒计时结束后才能再次输入密码。

组合键实现跳过密码：

如果系统主人临时忘记了密码，则需要一些补救的备用措施，所以在电子锁里设计了，如果同时按下0,15或3，12键，则跳过密码输入阶段，直接进入欢迎界面。

红外控制：

在很多时候，需要通过远程通信输入密码，进入某个远程服务器系统。所以，通过红外设备模拟远程通信就显得很有必要。再此系统中，通过把红外接收引脚接到外部中断INT0口，实现接收红外遥控器的数据。

重新输入：

如果密码输入的过程中，发现输错了一位数，方便起见，要设置重新输入的功能，即矩阵按键为11，或红外遥控键值为12时，重新输入密码，并且不计入输错次数。

二、 系统总体设计框架

系统模块分布图：

电子密码锁系统

密码输入及显示蜂鸣器模块

重设密码

跳过密码输入过程

警告音1602显示模

块

按键音

管理员模块

输入密码界面警告界面

重设密码界面欢迎界面

详细流程框图：

开始

若为重置密码指令

红外外部中断

键盘扫描

错误警报

进入欢迎界面

输入界面

是否为特殊组合键

输入是否达到6位

是否与正确密码相同错误次数达到三次？

系统锁定，并倒计时十

秒

将输入密码暂存在数组

用*显示密码位数

是

否

是

否

是

否是

否

将输入的六位六位密码

数组与正确值比较

若为跳过密码指令

输入密码界面重置密码界面

输入是否达到6位

将输入密码存入正确密码数组中，完成重置否

是

三、运行结果

密码输入：

每次输入一个数字，则显示一个‘*’符号。

密码修改：

通过特殊组合按键，进入密码修改函数。

三次报错：

若密码输入错误三次，则进入警报界面。

特殊键清除：

通过特殊组合按键，进入密码修改函数。

红外控制：

通过红外遥控器输入密码。

重新输入：

通过红外遥控器的12号按键或矩阵键盘的11号按键可以重新输入密码。

四、实验小结

本次实验，用51单片机实现了电子密码锁系统，虽然内容较基础，但是还是新学到了一些新知识，如红外线的数据传输方式，外部中断的合理使用。

同时也遇到了一些问题：

用红外遥控器输入密码的时候，总会在短时间内把一个键值发给单片机发送两次，但是原因不是太清楚，可能是红外遥控器的抬起也算一个命令，然后我再判断主函数的红外线标志位判断的地方，加了0.5秒的延迟，解决了问题。以后有时间再把红外接收器的数据手册详细看看，研究问题出在哪里。

总体来说，这一次的动手设计还是让自身能力提高了不少，但其实我学习的东西还远远不够，在以后的学习里，我会抓紧课外时间多学习知识，才能将自身解决实际问题的能力快速提高。

五、参考文献

[1] 谭浩强，C语言程序设计，清华大学出版社，2005

[2] 张毅刚，单片机原理及接口技术，人民邮电出版社，2011

六、附录：源程序

/******************************************************************************* * 电子密码锁系统 Designed By 曹子龙 2016/12/29 * *******************************************************************************/

#include

#include"lcd.h" //包含控制1602的初始化程序及写入命令的程序

#define GPIO_KEY P1 //矩阵键盘接口

sbit IRIN=P3^2; //红外线接口

sbit Beep = P2^0; //蜂鸣器接口

unsigned char code CDIS0[16]={" Set Code: "}; //用来初始化1602屏幕显示内容的字符串数组

unsigned char code CDIS1[16]={" Enter Code: "};

unsigned char code CDIS2[16]={" Code: "};

unsigned char code CDIS3[16]={" Welcome to "};

unsigned char code CDIS4[16]={" My System!"};

unsigned char code CDIS5[16]={" Warning: "};

unsigned char code CDIS6[16]={" Please Wait s!"};

unsigned int RIGHTCODE[6]={9,7,0,2,2,9};//初始正确密码

unsigned int Code[6]; //用来存放输入密码

unsigned int KeyValue; //用来储存键值

unsigned int Key_Flag=0; //有按键按下时置为1

unsigned int HongwaiValue; //用来储存键值

unsigned int Hongwai_Flag=0; //有红外信号时置为1

unsigned int Annum=0; //用来储存按键次数

unsigned int Wrongnum=0; //用来储存错误次数

unsigned int CodeFlag=0; //用来标识密码是否输入正确

unsigned int CodeDel=0; //特殊组合键可以清除密码

unsigned char IrValue[6]; //暂存接收到的红外信号

unsigned char Time;

unsigned char WrongTime; //用来储存错误等待时间

void SetCode(); //重置密码函数

void hongwai(); //将红外接收的值变为对应的按键值void IrInit(); //红外初始化

void DelayMs(unsigned int );

void beep(unsigned int); //可让蜂鸣器实现不同频率声音的函数

void KeyScan(); //键盘扫描函数

/******************************************************************************* * 函数名 : main

* 函数功能 : 主函数

*******************************************************************************/

void main()

{

unsigned char i;

IrInit();

LcdInit();

LcdWriteCom(0x80); //初始化LCD1602显示，展示密码输入界面

for(i=0;i<16;i++)

{

LcdWriteData(CDIS1[i]);

}

LcdWriteCom(0x80+0x40);

for(i=0;i<16;i++)

{

LcdWriteData(CDIS2[i]);

}

while(1)

{

KeyScan(); //扫描键盘

if(CodeDel==4) //若输入正确的组合按键，可重设密码

SetCode();

else if(CodeDel==2) //若输入正确的组合按键，则清除密码，直接进入系统

{

Wrongnum=0; //若输入正确，错误次数清零

Annum=0; //密码计数器清零

CodeDel=0; //组合键标志位清0

Key_Flag=0; //按键标志位清0

Hongwai_Flag=0; //红外标志位清0

LcdWriteCom(0x80); //进入欢迎界面 5s

for(i=0;i<16;i++)

{

LcdWriteData(CDIS3[i]);

}

LcdWriteCom(0x80+0x40);

for(i=0;i<16;i++)

{

LcdWriteData(CDIS4[i]);

}

DelayMs(50000);

LcdWriteCom(0x80);

for(i=0;i<16;i++) //等待结束后，次数清零，显示输入密码界面

{

LcdWriteData(CDIS1[i]);

}

LcdWriteCom(0x80+0x40);

for(i=0;i<16;i++)

{

LcdWriteData(CDIS2[i]);

}

}

if(Key_Flag==1)

{

Key_Flag=0;

Code[Annum-1]=KeyValue; //将输入值存入密码数组中

beep(KeyValue * 30);

LcdWriteCom(0xc0+6+Annum);

LcdWriteData(42);

}

if(Hongwai_Flag==1) //若接受到了红外数据

{

DelayMs(500);

if(Hongwai_Flag==1) //不知道因为什么原因，红外接收的中断会开启两次，为了防止数据重复，写了此次延时判断

{

Annum++; //按键次数加1

Hongwai_Flag=0;

Code[Annum-1]=HongwaiValue;//将输入值存入密码数组中

beep(HongwaiValue * 40);

LcdWriteCom(0xc0+6+Annum);

LcdWriteData(42);

}

}

if(Annum>=6) //6位密码输入完毕或检测到特殊组合按键

{

CodeFlag=1; //暂时令标志位为1，若密码有错误，则再置0

for(i=0;i<6;i++)

{

if(Code[i]!=RIGHTCODE[i]) //若密码与正确密码不相等

CodeFlag=0;

}

if(CodeFlag==0) //若输入错误，清零重新输入，并将错误输入次数加一

{

Wrongnum++;

if(Wrongnum==3) //若错误次数达到三次

{

beep(100); //警报

LcdWriteCom(0x80); //显示错误信息，等待10s

for(i=0;i<16;i++)

{

LcdWriteData(CDIS5[i]);

}

LcdWriteCom(0x80+0x40);

for(i=0;i<16;i++)

{

LcdWriteData(CDIS6[i]);

}

WrongTime='9'; //等待时间

while(WrongTime!='0')

{

LcdWriteCom(0x80+0x40+13);

LcdWriteData(WrongTime);

DelayMs(10000);

WrongTime--;

}

Wrongnum=0;

}

Annum=0;

Key_Flag=0; //按键标志位清0

Hongwai_Flag=0; //红外标志位清0

LcdWriteCom(0x80);

for(i=0;i<16;i++) //等待结束后，次数清零，显示输入密码界面{

LcdWriteData(CDIS1[i]);

}

LcdWriteCom(0x80+0x40);

for(i=0;i<16;i++)

{

LcdWriteData(CDIS2[i]);

}

}

if(CodeFlag==1) //密码输入正确

{

Wrongnum=0; //若输入正确，错误次数清零

Annum=0; //密码计数器清零

LcdWriteCom(0x80); //进入欢迎界面 5s

for(i=0;i<16;i++)

{

LcdWriteData(CDIS3[i]);

}

LcdWriteCom(0x80+0x40);

for(i=0;i<16;i++)

{

LcdWriteData(CDIS4[i]);

}

DelayMs(50000);

LcdWriteCom(0x80);

for(i=0;i<16;i++) //等待结束后，次数清零，显示输入密码界面

{

LcdWriteData(CDIS1[i]);

}

LcdWriteCom(0x80+0x40);

for(i=0;i<16;i++)

{

LcdWriteData(CDIS2[i]);

}

/*标志清零需放在后面，因为在密码输入正确后的显示时间内，

外部中断或按键都会使标志位为1，进而在再次显示密码时弹出一位密码值*/

Key_Flag=0; //按键标志位清0

Hongwai_Flag=0; //红外标志位清0

}

}

}

}

/******************************************************************************* * 函数名 : SetCode()

* 函数功能: 设置密码

*******************************************************************************/ void SetCode()

{

int i,j=0;

Wrongnum=0; //错误次数清零

Annum=0; //密码计数器清零

CodeDel=0; //组合键标志位清0

Key_Flag=0; //按键标志位清0

Hongwai_Flag=0; //红外标志位清0

LcdWriteCom(0x80);

for(i=0;i<16;i++) //初始化LCD1602显示，显示设置密码界面

{

LcdWriteData(CDIS0[i]);

}

LcdWriteCom(0x80+0x40);

for(i=0;i<16;i++)

{

LcdWriteData(CDIS2[i]);

}

DelayMs(1000);

while(j<6)

{

KeyScan(); //扫描键盘

if(Key_Flag==1)

{

Key_Flag=0;

RIGHTCODE[j]=KeyValue;

beep(KeyValue * 30);

LcdWriteCom(0xc0+7+j);

LcdWriteData(42);

j++;

DelayMs(1000);

}

if(Hongwai_Flag==1) //若接受到了红外数据

{

DelayMs(500);

if(Hongwai_Flag==1) //不知道因为什么原因，红外接收的中断会开启两次，为了防止数据重复，写了此次延时判断

{

Hongwai_Flag=0;

RIGHTCODE[j]=HongwaiValue;

beep(HongwaiValue * 40);

LcdWriteCom(0xc0+7+j);

LcdWriteData(42);

j++;

DelayMs(1000);

}

}

}

LcdWriteCom(0x80);

for(i=0;i<16;i++) //初始化LCD1602显示，展示密码输入界面

{

LcdWriteData(CDIS1[i]);

}

LcdWriteCom(0x80+0x40);

for(i=0;i<16;i++)

{

LcdWriteData(CDIS2[i]);

}

Wrongnum=0; //错误次数清零

Annum=0; //密码计数器清零

Key_Flag=0; //按键标志位清0

Hongwai_Flag=0; //红外标志位清0

}

/******************************************************************************* * 函数名 : DelayMs()

* 函数功能 : 延时

*******************************************************************************/

void DelayMs(unsigned int x) //0.14ms误差 0us

{

unsigned char i;

while(x--)

{

for (i = 0; i<13; i++)

{}

}

}

/******************************************************************************* * 函数名 : IrInit()

* 函数功能 : 初始化红外线接收

*******************************************************************************/

void IrInit()

{

IT0=1;//下降沿触发

EX0=1;//打开中断0允许

EA=1; //打开总中断

IRIN=1;//初始化端口

}

/******************************************************************************* * 函数名 : ReadIr()

* 函数功能 : 读取红外数值的中断函数

*******************************************************************************/

void ReadIr() interrupt 0

{

unsigned char j,k;

unsigned int err;

Time=0;

DelayMs(70);

if(IRIN==0) //确认是否真的接收到正确的信号

{

err=1000; //1000*10us=10ms,超过说明接收到错误的信号

/*当两个条件都为真是循环，如果有一个条件为假的时候跳出循环，免得程序出错的时

侯，程序死在这里*/

while((IRIN==0)&&(err>0)) //等待前面9ms的低电平过去

{

DelayMs(1);

err--;

}

if(IRIN==1) //如果正确等到9ms低电平

{

Hongwai_Flag=1; //正确收到信号，标志位置1

err=500;

while((IRIN==1)&&(err>0)) //等待4.5ms的起始高电平过去

{

DelayMs(1);

err--;

}

for(k=0;k<4;k++) //共有4组数据

{

for(j=0;j<8;j++) //接收一组数据

{

err=60;

while((IRIN==0)&&(err>0))//等待信号前面的560us低电平过去

{

DelayMs(1);

err--;

}

err=500;

while((IRIN==1)&&(err>0)) //计算高电平的时间长度。

{

DelayMs(1);//0.14ms

Time++;

err--;

if(Time>30)

{

EX0=1;

return;

}

}

IrValue[k]>>=1; //k表示第几组数据

if(Time>=8) //如果高电平出现大于565us，那么是1

{

IrValue[k]|=0x80;

}

Time=0; //用完时间要重新赋值

}

}

hongwai();

}

if(IrValue[2]!=~IrValue[3])

{

return;

}

}

}

/******************************************************************************* * 函数名 : KeyScan

* 函数功能: 扫描矩阵键盘

*******************************************************************************/

void KeyScan(void) //读取按键值

{

char a = 0;

int j;

GPIO_KEY=0x0f;

if(GPIO_KEY!=0x0f)//读取按键是否按下

{

DelayMs(10);//延时10ms进行消抖

if(GPIO_KEY!=0x0f)//再次检测键盘是否按下

{

Key_Flag=1;

Annum++; //按键次数加1

//测试行

GPIO_KEY=0X0F;

switch(GPIO_KEY)

{

case(0X07): KeyValue=12;break;

case(0X0b): KeyValue=8;break;

case(0X0d): KeyValue=4;break;

case(0X0e): KeyValue=0;break;

case(0X06): CodeDel=1;break; //特殊按键组合可以清除密码

case(0X09): CodeDel=3;break; //特殊按键组合可以重设密码

}

//测试列

GPIO_KEY=0XF0;

switch(GPIO_KEY)

{

case(0X70): KeyValue=KeyValue+3;break;

case(0Xb0): KeyValue=KeyValue+2;break;

case(0Xd0): KeyValue=KeyValue+1;break;

case(0Xe0): KeyValue=KeyValue;break;

case(0X60): if(CodeDel==1) CodeDel=2;break; //按键0和15组合可以清除密码

case(0X90): if(CodeDel==3) CodeDel=4;break; //按键5和6组合可以重设密码

}

while((a<50) && (GPIO_KEY!=0xf0)) //检测按键松手检测

{

DelayMs(10);

a++;

}

if(KeyValue==11) //11按键可以重新输入密码

{

Annum=0; //密码计数器清零

Key_Flag=0; //按键标志位清0

Hongwai_Flag=0; //红外标志位清0

LcdWriteCom(0x80+0x40);//清除密码输入的*符号

for(j=0;j<16;j++)

{

LcdWriteData(CDIS2[j]);

}

}

}

}

}