电子密码锁的设计与实现-南京航空航天大学——微型计算机原.doc

电子密码锁的设计与实现 一、实验目的 １．进一步掌握键盘扫描和LED显示的程序设计。 ２．了解按键消抖的方法。 ３．综合运用微机原理的软硬件知识。 二、实验内容与要求 １．基本要求 （1）具有密码输入功能，密码最多为６位； （2）设置退格键，以便删除输入错误的密码； （3）在输入的密码时数码管上只显示8，并根据输入位数依次横移； （4）设置确认键，当确认键按下后，判断输入密码是否正确； （5）当输入密码正确时，点亮发光二极管；当输入密码不正确时，发光二极管不亮并且蜂鸣器报警，重新输入，当三次密码输入不正确时，系统应锁定键盘10s。 2．提高要求 将用户分为管理者和使用者，管理者拥有超级密码，可以修改其他人的密码。使用者不能修改密码。 三、实验报告要求 １．设计目的和内容 ２．总体设计 ３．硬件设计：原理图（接线图）及简要说明 ４．软件设计框图及程序清单 ５．设计结果和体会（包括遇到的问题及解决的方法） 四、总体设计 电子密码锁的原理是：从键盘输入一组密码，CPU把该密码和设置密码比较，对则将锁打开（不同锁的控制方式不一样，比如加电控制电磁铁抽回，从而打开），错则要求重新输入，并记录错误次数，如果三次错误，则被强制锁定并报警，除非超级密码或者其他的手段打开，比如延时一段时间。 初步设计思路如下： 1．输入密码用矩形键盘，包括数字键和功能键，功能键包括退格键和确认键。 2．LED数码管显示输入密码，但是只是输出显示符号8 。采用动态扫描输出。 3．用发光二极管模拟锁的情况，锁关时发光二极管灭，打开时发光二极管亮。 4．输入密码错误时报警，3次输入错误时键盘锁定10s，键盘无法接收数据。 软件的设计主要包括矩形键盘键值的读取、LED动态扫描输出程序、密码判断程序和报警程序。 五、硬件设计 根据设计思路，硬件电路可通过实验平台上的一些功能模块电路组成，由于实验平台上的各个功能模块已经设计好，用户在使用时只要设计模块间电路的连接，因此，硬件电路的设计及实现相对简单。完整系统的硬件连接如图1所示。硬件电路由LED数码管显示模块、按键模块、发光二极管电路和蜂鸣器模块组成。 各个模块的详细说明： 1．LED数码管模块 实验平台上提供一组六个LED数码管。插孔CS1用于数码管段选的输出选通，插孔CS2用于数码管位选信号的输出选通。本设计用6个数码管来动态显示时分秒，动态显示的定时时间由8253定时/计数器来实现。8253主要是实现每位显示时间1ms，由8253的计数器0来实现。Clk0接实验平台分频电路输出Q6，f＝46875hz。GATE0接8255的PA0，由8255的PA0输出来控制计数器的起停。OUT0接8259的IRQ2，定时完成请求中断，进入中断服务程序。软件在中断服务程序中LED数码管显示。 图1 系统硬件电路图 PA0 图1 系统硬件电路图 PA0 PB0 PB1 PC 数码管显示模块 键盘电路 Q6 OUT0 8253 GATE0 Clk0 地址 CS1 译码 CS2 电路 CS3 CS4 路 IRQ2 PC BUS 蜂鸣器 发光二极管 2．按键模块 按键模块包括有数字键和功能键。数字键包括0－9键，用于密码的输入。功能键有退格键和确认键。具体的功能定义如下表。键盘电路和8255的连接见图2所示。具体的功能定义如下表。 按键 键名 功能说明 1－9键 数字键 输入密码 A键 退格键 取消刚才输入的密码 B键 确认键 密码输入完成 图2 键盘电路和8255的连接图 3．报警模块和发光二极管模块 报警模块由蜂鸣器驱动电路和8255组成。选择一只压电式蜂鸣器，压电式蜂鸣器工作时约需要100mA驱动电流。蜂鸣器电路如图4所示。当8255的PB0口输出为高电平时，蜂鸣器产生蜂鸣音，8255输出为低电平时，蜂鸣器不发声。 发光二极管也是用8255输出来驱动亮灭。 图3 蜂鸣器电路 六、软件设计 1．软件设计思路 电子密码锁工作的主要过程是LED数码管提示开始输入密码，通过键盘输入密码，同时LED显示密码输入情况，按下确认键后判断密码的正确性，作出开锁或报警处理。当输入密码连续输入错误3次时，锁定键盘10s。 程序将分为主程序和中断服务子程序。主程序负责键盘键值读取，密码判断和开锁或报警处理。中断服务子程序主要是负责LED数码管显示。 根据程序功能，程序主要分为以下几部分： 键盘键值读取程序 键盘键值读取程序包括键盘扫描、消除抖动、键译码等内容。按键的识别主要有两种方法：行反转法和行扫描法。因为键盘为机械开关，容易引入抖动。为了消除抖动干扰，在程序中要加入消除抖动的部分。 LED数码显示程序 LED数码显示