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標題: 單片機密碼鎖課程設計 [打印本頁]

作者: 承認呢 時間: 2017-6-20 09:05
標題: 單片機密碼鎖課程設計

一、基本組成：

單片機小系統+４*４矩陣鍵盤+１６０２顯示+ＤＣ電機

基本電路：

鍵盤和和顯示

鍵盤接P1口，液晶的電源的開、關通過P2.7口控制

電機(控制口P2.4)

   小系統就不貼上來了吧。。。

二、基本功能描述：

1．驗證密碼、修改密碼

a)鎖的初始密碼是123456(密碼最長為10位,最短為1位)。

2．恢復初始密碼

a)系統可以恢復初始密碼，否則一旦忘記密碼而又不能恢復初始密碼，該鎖就永遠打不開。但是又不能讓用戶自行修改密碼，否則其他人也可以恢復該初始密碼，使得鎖的安全性大大下降。

3．使系統進入低功耗狀態

a)在實際使用中，鎖只有在開門時才被使用。因而在大多數的時間里，應該讓鎖進入休眠狀態、以降低功耗，這使系統進入掉電狀態，可以大大降低系統功耗。

b)同時將LCD背光燈關閉

4．DC電機模擬開鎖動作。

a)DC電機啟動時解除開鎖把手的鎖定，允許通過把手開鎖。DC電機不直接開鎖，使得DC電機的功率不用太大，系統的組成和維護將變得簡單，功耗也降了下來。

三、密碼鎖特點說明:

1.0 輸入將被以字符形式輸入,最長為10位。

超過10位時系統將自動截取前10位、但不作密碼長度溢出提示。

2.0 開鎖10秒后不允許更改密碼、并提示修改超時_進入初始態,需要重新輸入密碼方可再次修改密碼。

3.0 系統未使用存儲器存儲密碼故掉電后密碼自動恢復為初始密碼。

4.0 若2分鐘內無任何操作,系統自動進入省電模式運行,同時關閉液晶顯示,以節省電力。

5.0 輸入密碼正確后、電機允許開鎖時間為5秒, 5秒后需要再次輸入密碼才可以再次開鎖。

6.0 修改密碼鍵和恢復初始密碼鍵最好置于室內。

這是Proteus仿真結果：

輸入密碼123456：

顯示結果：

密碼正確時電機啟動、電機將持續5秒：

這是鍵盤：

開鎖鍵是接INT0引腳接的一個獨立按鍵,用于喚醒CPU工作、進而開啟整個系統

密碼正確時可以修改密碼：

再次輸入新密碼,兩次輸入相同時、更改有效

當然你可以隨時放棄修改密碼

改進：

1.0 密碼鎖的秘密沒有存儲,因而在掉電時最新的密碼將丟失,重新上電后密碼將恢復成為初始密碼。這使得每次換電池或停電后密碼都得恢復一次,給使用帶來不便,但是為了要存儲一個最多只有十幾字節的密碼就增加一個存儲器、似乎不是很值,最好是所選的單片機自帶這樣的存儲器(容量很小、如32B)。當然如果電源來自市電的話,就不會經常掉電了。

2.0 系統的最好再增加電源監測的設計,在電池電力不夠時發出提示。這時還可以增加備用電池,這樣就可以保證系統不會掉電。但是這些都要依賴于成本。

3.0 液晶的顯示最好采用中文。通過對1602的CGRAM的操作可以實現中文顯示,使得用戶界面更好。

主函數：

確認鍵操作：

確認函數_ confirm()操作：

0_將 '\0' 置于輸入table_input[]結尾

(table_input[]的長度返回值在length里面)

根據操作標識選擇任務：

1_確認密碼：判定輸入密碼正確與否

2_修改密碼：確認第一次輸入并保存

         要求第二次輸入

                  比較兩次輸入是否相同

根據比較結果選擇任務：

修改失敗,進入輸入密碼態

修改成功,將輸入復制到table_password[]

確認函數_confirm()相關標識位目錄:

flag_display;//根據其值可以確定顯示信息

flag_confirm;//確認鍵根據此標識判定任務,默認為0_即為確定密碼狀態

flag_allow;//允許修改密碼標識,在密碼比較正確時置1

flag_amend;//第一/二次輸入新密碼標識

flag_M;//允許電機開鎖標識

相關變量

sbit M=P3^6;//電機控制口

flag_confirm;//操作任務標識位

flag_compare;//比較輸入與密碼|相等時返回1,否則返回0

                     static flag_amend;//修改密碼時的標識

第一次輸入前=1,輸入后置2

第二次輸入前=2,輸入后置0

      flag_display=0;//確認鍵操作的返回值根據返回值可以確定顯示信息

      flag_allow;//允許改密碼標識,在密碼比較正確時置1,不正確時置0

         process_char()函數::_M;//DC電機控制口

  process_char()函數::_length;//跟蹤記錄輸入table_input[11]的字符長度( <=10 )

lcd_display()函數中標識位flag_display的值與意義:

=0:不顯示|不刷新顯示

=1:密碼錯誤

=2:密碼正確

=3:請輸入新密碼

=4:請再次輸入新密碼

=5:密碼修改成功

=6:密碼修改失敗

=7:顯示輸入密碼狀態_The password!

=8:放棄修改密碼

=9:已開鎖

流圖不怎么清晰、不過下一篇就是程序了，可以從程序推出流圖。

程序比較多,所以寫成了幾個文件,同時應用了相當多的標識位來進行信號傳遞。

我覺得邊看程序邊畫它的流程圖會更好地幫助我們讀程序。

1.0  main.c文件

#include<reg52.h>

#include<string.h>

#include"mydefine_2.h"

static void delay(unsigned int N)//N ms延時_12MHz/準確性高

{

  unsigned int i=0,j=0;

  for(i=1;i<=N;i++)

  for(j=1;j<=355;j++) ;

}

void clock()

{

  key_clock=0;

  delay(15);

  key_clock=1;

}

void init()

{

  key_LCD=0;

  init_1602();

  TMOD=0x01;

  TH0=0x3C;//=(65535-5000)/256

  TL0=0xAF;//(65535-5000)%256

  EA=1;

  ET0=1;

  TR0=0;

  EA=1;//外部中斷0喚醒CPU(空閑方式)

  EX0=1;

  IT0=1;

  command(0x80);

  lcd_display(7);

}

void main()

{

  init();

  while(1)

  {

temp=keyboard_matrix();//掃描輸入

if(temp)//有按鍵輸入信息

{

clock();//按鍵聲

TR0=0;//關閉計時

timer=0;

receive(temp);//輸入的字符串長度為length( <= 10)

if(i!=length)//輸入時顯示"*"

{

   command(0xC0+length);//為顯示密碼輸入設定位置

   display('*');

   i=length;

  }

  switch(temp)//根據按鍵號調用任務

  {

   //修改密碼

case 12: if((flag_allow) && (flag_amend==0))//輸入密碼正確的條件下可以更改

         {

            table_input[0]='\0';

            flag_display=3;//請輸入新密碼

            flag_confirm=1;//確認鍵進入確認修改密碼功能

            flag_amend=1;//每次按下修改鍵時都是第一次輸入新密碼

            length=0; //重按修改鍵時也是第一次輸入新密碼

            i=0;

         }

         else

         {

            flag_confirm=0;//恢復初始態

            flag_amend=0;

            lcd_display(1);//密碼不正確

            delay(500);

            flag_display=7;

            length=0;

            i=0;

         }

         break;

case 11: //取消

   command(0xC0+length);//擦出顯示

   display(' ');//顯示后光標_顯示地址又加了1

   command(0xC0+length);//重置光標_顯示地址|實為將光標拉回來

   i=0;

   if(length > 0)

   {

      length--;//input[]位置后退一位

   }

   break;

case 10: confirm();//確定

         i=0;

         break;

case 13: //修改密碼的過程中取消修改密碼|將系統置于初始態即可

   if((flag_amend==1) || (flag_amend==2))

   {

      flag_amend=0;

      flag_confirm=0;

      lcd_display(8);

      delay(500);

      flag_display=7;

      length=0;

      i=0;

   }

   break;

}

lcd_display(flag_display);

  }

  else

  {

TR0=1;//開始計時等待

  }

  DC_Moter();

  resume_password();

  if(flag_clear)//恢復密碼和開鎖鍵_外部中斷有效時重新計時

  {

flag_clear=0;

timer=0;

  }

  if(timer==100)//10秒后不允許更改密碼

  {

flag_allow=0;

flag_amend=0;

flag_confirm=0;

length=0;

i=0;

lcd_display(7);//顯示初始態,以提示修改超時

  }

  if(timer==1200)//≈2分鐘后休眠|空閑方式

  {

TR0=0;

timer=0;

clear_system();//恢復初始態

i=0;

key_clock=0;

delay(250);

key_clock=1;

PCON|=0x01;

lcd_display(7);//喚醒CPU后顯示初始態

  }

}

}

void int0() interrupt 0

{

  key_LCD=0;//開液晶電源

  key_clock=0;

  delay(250);

  key_clock=1;

  flag_clear=1;

}

void Timer0() interrupt 1 //50ms

{

  TH0=0x3C;//(65535-50000)/256

  TL0=0xAF;//(65535-50000)%256

  timer++;

}

2.0  負責實現具體操作的 process_char.c 文件

#include<reg52.h>

#include<string.h>

#include"mydefine.h"

sbit key_self=P2^1;//獨立按鍵,用于恢復初始密碼

sbit key_LED=P2^0;

sbit key_M=P2^4;//DC電機控制口

sbit key_LCD=P2^7;//液晶電源控制口

extern bit flag_clear;//恢復密碼和開鎖鍵_外部中斷的有效標識

extern unsigned int timer;//定時器0計數時段標記_50ms一次定時中斷

extern unsigned char length=0;//跟蹤記錄輸入table_input[11]的字符長度( <=10 )

extern unsigned char flag_display=0;//根據其值可以確定顯示信息

extern unsigned char flag_confirm=0;//確認鍵根據此標識判定任務,默認為0_即為確定密碼狀態

extern unsigned char flag_allow=0;//允許修改密碼標識,在密碼比較正確時置1

extern unsigned char flag_amend=0;//第一/二次輸入新密碼標識

unsigned char flag_M=0;//允許電機開鎖標識

extern void command(unsigned char command);

extern void display(unsigned char date);

//向I2C地址為address處寫入數據date

extern void write_I2C(unsigned char address,unsigned char date);

//讀出I2C地址為address處的數據

extern unsigned char read_I2C(unsigned char address);

static void delay(unsigned int N)//N ms延時/準確性高

{

  unsigned int i=0,j=0;

  for(i=1;i<=N;i++)

  for(j=1;j<=355;j++) ;

}

//休眠前清除table_input中的值

extern void clear_system()

{

table_input[0]='\0';//恢復初始態

length=0;

flag_allow=0;

flag_confirm=0;

flag_amend=0;

flag_clear=0;

key_LCD=1;//關液晶電源

}

//接收鍵盤輸入|以字符形式存入table_input[11]

extern void receive(unsigned char temp)

{

//按鍵在松手時讀取按鍵號,故不會重復讀取按鍵值

if(temp && length<=9)//如此,則無按鍵時執行效率高

{

  switch(temp)

  {

case 1:

case 2:

case 3:

case 4:

case 5:

case 6:

case 7:

case 8:

case 9: table_input[length++]=temp+48;//以字符形式存入table_input[11]

   break;

case 14: table_input[length++]=48;//字符0

  }

}

}

//根據任務選擇顯示信息

extern void lcd_display(unsigned char temp)

{

unsigned char i=0,*p=NULL;

if(temp)

{

  switch(temp)//選擇顯示信息

  {

case 1: p=table_error;//密碼不正確

         break;

case 2: p=table_pass;//密碼正確

         break;

case 3: p=table_new;//請輸入新密碼

         break;

case 4: p=table_again;//請再次輸入新密碼

         break;

case 5: p=table_changed;//密碼修改成功

         break;

case 6: p=table_fail;//密碼修改失敗

         break;

case 7: p=table_enter;//顯示輸入密碼:The password!

         break;

case 8: p=table_abandon;//放棄修改密碼

         break;

case 9: p=table_close;//鎖閉

         break;

case 10: p=table_resume;//鎖閉

         break;

  }

  command(0x01);

  delay(1);

  command(0x80);

  while(*p!='\0')

  {

display(*(p++));

  }

  flag_display=0;//顯示后清0,避免重復顯示

}

}

//確認

extern void confirm(void)

{

unsigned char flag_compare=0;//用于記錄比較輸入與密碼的結果|相等時返回1,否則返回0

unsigned char flag_compare_2=0;//用于記錄對兩次輸入的新密碼的比較結果|相等時返回1,否則返回0

unsigned char i=0;

if(length > 0)//輸入不為空

{

table_input[length]='\0';

length=0;//輸入字符串長度清0

  if(flag_confirm)//修改密碼

  {

switch(flag_amend)

{

case 1: strcpy(table_newpassword,table_input);//第一次輸入新密碼

         table_input[1]='\0';//避免第一次輸入的內容在放棄修改時再次被利用

         flag_amend=2;

         flag_display=4;//請再次輸入密碼

         break;

case 2: flag_compare_2=strcmp(table_input,table_newpassword);//第二次輸入新密碼

         flag_amend=0;//清0,允許再次修改

         flag_confirm=0;//進入初始之確認密碼狀態

   if(!flag_compare_2)//兩次輸入相同==0

   {

   strcpy(table_password,table_input);

   table_input[1]='\0';//避免修改完成后再次被利用,造成重復修改,同時避免剛修改了就是pass狀態

   lcd_display(5);//修改成功

   delay(500);

   flag_display=7;

   }

   else

   {

      lcd_display(6);//修改失敗

      delay(500);

      flag_display=7;

   }

   break;

}

  }

  else//驗證密碼

  {

flag_compare=strcmp(table_input,table_password);

if(!flag_compare)//密碼正確==0

{

   flag_allow=1;//允許修改密碼

   flag_M=1;//允許開鎖

   flag_display=2;//密碼正確信息:Pass!

   table_input[1]='\0';//改變輸入,使不致出亂

}

else//密碼錯誤

{

   flag_allow=0;//不允許修改密碼

   lcd_display(1);//密碼錯誤信息:Error!

   delay(500);

   flag_display=7;

}

  }

}

}

//電機控制

extern void DC_Moter()

{

if(flag_M)//允許開鎖

{

  flag_M=0;

  key_M=0;//開鎖

  key_LED=0;

  delay(1250);

  key_M=1;

  key_LED=1;

  timer=0;

  lcd_display(7);//進入初始態

}

}

//恢復初始密碼

extern void resume_password()

{

if(!key_self)//==0

{

  delay(3);

  if(!key_self)//==0

  {

while(!key_self) ;//==0

strcpy(table_password,table_original);

flag_clear=1;

lcd_display(10);

delay(500);

lcd_display(7);

  }

}

}



確認函數_ confirm()操作：

0_將 '\0' 置于輸入table_input[]結尾

(table_input[]的長度返回值在length里面)

根據操作標識選擇任務：

1_確認密碼：判定輸入密碼正確與否

2_修改密碼：確認第一次輸入并保存

         要求第二次輸入

                  比較兩次輸入是否相同

根據比較結果選擇任務：

修改失敗,進入輸入密碼態

修改成功,將輸入復制到table_password[]

確認函數_confirm()相關標識位目錄:

flag_display;//根據其值可以確定顯示信息

flag_confirm;//確認鍵根據此標識判定任務,默認為0_即為確定密碼狀態

flag_allow;//允許修改密碼標識,在密碼比較正確時置1

flag_amend;//第一/二次輸入新密碼標識

flag_M;//允許電機開鎖標識

相關變量

sbit M=P3^6;//電機控制口

flag_confirm;//操作任務標識位

flag_compare;//比較輸入與密碼|相等時返回1,否則返回0

                     static flag_amend;//修改密碼時的標識

第一次輸入前=1,輸入后置2

第二次輸入前=2,輸入后置0

      flag_display=0;//確認鍵操作的返回值根據返回值可以確定顯示信息

      flag_allow;//允許改密碼標識,在密碼比較正確時置1,不正確時置0

         process_char()函數::_M;//DC電機控制口

process_char()函數::_length;//跟蹤記錄輸入table_input[11]的字符長度( <=10 )

lcd_display()函數中標識位flag_display的值與意義:

=0:不顯示|不刷新顯示

=1:密碼錯誤

=2:密碼正確

=3:請輸入新密碼

=4:請再次輸入新密碼

=5:密碼修改成功

=6:密碼修改失敗

=7:顯示輸入密碼狀態_The password!

=8:放棄修改密碼

=9:已開鎖

3.0  定義各個數組的頭文件mydefine.h

extern unsigned char table_input[11]={0};  //接收鍵盤輸入

unsigned char table_password[11]="123456";  //密文

unsigned char table_newpassword[11]="456";  //接收新密碼

unsigned char code table_original[11]="123456"; //初始密碼

//顯示信息

unsigned char code table_pass[]="Pass!";  //成功進入

unsigned char code table_error[]="Operate Error!";  //密碼錯誤信息

unsigned char code table_enter[]="The password:";  //輸入密碼

unsigned char code table_new[]="New password:";  //輸入新密碼

unsigned char code table_again[]="Enter again:";  //再次輸入新密碼

unsigned char code table_changed[]="Changed!";  //密碼修改成功

unsigned char code table_fail[]="Fail changce!";  //密碼修改失敗

unsigned char code table_abandon[]="Abandon changce!";//放棄修改密碼

unsigned char code table_close[]="Locked!";//鎖閉

unsigned char code table_resume[]="Resumed!";//恢復初始密碼

4.0  頭文件mydefine_2.h

   定義了各個外部文件向主函數用到的操作函數和外部變量

#ifndef _mydefine_2_h_

#define _mydefine_2_h_

sbit key_LED=P2^0;

sbit key_clock=P3^3;//蜂鳴器

sbit key_LCD=P2^7;//液晶電源控制口

extern bit flag_clear=0;//恢復密碼和開鎖鍵_外部中斷的有效標識

extern unsigned int timer=0;//定時器0計數時段標記_50ms一次定時中斷

static unsigned char i=0;//顯示*用變量

unsigned char temp=0;//用于接收鍵盤輸入(按鍵在松手時讀取按鍵號)

extern unsigned int table_input[11];//接收輸入

extern unsigned char flag_allow;//允許改密碼標識,在密碼比較正確時置1

extern unsigned char flag_confirm;//確認鍵根據此標識判定任務,默認為0_即為確定密碼狀態

extern unsigned char flag_display;//確認鍵操作的返回值,根據返回值可以確定顯示信息

extern unsigned char flag_amend;//第一/二次輸入新密碼標識

extern unsigned char length;//輸入input的字符長度(length <= 16)

//1602液晶:extern_1602.c *****************************************************************

extern void init_1602();

extern void command(unsigned char command);

extern void display(unsigned char date);

//鍵盤:extern_keyboard_no_T0_2.c *********************************************************

//矩陣鍵盤.無按鍵動作時其返回值num_key=0,否則返回按鍵號num_key

extern unsigned char keyboard_matrix();//(在松手時讀取按鍵號****檢測高四位)

//密碼處理:process_char.c ****************************************************************

//電機控制

extern void DC_Moter();

//接收鍵盤輸入|以bit形式存入input__返回值為輸入的字符串長度length(length <= 10)

extern void receive(unsigned char temp);//涉及文件間變量length

//確認按鍵操作

extern void confirm(void);//涉及跨文件調用的變量flag_confirm,flag_allow,flag_amend

//根據任務選擇顯示信息

extern void lcd_display(unsigned char flag_display);//涉及跨文件調用的變量flag_display

extern void clear_system();//恢復初始態

extern void resume_password();//恢復初始密碼

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

#endif

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