单片机电子锁仿真设计含pcb原理图与源码可AT24C02保存密码

ID:309059 · 发表于 2018-4-19 10:22

该设计基于STC单片机设计

Altium Designer画的电子锁原理图和PCB图如下：(51hei附件中可下载工程文件)

电子密码锁具体功能介绍：
1、该电子密码锁默认密码为1234567890，密码通过键盘输入，若密码正确，则将锁打开。
2、密码可以由用户自己修改设定（只支持6位密码），锁打开后才能修改密码。修改密码之前必须再次输入密码，在输入新密码时候需要二次确认，以防止误操作。
3、报警、锁定键盘功能。密码输入错误显示器会出现错误提示，若密码输入错误次数超过3次，蜂鸣器报警并且锁定键盘。
4、AT24C02保存密码，支持复位保存，掉电保存功能。

仿真原理图如下（proteus仿真工程文件可到本帖附件中下载）

附件内容包括：
整个电子密码锁原理图和PCB源文件，用AD软件打开；
源代码（有详细的中文注释）；

单片机源程序如下:

//************************************************************************************************************************************
//库调用.宏类型定义.位定义//
//************************************************************************************************************************************
#include <reg52.h>
#include <intrins.h>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
#define ushort unsigned short
#define GPIO_KEY P1 //矩阵键盘烧扫描端口
sbit RS = P2^2; //液晶显示器控制端口
sbit RW = P2^3;
sbit E = P3^7;
sbit shuchu=P2^0; //继电器控制端口
sbit beep=P2^1; //报警器端口
sbit DoorBell=P3^6; //门铃端口
sbit SCL = P2^6; //AT24C04的时钟
sbit SDA = P2^7; //AT24C04的数据
uchar idata upxs[16]={"Password:"}; //上排存放数组
uchar idata dwxs[16]={""}; //下排存放数组
uint idata tempword[6]={0}; //临时密码数组
uint idata password[6]={1,1,1,1,1,1};//初始密码
uint idata now=0; //数组伪指针
uint idata key=0; //密钥
uint idata keyboard=0; //键盘锁定标志
uint idata key1=0; //用于密码修改
uint idata KeyValue=16; //用来存放读取到的键值
uint idata warn=0; //错误累计
uint idata time=0; //用于定时
uint idata time1=0; //用于定时
uint idata time2=0; //用于定时
uint idata moshi=0; //定时器内部模式
uchar idata BUF[8]; //掉电数据缓存区
uchar idata TESTDATA[8]={0}; //掉电新密码存储
uint idata menu=0; //menu用于密码修改
uint idata tempword1[8]={0}; //用于密码修改
//*********************************************************************************************************************************
//函数声明//
//*********************************************************************************************************************************
void delete(void);
//*********************************************************************************************************************************
/*模块名称：液晶驱动显示模块*/
/*模块功能：驱动LCD1602的显示，并时时显示按键值*/
//*********************************************************************************************************************************
void delay(uint dell)//毫秒延时//
{
uchar x;
for(dell;dell>0;dell--)
for(x=110;x>0;x--);
}
void wr_com(uchar temp)//写指令//
{
RS=0;
RW=0;
P0=temp;
E=1;
E=0;
}
void wr_data(uchar num)//写数据//
{
RS=1;
RW=0;
P0=num;
E=1;
E=0;
}
void disp_lcd(uchar addr,char *templ)//显示函数//
{
uchar i;
wr_com(addr);
delay(50);
for(i=0;i<16;i++)
{
wr_data(templ[i]);
delay(50);
}
}
void lcd_init()//初始化液晶//
{
wr_com(0x30);
delay(50);
wr_com(0x38);
delay(50);
wr_com(0x01);
delay(50);
wr_com(0x06);
delay(50);
wr_com(0x0c);
delay(50);
}
void lcdxianshi(void)//液晶总显示//
{
disp_lcd(0x80,upxs);
disp_lcd(0xc0,dwxs);
}
//*********************************************************************************************************************************
/*模块名称：矩阵键盘扫描模块*/
/*模块功能：时时扫描按键值*/
//*********************************************************************************************************************************
void Delay10ms(void)//延时函数//
{
unsigned char a,b,c;
for(c=1;c>0;c--)
for(b=38;b>0;b--)
for(a=130;a>0;a--);
}
void KeyDown(void)//键盘检测函数//
{
char a=0;
GPIO_KEY=0x0f;
if(GPIO_KEY!=0x0f) //读取按键是否按下
{
Delay10ms(); //延时10ms进行消抖
if(GPIO_KEY!=0x0f) //再次检测键盘是否按下
{
//扫描列
GPIO_KEY=0X0F;
switch(GPIO_KEY)
{
case(0X07): KeyValue=0;break;
case(0X0b): KeyValue=1;break;
case(0X0d): KeyValue=2;break;
case(0X0e): KeyValue=3;break;
}
//扫描行
GPIO_KEY=0XF0;
switch(GPIO_KEY)
{
case(0X70): KeyValue=KeyValue;break;
case(0Xb0): KeyValue=KeyValue+4;break;
case(0Xd0): KeyValue=KeyValue+8;break;
case(0Xe0): KeyValue=KeyValue+12;break;
}
while((a<10)&&(GPIO_KEY!=0xf0))//按键松手检测
{
Delay10ms();
a++;
}
}
}
}
//*******************************************************************************************************************************
/*模块名称：数据处理模块*/
/*模块功能：（1）将按键值传递给各种缓存数祝（2）包含数据清除函数*/
//*******************************************************************************************************************************
void keysend(void)//键值传递//
{
switch(KeyValue)
{
case 0:{dwxs[now]='0';tempword[now]=0;TESTDATA[now]=0;now++;break;}
case 1:{dwxs[now]='1';tempword[now]=1;TESTDATA[now]=1;now++;break;}
case 2:{dwxs[now]='2';tempword[now]=2;TESTDATA[now]=2;now++;break;}
case 3:{dwxs[now]='3';tempword[now]=3;TESTDATA[now]=3;now++;break;}
case 4:{dwxs[now]='4';tempword[now]=4;TESTDATA[now]=4;now++;break;}
case 5:{dwxs[now]='5';tempword[now]=5;TESTDATA[now]=5;now++;break;}
case 6:{dwxs[now]='6';tempword[now]=6;TESTDATA[now]=6;now++;break;}
case 7:{dwxs[now]='7';tempword[now]=7;TESTDATA[now]=7;now++;break;}
case 8:{dwxs[now]='8';tempword[now]=8;TESTDATA[now]=8;now++;break;}
case 9:{dwxs[now]='9';tempword[now]=9;TESTDATA[now]=9;now++;break;}
case 11:{
upxs[12]='S';
upxs[13]='U';
upxs[14]='R';
upxs[15]='E'; break;
}
case 14:{
menu++; //密码修改模式启动模式一
if(menu>1) //再次按下跳出密码修改模式
{
upxs[0]='P'; //显示“password”
upxs[1]='a';
upxs[2]='s';
upxs[3]='s';
upxs[4]='w';
upxs[5]='o';
upxs[6]='r';
upxs[7]='d';
upxs[8]=':';
delete();
menu=0;
}
break;
}
case 15:{
TR0=1; //定时器0打开
moshi=1; //模式1为门铃模式
KeyValue=16; break;//键值缓存清零
}
}
if(now==6) now=0; //只存储8位，只显示八位
}
void delete(void)//清除函数//
{
uchar i;
for(i=0;i<16;i++)
{
dwxs[i]=0x20; //密码字符清零
}
for(i=0;i<6;i++)
{
tempword[i]=0; //密码缓存数组清零
}
upxs[11]=0x20;
upxs[12]=0x20; //SURE显示清零
upxs[13]=0x20;
upxs[14]=0x20;
upxs[15]=0x20;
now=0; //伪指针复位
key=0; //密钥清零
KeyValue=16; //键值缓存初始
}
void condition_delete(void) //条件清除
{
if(KeyValue==10)
{
delete(); //按下DELE键清除数据
}
KeyValue=16; //键值缓存清零
}
//*********************************************************************************************************************************
/*模块名称：定时器模块*/
/*模块功能：定时器0用于产生门铃效果，定时器1用于各种倒计时*/
//*********************************************************************************************************************************
void timer0() interrupt 1 //定时器0用于门铃
{
switch(moshi)
{
case 1:{
DoorBell=~DoorBell;
time++;
if(time<400) //若需要拖长声音，可以调整 400 和 800
{
TH0=(8192-700)/32; //700us 定时
TL0=(8192-700)%32;
}
else if(time<800)
{
TH0=(8192-1000)/32; //1ms 定时
TL0=(8192-1000)%32;
}
else
{
time=0; //计数清零
TR0=0; //关闭定时器
moshi=0; //跳出模式1
}
break;
}
case 2:{
beep=~beep;
time++;
if(time<400) //若需要拖长声音，调整 400
{
TH0=(8192-700)/32; //700us 定时
TL0=(8192-700)%32;
}
else
{
time=0; //计数清零
}
break;
}
}
}
void timer1() interrupt 3 //定时器1用于自动关门
{
TH0=(65536-50000)/256;
TL0=(65536-50000)%256;
time1++;
if(time1==20)//一秒
{
time2++;
time1=0;
}
}
//**********************************************************************************************************************************
/*模块名称帜：掉电模块*/
/*模块功能：支持门锁掉电后密码可保存而不丢失*/
//**********************************************************************************************************************************
//延时5微秒(STC90C52RC@12M)，此延时对于12M晶振
void Delay5us()
{
_nop_();
_nop_();
}
//延时5毫秒(STC90C52RC@12M)
void Delay5ms()
{
ushort n = 560;
while (n--);
}
//起始信号
void AT24C04_Start()
{
SDA = 1; //拉高数据线
SCL = 1; //拉高时钟线
Delay5us(); //延时
SDA = 0; //产生下降沿
Delay5us(); //延时
SCL = 0; //拉低时钟线
}
//停止信号
void AT24C04_Stop()
{
SDA = 0; //拉低数据线
SCL = 1; //拉高时钟线
Delay5us(); //延时
SDA = 1; //产生上升沿
Delay5us(); //延时
}
//发送应答信号
void AT24C04_SendACK(bit ack)
{
SDA = ack; //写应答信号
SCL = 1; //拉高时钟线
Delay5us(); //延时
SCL = 0; //拉低时钟线
Delay5us(); //延时
}
//接收应答信号
bit AT24C04_RecvACK()
{
SCL = 1; //拉高时钟线
Delay5us(); //延时
CY = SDA; //读应答信号
SCL = 0; //拉低时钟线
Delay5us(); //延时
return CY;
}
//向IIC总线发送一个字节数据
void AT24C04_SendByte(uchar dat)
{
uchar i;
for (i=0; i<8; i++) //8位计数器
{
dat <<= 1; //移出数据的最高位
SDA = CY; //送数据口
SCL = 1; //拉高时钟线
Delay5us(); //延时
SCL = 0; //拉低时钟线
Delay5us(); //延时
}
AT24C04_RecvACK();
}
//向AT24C04写1页(16字节)数据,将TESTDATA开始的16个测试数据写如设备的00~0F地址中
void AT24C04_WritePage()
{
uchar i;
AT24C04_Start(); //起始信号
AT24C04_SendByte(0xa0); //发送设备地址+写信号
AT24C04_SendByte(0x00); //发送存储单元地址
for (i=0; i<16; i++)
{
AT24C04_SendByte(TESTDATA[i]);
}
AT24C04_Stop(); //停止信号
}
//从IIC总线接收一个字节数据
uchar AT24C04_RecvByte()
{
uchar i;
uchar dat = 0;
SDA = 1; //使能内部上拉,准备读取数据
for (i=0; i<8; i++) //8位计数器
{
dat <<= 1;
SCL = 1; //拉高时钟线
Delay5us(); //延时
dat |= SDA; //读数据
SCL = 0; //拉低时钟线
Delay5us(); //延时
}
return dat;
}
//从AT24C04读取1页(16字节)数据,将设备的00~0F地址中的数据读出存放在DATA区的BUF中
void AT24C04_ReadPage()
{
uchar i;
AT24C04_Start(); //起始信号
AT24C04_SendByte(0xa0); //发送设备地址+写信号
AT24C04_SendByte(0x00); //发送存储单元地址
AT24C04_Start(); //起始信号
AT24C04_SendByte(0xa1); //发送设备地址+读信号
for (i=0; i<8; i++)
{
BUF[i] = AT24C04_RecvByte();
if (i == 7)
{
AT24C04_SendACK(1); //最后一个数据需要会NAK
}
else
{
AT24C04_SendACK(0); //回应ACK
}
}
AT24C04_Stop(); //停止信号
}
//********************************************************************************************************************************
/*模块名称：菜单模块*/
/*模块功能：用于密码修改，先输入旧密码，密码正确两次输入新密码*/
//********************************************************************************************************************************
void new_password(void)//密码修改函数
{
uchar i,j;
uchar tempxs1[]={"old mima MENUi"};//提示：输入旧密码
uchar tempxs2[]={"new mima FIRST"};//提示：输入新密码一次
uchar tempxs3[]={"new mima AGAIN"};//提示：输入新密码二次
uchar tempxs4[]={"password: "};//password显示
uchar tempxs5[]={"success change "};//修改成功显示
switch(menu)
{
case 1:{
for(j=0;j<16;j++){
upxs[j]=tempxs1[j];
}
if(tempword[5]!=0)
{
AT24C04_ReadPage();//读取密码
for(i=0;i<8;i++)
{
if(BUF[i]!=0)//对比密码,判断是不是第一次使用
{
key1++;
}
}
if(key1==0)//如果是第一次使用
{
for(i=0;i<6;i++)
{
if(password[i]!=tempword[i])//对比初始密码
{
key++;
}
}
if(key==0)//密码正确进入菜单二输入新密码
{
delete();
for(i=0;i<8;i++)
{
tempword[i]=0;//清空缓存数组
}
key=0;
key1=0;
menu=2;
}
}
if(key1!=0)//如果不是第一次使用
{
for(i=0;i<8;i++)
{
password[i]=BUF[i];
if(password[i]!=tempword[i])//对比密码
{
key++;
}
}
if(key==0)//密码正确进入菜单二输入新密码
{
delete();
for(i=0;i<8;i++)
{
tempword[i]=0;//清空缓存数组
}
key=0;
key1=0;
menu=2;
}
}
}
break;
}
case 2:{
for(j=0;j<16;j++){
upxs[j]=tempxs2[j];
}
if(tempword[5]!=0)
{
for(i=0;i<8;i++)
{
tempword1[i]=tempword[i];
}
delete();
for(i=0;i<8;i++)
{
tempword[i]=0;//清空缓存数组
}
menu=3; //进入菜单三再次输入新密码
}
break;
}
case 3:{
for(j=0;j<16;j++){
upxs[j]=tempxs3[j];
}
if(tempword[5]!=0)
{
for(i=0;i<8;i++)
{
if(tempword1[i]!=tempword[i])//对比密码
{
key++;
}
}
if(key==0)//如果第二次输入的密码与第一次相同
{
AT24C04_WritePage(); //写入新密码
for(i=0;i<8;i++)
{
tempword[i]=0;//清空缓存数组
tempword1[i]=0;//清空缓存数组
}
for(j=0;j<16;j++){
upxs[j]=tempxs4[j];
dwxs[j]=tempxs5[j];
}
key=0;
menu=0; //跳出密码修改菜单
TR1=1;
if(time2==2) //显示2秒
{
delete();
TR1=0; //关闭定时器1
}
}
if(key!=0)//如果第二次输入的密码与第一次不同
{
for(i=0;i<8;i++)
{
tempword[i]=0;//清空缓存数组
tempword1[i]=0;//清空缓存数组
}
dwxs[15]='n';
dwxs[14]='i';
dwxs[13]='a';
dwxs[12]='g';
dwxs[11]='a';
key=0;
menu=2; //跳转到菜单2
}
}
}
}
KeyValue=16; //键值初始
}
//********************************************************************************************************************************
/*模块名称：单函数区*/
/*模块功能：一些单独功能的函数*/
//********************************************************************************************************************************
void sure(void)//密码认证函数//
{
uchar i;
if(KeyValue==11)
{
AT24C04_ReadPage();
for(i=0;i<6;i++)
{ password[i]=BUF[i];
if(password[i]!=tempword[i])//对比密码
{
key++;
}
}
if(key==0) //密码正确，输出OK
{
dwxs[13]='O';
dwxs[14]='K';
shuchu=1; //开门
TR1=1; //定时器1打开，启动倒计时
moshi=0; //输入正确密码可关闭报警模式
beep=0; //蜂鸣器复位
TR0=0; //并且关闭定时器0
}
if(key!=0) //密码错误，次数累加
{
dwxs[12]='E';
dwxs[13]='R';
dwxs[14]='O';
dwxs[15]='R';
warn++;
if(warn==3) //输入错误3次，报警
{
keyboard=1; //三次错误则键盘锁住
TR0=1; //定时器0启动
moshi=2; //模式2启动蜂鸣器报警
warn=0; //累计清零
TR1=1; //启动键盘锁定倒计时
}
}
}
}
//************************************************************************************************************************************
//附功能函数//
//************************************************************************************************************************************
void Add_Function(void)
{
switch(time2)
{
case 4:{ //门锁打开后4秒关闭
shuchu=0; //关闭门锁电源
delete(); //自动清除
if(keyboard==0) //如果不是密码错误开启的定时器则关闭定时器1
{
time2 =0; //time2复位
TR1=0; //定时器1关闭
}
break;
}
case 60:{ //键盘锁定一分钟
keyboard=0; //键盘解锁
time2 =0; //time2复位
TR1=0; //定时器1关闭
break;
}
}
}
//************************************************************************************************************************************
//系统初始化函数//
//************************************************************************************************************************************
void System_init(void)
{
TMOD=0x10; //0001 0000//定时器1方式1，定时器0方式0
TH0=(8192-700)/32; //定时器0 700us 定时
TL0=(8192-700)%32;
TH1=(65536-50000)/256; //定时器1 50ms
TL1=(65536-50000)%256;
EA=1;
ET0=1;
ET1=1;
shuchu=0; //门锁初始化
beep=0; //警报初始化
DoorBell=0; //门铃初始化
lcd_init(); //液晶初始化
}
//************************************************************************************************************************************
/*模块名称：主函数*/
/*模块功能：程序入口*/
//************************************************************************************************************************************
void main(void)//主函数
{
//AT24C04_WritePage(); //密码初始化（只需使用一次写入初始密码）
System_init(); //系统初始化
while(1)
{
if(keyboard==0) //如果密码错误三次则锁定键盘
{
KeyDown(); //按键检测
}
keysend(); //数据传递
lcdxianshi(); //输入显示
sure(); //密码认证
condition_delete(); //按键清除
new_password(); //密码修改
Add_Function(); //附功能函数
……………………
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