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文章目录
0 前言1 简介2 主要器件3 实现效果4 设计原理4.1 硬件部分4.2 软件设计
5 部分核心代码6 最后
0 前言
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1 简介
基于51单片机的按键蓝牙密码锁，可通过LCD1602显示屏显示密码信息。利用矩阵按键输入密码，当输入密码次数达到上限后蜂鸣器模块进行报警
2 主要器件
STC89C52单片机4×4矩阵键盘LCD1602显示
3 实现效果
4 设计原理
4.1 硬件部分
硬件电路主要分为STC89C51单片机、AT24C02存储模块、按键电路、报警电路、继电器驱动模块五个部分。该控制系统的硬件设计以STC89C51单片机为主控芯片，利用单片机丰富的I/O端口将各个外围电路连接起来构成主系统，可以利用矩阵键盘实现密码输入与修改、关锁、复位等功能，并且通过单片机外接 LCD1602 液晶显示屏提示用户进行下一步操作。系统的硬件电路设计如图所示：
 STC89C52单片机的最小系统
STC89C52单片机共有40只管脚，分为电源、时钟、控制和I/O引脚四类，它的优点是容易操作，原有程序可直接使用，硬件也无须改动，运行速度快且功耗低，而且成本低，抗干扰能力强，可提升产品性能，这使得在操作与成本方面都有极大的优势。单片机最小系统的工作由电源、晶振电路以及复位电路构成。
AT24C02存储模块
AT24C02存储器的数据传送率高且能与IIC总线兼容，功耗低，数据保存时间较长，还有一个专门的防误擦除写保护功能。芯片工作时有读和写两种操作，执行读操作时有当前地址读、随机读和顺序读三种方法；执行写操作时可根据数据量的大小选择字节写还是页写。在本设计中可直接将存储芯片的A0、A1、A2三个引脚连接至GND，为了方便读/写操作，将WP写保护引脚也连接到GND，最后将SDA、SCL两引脚分别接到单片机对应的两个引脚。
按键电路
该设计在操作过程中所需按键数目较多，所以采用矩阵式扫描的方法来作为键盘的输入形式且用4×4矩阵键盘可满足该设计所设定的功能。使用矩阵扫描法不仅可以减少单片机I/O端口的占用，也会降低电路连接的复杂程度。根据具体要实现的功能，密码锁的按键分布为数字键0-9、输入密码键、退格键、退出输入键、密码修改键、重置键、确认键。用户根据定义的按键功能实现输入，矩阵键盘直接连接单片机的P1口进行输入，通过输入高低电平判断键盘是否按下。
报警电路 报警电路由 LED 灯和蜂鸣报警器组成。这样可直观地观察密码锁的工作情况。本设计选用5V电磁式有源蜂鸣器，因为蜂鸣器工作时所需的电流较大，无法驱动单片机的I/O接口，电路中需要用一个三极管来驱动。当输入低电平时，三极管导通，蜂鸣器发出报警同时连接的红色LED灯亮；当输入高电平时，三极管截止，蜂鸣器停止鸣叫。
4.2 软件设计
电子密码锁控制系统的软件设计主要分为主程序、LCD1602显示程序、AT24C02存储程序、矩阵按键电路及中断服务程序的设计。为了实现密码锁的预期功能，软件设计部分以 STC89C51 单片机为核心编写程序，首先对整个系统程序进行初始化设置，开启电子密码锁的功能，采用4×4矩阵式键盘扫描方法来判断是否已按下按键，可通过LCD1602液晶显示屏清楚地看出当前已输入的密码位数，输入完成后按下确认键，密码锁会将输入的密码与事先存储在AT24C02芯片中的原密码进行比对，若密码一致则打开锁，若密码不一致则蜂鸣器报警且LED 灯亮，可选择重新输入，当密码错误三次则键盘将被锁定且报警。 软件设计流程如图所示：
5 部分核心代码
//MatrixKey.c文件
#include
#include "Delay.h"
#define FULL 4 //密码锁密码位数为4位
#define KEY_SCAN P1 //定义P1口
/**
* @brief 传回输入键值0-10，及输入的有效密码位数
* @param *keyValue:0-11，*times:1-4
* @retval 无
*/
void MatrixKey(unsigned char* keyValue,unsigned char* times)
{
KEY_SCAN = 0X0F; //置行为0，进行列扫描
if(KEY_SCAN!=0X0F) //若有键按下
{
Delay(10); //消抖
KEY_SCAN = 0X0F; //再次进行列扫描
switch(KEY_SCAN)
{ //若有某一列值为0，表示该列有按键按下
case 0X07:*keyValue = 0;break;
case 0X0B:*keyValue = 1;break;
case 0X0D:*keyValue = 2;break;
case 0X0E:*keyValue = 3;break;
}
KEY_SCAN = 0XF0; //行扫描
switch(KEY_SCAN)
{ //若某行有值为0表示该行有键按下
case 0X70:*keyValue = *keyValue;break;
case 0XB0:*keyValue += 4;break;
case 0XD0:*keyValue += 8;break;
case 0XE0:*keyValue += 12;break;
}
if(*keyValue>=0 && *keyValue //检测到按键松开时，退出循环
Delay(10);
}
}
}
#include
//引脚配置：
sbit LCD_RS=P2^6;
sbit LCD_RW=P2^5;
sbit LCD_E=P2^7;
#define LCD_DataPort P0
//函数定义：
/**
* @brief LCD1602延时函数，12MHz调用可延时1ms
* @param 无
* @retval 无
*/
void LCD_Delay() //@12.000MHz 1ms 如果是更快的单片机，这里延时要长一点
{
unsigned char i, j;
i = 2;
j = 239;
do
{
while (--j);
} while (--i);
}
/**
* @brief LCD1602写命令
* @param Command 要写入的命令
* @retval 无
*/
void LCD_WriteCommand(unsigned char Command)
{
LCD_RS=0;//写指令
LCD_RW=0;
LCD_DataPort=Command;
LCD_E=1;//这里置高又置低，高电平速度太快，反应不过来，因此进行延时
LCD_Delay();
LCD_E=0;
LCD_Delay();
}
/**
* @brief LCD1602写数据
* @param Data 要写入的数据
* @retval 无
*/
void LCD_WriteData(unsigned char Data)
{
LCD_RS=1;//写数据
LCD_RW=0;
LCD_DataPort=Data;
LCD_E=1;//这里置高又置低，高电平速度太快，反应不过来，因此进行延时
LCD_Delay();
LCD_E=0;
LCD_Delay();
}
/**
* @brief LCD1602初始化函数
* @param 无
* @retval 无
*/
void LCD_Init(void)
{
LCD_WriteCommand(0x38);//八位数据接口，两行显示，5*7点阵
LCD_WriteCommand(0x0C);//显示开，光标关，闪烁关
LCD_WriteCommand(0x06);//数据读写操作后，光标自动加一，画面不动
LCD_WriteCommand(0x01);//清屏
}
/**
* @brief LCD1602设置光标位置
* @param Line 行位置，范围：1~2
* @param Column 列位置，范围：1~16
* @retval 无
*/
void LCD_SetCursor(unsigned char Line,unsigned char Column)
{
if(Line==1)
{
LCD_WriteCommand(0x80|(Column-1));//0x80是确定光标位置的指令，A0-A6是确定地址
}
else
{
LCD_WriteCommand(0x80|(Column-1)+0x40);//换行所以要加一个基地址0x40
}
}
/**
* @brief 在LCD1602指定位置上显示一个字符
* @param Line 行位置，范围：1~2
* @param Column 列位置，范围：1~16
* @param Char 要显示的字符
* @retval 无
*/
void LCD_ShowChar(unsigned char Line,unsigned char Column,unsigned char Char)
{
LCD_SetCursor(Line,Column);
LCD_WriteData(Char); //char x=‘A’;（等效于char x=0x41;）
}
/**
* @brief 在LCD1602指定位置开始显示所给字符串
* @param Line 起始行位置，范围：1~2
* @param Column 起始列位置，范围：1~16
* @param String 要显示的字符串
* @retval 无
*/
void LCD_ShowString(unsigned char Line,unsigned char Column,unsigned char String[])
{
//这里用到指针的作用，String[]指针指向该字符组的第一个地址，依次显示出来，直到'\0'的出现
unsigned char i;
LCD_SetCursor(Line,Column);
for(i=0;String[i]!='\0';i++)
{
LCD_WriteData(String[i]);
}
}
/**
* @brief 返回值=X的Y次方
*/
int LCD_Pow(int X,int Y)//x的y次方
{
unsigned char i;
int Result=1;
for(i=0;i
unsigned char i;
LCD_SetCursor(Line,Column);
//根据长度确定所要显示的位数，通过计算将Number中从高位到低位依次显示出来，对照ASCII码表0的基地址
//为0x30，显示几就在这个地址上加几就可以
for(i=Length;i>0;i--)
{
LCD_WriteData(0x30+Number/LCD_Pow(10,i-1)%10);//将数字转化为ASCII码表
}
}
/**
* @brief 在LCD1602指定位置开始以有符号十进制显示所给数字
* @param Line 起始行位置，范围：1~2
* @param Column 起始列位置，范围：1~16
* @param Number 要显示的数字，范围：-32768~32767
* @param Length 要显示数字的长度，范围：1~5
* @retval 无
*/
void LCD_ShowSignedNum(unsigned char Line,unsigned char Column, int Number,unsigned char Length)
{
unsigned char i;
unsigned int Number1;
LCD_SetCursor(Line,Column);
if(Number>=0)
{
LCD_WriteData('+');
Number1=Number;
}
else
{
LCD_WriteData('-');
Number1=-Number;
}
for(i=Length;i>0;i--)
{
LCD_WriteData(0x30+Number1/LCD_Pow(10,i-1)%10);//将数字转化为ASCII码表
}
}
/*
输入0xA0 i
160/16%16 10 2 16^(2-1)
160/1%16 0 1 16^(1-1)
*/
/**
* @brief 在LCD1602指定位置开始以十六进制显示所给数字
* @param Line 起始行位置，范围：1~2
* @param Column 起始列位置，范围：1~16
* @param Number 要显示的数字，范围：0~0xFFFF
* @param Length 要显示数字的长度，范围：1~4
* @retval 无
*/
void LCD_ShowHexNum(unsigned char Line,unsigned char Column, int Number,unsigned char Length)
{
unsigned char i;
unsigned char SingleNumber;
LCD_SetCursor(Line,Column);
for(i=Length;i>0;i--)
{
SingleNumber=Number/LCD_Pow(16,i-1)%16;
//将16进制转化为ASCII码表，这里输入16进制，但进行计算的是十进制
if(SingleNumber
LCD_WriteData('A'+SingleNumber-10);//这里的‘A’相当于是一个基地址
}
}
}
/**
* @brief 在LCD1602指定位置开始以二进制显示所给数字
* @param Line 起始行位置，范围：1~2
* @param Column 起始列位置，范围：1~16
* @param Number 要显示的数字，范围：0~1111 1111 1111 1111
* @param Length 要显示数字的长度，范围：1~16
* @retval 无
*/
void LCD_ShowBinNum(unsigned char Line,unsigned char Column, int Number,unsigned char Length)
{
unsigned char i;
LCD_SetCursor(Line,Column);
for(i=Length;i>0;i--)
{
LCD_WriteData(0x30+Number/LCD_Pow(2,i-1)%2);//将数字转化为ASCII码表
}
}
//main.c文件
#include
#include "LCD1602.h"
#include "Delay.h"
#include "MatrixKey.h"
#define DEL 10 //矩阵键盘键值为10的键表示删除键
#define SURE 11 //矩阵键盘键值为11的键表示确认键
#define TRUE 1 //真值
#define FALSE 0 //假值
#define NONE 20 //初始化键值，用非0-9数字表示无效值
unsigned char value = NONE; //键值，并初始化为无效值NONE
unsigned char times; //输入有效的密码位数
unsigned char password[] = {0,1,0,0,7}; //密码“1007”，第0位不用
unsigned char identify = TRUE; //用于判断密码是否输入正确
unsigned char input[5]={0,0,0,0,0}; //用于存放输入的密码
void main()
{
LCD_Init(); //初始化LCD屏幕
LCD_ShowString(1,1,"Password:");
LCD_ShowString(2,1,"XXXX");
while(1)
{
MatrixKey(&value,×); //获得输入的键值和输入密码位数
if(value>=0 && value //输入密码为4位时，判断是否密码正确
unsigned int i;
for(i=1; i //若输入删除键
LCD_ShowString(2,times,"X"); //在删除位输出X表示对应位删除
times--; //清空删除的密码，表示当前输入密码位数
value = NONE; //调用前value=10，执行后value值为无效值
}
if(identify==FALSE && times==FULL && value==SURE ){ //输入4位密码不正确
LCD_ShowString(1,12,"Error");
LCD_ShowString(2,1,"XXXX");
identify = TRUE;
value = NONE;
}else if(identify==TRUE && times==FULL && value==SURE){ //输入4位密码正确
LCD_ShowString(1,12,"Right");
}
}
}
6 最后
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