中职劳动版《单片机应用技术（C语言）》课题6 任务1 电子密码锁课件

任务1 电子密码锁 1．了解矩阵式键盘的电路设计。 2．掌握矩阵式键盘的按键识别编程方法。 3．掌握单片机对继电器及蜂鸣器控制电路的设计。 4．能够设计并制作电子密码锁控制系统。 传统密码锁大多为机械式结构，其构造简单、安全性能低，还需随时携带金属钥匙，在科学技术日益发达的今天已越来越无法满足人们的需求。而电子防盗密码锁（见下图）安全性能高、使用方便，人们只要通过键盘正确输入密码即可打开密码锁，否则将发出警报。 本任务主要通过设计电子密码锁来学习矩阵式键盘电路的设计及软件编程方法。电子密码锁的具体控制要求如下： 1．单片机P2口连接控制4×4矩阵键盘，按键编号依次为“0～F”，其中 “0～D”用作6位密码输入，“E”键为取消键，“F”键为确认键。 2．单片机P0口连接控制一位共阳数码管，用于输入密码显示和信息提示。 3．当单片机运行时，输入6位密码（预设值为123456），然后按下确认键： （1）密码正确，数码管显示“y”，同时单片机P1.0口输出开锁信号，驱动电磁锁打开（固态继电器触点闭合，指示灯亮），模拟密码锁打开。 （2）密码不正确，数码管显示“n”，同时单片机P1.7口输出报警信号，控制蜂鸣器发出警报声（提示密码错误）。 4．当在输入密码过程中或密码输入错误发出警报声时，按下取消键，重新输入6位密码。 一、键盘扫描方式 在单片机应用系统中，键盘扫描只是CPU的工作内容之一。CPU除了要检测键盘和处理键盘操作之外，还要进行其他事物的处理。通常，完成键盘扫描和处理的程序是系统程序中的一个专用子程序，CPU调用该子程序对键盘进行扫描和处理的方式主要有三种：程序控制扫描、定时扫描和中断扫描。 1．程序控制扫描方式 在主控程序中的适当位置调用键盘扫描程序，对键盘进行读取和处理。由于CPU要不间断地对键盘进行扫描以监视键盘的输入，而不能处理其他任务，这样将占用CPU大部分的资源。 2．定时扫描方式 在该方式中，要使用单片机的一个定时器，使其产生一个10ms 的定时中断，CPU响应定时中断，执行键盘扫描，若在连续两次中断中都读到相同的按键按下（间隔10ms作为消抖处理），CPU即执行相应的键处理程序。由于单片机仍要定时对键盘进行扫描，这样相对程序控制扫描方式而言，节约了CPU的部分资源。 3．中断方式 使用中断方式时，键盘的硬件电路要做一定的改动，增加一个按键产生中断信号的输入线，当键盘有按键按下时，键盘硬件电路产生一个外部的中断信号，CPU响应外部中断，进行键盘处理。由于仅在按键按下产生外部中断时，CPU才执行键盘扫描和按键处理程序，因此大大提高了CPU的工作效率。 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 二、矩阵键盘处理过程 1．键输入 2．键译码 3．键处理 三、矩阵键盘的编程方法 1．扫描法 检测是否有键被按下 去除键抖动 等待按键弹开 2．反转法 （1）让P2口低四位输出“1”，高四位输出“0”。从P2口的低四位读取键盘状态，若有按键按下，则低四位中会有一个“1”翻转为“0”，高四位不会变，此时即可确定被按下的键的行位置。 （2）让P2口高四位输出“1”，低四位输出“0”。从P2口的高四位读取键盘状态，若有按键按下，则高四位中会有一个“1”翻转为“0”，低四位不会变，此时即可确定被按下的键的列位置。 （3）将两次结果组合起来，得到当前按键的特征编码。然后通过查表方式找到该特征码所对应的顺序编码。 根据上述设计思路编写反转法键盘扫描程序： 一、设计并绘制电子密码锁电路原理图 电子密码锁通常通过电磁继电器和离合器等电气元件来控制锁的机械部分。在本任务中通过控制继电器的吸合和断开来模拟密码锁的打开和关闭。 单片机的P1.0和P1.7口为信息输出口，其中P1.0口输出信号控制固态继电器线圈得电，常开触点闭合，控制LED指示灯亮。P1.7口则输出报警信号，控制蜂鸣器发出警报声，两个电路均采用三极管驱动方式，如下图所示。 二、程序设计 根据上述设计思路编写的完整程序： 矩阵按键的 扫描及译码程序 流程图： 三、程序输入及仿真运行 密码正确时的 仿真运行图 密码不正确时的仿真运行图 四、制作硬件电路并调试 步 骤 说 明 示 范 图 片 1．焊接前 材料准备 参照元器件清单表 步 骤 说 明 示 范 图 片 2．硬件焊接 电路板元件布局图 步 骤 说 明 示 范 图 片 3．程序烧入、运行并调试 密码输入正确 密码输入错误 单击此处返回目录 $