【基于STC89C52單片機(jī)的智能密碼鎖控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)8200字（論文）】

基于STC89C52單片機(jī)的智能密碼鎖控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要如今人們的生活用品都在實(shí)現(xiàn)智能化，它使我們的生活更加便捷和安全，密碼鎖行業(yè)當(dāng)然也在追求更加安全、智能、便捷，如今密碼鎖的智能化已成為密碼鎖行業(yè)主流的追求目標(biāo)。為提高密碼鎖的安全性、便捷性、智能性，本課題就設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)智能密碼鎖控制系統(tǒng)，本系統(tǒng)基于STC89C52單片機(jī)采用矩陣按鍵輸入形式靈活輸入密碼，同時(shí)裝有儲(chǔ)存模塊、顯示模塊，還裝有繼電器模塊模擬開(kāi)鎖和關(guān)鎖，設(shè)置開(kāi)鎖指示燈便于了解開(kāi)鎖及關(guān)鎖的動(dòng)態(tài)。同時(shí)還采用了藍(lán)牙模塊與手機(jī)端APP通信，實(shí)現(xiàn)手機(jī)端靈活控制開(kāi)鎖。相較于傳統(tǒng)老式鎖而言，本智能密碼鎖控制系統(tǒng)在智能、便捷、安全等方面都較大提升。本論文先后就智能密碼鎖課題研究意義、可行性分析、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及測(cè)試進(jìn)行了詳細(xì)的概述。關(guān)鍵詞：智能密碼鎖；藍(lán)牙；STC89C52單片機(jī)目錄摘要 [10]。當(dāng)三極管接通電路有電流通過(guò)，此時(shí)繼電器處于常開(kāi)狀態(tài)、電磁鎖開(kāi)為開(kāi)鎖狀態(tài)并且開(kāi)鎖指示燈亮；當(dāng)三極管斷開(kāi)電路無(wú)電流通過(guò)，此時(shí)繼電器處于常閉狀態(tài)、電磁鎖開(kāi)為關(guān)鎖狀態(tài)并且開(kāi)鎖指示燈熄滅。如下圖4-10為繼電器模塊：圖4-10繼電器模塊繼電器模塊電路如下圖4-11所示：圖4-11繼電器模塊電路圖4.2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)軟件由易安卓開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，編寫(xiě)程序完成后編譯運(yùn)行后生成apk文件，由Android智能手機(jī)下載生產(chǎn)手機(jī)端APP，通過(guò)手機(jī)藍(lán)牙連接單片機(jī)藍(lán)牙模塊實(shí)現(xiàn)接收和發(fā)送信息，其設(shè)有搜索藍(lán)牙、連接藍(lán)牙、開(kāi)關(guān)鎖及退出按鈕，可實(shí)現(xiàn)手機(jī)端靈活控制開(kāi)關(guān)鎖。Android軟件的頁(yè)面布局如下圖4-12所示：圖4-12Android軟件頁(yè)面布局圖

5.系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)與測(cè)試5.1系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)5.1.1系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)本系統(tǒng)首先通過(guò)矩陣鍵盤(pán)輸入信息并由IO串口并行發(fā)送給單片機(jī)，單片機(jī)接收到數(shù)據(jù)后通過(guò)編寫(xiě)的程序處理數(shù)據(jù)并做出相應(yīng)操作，同時(shí)在萬(wàn)能板上安裝串口藍(lán)牙通信模塊接收手機(jī)端發(fā)送的數(shù)據(jù)信息。手機(jī)端APP驅(qū)動(dòng)手機(jī)自帶的藍(lán)牙并與單片機(jī)藍(lán)牙相連接，通過(guò)藍(lán)牙給單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)。5.1.2Android軟件開(kāi)發(fā)本系統(tǒng)的Android軟件由易安卓編寫(xiě)開(kāi)發(fā)，只需下載易安卓編程，簡(jiǎn)單且易于操作和編寫(xiě)，電腦上安裝完成后即可進(jìn)行編寫(xiě)操作。1、首先新建一個(gè)工程，如下圖5-1所示：圖5-1新建工程2、添加按鈕，設(shè)置頁(yè)面布局。打開(kāi)文字類組件，選擇按鈕或編輯框等組件到主窗口中進(jìn)行排版布局。文字類組件如下圖5-2所示：圖5-2文字類組件布局設(shè)計(jì)完成后如下圖所示：圖5-3Android軟件布局設(shè)計(jì)3、點(diǎn)擊按鈕或編輯框創(chuàng)建事件進(jìn)行代碼編寫(xiě)。打開(kāi)APP判斷手機(jī)有無(wú)藍(lán)牙或是否開(kāi)啟，如下圖5-4所示：圖5-4判斷斷手機(jī)有無(wú)藍(lán)牙或是否開(kāi)啟點(diǎn)擊開(kāi)開(kāi)始搜索按鈕，搜索外部藍(lán)牙，代碼編寫(xiě)如下圖5-5所示：圖5-5搜索外部藍(lán)牙點(diǎn)擊鎖開(kāi)關(guān)按鈕，發(fā)送數(shù)據(jù)信息給單片機(jī)控制開(kāi)關(guān)鎖，代碼編寫(xiě)如下圖5-6所示：圖5-6發(fā)送數(shù)據(jù)頁(yè)面布局及代碼編寫(xiě)完成后，編譯運(yùn)行，生產(chǎn)apk文件，如下圖5-7所示表示編譯運(yùn)行成功：圖5-7編譯運(yùn)行成功5.1.3單片機(jī)程序開(kāi)發(fā)本系統(tǒng)的單片機(jī)程序開(kāi)發(fā)使用C語(yǔ)言并在KeilμVision5開(kāi)發(fā)平臺(tái)上進(jìn)行開(kāi)發(fā)，KeilμVision5開(kāi)發(fā)平臺(tái)在編寫(xiě)代碼、程序的編譯運(yùn)行以及調(diào)試方面都遠(yuǎn)優(yōu)于其他開(kāi)發(fā)平臺(tái)。1、打開(kāi)KeilμVision5新建工程、文件進(jìn)行代碼編寫(xiě)，如下圖所示。圖5-8新建工程2、主程序編寫(xiě)設(shè)計(jì)首先對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化定義，掃描矩陣鍵盤(pán)后接收通過(guò)矩陣鍵盤(pán)輸入的密碼，比對(duì)輸入的密碼是否正確。若在輸入密碼過(guò)程中如不小心按錯(cuò)可手動(dòng)清除輸入的密碼，重新輸入。如輸入的密碼錯(cuò)誤，則蜂鳴器報(bào)警提示密碼錯(cuò)誤；如輸入的密碼正確則實(shí)現(xiàn)開(kāi)鎖操作。若要更改密碼操作，則可在輸入密碼正確電磁鎖開(kāi)鎖之后再輸入一次之前密碼，然后開(kāi)始輸入新密碼并將新輸入的密碼存入緩沖區(qū)內(nèi)，之后再輸入一次新密碼并對(duì)輸入的新密碼與緩沖區(qū)中的新密碼進(jìn)行比較，若兩次輸入的新密碼相同則液晶顯示屏提示密碼更改成功，若不相同則返回重新輸入密碼。程序流程圖如下圖5-9所示：圖5-9主程序流程圖若輸入密碼超過(guò)三次，蜂鳴器報(bào)警，通過(guò)矩陣鍵盤(pán)無(wú)法進(jìn)行操作，函數(shù)編寫(xiě)如下圖5-10所示：圖5-10報(bào)警函數(shù)如輸入密碼正確且次數(shù)為一，則電磁鎖為開(kāi)鎖狀態(tài)、顯示屏顯示open開(kāi)鎖畫(huà)面、開(kāi)鎖提示音、將輸入為清零，代碼編寫(xiě)如下圖5-11所示：圖5-11開(kāi)鎖部分程序如輸入正確密碼次數(shù)為二，則發(fā)出操作成功提示音、正確計(jì)數(shù)器清零、允許重置密碼輸入、顯示重置密碼界面，代碼編寫(xiě)如下圖5-12所示：圖5-12更改密碼準(zhǔn)備程序3、開(kāi)鎖程序編寫(xiě)設(shè)計(jì)初始化系統(tǒng)，掃描矩陣鍵盤(pán)后輸入密碼并確認(rèn)密碼，比對(duì)輸入密碼是否正確，若密碼輸入正確則開(kāi)鎖指示燈處于發(fā)亮狀態(tài)、電磁鎖開(kāi)鎖。若密碼輸入錯(cuò)誤，則提示密碼錯(cuò)誤并累計(jì)一次密碼輸入錯(cuò)誤次數(shù)，若密碼輸入錯(cuò)誤次數(shù)累計(jì)不為三次則返回重新輸入密碼，輸入密碼正確則累計(jì)次數(shù)清零，若累計(jì)次數(shù)為三次則蜂鳴器響報(bào)警。流程圖如下圖5-13所示：圖5-13開(kāi)鎖流程圖4、更改密碼程序編寫(xiě)設(shè)計(jì)在系統(tǒng)為開(kāi)鎖密碼狀態(tài)時(shí)，掃描矩陣鍵盤(pán)后輸入舊密碼并按開(kāi)鎖鍵確認(rèn)密碼，比對(duì)舊密碼輸入是否正確。如舊密碼輸入錯(cuò)誤，則提示密碼錯(cuò)誤并累計(jì)一次密碼輸入錯(cuò)誤次數(shù)，若累計(jì)次數(shù)為三次則報(bào)警，不為三次則返回重新輸入舊密碼；如舊密碼輸入正確，則輸入兩次新密碼并對(duì)兩次輸入的新密碼進(jìn)行驗(yàn)證，若兩次輸入的新密碼不同則返回并重新輸入兩次新密碼，但若兩次輸入的新密碼相同，則密碼更改成功。流程圖如下圖5-14所示：圖5-14更改密碼流程圖5、各功能設(shè)計(jì)編寫(xiě)完成后，編譯運(yùn)行，如下圖5-15所示，編譯運(yùn)行測(cè)試正常。圖5-15編譯運(yùn)行圖5.2系統(tǒng)測(cè)試5.2.1系統(tǒng)硬件調(diào)試首先給單片機(jī)和電磁鎖適配器通電，如下圖所示，可以觀測(cè)到單片機(jī)指示燈亮，表示電路開(kāi)啟正常，同時(shí)藍(lán)牙模塊指示燈閃爍表示藍(lán)牙模塊開(kāi)啟正常，并且液晶顯示屏密碼輸入位光標(biāo)閃爍，而初始化狀態(tài)電磁鎖是關(guān)鎖狀態(tài)，同時(shí)開(kāi)鎖指示燈也處于熄滅狀態(tài)。通過(guò)觀察，開(kāi)啟時(shí)系統(tǒng)硬件工作正常，如下圖5-16所示：圖5-16系統(tǒng)硬件初始工作正常當(dāng)輸入6位數(shù)正確密碼并且按#號(hào)鍵確認(rèn)密碼后，如下圖5-17所示，開(kāi)鎖指示燈處于發(fā)亮狀態(tài)，電磁鎖開(kāi)鎖，同時(shí)顯示屏輸出信息提示密碼輸入正確開(kāi)鎖成功。圖5-17開(kāi)鎖成功首先按*號(hào)鍵回到關(guān)鎖狀態(tài)，電磁鎖模擬關(guān)鎖、開(kāi)鎖指示燈熄滅。當(dāng)輸入6位數(shù)密碼錯(cuò)誤后，如下圖5-18所示，液晶顯示屏顯示error表示密碼錯(cuò)誤開(kāi)鎖失敗，同時(shí)開(kāi)鎖指示燈仍為熄滅狀態(tài)、電磁鎖也仍是關(guān)鎖狀態(tài)。圖5-18開(kāi)鎖失敗接下來(lái)輸入兩次6位數(shù)正確密碼并都按#號(hào)鍵確認(rèn)，電磁鎖打開(kāi)、開(kāi)鎖指示燈亮，液晶顯示屏顯示SetNewWordEnable提示讓我們輸入新密碼，當(dāng)輸入兩次相同新密碼后液晶顯示屏顯示ResetPassWordOK表示修改密碼成功，如下圖5-19所示：圖5-19密碼更改成功如上列調(diào)試操作結(jié)果所示，系統(tǒng)硬件部分主要功能可以實(shí)現(xiàn)，調(diào)試結(jié)果可行。5.2.2系統(tǒng)軟件測(cè)試首先使用Android智能手機(jī)下載由易安卓編譯運(yùn)行后生產(chǎn)的apk文件，安裝后生產(chǎn)手機(jī)端APP，打開(kāi)手機(jī)端APP并開(kāi)啟本Android智能手機(jī)藍(lán)牙后，頁(yè)面顯示如下圖5-20所示：圖5-20手機(jī)端APP初始頁(yè)面點(diǎn)擊開(kāi)始搜索按鈕，APP下端彈出“正在搜索”，搜索手機(jī)端范圍內(nèi)外部藍(lán)牙設(shè)備，并顯示可連接的范圍內(nèi)外部藍(lán)牙設(shè)備，顯示如下圖5-13所示：圖5-20搜索藍(lán)牙成功找到單片機(jī)藍(lán)牙模塊JDK-31-SPP并點(diǎn)擊連接按鈕，當(dāng)APP頁(yè)面下端彈出連接成功后，即表示手機(jī)端與單片機(jī)藍(lán)牙連接成功，這時(shí)點(diǎn)擊鎖開(kāi)關(guān)按鈕即可靈活控制電磁鎖開(kāi)鎖和關(guān)鎖。5.2.3系統(tǒng)測(cè)試總結(jié)根據(jù)以上硬件和軟件測(cè)試結(jié)果顯示可知，系統(tǒng)測(cè)試正常。可以通過(guò)矩陣鍵盤(pán)輸入數(shù)據(jù)，單片機(jī)掃描矩陣鍵盤(pán)并接收數(shù)據(jù)后通過(guò)燒寫(xiě)的程序處理數(shù)據(jù)，通過(guò)各個(gè)的硬件模塊做出相應(yīng)的操作。同時(shí)手機(jī)端也能打開(kāi)由易安卓編寫(xiě)運(yùn)行的apk文件并生產(chǎn)Android軟件，手機(jī)端也能迅速的搜索并連接本系統(tǒng)的藍(lán)牙模塊，并通過(guò)藍(lán)牙給單片機(jī)發(fā)送開(kāi)鎖和關(guān)鎖信息。過(guò)程流暢、操作簡(jiǎn)易。

6.總結(jié)與展望6.1總結(jié)本設(shè)計(jì)是要實(shí)現(xiàn)智能密碼鎖控制系統(tǒng)，主要分為以單片機(jī)為核心的硬件部分以及基于Android通過(guò)藍(lán)牙實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的軟件部分。單片機(jī)硬件部分以KeilμVision5為平臺(tái)選用C語(yǔ)言進(jìn)行開(kāi)發(fā)，Android軟件則通過(guò)易安卓進(jìn)行編寫(xiě)開(kāi)發(fā)，純中文編寫(xiě)簡(jiǎn)單易懂。本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了通過(guò)手機(jī)端遠(yuǎn)程控制，相對(duì)于傳統(tǒng)老式機(jī)械鎖而言安全智能、易于使用、方便快捷，具體實(shí)現(xiàn)的開(kāi)發(fā)步驟如下：1、對(duì)本設(shè)計(jì)需求進(jìn)行分析，查閱書(shū)籍資料，了解本設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí)。2、了解本設(shè)計(jì)組成部分，針對(duì)各個(gè)模塊尋找相關(guān)硬件及軟件組成，查閱各個(gè)硬件模塊相關(guān)資料，對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)運(yùn)行和操作可行性進(jìn)行分析。3、搭建流程框架，進(jìn)行系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)。4、使用編程語(yǔ)言在下相關(guān)開(kāi)發(fā)平臺(tái)上對(duì)硬件個(gè)模塊進(jìn)行開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)各個(gè)模塊的功能。5、實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)需求，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試。6、更正調(diào)試問(wèn)題，優(yōu)化系統(tǒng)，進(jìn)行實(shí)際運(yùn)行操作，熟悉和完善操作流程。6.2展望在本次設(shè)計(jì)中盡管查閱了大量資料并對(duì)同學(xué)和老師尋求了幫助，但仍有設(shè)計(jì)不足的地方，在本次設(shè)計(jì)中仍還存在一些問(wèn)題，需要進(jìn)行改進(jìn)，具體有如下幾點(diǎn)：1、本系統(tǒng)只能通過(guò)藍(lán)牙連接對(duì)單片機(jī)傳輸數(shù)據(jù)，過(guò)于單一，應(yīng)改進(jìn)為能上網(wǎng)互聯(lián)，互相傳輸數(shù)據(jù)，能在手機(jī)端上觀察開(kāi)鎖和關(guān)鎖狀態(tài)。2、軟件部分設(shè)計(jì)過(guò)于簡(jiǎn)單，頁(yè)面布局設(shè)計(jì)過(guò)于單一，且只能通過(guò)鎖開(kāi)關(guān)按鈕對(duì)電磁鎖進(jìn)行開(kāi)鎖和關(guān)鎖操作，應(yīng)改進(jìn)為頁(yè)面布局方便操作且美觀，在手機(jī)端上也要輸入密碼并對(duì)密碼進(jìn)行驗(yàn)證正確后，對(duì)電磁鎖進(jìn)行開(kāi)鎖和關(guān)鎖操作。3、通過(guò)藍(lán)牙對(duì)電磁鎖進(jìn)行遠(yuǎn)程控制的軟件時(shí)基于Android開(kāi)發(fā)的，IOS客戶端無(wú)法使用，應(yīng)改進(jìn)為同時(shí)開(kāi)發(fā)IOS軟件，方便IOS用戶使用。4、初始化密碼過(guò)于單一且不可更改，不夠靈活，應(yīng)改進(jìn)為設(shè)置管理員賬號(hào)和密碼，方便用戶忘記密碼后對(duì)密碼進(jìn)行重置和找回。

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