基于單片機的密碼鎖系統的硬件和軟件設計內容提要因為科技的進步推動了全球經濟的發展，在安全方面，比如家庭防盜，人們的意識也越來越強，因此鎖在安全方面也變得越來越重要，以前大家用的是機械的鎖，但是其構造可能相對簡單，安全性有點低，在了解了機械鎖的原理之后，小偷經常用幾根鐵絲就能撬開鎖，進行入室盜竊。所以，為了減少入室盜竊的案例，在鎖的方面，人們不斷突破創新，在科技技術不斷發展的現在，電子密碼鎖應用而生，為防盜作用起到了明顯的效果。在防盜方面，顯得越來越重要。這次的課題，我采用的主要成分為STM32F103C8T6單片機，并且結合外面的顯示部分、輸入模塊、開鎖部分、報警模塊、電路部分等完成以下一些功能：在輸入正確的密碼之后進行開鎖，并有二極管發光作為提醒，當各人輸入的密碼出錯了三次之后，就會出現蜂鳴器的聲音警報，同時間盤會被鎖住一分鐘，等一分鐘，完了之后用戶才能再次輸入密碼。可以根據自己的需求去修改密碼，只不過在修改密碼前，你需要輸入初始的密碼，而且在你輸入新密碼的時候，可以給你兩次確認密碼的機會，這樣就可以防止你因為操作而出現失誤。電子密碼鎖具有設計比較合理，操作簡單，安全性高，比較實用，成本也比較低等優點，我相信電子密碼鎖有非常大的推廣價值。關鍵詞按鍵式密碼鎖單片機顯示屏報警目錄TOC\o"1-3"\h\u4345內容提要 I5389Abstract. II26493前言 316468第一章緒論 4165831.1國內外研究現狀及方向 4277051.2存在問題 5149671.3進展狀況 564451.4發展趨勢 612074第二章系統方案 7275292.1課題設計目標 7157032.2系統的總設計 7280022.3主控部分 8323362.4輸入密碼的方案 829702第三章主要芯片和部件的介紹 9139013.1STM32單片機 9282703.2LCD1602液晶 10198653.2.11602介紹 10194903.2.2LCD顯示屏的基本原理 1093063.2.31602各管腳功能 1126725第四章硬件電路設計 1375794.1鍵盤輸入部分 139354.2顯示部分 13254534.3報警模塊 14259904.4開鎖部分 15136724.5電源部分 15235014.6單片機部分 16123044.6.1最小系統 16279234.6.2單片機與外圍電路 1620561第五章系統軟件設計 18165665.1主程序的流程框圖 1898165.2報警子程序的流程框圖 198775參考文獻 22

前言如今，因為科技的進步推動了全球經濟的發展，物質豐富了起來，物質的種類也更加的齊全，因而，人們不再是追求基本的生存問題，而是追求更高的生活質量，所以人們越來越注重對于自己看中的一些物品的保存，以前的鎖已經漸漸的不能再滿足人們的要求。為了達到人們的要求，電子密碼鎖就問世了。那電子密碼鎖相比于以前的機械密碼鎖有哪些優點之處呢？我認為與以前的機械鎖相比電子密碼鎖的制造成本比較低，在安全方面也尤其的突出，對于以前的機械鎖，可以通過一些鐵絲之類的撬開，但電子密碼鎖只需要輸進了對應的密碼才能解開，就比如密碼是六位數的話，就會有很多排列組合。這就大大的增加了電子密碼鎖的安全性。現在的電子密碼鎖已經發展到了非常厲害的地步，主要是因為，電子元件中有一個叫單片機的存在，單片機在這幾年中得到了飛速的發展，無論是在穩定方面還是功能方面，都是比較全面的，隨著密碼鎖的不斷發展，在保密方面也有了各種五花八門的類型，就比如有指紋識別、人臉識別、聲音識別等等。在老早以前的電影中，人們看到的一些感覺非常高科技的技術，就比如一個人站在密碼柜前驗證一下瞳孔才能開門，這種比較科幻的電影，現在這種技術也已經基本實現了。關于密碼鎖的發展，我認為密碼鎖發展的還是比較早的。最早是在國外發展的，所以現在它的應用也越來越廣廣泛了，就比如在家庭中一些藏有貴重物品的地方，還有一些替人保管金錢的地方，就比如保險柜和銀行。在國內，剛開始的時候因為密碼鎖的成本是比較高的，它比普通機械鎖的價格貴，導致它比較難以融入人們的生活中，所以在初期階段應用方面是比較少的，然而，由于科學技術的發展現在密碼鎖越來越普遍化了，被越來越多的人所接受所采用，相信在不久的將來，它會發展的越來越好。第一章緒論1.1國內外研究現狀及方向如今，因為科技的進步推動了全球經濟的發展，物質豐富了起來，物質的種類也更加的齊全，因而，人們不再局限于追求基本的生存問題轉而追求了更高的生活質量，于是人們對安全重視起來了，人們越來越注重保護自己認為珍貴的物品，以至于人們對用來保護物品的鎖越來越重視，這就推動了鎖的發展，要讓鎖達到使用起來比較方便，而且又能起到防盜的作用的效果[1]。就是人們所研究的目標，以前的鎖很容易被撬開因為它的構造比較簡單，以前的一些單位的文檔還有個人想要保存的一些資料以及單位的財務報表之類的通常都是用加速的方法來解決的，這樣的話，你就得攜帶很多把鑰匙使用起來，非常的不方便，而且只要其中一個鑰匙丟了，有可能整個都打不開了，對于機械鎖的這些缺陷，促使了一種新鎖的誕生，那就是電子密碼鎖的問世[2]。因為電子密碼鎖的出現，從而推動了門禁系統的發展，系統的安全性得到了大大的提高，從而發展出了很多不同類型的系統，比如用按鍵的方式把門打開的，或者輸入指紋之后就能把門打開的，或者是用IC卡把門打開的，這些都是很常見的打開方式[3]。只不過一般用指紋輸入或者用IC卡來打開門的，一般都不是用來打開家里門的，IC卡一般是用來在公共場所使用，使用范圍還是比較廣的，但是它也有缺陷，就比如很容易把它丟失，而且它也需要比較高的成本[4]。然而，用指紋來開東西的，一般都是用的非常私密的保密的地方。因為只有你的指紋才可以打開，所以一般指紋打開方式都是供個人使用。但是對于按鍵式的密碼鎖來說，它的應用就比較廣了，它可以用在家家戶戶，而且它也不用攜帶鑰匙、IC卡之類的，非常的方便，而且也省掉了制作鑰匙或IC卡的成本。這讓按鍵式電子密碼鎖成為了現在門禁系統中的最重要的部分。不得不說，密碼的出現省掉了很多麻煩，不但不用成本，而且不易丟失，如果鑰匙，IC卡之類的東西被偷了，有可能用這些東西保護的物品會被盜竊之類的，或者是鑰匙、IC卡丟失了，里面的物品自己也打不開，到時候干著急。那如果你直接記住密碼的話，密碼一直在你的腦海里，誰也偷不走，除非你自己說出來。這就是有密碼的先進之處。科技的發展讓國內外相續出現了密碼鎖的蹤影，關于電子密碼鎖，其實它就是一種通過控制電路工作來控制開關的一種鎖具。你可以直接用手按鍵輸入自己的密碼來開鎖，操作非常的快捷簡便[5]。這種用手觸摸用來打開鎖的方式，與以前扭動鑰匙打開鎖的方式相比，在保密性方面，明顯有了很大的提高。而且非常的靈活，因為你可以設置不同的密碼，所以也比以前的方法安全了許多。而且如果用以前的鑰匙扭動開鎖的話，你會發現慢慢的鑰匙就會出現磨損的狀況，如果你用現在的觸摸鍵的方式打開的話，就不會那么快的出現磨損，因此鎖了使用的時間也會變得很長。所以它受到了廣大群眾的歡迎。那么，密碼鎖是從什么時候開始出現的呢？根據查閱的相關資料介紹，自從二十世紀30年代開始，人們就開始了對電子密碼鎖進行研究了，而且當時在一些比較特殊的地方已經開始進行運用了[6]。剛開始人們研究密碼鎖的時候是朝著更安全的方面考慮的，為了提高安全方面，當然是從鑰匙丟失這一方面入手，按鍵式的密碼鎖就不用鑰匙只需要記住密碼就行。人們用手觸摸鍵輸入自己設置的密碼，非常的方便快捷[7]。再也不用擔心鑰匙的丟失，減少了鑰匙找不到這一煩惱。所以密碼鎖越來越受到人們所喜愛。到了后來密碼鎖的種類變的五花八門，除了上文提到的用指紋來開鎖和用IC卡來開鎖，還有用磁卡來開鎖[8]。隨著時間的推移開鎖方式變的越來越多。但是最實用，最廣泛的還要屬按鍵式密碼鎖[9]。從20世紀八十年代開始，在日本就出現了最早的電子密碼鎖，造成這種現象的原因是因為日本的經濟得到了復蘇，所以就使得電子行業在日本飛快的崛起，從而推動了密碼鎖的出現，密碼鎖在最初的時候是用門電路來進行設計的，這種密碼鎖非常容易被破解，因為它的電路在安全方面是比較差的。到了20世紀九十年代，美國和德國，日本和我們中國的臺灣、香港等地。在這些地方，他們在微電子方面的技術和通訊方面的技術已經發展到了比較先進的地步，先進到什么程度呢？就是可以為電子密碼鎖提供技術基礎的程度。正是因為有技術的支持，才讓密碼鎖從人們的腦海中向現實的生活中走去[10]。人們的生活有很多地方慢慢的出現了密碼鎖的身影。從20世紀九十年代初期開始，我們中國就開始了對密碼鎖的研究。關于電子密碼鎖的發展，在早期的時候，它雖然制作起來比較簡單，但是還是不夠安全。因為剛開始的時候，密碼鎖的制作受到了電子器件種類少的阻礙，所以它的很多性能比較差，比如安全性和保密性[11]。到了后來，因為技術得到了高速的發展，就比如大規模集成電路技術，使得密碼鎖在我們中國迅速的崛起了。到了二十世紀70年代之后，以歐洲的西沙集團和美國耶魯制鎖廠，還有歐洲的聯邦德國多母公司為代表的國際性的造鎖行業在這個時候已經發展到了能開發出來十幾種電子密碼鎖鎖的程度。其中就包括了電子卡片樣式的門鎖[12]。并且，在20世紀八十年代初期的時候，由北美洲的美國LSI公司成功的制造出來采用四位數密碼的LS7220專用的保密鎖集成電路。關于我們中國，剛開始是在一些雜志期刊上去發表一些電子密碼鎖的相關文章，后來到了1985年，專利法在我們國家進行實行，那時天津大學就申請到了與電子密碼鎖有關的專利，在那個時候是公開性的第一個。然而現在最常用的鎖還要數從20世紀五十年代開始制造出來的用鑰匙打開的機械鎖，在當時是由歐洲的意大利國家中的一個人設計出來的。這種鎖的結構簡單，而且使用起來非常的方便，只需要插入鑰匙扭動鎖就可以打開了，并且它的價格也很便宜，但是它也有很多的缺點，比如它的安全性低，可以利用其它的一些東西把鎖給撬開，而且它的鑰匙也容易丟失，一般物品丟失之后，很難再找回來的[13]。如今，在國外有很多高科技鎖陸續面世。就比如Keylock公司開發出來的采用當時美國最先進的指紋技術和用原裝的芯片制造出的鎖的核心芯片，使得鎖具的保密性得到了巨大的增強。而且在中國香港的KingArthur集團制作出來的智能防暴鎖（亞瑟王）用的是16位的密碼來進行保護的，而且采用的是雙芯冷備份和美國軍工方面研制出來的滑動指紋識別技術。這樣的話就不用指紋密碼鎖和電子鎖附帶的鎖孔了。這樣就避免了小偷用插孔的方式開鎖這一途徑，但是上文所說的這些產品只能在保密性比較高的門、箱子和柜子等地方用。因為他需要個人的指紋或者是特殊的卡。不太適合于公共場合，因為在公共場所用這些東西的話就太麻煩了，公共場所需要用到的是那種大家都方便的，而不是針對某一個特定的人的。而且這些鎖的成本也非常高，不適合普及和推廣，就目前的技術來看，按鍵式的電子密碼鎖仍然是防盜產品的主流[14]。1.2存在問題目前階段，我認為電子密碼鎖存在的主要問題是電子密碼鎖的穩定性，因為電子密碼鎖很容易受到一些特殊環境的影響，比如潮濕的環境或者說一些強電流的影響，而且許多電子產品都會受到一些周圍電子產品的影響，這些東西都容易干擾到電子密碼鎖[15]。1.3進展狀況目前，伴隨著電子密碼鎖科技的發展，密碼鎖已經慢慢的進入了大家的生活中。剛開始是從20世紀初期開始的，由于當時技術不是特別的發達，而且因為當時市場的認可等方面因素，使得按鍵式密碼鎖變成了應用最廣泛的鎖，那它在哪些方面應用到了呢？它主要應用在運鈔車，保險箱，金庫等生活中一些需要存放金錢或物品的東西。在剛開始的時候，這種密碼鎖的成本比較高，所以它的價格非常貴，而且很不穩定[16]。但是由于密碼鎖不需要攜帶鑰匙，可以直接由自己記住，不像需要帶鑰匙的鎖那樣，鑰匙容易丟失，所以讓密碼鎖很快就度過了開始的階段，后來變得越來越實用了，受到了廣大群眾的歡迎。1.4發展趨勢我認為在不久的將來的密碼鎖將會非常普遍，密碼鎖的價格將會越來越便宜，它的制作成本也會越來越低，或許在將來，家家戶戶的門上都會出現密碼鎖。而且密碼鎖的穩定性也會得到增強，在抗環境干擾的方面，將會得到加強[17]。 第二章系統方案2.1課題設計目標這次設計的密碼鎖主要用的是STM32F103C8T6單片機，用這款單片機作為主要的控制芯片，然后再結合一些外圍的電路，通過軟件程序，組成了按鍵式的密碼鎖[18]。它的功能有以下幾個方面：在客戶手動把密碼輸入正確的情況下，開鎖并且有正確的提示。當你把密碼輸錯的時候，這個密碼鎖的鍵盤就會被鎖住，并且會出現蜂鳴器的聲音，用來報警，時長是一分鐘，等過了一分鐘之后，蜂鳴器不再響，你才能再次輸入密碼。密碼是可以根據自己的需求進行更改的。客戶需要確認兩遍改的密碼之后才能更改成功，這樣可以預防客戶因操作而導致失誤。在斷掉電之后，密碼也可以被儲存起來。2.2系統的總設計

關于這次密碼鎖的我的設計主要是由單片機、液晶顯示屏和矩陣鍵盤以及報警部分等組成的。在這些部分當中，矩陣鍵盤是用來輸入數字密碼和按確認鍵，刪除鍵，退出鍵等等各種功能的鍵來實行很多種功能。在密碼被客戶輸進鍵盤之后，通過主控芯片將儲存的密碼和客戶輸進去的密碼來做對照比較，看一下是否一致。如果一致的話，密碼就正確，不一致的話，密碼就錯誤[19]。這樣就可以判斷是開鎖還是報警。然后在現實生活中使用的時候，只需要將連接單片機的負載由繼電器換成密碼鎖的電磁吸合線圈就可以了。下面是整個系統的整體框圖如圖2-1所示。圖2-1系統結構框圖各模塊功能如下：1．鍵盤輸入部分：包括用來輸入密碼的數字按鍵和一些用來實現刪除，轉換模式，確認，關閉等功能的按鍵。比如確認鍵，刪除鍵等等。2．顯示模塊：是通過顯示屏來顯示一些系統的狀態和操作的提示等功能的。比如當你開鎖成功之后，會有“open”的提示。3．報警部分：當用戶把密碼輸入錯誤，并且也用完了試錯的機會，這個時候就會出現報警的功能。就比如你的試錯機會有五次，那么你在輸入五次密碼錯誤之后，就會聽到報警。4．開鎖機構：我這里是用一種叫繼電器的電控制器件和LED燈來模擬把鎖打開，在用戶的密碼輸入成功時，按下確認鍵后會開鎖，并且有燈亮的提示。5.掉電儲存：在斷掉電源之后，密碼會被保存在STM32內部的FLASH中，你可以隨時的去修改密碼。2.3主控部分對于本次課題，為了可以順利的實行處理與控制，本次課題把單片機當做主要器件，這是因為單片機具有編程容易，易擴展，集成度高，體積小，速度快，性價比高，資源豐富等優點。利用單片機的只讀存儲器及隨機存儲器和其引腳部分外接鍵盤輸入和液晶顯示以及報警部分等來實現數據傳輸的處理以及顯示的功能，基本上就能實現這次密碼鎖的設計要求[20]。因此，主控部分我選用單片機。2.4輸入密碼的方案對于本次課題的密碼輸入方式，我用的是矩陣鍵盤輸入，那么什么叫矩陣鍵盤輸入呢？首先你想象一下，有一個正方形網格出現在你的面前，網格中有橫線和豎線，因為橫線都是平行的，豎線也是平行的，只有橫線和豎線才能相交，它們相交所形成點的位置，就是你所按的鍵要放的位置，為什么要這么放呢？因為這樣放可以省掉很多接口，假如橫線和豎線各四條，每條橫線和豎線都與單片機上每個不同的I/O接口相連接，這樣的話就只有八個接口，但是這樣交叉起來就會形成十六個交點，就使得數量一下翻了一倍。合理的利用了資源，一般豎線上接的都是輸入端，把橫線上接的都是輸出端，當你的鍵沒有按下的時候，中間線路是斷開的，所以豎線顯示的是高電位，而橫線顯示的是低電位，當你按下鍵的時候電路就會連通，所以輸入端的豎線也就變成了低電位，這樣你就可以知道鍵到底有沒被按下了，那怎樣才能知道你按下的鍵的位置在哪里呢？你可以用逐行掃描法來判斷，對于所有的橫線，你可以在開始的時候把其中的一根橫線置成低電位，而其它的橫線置成高電位，然后對于這條低電位橫線上的豎線，如果其中有一條豎線也是低電位的時候，那么就證明這兩條線相交的點所在的位置就是按鍵的位置。如果都不是低電位的時候，就可以讓另一條橫線置成低電位，然后其它的橫線又置成高電位，然后依次的進行判斷就行了。這種方案也比較簡單，這次的設計采用的就是這種方法。

第三章主要芯片和部件的介紹3.1STM32單片機對于STM32單片機，如果把一個控制系統比喻為一個人的話，那么STM32單片機在其中充當的就是心臟和大腦的角色，是非常重要的部分，因為在很多控制系統中對芯片的要求比較高，就比如很多芯片要求有高的運算速度，控制精度，高靈敏性和高的執行速度等等，所以選擇一個性價比高，而且性能比較好一點的單片機就成為了重中之重，這次的課題我選擇的主要器件是STM32系列中型號為STM32F103C8T6的單片機。為什么要選用STM32系列呢？因為這個系列，它的運算能力比較強，處理的能力也非常的強大，它很多程序都是模塊化，而且它在功耗方面也超級的低，比51單片機多很多資源，而且它的接口也相對簡單，這得益于它其中的內核是用ARM的一種款式，使得它具有工作速度更加快，功能更加齊全，性能非常好等優點。每一個物品的誕生，都是趨向于方便人類需求的，就比如人們想在黑暗的情況下看到物品，看到東西，就需要有一個發光的東西去幫助，于是手電筒，電燈，的發明就解決了人們的這個需要，讓人們得以在黑暗的地方也可以用光去照亮它，比如晚上走夜路的時候可以，你可以拿著手電筒去照亮前方，然后這樣更不容易被黑暗中的石頭所絆倒。STM32F103C8T6的單片機的出現也是一樣，它滿足了客戶的需求，它的成本非常低，性價比非常高，基于它做出來的很多東西都實現了客戶的需要，使得人們生活質量得到了提高。這就是一個物品越來越受歡迎的原因，因為它便利了人們的生活。提高了人們的生活質量。這款單片機的管腳有四十八個，每一個管腳都有它的作用，并且它的主存有20KB，Flash有64KB，并且它采用的封裝技術為薄行四方扁平式的。它可以在很多不同的環境下去運作，不管是零下負40度的低溫還是零上80攝氏度的高溫，在這兩個溫度范圍之內，它都可以進行工運作。正是因為這個特點，使得它在人們的生活中用的越來越廣泛。它的引腳圖如3.1所示。圖3.1STM32F103引腳圖型號為STM32F103C8T6的單片機中有許多種時鐘，比如有HSE時鐘、HSI時鐘、LSE時鐘和LSI時鐘。時鐘系統中的每個時鐘源，如果在它們不使用的時候都是可以單獨的關閉或者打開的。這樣的話就能使系統的功耗得到優化。3.2LCD1602液晶3.2.11602介紹關于顯示部分，一般都是用來顯示時間和溫度的。在大家的日常生活當中，其實我們對液晶顯示屏并不是那么的陌生，反而比較熟悉。就比如大家平常手上帶的電子手表，和當你做數學題遇到困難的時候，要用到的計算器，再比如你看液晶電視的時候，電視上的液晶顯示屏，以及很多家中的電子產品都要用到顯示屏，顯示屏上一般顯示的都是圖形，比如熱咖啡機的屏上有一個熱茶杯上面冒氣的那種圖片，就表示你可以在這里接上熱咖啡。還有數字，比如你電子手表上顯示的時刻，此外，還有一些特殊的符號，就比如有的熱水器的屏上，顯示有三角形里面一個感嘆號就是靠近之后有危險，表示讓你不要靠近的意思。在用液晶顯示屏作為單片機系統的輸出是有很多優點的比如它的質量比較高，功耗也非常的低，而且它體積微小，重量輕巧，可以顯示三十二個字符。這次的設計我采用的就是液晶顯示屏來作為我的輸出器件。1602LCD液晶屏有不帶背光的和帶背光的兩種，其中的基本控制器大部分是HD44780，不帶背光的，比帶背光的薄，在應用中是否帶背光其實并沒有差別，二者的尺寸差別如下圖3.2所示：圖3.21602液晶顯示器尺寸圖3.2.2LCD顯示屏的基本原理液晶屏的顯示區是通過電壓來進行控制的，它的顯示原理利用了其中液晶的許多物理特性。點陣圖形式的液晶是由M×N個顯示單元組成的，假如LCD顯示屏有六十四行，每行都有128列，其中每八列都對應一字節的八位，也就是每行有十六個字節，總共就是有一百二十八個點，顯示RAM區的1024字節與屏上有1024個顯示單元正好是相對應的，每一個字節占屏幕上的一個位置，字節里面的內容與屏幕上位置的明暗相對應。到時候通完電之后就可以把你想顯示的內容顯示到屏幕上了。這就是LCD顯示的基本原理。1602液晶顯示器通過指令編程來完成屏幕與光標的操作和讀寫操作，它的內部控制器總共有11條控制指令如下表3-1所示（說明：1為高電平、0為低電平）:表3-11602液晶模塊控制指令表3.2.31602各管腳功能1602液晶一般是有十四條管腳線或者是十六條的管腳線，多出來的兩條管腳線是背光的地線和電源線，它的控制原理與十四管腳的完全一樣，其中每個管腳具體的功能如表3-2所示，表3-3為寄存器的選擇控制表：3-21602各管腳功能表3-3寄存器的選擇控制表注：busyflag（DB7）：在此位被清除為0時，LCD將會無法再處理其它的指令要求。第四章硬件電路設計4.1鍵盤輸入部分關于本次課題的鍵盤輸入部分，我用的是獨立的按鍵式輸入鍵盤，剛才上文中我已經提到了輸入方式，并提到了通過想象一個正方形的網格去理解矩陣式的鍵盤，并交代了按鍵的位置就相當于在網格上橫線和豎線交叉的位置。采用這種輸入方式的密碼鎖，是通過鍵盤來輸入完成的。它與獨立式的按鍵鍵盤相比較，優點在于會節省很多的I/O口。這次的設計我采用的是4×4的矩陣鍵盤，這樣的話，它不但能包括0到9的密碼數字而且還能包括很多特別的功能鍵，讓輸入部分看起來更加的完整。下面是輸入部分的原理圖，如圖4-1所示。圖4-1鍵盤輸入部分4.2顯示部分本次課題的顯示部分是用液晶顯示屏LCD1602來取代普通的數碼管來完成的。當你要開鎖的時候，首先你需要按下通開電源的按鈕，然后你在鍵盤上輸入六位0到9數字中的任意組合，當你每在鍵盤上按下一個數字的時候，顯示屏上就會顯示一個*，當你輸入多少位數字的時候顯示屏上就會顯示多少個*，就比如你輸入了三位數字，顯示屏上就會出現三個*。在你把密碼輸完之后，用手按下確認按鍵，如果你輸的密碼正確無誤的話，顯示屏上就會顯示“OPEN”這個單詞。而且單片機中的PB8引腳，此時會輸出低電平，密碼鎖是一個打開的狀態。但是假如密碼錯誤的話，這個時候的密碼鎖就是一個關閉的狀態，PB8引腳輸出的就會是高電平。你可以通過顯示屏去清晰的辨別出密碼鎖是關閉的情況，還是開鎖的情況。電路原理圖如圖4-2所示。圖4-2顯示部分的電路4.3報警模塊本次課題的報警模塊是由外圍電路和壓電陶瓷發聲裝置組成的。在你加入電之后，它是不發聲的，然而，當你用手按下鍵時，它就會發出“叮~”的響聲，它發出聲響的次數取決于你按鍵的次數，當你密碼的輸入出錯時，單片機的引腳PB7會為低電平，此時，三極管會導通，而且蜂鳴器會發出聲響來報警。如圖4-3所示為報警部分電路原理圖。圖4-3報警電路4.4開鎖部分關于開鎖部分，我要實現的功能就是在你把密碼輸入正確之后鎖會打開，其原理就是系統讓單片機中的一根引角線發出信號，經過三極管的放大之后，鎖被打開，鎖之所以被打開，是因為電磁閥被繼電器驅動來實現的。你可以在0到9這些數字當中，任意選幾個數字去排列組合成六位數來，設置出你心儀的密碼，并且密碼會被儲存在Flash當中來作為鎖碼指令。如果你想要開鎖的話，它的步驟為：首先你得按一下接通電源的鍵，然后在鍵盤上輸入你想輸入的密碼，最后用手按下確認鍵。當你的密碼被錄入之后，單片機開始識別你的密碼，對比一下是否符合，如果發現密碼不符合的話，就會進行報警。如果密碼相符合的話，單片機才能控制繼電器讓它處于開鎖的情況。如圖，繼電器與單片機引腳PB8連接的具體電路如下圖4-4所示。圖4-4開鎖部分電路4.5電源部分密碼鎖中的電源起一個控制通電的作用，當你接通了電源之后，按下開關，然后才能通電，才能進行后面的一系列工作，如下圖4-5，就是密碼鎖的電源接口電路。4-5電源電路原理圖4.6單片機部分4.6.1最小系統這次設計采用的主控芯片STM32F103C8T6單片機主要包括晶振電路，啟動電路，電源電路，復位電路和下載電路。其中內部的寄存器和數據存儲器可以通過復位電路進行初始化，微處理器程序的儲存位置可以通過啟動電路來判斷。電源電路主要是由供壓電路和降壓電路兩個部分組成的，供電電壓為五伏，通過降壓電路，降壓之后變為3.3V，而程序儲存器中的程序可以通過下載電路來寫入，而晶振電路可以提供時鐘信號給芯片。下面圖4-6為它們五個電路的原理圖。圖4-6五部分電路的原理圖4.6.2單片機與外圍電路關于這次設計采用的主控芯片STM32F103C8T6單片機，并且結合外面的顯示，部分輸入模塊開鎖，部分報警模塊等。在你輸入密碼之后，通過單片機來控制鎖的開關。單片機主要起一個執行程序指令和存儲數據的功能。下圖4-7為單片機與外圍部分的連接。4-7單片機與外圍電路連接圖系統軟件設計5.1主程序的流程框圖主程序設計的流程框圖如圖5-1所示。圖5-1主程序的流程框圖5.2報警子程序的流程框圖報警子程序的流程框圖如圖5-2所示。圖5-2報警子程序的流程框圖

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