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基于ATmega16的数码管独立按键密码锁设计实验报告
实验背景
本实验旨在设计并实现一个基于ATmega16单片机的数码管独立按键密码锁系统。该系统能够接受用户输入的密码,并与预设的系统密码进行比对,若匹配成功则点亮绿色LED灯,否则点亮红色LED灯。此设计广泛应用于电子门锁等安全系统中。
硬件介绍
主要元器件
- ATmega16单片机:核心控制器,负责按键扫描、密码存储及比较、LED灯和数码管显示控制等。
- 独立按键:用于用户输入密码。
- 共阴极数码管:用于显示用户输入的密码。
- LED灯:绿色和红色LED分别用于指示密码输入正确与否。
- 电阻、电容:用于限流和滤波。
电路连接
- 独立按键:连接至单片机的PINA和PINB引脚,用于检测按键输入。
- 数码管:连接至单片机的PORTC和PORTD引脚,通过动态扫描方式显示用户输入的密码。
- LED灯:分别连接至单片机的PORTA引脚,通过控制高低电平实现亮灭。
- 电源:为整个系统提供稳定的电源供给。
设计原理
硬件设计
- 独立按键检测:采用独立按键,通过PINA和PINB端口检测按键状态。每个按键对应一个独立的引脚,当按键按下时,检测到低电平,从而获取按键值。
- 数码管显示:采用动态扫描方式,逐个显示数码管的内容。通过控制PORTD和PORTC实现数码管的选择和段码显示。
- LED指示:通过控制PORTA的高低电平来实现绿色和红色LED灯的亮灭,指示密码输入的正确与否。
软件设计
程序采用C语言编写,主要包括以下几个模块:
- 延时函数:通过简单的循环实现延时,以配合数码管动态扫描的刷新。
- 按键检测:扫描独立按键,获取用户按键输入的值。
- 密码显示:将用户输入的密码通过数码管显示出来。
- 密码比较:将用户输入的密码与预设密码进行比对,控制LED灯的显示状态。
程序原理
延时函数
c
void delay_nms(int time) {
int i;
for (; time > 0; time--) {
for (i = 0; i < 1000; i++);
}
}
延时函数通过简单的循环实现,以配合数码管的动态扫描。
独立按键检测
c
int getKeyBoardValue(void) {
if ((PINB & 0x01) == 0) return 0;
else if ((PINB & 0x02) == 0) return 1;
else if ((PINB & 0x04) == 0) return 2;
else if ((PINB & 0x08) == 0) return 3;
else if ((PINB & 0x10) == 0) return 4;
else if ((PINB & 0x20) == 0) return 5;
else if ((PINB & 0x40) == 0) return 6;
else if ((PINB & 0x80) == 0) return 7;
else if ((PINA & 0x08) == 0) return 8;
else if ((PINA & 0x10) == 0) return 9;
else if ((PINA & 0x20) == 0) return 10;
else if ((PINA & 0x40) == 0) return 11;
else if ((PINA & 0x80) == 0) return 12;
return 20;
}
通过检测PINA和PINB引脚的电平状态,判断哪个键被按下。
密码显示
c
void display_pwd(char *pwdptr, unsigned char length) {
int i = 0;
for (i = 0; i < length; i++) {
LedOut[i] = Disp_Tab[pwdptr[i] - '0'];
}
for (i = length; i < 6; i++) {
LedOut[i] = Disp_Tab[11];
}
}
将用户输入的密码通过数码管显示出来,未输入的位显示为空白。
主函数
c
void main(void) {
char cnt_seg = 0;
int keyTemp = 0;
char SYSTEM_PASSWORD[7] = "123456";
char in_buffer[7] = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0};
char input_nuber = 0;
char key_press_flag = 0;
while (1) {
keyTemp = getKeyBoardValue();
if ((keyTemp != 20) && (key_press_flag == 0)) {
key_press_flag = 1;
if (keyTemp <= 9) keyTemp += '0';
if ((keyTemp >= '0') && (keyTemp <= '9') && (input_nuber < 6)) {
in_buffer[input_nuber++] = keyTemp;
}
if ((keyTemp == 11) && input_nuber) {
input_nuber--;
in_buffer[input_nuber] = 0;
}
if (keyTemp == 12) {
input_nuber = 0;
memset(in_buffer, 0, sizeof(in_buffer));
PORTA |= 0x01;
PORTA |= 0x02;
}
if ((keyTemp == 10) && (input_nuber == 6)) {
if (memcmp(in_buffer, SYSTEM_PASSWORD, 6) == 0) {
PORTA &= ~0x02;
PORTA |= 0x01;
} else {
PORTA &= ~0x01;
PORTA |= 0x02;
}
memset(LedOut, Disp_Tab[11], sizeof(LedOut));
input_nuber = 0;
memset(in_buffer, 0, sizeof(in_buffer));
}
display_pwd(in_buffer, input_nuber);
}
if (getKeyBoardValue() == 20) {
key_press_flag = 0;
}
cnt_seg++;
if (cnt_seg > 5) {
cnt_seg = 0;
}
delay_nms(2);
}
}
主函数负责初始化各端口,循环检测按键输入,处理用户输入的密码,并通过数码管显示和LED指示密码验证结果。
资源代码
https://docs.qq.com/sheet/DUEdqZ2lmbmR6UVdU?tab=BB08J2