使用51单片机的矩阵键盘和LCD1602做一个密码锁

文章目录

前言

一、工具准备

工具一：51单片机

工具二：LCD1602液晶显示屏

工具三：Keil软件

二、开始操作

1.LCD1602的程序调试

2.矩阵键盘的程序调试

3.密码锁程序设计

总结

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前言

51单片机是一种8位的可编程控制元件，广泛应用于各种工业生产、家电中。51单片机的厂家有很多，如Inter(英特尔)、Atmel(艾特梅尔)等公司，本次实验所使用的是宏晶公司的STC89C52RC型号的单片机，此公司的其它型号单片机还有STC90C51、STC11系列、STC15系列、STC8系列等。  

LCD1602液晶显示器是广泛使用的一种字符型液晶显示模块。它是由字符型液晶显示屏(LCD)、控制驱动主电路HD44780及其扩展驱动电路HD44100，以及少量电阻、电容元件和结构件等装配在PCB板上而组成。更多详细介绍在此不多言，请移步百度百科：LCD1602详情

一、工具准备

工具一：51单片机

我使用的是 STC89C52型号的，其它类型的单片机都行，但是要注意其引脚的分布、I/O口类型，还有在烧录程序时注意更改单片机的型号。

工具二：LCD1602液晶显示屏

 购买单片机时，这个模块应该是赠送的，也可以单买。这里提一下LCD1602的控制指令，后面显示屏的初始化、写/读操作等需要用到。

LCD1602控制指令 

 常用的指令码有：

   0x38：设置16×2显示，5×7点阵，8位数据接口

   0x0C：设置开显示，不显示光标

   0x06：写一个字符后地址指针加1

   0x01：显示清0，数据指针清0

   0x80：LCD第一行的起始地址

   0x80+0x40：LCD第二行的起始地址

工具三：Keil软件

 Keil是一款专业实用的c语言软件开发系统，提供编译器、编译器、安装包和调试跟踪等功能。我使用的是Keil5，文末有网盘链接，也可以去官网下载：Keil5软件

二、开始操作

1.LCD1602的程序调试

 调试前先找到单片机开发板的原理图，查看显示屏的引脚。

由于调试的代码过长，所以放入网盘里了，有需要的可参考。这里面的几个调试函数说明一下：

函数介绍

ShowChar();	显示一个字符
ShowString( );	显示字符串
ShowNum( );	显示十进制数字
ShowSignedNum( );	显示有符号十进制数字
ShowHexNum( );	显示十六进制数字
ShowBinNum( );	显示二进制数字

调试完后可以验证一下程序，调试中LED和数码管可能会乱闪，这是由于引脚冲突造成的。

2.矩阵键盘的程序调试

我们先来了解一下矩阵键盘的接线原理。

为了减少I/O口的占用，通常将按键排列成矩阵形式，如51单片机的4X4的矩阵键盘，用8个引脚控制16个开关按键。这样连接后可采用逐行或逐列的“扫描”方式，就可以读出任何位置按键的状态。 

例如，如果我们将引脚P1.3置为0（低电位），其他引脚置为1（高电位），当按下按键S1时，引脚P1.7就会变为0（低电位）；反之亦然，如果P1.6引脚变为了0，那么我们就知道按键S5被按下了。又由于51的I/O口属于“弱提强拉”型，故这样的电位设置是可靠的。

 了解矩阵键盘的工作原理后，使用编程来实现，代码如下：

#include 
#include "Delay.h"
/*引脚配置*/
sbit FirLine = P1^3;
sbit ScoLine = P1^2;
sbit ThrLine = P1^1;
sbit ForLine = P1^0;
sbit FirRow = P1^7;
sbit ScoRow = P1^6;
sbit ThrRow = P1^5;
sbit ForRow = P1^4;

/**
  * @brief  矩阵键盘按键码读取
  * @param  无
  * @retval KeyNum 按下按键的键码值
	如果按下不松手，不会跳出此函数
  */
unsigned char MatrixKey()
{
	unsigned char KeyNum = 0;
	/*按列扫描矩阵键盘*/
	P1 = 0xFF;
	FirLine = 0;
	if(FirRow == 0){Delay(20); while(FirRow == 0); Delay(20); KeyNum = 1;}
	if(ScoRow == 0){Delay(20); while(ScoRow == 0); Delay(20); KeyNum = 5;}
	if(ThrRow == 0){Delay(20); while(ThrRow == 0); Delay(20); KeyNum = 9;}
	if(ForRow == 0){Delay(20); while(ForRow == 0); Delay(20); KeyNum = 13;}
	
	P1 = 0xFF;
	ScoLine = 0;
	if(FirRow == 0){Delay(20); while(FirRow == 0); Delay(20); KeyNum = 2;}
	if(ScoRow == 0){Delay(20); while(ScoRow == 0); Delay(20); KeyNum = 6;}
	if(ThrRow == 0){Delay(20); while(ThrRow == 0); Delay(20); KeyNum = 10;}
	if(ForRow == 0){Delay(20); while(ForRow == 0); Delay(20); KeyNum = 14;}
	
	P1 = 0xFF;
	ThrLine = 0;
	if(FirRow == 0){Delay(20); while(FirRow == 0); Delay(20); KeyNum = 3;}
	if(ScoRow == 0){Delay(20); while(ScoRow == 0); Delay(20); KeyNum = 7;}
	if(ThrRow == 0){Delay(20); while(ThrRow == 0); Delay(20); KeyNum = 11;}
	if(ForRow == 0){Delay(20); while(ForRow == 0); Delay(20); KeyNum = 15;}
	
	P1 = 0xFF;
	ForLine = 0;
	if(FirRow == 0){Delay(20); while(FirRow == 0); Delay(20); KeyNum = 4;}
	if(ScoRow == 0){Delay(20); while(ScoRow == 0); Delay(20); KeyNum = 8;}
	if(ThrRow == 0){Delay(20); while(ThrRow == 0); Delay(20); KeyNum = 12;}
	if(ForRow == 0){Delay(20); while(ForRow == 0); Delay(20); KeyNum = 16;}
	
	return KeyNum;
}

 其中的延时函数Delay()为：

void Delay(unsigned int xms)
{
	unsigned char i, j;
	while(xms--)
	{
		i = 2;
		j = 239;
		do
		{
			while (--j);
		} while (--i);
	}
}

3.密码锁程序设计

完成LCD1602液晶显示屏和矩阵键盘的调试之后，就可以将这两个模块合在一起开发新的内容了，密码锁只是其中的一个小应用而已，你还可以使用这两个工具做更多好玩的内容，做一个简易的计算器？做一个实时日历放在实验室？还可以用来显示其他模块的数据，比如测距仪、测温仪等。

话不多说，言归正传，进入咱们的主题。

按键功能描述： 

有效按键范围：S1~S12

S10~S9：对应数字1~9

S11：删除当前输入的数字，并向前移一位

S12：确认键

#include 
#include 
#include "LCD1602.h"
#include "MatrixKey.h"
#include "Delay.h"

unsigned char KeyNum = 0;
unsigned char password[] = {5,2,0,1,3,1,4}; //正确密码
void main()
{

	unsigned int i = 1, j = 0, sigl = 0;
  unsigned int In_password[6] = {0};
Outset:
	init_lcd();                   //LCD初始化
	ShowString(1,1,"PassWord");
	
	while(1)
	{
		KeyNum = MatrixKey();
		
		while(KeyNum && i <= 6)
		{
			if(KeyNum > 10) goto Other_Operation;
			else
			{
				In_password[i-1] = KeyNum % 10;
				ShowNum(2,i,In_password[i-1],1);
			}
			i++;
			KeyNum = 0;
		}
Other_Operation:
		/*每按下一次11键，删除最后一个数字*/
		if(KeyNum == 11)
		{
			ShowNum(2,i-1,0);
			In_password[i-2] = 0;
			i--;
		}
								
		/*按下确认键12，并且输入满6个数字，判断输入密码正确性*/
	  else if(KeyNum == 12)
			{
				for(j = 0; j < 6; j++)
				{
					if(In_password[i] == password[i]) sigl = 0;
					else 
					{
						sigl = 1; break;
					}
				}
				if(sigl == 1) 
				{
					ShowString(2,1,"error!");
					i = 1;goto Outset;
				}
				else ShowString(2,1,"congratualtion");
			}
	}
}

 密码正确效果图：

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总结

单片机的学习是枯燥的，也是深动有趣的，愿每一位未来的嵌入工程师们都能步步攀登，学有所成！

对了，还有网盘链接：https://pan.baidu.com/s/1ogn2Otl_SUAU_XmLFo7d3Q?pwd=5m70 
提取码：5m70