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1、基于单片机的电子密码锁设计The Design of Electronic Password-lock with SCM： 刘根鑫、王浩、许锦玮 ： 电气与信息工程学院 ： 信息工程 ： 10-4 ：04101800、04101806、04101810 ： 2012-11-13 学生姓名所在院系所学专业所在班级学 号时 间指导教师 第一章 课题任务基于51单片机的简易电子密码锁一、 实现功能：1、设置6位密码，密码通过键盘输入，若密码正确，则将锁打开。2、密码可以由用户自己修改设定（只支持6位密码），锁打开后才能修改密码。修改密码之前必须再次输入密码，在输入新密码时候需要二次确认，以防止误操作
2、。3、报警、锁定键盘功能。密码输入错误显示器会出现错误提示，若密码输入错误次数超过3次，蜂鸣器报警并且锁定键盘。4、AT24C02保存密码，支持复位保存，掉电保存功能。第2章 系统总体方案设计方案一：采用数字电路控制。其原理方框图如图21所示。图21 数字密码锁电路方案采用数字密码锁电路的好处就是设计简单。用以74LS112双JK触发器构成的数字逻辑电路作为密码锁的核心控制，共设了9个用户输入键，其中只有4个是有效的密码按键，其它的都是干扰按键，若按下干扰键，键盘输入电路自动清零，原先输入的密码无效，需要重新输入；如果用户输入密码的时间超过40秒（一般情况下，用户不会超过40秒，若用户觉得不便
3、，还可以修改）电路将报警80秒，若电路连续报警三次，电路将锁定键盘5分钟，防止他人的非法操作。电路由两大部分组成：密码锁电路和备用电源(UPS)，其中设置UPS电源是为了防止因为停电造成的密码锁电路失效，使用户免遭麻烦。密码锁电路包含：键盘输入、密码修改、密码检测、开锁电路、执行电路、报警电路、键盘输入次数锁定电路。方案二：采用一种是用以AT89S51为核心的单片机控制方案。利用单片机灵活的编程设计和丰富的IO端口，及其控制的准确性，不但能实现基本的密码锁功能，还能添加调电存储、声光提示甚至添加遥控控制功能。其原理如图22所示。显示模块键盘输入模块 AT89C51报警电路复位电路开锁电路密码存
4、储模块图22单片机控制方案通过比较以上两种方案，单片机方案有较大的活动空间，不但能实现所要求的功能而且能在很大的程度上扩展功能，而且还可以方便的对系统进行升级，所以我们采用后一种方案。本方案采用一种是用以89c51为核心的单片机控制方案。利用单片机灵活的编程设计和丰富的I/O端口，及其控制的准确性，实现基本的密码锁功能。作用说明：开锁： 插上电源后，输入正确密码，然后按【#】（确认）键，此时锁会打开，可以看到显示open，密码锁打开。1、 退出并关锁：按下【*】（取消）键，此时锁关闭，所有输入清除。2、 修改密码：在开锁状态下，再次输入正确的密码并按下【#】（确认）键，此时听到两声提示，输入新
5、的六位密码并按【D】（重设）键，再重复输入一次新密码并按【D】，会听到报警并锁定键盘：当输入密码错误后，报警并锁定键盘3秒，如3秒内又有按键，3秒再启动。当重置新密码时，新密码会保存于AT24C02存储器里。第3章 硬件电路设计3.1 键盘电路设计使用矩阵键盘，所以本设计就采用行列式键盘，同时也能减少键盘与单片机接口时所占用的I/O线的数目，在按键比较多的时候，通常采用这样方法。其原理如图3.1。图3.1 矩阵键盘每一条水平（行线）与垂直线（列线）的交叉处不相通，而是通过一个按键来连通，利用这种行列式矩阵结构只需要N条行线和M条列线，即可组成具有NM个按键的键盘。在这种行列式矩阵键盘非键盘编码
6、的单片机系统中，键盘处理程序首先执行等待按键并确认有无按键按下的程序段。当确认有按键按下后，下一步就要识别哪一个按键按下。对键的识别通常有两种方法：一种是常用的逐行扫描查询法；另一种是速度较快的线反转法。对照图3.1所示的44键盘，说明线反转个工作原理。首先辨别键盘中有无键按下，有单片机I/O口向键盘送全扫描字，然后读入行线状态来判断。方法是：向行线输出全扫描字00H，把全部列线置为低电平，然后将列线的电平状态读入累加器A中。如果有按键按下，总会有一根行线电平被拉至低电平从而使行线不全为1。判断键盘中哪一个键被按下使通过将列线逐列置低电平后，检查行输入状态来实现的。方法是：依次给列线送低电平，
7、然后查所有行线状态，如果全为1，则所按下的键不在此列；如果不全为1，则所按下的键必在此列，而且是在与零电平行线相交的交点上的那个键。具体的功能设计如下按键说明采用4X4键盘输入，键盘对应名称如下： 1 2 3 A4 5 6 B7 8 9 C* 0 # D其中，【09】为数字键，用于输入相应的密码， 【*】号键为取消当前操作【#】号键为确认其它键无功能及定义3.2开关电路电磁继电器的工作原理和特性电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触
8、点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。当输入正确密码时，二极管导通发光。输入错误密码时，二极管不能导通。3.3 报警电路当输入错误密码时，电路中蜂鸣器开始报警。当输入密码错误三次时，蜂鸣器持续报警，并锁定键盘34 密码存储模块密码经过修改后，存储在AT24C02中，从而实现掉电保护3.5复位电路
9、复位操作完成单片机片内电路的初始化，使单片机从一种确定的状态开始运行。当8XX51单片机的复位引脚RST出现5ms以上的高电平时单片机就完成了复位操作。如果RST持续为高电平，单片机就处于循环复位状态，而无法执行程序。因此要求复位后能脱离复位状态。根据应用的要求，复位操作通常有两种基本形式：上电复位、开关复位。上电复位要求接通电源后，自动实现复位操作。第四章 程序设计主程序设计流程图如图5-1所示。 开始 初始化 修改开锁密码正确 输入旧密码N原密码相同 Y开锁出错报警 N N Y设新密码 返回 图5-1主程序流程图键功能程序流程图如图5-2所示。 键功能程序键值=09？键值=开锁？键值=确认
10、？键值=设置？ 返回密码输入程序确认程序设置程序开锁程序YNYNYN YN 图5-2 键功能流程图开锁程序流程图如图5-3所示。LCD初始化按开锁键输入密码确认程序开锁N输入密码正确？报警程序开锁成功返回Y 图5-3 开锁流程图第五章 系统调试先在proteus中仿真出来结果，能够达到预期目标。通过自己的焊接，使得实物的密码锁也成功满足要求。当输入正确密码时，液晶显示屏上显示open，且绿灯亮。当输入密码错误时，屏上显示error，且发出滴滴滴的报警声。第六章 总 结作为一名电气专业的大三学生，我觉得做利用单片机做电子综合设计设计是十分有意义的，而且是十分必要的。在已度过的大学时间里，我们大多
11、数接触的是专业基础课。我们在课堂上掌握的仅仅是专业课的理论知识，如何去锻炼我们的实践能力？如何把我们所学的专业基础课理论知识运用到实践中去呢？我想做类似的电子综合设计就为我们提供了良好的实践平台。在做本次课程设计的过程中，我感触最深的当属查阅大量的设计资料了。为了让自己的设计更加完善，查阅这方面的设计资料是十分必要的，同时也是必不可少的。我们是在做电子综合设计，但我们不是艺术家，他们可以抛开实际尽情在幻想的世界里翱翔，而我们一切都要有据可依，有理可寻，不切实际的构想永远只能是构想，永远无法升级为设计。其次，在这次课程设计中，我们运用到了以前所学的专业课知识，如：protel99制图、汇编语言、
12、c语言等。虽然过去从未独立应用过它们，但在学习的过程中带着问题去学我发现效率很高，这是我做这次课程设计的又一收获。最后，要做好一个电子综合设计，就必须做到：在设计程序之前，对所用单片机的内部结构有一个系统的了解，知道该单片机内有哪些资源；要有一个清晰的思路和一个完整的的软件流程图；在设计程序时，不能妄想一次就将整个程序设计好，反复修改、不断改进是程序设计的必经之路；要养成注释程序的好习惯，一个程序的完美与否不仅仅是实现功能，而应该让人一看就能明白你的思路，这样也为资料的保存和交流提供了方便；在设计过程中遇到问题是很正常的，但我们应该将每次遇到的问题记录下来，并分析清楚，以免下次再碰到同样的问题
13、。在焊接完成了调试的过程中，也出现了一些问题，一开始，液晶屏不亮，则根据情况找出原因是没有调节滑动变阻器改变灰度。当屏幕有显示之后，发现密码总是存不进去，则进一步找出是AT24c02连接有问题，经过反复的检查电路，发现其正极没有连接，经过连接之后，终于实现了理想的功能。在整个电子设计的过程当中，发现问题，并解决问题，才是我们急需锻炼的能力。另外，这次课程设计让我感到了团队合作的重要性。在团队中，我们互帮互助，对整个课程设计来说，这是至关重要的，缺少每一个人都会对我们的设计产生影响。几周的课程设计结束了，但是从中学到的知识会让我受益终身。发现、提出、分析、解决问题和实践能力的提高都会受益于我在以后的学习、工作和生活中。同时意识到自己还有很多不足的地方，以后还得继续改进，争取做到越来越好。
