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1、.目录.摘要1 绪论11.1 引言11.2 电子密码锁的背景11.3 电子锁设计的意义的本设计特点22.系统设计32.1系统总设计结构图32.2开锁机构设计32.2.1主控芯片AT89C51单片机的简介43系统硬件设计73.1键盘设计73.2系统电路设计：83.2.1 晶振时钟电路83.2.2复位电路设计93.2.3串口引脚功能介绍93.2.4 其它引脚93.3电路图的绘制93.3.1 PROTEL 99 SE简介：123.4原器件采购143.5电路焊接144.软件设计174.1 系统软件设计整体思路174.2系统软件设计流程图185 程序调试195.1 程序调试用到的软件及工具195.2 K
2、EIL C51简介195.3 调试过程196 设计总结与展望22致 谢23参考文献24附录25摘要随着科技和人们的生活水平的提高，如何实现家庭防盗这一问题也变的尤其的突出，传统机械锁由于构造简单，被撬事件屡见不鲜；电子锁由于其保密性高，使用灵活性好，安全系数高，受到了广大用户的青睐。本设计以单片机AT89C51作为密码锁监控装置的检测和控制核心，分为主机控制和从机执行机构（本设重点介绍主机设计），实现钥匙信息在主机上的初步认证注册、密码信息的加密、钥匙丢失报废等功能。根据51单片机之间的串行通信原理，这便于对密码信息的随机加密和保护。而且采用键盘输入的电子密码锁具有较高的优势。采用数字信号编码
3、和二次调制方式，不仅可以实现多路信息的控制，提高信号传输的抗干扰性，减少错误动作，而且功率消耗低；反应速度快、传输效率高、工作稳定可靠等。软件设计采用自上而下的模块化设计思想，以使系统朝着分布式、小型化方向发展，增强系统的可扩展性和运行的稳定性。测试结果表明，本系统各项功能已达到本设计的所有要求。关键词:单片机；密码锁；单片机设计，电子锁。第一章 绪论1.1 前言随着人们生活水平的提高，如何实现家庭防盗这一问题也变的尤其的突出，传统的机械锁由于其构造的简单，被撬的事件屡见不鲜，电子锁由于其保密性高，使用灵活性好，安全系数高，受到了广大用户的喜爱。锁是置于可启闭的器物上,用以关住某个确定的空间范
4、围或某种器具的,必须以钥匙或暗码打开的扣件。锁具发展到现在已有若干年的历史了，人们对它的结构、机理也研究得很透彻，因此，不用钥匙就能打开的方法和工具也层出不穷。现代人类文明社会里，由于社会中各种矛盾冲突十分剧烈，人们的思想道德观念，价值观念，文化修养水平等差异，群众中良莠不齐，善良的人们能够自觉规范自已的行为，“非礼不为”，虽无钥匙亦不会乱闯。然而，那些毫无道德观念的盗贼却想方设法利用高科技手段撬门开锁，使广大居民防不胜防。为什么会出现这种情况呢？因为传统锁具都存在致命的弱点：第一、 锁芯采用常见的铜、铝、锌等材料，抵抗不了强力破坏；第二、 锁具制作工艺，技术落后，无法阻止技术手段的开启。目前
5、，市场上很多国内外的锁具，实际上都不具备真正的防盗功能。在惯偷面前，两根钢丝或几件简单的工具就可以把这些锁打开，有的惯偷甚至公开扬言：“没有我打不开的锁。”其实，不是他们多高明，而是一般锁具技术原理太过简单。面对这一残酷的现状，新时代提出了锁具必须革命的迫切的要求。1.2 电子密码锁的背景随着社会科技的进步，锁已发展到了密码锁、磁性锁、电子锁、激光锁、声控锁等等。在传统钥匙的基础上，加了一组或多组密码，不同声音，不同磁场，不同声波，不同光束光波，不同图像。（如指纹、眼底视网膜等）来控制锁的开启。从而大大提高了锁的安全性，使不法之徒无从下手，人们也就能对自身财产安全有了更多的保障。当今安全信息系
6、统应用越来越广泛，特别在保护机密、维护隐私和财产保护方面起到重大作用，而基于电子密码锁的安全系统是其中的组成部分，因此研究它具有重大的现实意义。1.3 电子锁设计的意义的本设计特点单片机，亦称单片微电脑或单片微型计算机。它是把中央处理器（CPU）、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、输入/输出端口 （I/0）等主要计算机功能部件都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。 计算机的产生加快了人类改造世界的步伐，但是它毕竟体积大。微计算机（单片机）在这种情况下诞生了，它为我们改变了什么？纵观我们现在生活的各个领域，从导弹的导航装置，到飞机上各种仪表的控制，从计算机的网络通讯与数据传输，到
7、工业自动化过程的实时控制和数据处理，以及我们生活中广泛使用的各种智能IC 卡、电子宠物等，这些都离不开单片机。以前没有单片机时，这些东西也能做，但是只能使用复杂的模拟电路，然而这样做出来的产品不仅体积大，而且成本高，并且由于长期使用，元器件不断老化，控制的精度自然也会达不到标准。在单片机产生后，我们就将控制这些东西变为智能化了，我们只需要在单片机外围接一点简单的接口电路，核心部分只是由人为的写入程序来完成。这样产品的体积变小了，成本也降低了，长期使用也不会担心精度达不到了，且容易升级改善。 电子锁可以在日常生活和现代办公中，住宅与办公室的安全防范、单位的文件档案、财务报表以及一些个人资料的保存
8、等多种场合使用。大大提高了主人物资的安全性，安全可以代替老式机械锁。目前使用的密码锁种类繁多，各具特色。本文从经济实用的角度出发，采用AT89C2051单机，研制了一款具有防盗自动报警功能的电子密码锁。该密码锁设计方法合理，简单易行，成本低，符合住宅、办公室用锁要求，具有一定的推广价值。1、系统设置4位密码，密码通过键盘输入，若密码正确，则将锁打开。2、密码由用户自己设定，在开锁状态下，用户可自行修改密码。3、具有自动报警功能。自动报警分现场报警和远程报警两种。现场报警由扬声器发出报警声。4、两种情况下可报警：一是密码输入错误3次，则报警；二是非正常开门，如破门而入的情况，可通过系统的红外监视
9、装置监测，同时报警，保证了系统的安全性。系统工作时，用户通过按键输入4位密码，单片机将输入密码与设定密码进行比较，若密码正确，则发出开锁信号，将门打开，系统不报警；若密码不正确，则有相应的指示灯闪动，并要求重新输入密码，重新输入密码的次数不能超过3次，若3次输入的密码都不正确，则发出报警信号。第二章 系统设计2.1 系统总设计结构图数码管及LED灯显示单片机时钟电路单片机AT89C51密码输入设备开锁机构图2-1系统总设计结构图本设计由主控芯片51单片机，单片机时钟电路，键盘，和开锁电路组成。单片负责控制整个系统的执行过程。2.2 开锁机构设计通过单片机送给开锁执行机构，电路驱动电磁锁吸合，从
10、而达到开锁的目的。本设计通过P3.0接一个3极管驱动继电器打开电磁阀线圈实现开关门。AT89C51电磁阀开锁驱动电路图22 密码锁开锁机构示意图当用户输入的密码正确而且是在规定的时间及次数输入之内，单片机便输出开门信号，送到开锁驱动电路，然后驱动电磁锁，达到开门的目的。2.1、AT89C51单片机：AT89C51是一个低电压，高性能CMOS，8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Falsh只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储RAM，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，AT89
11、C51单片机在电子行业中有着广泛应用。2.1.1、AT89C51主要功能特性1、兼容MCS51指令系统 2、8k可反复擦写(大于1000次）Flash ROM； 3、32个双向I/O口； 4、256x8bit内部RAM； 5、2个16位可编程定时/计数器中断； 6、时钟频率0-24MHz； 7、2个外部中断源，共8个中断源； 8、低功耗空闲和掉电模式，软件设置睡眠和唤醒功能； 9、有PDIP、PQFP、TQFP及PLCC等几种封装形式，以适应不同产品的需求； 2.1.2、AT89C51的内部结构图VssVCCPSENALERSTEAT0T1INT0INT1 TXDRXDP3P2P0P1控制图2
12、-1 AT89C51单片机的内部结构框图2.1.3、AT89C51内部各部件的介绍决定了单片机的主要功能特性，完成对指令的解释和运算，为执行指令提供所必须的运算、逻辑和控制线路。它由运算器、控制器和专用寄存器等构成；是指中央处理器CPU在正常执行程序的过程中，由于内部或外部发生了另一事件(如定时时间到，超压报警等)，请求CPU迅速去处理，CPU暂时停止当前程序的运行，而转去处理所发生的事件，待发生的事件处理完以后，CPU在返回原来暂停地方，继续执行原来程序。AT89C51 共有5中断源：分别是两个外部中断源：外部中断0和外部中断1；三个内部中断源：定时/计数器T0、T1的溢出中断和串行中断。这
13、些中断源可通过分别设置专用寄存器IE 的置位或清0 来控制每一个中断的允许或禁止。IE 也有一个总禁止位EA，它能控制所有中断的允许或禁止。 中断响应条件：1. 有中断源发出中断请求。2. CPU中断允许位EA为1，即CPU开中断3. 申请中断源，器相应的中断允许位为“1”，即允许相应的中断源中断。用于产生单片机工作所需要的时钟信号。在时钟信号控制下，单片机各部件之间一致地工作。如图2-2所示引脚XTAL1和XTAL2之间跨接晶体振荡器和微调电容，可以和芯片内部的振荡器构成一个稳定的自激振荡器这就是单片机的时钟电路，这种方式称之为内部时钟源方式。电容C1和C2的主要作用帮助振荡器起振，且电容大
14、小对振荡器频率有微调作用，典型值为C1=C2=30pF。振荡频率主要有石英晶振的频率确定，51系列单片机的晶振频率f范围为1.260MHZ，其典型值为6MHZ、12MHZ、11.0592MHZ等。图2-2 时钟电路主要用于存放程序、常数和表格等。常见程序存储器的类型：1. 掩膜ROM：一旦做好，不能更改，适用于存储成熟的固定数据，大批量生产时，成本很低。2. 可编程ROM(PROM)：只能写一次，写入后信息是固定的，不能更改，适用于小批量使用。3. 可擦除PROM(EPROM)：可用紫外线灯制作的擦抹器进行擦除。4. 电擦除PROM(EEPROM)：能以字节为单位擦除和改写，而且不需要把芯片拔
15、下来。8051单片机内部有4KBROM，片外可以扩展，实行片内外统一编址，组成64KB的程序存储器区，采用16位程序计数器PC作为地址指针，其地址的范围为0000HFFFFH，用EA来控制片内ROM和片外ROM寻址。当EA为高电平时，片内、片外ROM统一编址；当EA为低电平时，只能片外寻址。主要用来存放数据或程序运行时的中间结果。8051单片机的数据存储器RAM有片内和片外之分。片内有低128B的RAM区(00H7FH)和高128B的特殊功能寄存器RAM区(80HFFH)，后者又称为特殊功能寄存器区SFR。在SFR区，离散地存放着21个特殊功能寄存器。8051单片机片外RAM最大可寻址64KB(0000FFFFH),但其地址范围和片内是重叠的，区别片内、外数据存储器等方法是靠指令来实现的。可用于定时控制、延时、对外部事件计数。8051单片机内部设有16为可编程的定时/计
