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1、课 程 设 计 说 明 书课程名称： 单片机原理及应用 设计题目： 电子密码锁 院 系：电子信息与电气工程学院学生姓名： 学 号 专业班级： 11 自动化（专升本） 指导教师： 2009 年 05 月 19 日课 程 设 计 任 务 书设计题目 电子密码锁学生姓名 所在院系 电子信息与电气 工程学院 专业、年 级、班 10 自动化（专升本）设计要求： 1. 具有电源开关及指示灯，有复位按键;2. 输入一位密码，为 0-3 之间的数字，密码输入正确显示字符“P”约 3 秒钟，并通过 P3.0 端口将锁打开；否则显示E约 3 秒，锁继续保持锁定状态，等待再次数输入密码。3. 数码管静态显示。 4
2、个数字键通过 P0 口德低 4 位 P0.0-P0.3 连接，P0.0 表示 0 数字键,P0.1 表示 1 数字键， P0.2 表示 2 数字键， P0.3 表示 3 数字键，锁的开 .关电路用 P3.0 控制一个发光二极管，发光二极管亮表示锁打开，灭表示锁定。学生应完成的工作：1. 查找资料2. 系统分析3. 硬件电路的设计4. 软件设计5. 程序调试6. 书写实验书参考文献阅读：1 王松武.电子创新设计与实践，北京：国防工业出版社，20052 李建忠.单片机原理及应用. 西安：西安电子科技大学出版社 , 2004.3 陈明荧.8051 单片机设计实训教材，北京：清华大学出版社， 2004
3、.94 李光飞.单片机课程设计实例知道，北京：北京航空航天大学出版社，2004。工作计划：第一周：周一：领取课程设计题目周二三：确定硬件原理图周四五：软件设计第二周：周一上午领取元器件，下午进行焊接周二三：烧程序周四五：写课程设计说明书任务下达日期： 2011 年 05 月 08 日 任务完成日期： 2011 年 05 月 19 日指导教师（签名）： 学生（签名）： 电子密码锁摘 要：在日常的生活和工作中, 住宅与部门的安全防范、单位的文件档案、财务报表以及一些个人资料的保存多以加锁的办法来解决。若使用传统的机械式钥匙开锁，人们常需携 带多把钥匙, 使用极不方便, 且钥匙丢失后安全性即大打折扣
4、。随着科学技术的不断发 展，人们对日常生活中的安全保险器件的要求越来越高。为满足人们对锁的使用要求，增 加其安全性，用密码代替钥匙的密码锁应运而生。密码锁具有安全性高、成本低、功耗低、 易操作等优点。在安全技术防范领域，具有防盗报警功能的电子密码锁逐渐代替传统的机械式密码锁，克服了机械式密码锁密码量少、安全性能差的缺点，使密码锁无论在技术上还是在性 能上都大大提高一步。随着大规模集成电路技术的发展，特别是单片机的问世，出现了带 微处理器的智能密码锁，它除具有电子密码锁的功能外，还引入了智能化管理、专家分析 系统等功能，从而使密码锁具有很高的安全性、可靠性，应用日益广泛。本系统由单片机系统、数字
5、键盘、LED 数码显示和开锁指示等功能。除上述基本的密码锁功能外，依据实际的情况还可以添加遥控功能。本系统成本低廉，功能实用。关键词：电子密码锁，AT89S52，Protues 仿真，LED 数码管。目 录1.设计背景 11.1 密码锁北京状况分析 11.2 电子密码锁设计分析 12.设计方案 22.1 系统设计方案分析 22.2 系统设计方案选择 22.3 设计方案的确立 43. 方案实施 63.1 硬件系统 63.2 软件设计 84. 结果与结论 115. 收获与致谢 126. 参考文献 137. 附件 147.1 应用软件 147.2 元器件库 147.3 设计原理图 157.4 设计实
6、物图 167.5 仿真图 1711. 设计背景1.1 密码锁的背景状况分析随着电子工业的发展，数字电子技术已经深入到了人们生活的各个层面，在国内外各 种各样的电子产品也正在日新月异地向着高精尖技术发展。在安全技术防范领域，具有防 盗报警功能的电子密码锁代替传统的机械式密码锁，克服了机械式密码锁密码量少、安全 性能差的缺点，使密码锁无论在技术上还是在性能上都大大提高一步。从目前的技术水平和市场认可程度看，国内外使用最为广泛的是键盘式电子密码锁， 该产品主要应用于保险箱、保险柜和金库，还有一部分应用于保管箱和运钞车。键盘式电子密码在键盘上输入，与打电话差不多，因而易于掌握，其突出优点是“密码”是记
7、在被 授权人脑子里的数字和字符，既准确又可靠，不会丢失（除了忘记） ，难以被窃（除非自 己泄露） 。但是密码不能太简单，太简单了就容易被他人在键盘上试探出来，或者可能被 旁观者窥测出来，造成保密性不足。当然，密码又不能太复杂，太复杂了可能自己都糊涂了，或者输入密码操作成功率低，造成使用不便。因此，为了发扬优点、克服弱点，键盘式电子密码也在不断发展中，如“任意设定密码”技术使得被授权人可以根据自己的需要或喜好设定密码，常用常新；而“更改密码”技术使得本次输入的密码将自动更改成下次 应输入的密码，更改的规律不为他人所知，因而不怕旁观者窥测，显示的窄小角度只能由操作者正面看得到，因而即使旁观者看见操
8、作动作也难以窥测出密码。总之，尽管新式电子防盗锁层出不穷，但键盘式电子密码防盗锁仍然“老树发新芽” ，不仅在市场上居于主流地位，而且，还经常作为其他类型电子防盗锁的辅助输入手段。1.2 电子密码锁的设计分析（在日常的生活和工作中, 住宅与部门的安全防范、单位的文件档案、财务报表以及一 些个人资料的保存多以加锁的办法来解决。若使用传统的机械式钥匙开锁，人们常需携带 多把钥匙, 使用极不方便, 且钥匙丢失后安全性即大打折扣。随着科学技术的不断发展，人们对日常生活中的安全保险器件的要求越来越高。为满足人们对锁的使用要求，增加其 安全性，用密码代替钥匙的密码锁应运而生。密码锁具有安全性2高、成本低、功
9、耗低、易操作等优点。在安全技术防范领域，具有防盗报警功能的电子密码锁逐渐代替传统的机械式密码锁，克服了机械式密码锁密码量少、安全性能差的缺点，使密码锁无论在技术上还是在性 能上都大大提高一步。随着大规模集成电路技术的发展，特别是单片机的问世，出现了带 微处理器的智能密码锁，它除具有电子密码锁的功能外，还引入了智能化管理、专家分析 系统等功能，从而使密码锁具有很高的安全性、可靠性，应用日益广泛。在国内外电子防盗锁应用于金融业，其根本的作用是“授权” ，即被“授权”的人才 可以存取钱、物。广义上讲，金融业的“授权”主要包括以下三种层次的内容：1、授予 保管权，如使用保管箱、保险箱和保险柜；2、授予
10、出入权，如出入金库、运钞车和保管 室；3、授予流通权，如自动存取款。目前，金融行业电子防盗锁的应用主要集中在前两 个层面上。下面将介绍几种在金融行业中使用较多的电子防盗锁以及它们的技术发展方向。当然，以上所说的授权技术再高超，都必须由精良的“锁具”担当承载结构部件，实 现开启、闭锁的功能，而且承担实体防护作用，抵抗住或尽量延迟破坏行为，让电子防盗 锁 “软、硬不吃” 。一般情况下，锁具防盗的关键是锁身外壳、闭锁的部件（如伸缩的锁 舌或锁栓、锁扣盒锁扣板以及依靠电磁力直接闭锁的电磁部件等）的强度（应有足够的机 械强度和刚度，能够承受一定数值、一定方向的静压力和冲击力以及力矩） 、锁止型式（能 承
11、受某些方式和工具的作用） 、配合间隙（防止采用机械的、电子的方法探入锁具内部而 被开启）和布局（将薄弱的、与锁的开启直接相关的零部件和电路置于壳体保护之下，并 且不易被识别出来） 。提高电子防盗锁之防护能力的必然途径是报警，在许多场所有人值守、有电视监控， 具有报警功能，可以综合物理防范和人力防范两种作用。报警的前提是具备探测功能，根 据电子防盗锁的使用场所和防护要求，可选择多种多样的探测手段。在中国的城市金融业 中，实现联网报警已经成为对各金融网点的基本要求。根据国内外的实践经验，安全防范风险等级很 有必要，即依据使用的防盗报警器材的 性能、安装布局和人员值守状况等，可以评估被防护物或区域的
12、防护能力，得出风险等级，其中，电子防盗锁的性能至关重要。2.设计方案32.1 系统方案分析通过对以往只是的复习既巩固，在此提出三种方案，一种是中规模集成电路控制的方案，另一种是单片机控制的方案，还有一种是基于 8086 的技术的微型计算机控制方案。2.2 选择设计方案方案一：采用集成电路控制。编码电子锁电路分为编码电路、控制电路、复位电路、解码电路、防盗报警电路、门铃电路。电子锁主要由输入元件、电路(包括电源)以及锁体三部分组成，后者包括电磁线圈、锁拴、弹簧和锁柜等。当电磁线圈中有一定的电流通过时，磁力吸动锁栓，锁便打开。用发光二极管代表电磁线圈，当发光二极管为亮状态时，代表电子锁被打开。每来
13、 1 个输入时钟，编码电路的相应状态就向前前进一步。在这个操作过程中，如果按照规定的代码顺序按动编码按键，编码电路的输出就跟随这个代码的信息。正确输入编码按键的数字，控制电路通过整形供给编码电路时钟。一直按规定的编码顺序操作完，则解码电路驱动开锁电路把锁打开。在操作过程中，如果没有按照规定代码顺序按下数字键或按动了其他键，控制电路将驱动防盗报警电路产生报警信号。方案二：采用一种是用以 AT89S52 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，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。电子密码的硬件以单片机 AT8
14、9S52 为核心。AT89S52 是一种带 4k 字节闪烁可编程、可擦除只读，存储器 FPEROM（Falsh Programmable and ErasableRead Only Memory）的低电压、高性能 CMOS 8 位微处理器。其外接 4 个按钮组成的键盘，通过驱动电路与单片机相连，以实现密码等的显示功能。电子密码锁由键盘输入的识别、1 位 LED 的显示、密码的比较、修改、存储，实现开锁功能。根据原理图，结合硬件结构，可以将键盘输入的识别用来作为系统的监控程序（主程序），用显示程序来延时，不断查询键盘。如果有键按下，就得到相应的键值。结合当前系统所处的状态，调用不同的操作模块，实
15、现相应的功能。而执行模块主要有数字输入模块、确定键模块、修改键模块及显示模块。方案三：运用 8086 微型芯片实现电子密码锁功能。42.3 设计方案的确立设计本课题时构思了两种方案：方案一是用锁存器 74LS74、74LS00 、74LS20和 555 基集成块构成的数字逻辑电路控制；方案二是用以 AT89s52 为核心的单片机控制。结合自身条件，考虑到单片机电子锁制作成本低，设计要求少，易实现控制要求，而逻辑电路控制方案原理的复杂，调试较为繁琐，本人对单片机电路基础较熟悉，有利于研究该课题。而方案三因为对课程不甚熟悉，所以选择放弃。 通过深思熟虑及各方面的思考，最终决定采用了方案二 基于 AT89S52 技术的电子密码锁
