电子密码锁技术文件

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1、 长沙航空职业技术学院 声像 0901 唐斌 王林达 许涛涛电子密码锁项目资料班级： 声像 0901 指导老师： 蒋雄 组长： 唐斌 组员： 唐斌 王林达 许涛涛 长沙航空职业技术学院 声像 0901 唐斌 王林达 许涛涛基于单片机设计的电子密码锁摘要：本设计主要是基于 AT89S52 芯片为核心的电子密码锁，并有 AT24C02、4x4 矩阵键盘、79LS164、数码管等器件组成，包括单片机系统、开锁电路、报警电路、LCD 显示电路。主要实现掉电存储、成功开锁显示、任意设定 6-16 位长度的密码、声光指示等功能。依据实际的情况还可以添加红外遥控，备用电源功能。本系统成本低廉，功能实用。关键

2、词：AT89S52 AT24C02 4x4 矩阵键盘 掉电存储 LCD 显示电路1 引言随着人们生活水平的提高以及社会的发展，如何实现日常生活的安全这一问题也变的尤为重要，传统的机械锁由于其构造的简单，保密性并不高。现在，随着电子工业的发展，单片机技术已经深入到了人们生活的各个层面及领域，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，出于安全方面的需要性，许多电子密码锁已相继问世。由于其保密性高，使用灵活好，安全系数高，受到了广大用户的信赖。本文主要使用以AT89S52 为核心的单片机设计编程，来实现控制开锁、掉电存储、超时报警、声光指示、液晶显示等功能。1.1

3、 使用说明书1密码设置初始密码通过密码修改程序用单片机写入 E2PROM 存储器，初始密码为 201012142密码修改当需要修改密码时，先输入原始密码，单击确定按钮确认后，系统先进行密码校验，如果正确则显示“New Password ”，然后输入新的 6-16 位数密码，再单击确定按钮，然后系统会提示再次输入新密码，再单击确定按钮，如果两次新密码一致则提示密码修改成功3密码存储由键盘输入的密码存储在 E2PROM 则存储着系统设置的密码，掉电后密码依然还在，这就是采用E2PROM 的优点。4本机键开锁输入正确的密码后，单击 OK 按钮，系统显示“Welcome！”的欢迎信息，同时输出指示灯

4、LED点亮，驱动电控锁机构完成开锁动作。5密码错误报警当输入的密码不正确时，系统显示“Wrong password”，然后输入次数加 1，返回等待继续输入密码，当输入错误的密码达 3 次后，系统显示“Lock” ，系统同时发出报警，驱动蜂鸣器发出报警声。当系统锁定时所有按键无效，只有等待一定时间后，系统才会恢复正常状态6密码显示正常情况下，系统显示“Input Password ” ，在每输入一位密码系统先显示数字后显示一个 “*”，掩盖掉当前输入的密码，所以可以防止密码信息泄露而比较安全。 长沙航空职业技术学院 声像 0901 唐斌 王林达 许涛涛2 总体设计方案2.1 设计思路 本设计主要

5、是以 AT89S52 为核心编程来实现对整个电路各个部分的控制。 其中使用 AT24C02 来实现模拟 I2C 的功能，当设定密码时，将其传入 AT24C02 中，这样在失电时仍然能记忆其中的值，从而实现掉电存储，这样在再次上电输入密码时，将其和 AT24C02 中存储的密码进行比较，若密码一致便实现开锁， 由于电路所使用的按键比较多，因此利用 AT89S52 的 8 个口来设计 4x4 矩阵键盘，其中 0-9 键分配为数字键，10-15 键分配为功能键，依次为复位、退出、密码修改、删除、确定键。 当输入密码正确时，使单片机给开锁驱动电路提供驱动信号，从而实现成功开锁。 当输入密码连续三次输入

6、错误时，利用单片机发出的信号驱动报警电路来实现报警并且锁定键盘，此时只有等待一定时间才实现键盘的解锁。2.2 电路原理方框图开锁驱动电路AT89S51单片机AT24C02 存储LCD 显示电路矩阵键盘电路指示电路错误锁定键延时报警电路图 1 电路方框图 长沙航空职业技术学院 声像 0901 唐斌 王林达 许涛涛2.3 设计流程图开始N密码错误显示初始化有键按下？调用显示3 次？NN键值识别数字键？锁定YNNYY驱动开锁程序记录错误次数报警YY密码正确？是否确定键？存储键值Y开锁Y延时解锁延时复位 长沙航空职业技术学院 声像 0901 唐斌 王林达 许涛涛改密键按下提示输入旧密码旧密码验证按键扫

7、描OK 键按下密码错误记录错误次数大于等于3 次？锁定YN报警延时解锁密码正确提示输入新密码OK 键按下提示再次输入新密码OK 键按下两次新密码是否一致？是 否密码修改成功改密键再次按下退出改密模式密码修改流程图3 设计原理分析 长沙航空职业技术学院 声像 0901 唐斌 王林达 许涛涛3.1 单片机最小系统其作用主要是为了保证单片机系统能正常工作。如图 2 所示，单片机最小系统主要由AT89S52 单片机、外部振荡电路、复位电路和+5V 电源组成。在外部振荡电路中，单片机的XTAL1 和 XTAL2 管脚分别接至由 12MHZ 晶振和两个 30PF 电容构成的振荡电路两侧，为电路提供正常的时

8、钟脉冲。在复位电路中，单片机 RESET 管脚一方面经 22 F 的电容接至电源正极，实现上电自动复位，另一方面经一个按键和两个大小分别为 200 和 1K 的电阻分别接至电源正极和电源地，实现手动复位。其主要功能是把 PC 初始化为 0000H，是单片机从 0000H 单元开始执行程序，除了进入系统的初始化之外，当由于程序出错或者操作错误使系统处于死锁状态时，为了摆脱困境，也需要按复位键重新启动，因此，复位电路是单片机系统中不可缺少的一部分。C322uFR5200R61KS17VCCC230PFC130PF J112MHZEA/VP31X119 X218RESET9RD17 WR16INT0

9、12 INT113T014 T115P101 P112P123 P134P145 P156P167 P178P00 39P01 38P02 37P03 36P04 35P05 34P06 33P07 32P20 21P21 22P22 23P23 24P24 25P25 26P26 27P27 28PSEN 29ALE/P 30TXD 11RXD 10U1图 2 单片机最小系统3.2 矩阵键盘电路 长沙航空职业技术学院 声像 0901 唐斌 王林达 许涛涛键盘可以分为独立连接式和行列式（矩阵式）两类。根据设计要求，本电路设计采用 44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

10、线的数目。矩阵式键盘又叫行列式键盘。用 I/O 口线组成行列结构，按键设置在行列的交叉点上。本电路采用 4 条行线和 4 条列线，即可组成具有 44 个按键的键盘。其电路图如下图 3 所示。对键的识别通常用逐行扫描查询法。首先判别键盘中有无按键按下，由单片机 I/O 口向键盘送（输出）全扫描字，然后读入（输入）列线状态来判断。方法是：向行线输出全扫描字00H，把全部行线置为低电平，然后将列线的电平状态读入累加器 A 中。如果有键按下，总会有一根列线电平拉至低电平，从而使列输入不全为 1。键盘中哪一个键按下，是由行线逐行置低电平后，检查列输入状态实现的，其方法是：依次给行线送低电平，然后查所有列

11、线状态，如果全为 1，则所按下的键不在此行，如果不全为 1，则所按下的键必在此行，而且是在与零电平列线相交的交点上的那个键。图 3 矩阵电路其工作原理为：将 P3.0 口置低电平，即第 4 行变为低电平，其余置高电平时输出编码为1110，然后读取列方法同上。判别第 4 行是否有键按下，在第 4 行上若有一按键按下，则相应的列被拉到低电平，则表示第 4 行和此列相交的位置上有按键按下，若没有任一列线为低电平，则说明第 4 行上无键按下，其余按键方法同上。3.3 报警电路 长沙航空职业技术学院 声像 0901 唐斌 王林达 许涛涛图 4 报警电路报警电路由一个蜂鸣器、一个 8550 三极管和一个

12、5.1K 的电阻构成，接在单片机的 P2.6 管脚，如图 4 所示，当密码的输入时间超过 12 秒或者连续 3 次输入失败，需要由报警来提示。本设计的报警电路由蜂鸣器及其驱动电路组成。其电路图如图 4 所示。P2.6 口接晶体管基极输入端。当密码锁电路需要发出报警信号时，P2.6 口输出低电平 0，使晶体管导通，从而驱动蜂鸣器鸣叫；当密码锁没有报警信号时，P2.6 口输出高电平 1 时，三极管截止，蜂鸣器停止发声。3.4 AT24C02 掉电存储单元掉电存储单元的作用是在电源断开的时候，存储当前设定的密码值。AT24C02 是 ATMEL公司生产的 2KB 电可擦除存储芯片，采用两线串行的总线

13、和单片机通信，电压最低可以到2.5V，额定电流为 1mA,静态电流 10 A(5.5V),芯片内的资料可以在断电的情况下保存 40 年以上，采用 8 脚的 DIP 封装，使用方便。其电路如图 5 所示:图中上拉电阻的作用是减少 AT24C02 的静态功耗，由于 AT24C02 的数据线和地址线是复用的，采用串口的方式传送数据，所以只用两根线 SCL（移位脉冲）和 SDA（数据/地址）与单片机传送数。每当成功修改一次密码，系统就自动调用存储程序，将新密码保存在芯片内；当系统需要进行密码识别时，通过程序读取存储器中的密码值存入缓冲区，与所输入密码进行比较，完成密码锁的开锁控制。R85.1KR75.

14、1KVCCNCNCNCGNDVCCWPSCLSDAAT24C02U2P0.0P0.1图 5 掉电存储电路 简介 IIC 总线 长沙航空职业技术学院 声像 0901 唐斌 王林达 许涛涛（1）IIC 总线特点I2C 总线最主要的优点是其简单性和有效性。由于接口直接在组件之上，因此 IIC 总线占用的空间非常小，减少了电路板的空间和芯片管脚的数量，降低了互联成本。总线的长度可高达 25英尺，并且能够 10Kbps 的最大传输速率支持 40 个组件。IIC 总线的另一个优点是，它支持多主控(multimastering)， 其中任何能够进行发送和接收的设备都可以成为主总线。一个主控能够控制信号的传输

15、和时钟频率。当然，在任何时间点上只能有一个主控。（2）IIC 总线工作原理IIC 总线是由数据线 SDA 和时钟 SCL 构成的串行总线，可发送和接收数据。在 CPU 与被控 IC 之间、IC 与 IC 之间进行双向传送，最高传送速率 100kbps。各种被控制电路均并联在这条总线上，但就像电话机一样只有拨通各自的号码才能工作，所以每个电路和模块都有唯一的地址，在信息的传输过程中，IIC 总线上并接的每一模块电路既是主控器（或被控器） ，又是发送器（或接收器） ，这取决于它所要完成的功能。CPU 发出的控制信号分为地址码和控制量两部分，地址码用来选址，即接通需要控制的电路，确定控制的种类；控制量决定该调整的类别（如对比度、亮度等）及需要调整的量。这样，各控制电路虽然挂在同一条总线上，却彼此独立，互