《自-基于单片机的电子密码锁22》由会员分享，可在线阅读，更多相关《自-基于单片机的电子密码锁22（19页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、本科毕业论文院 系： 信息工程学院 专 业： 电子信息科学与技术 班 级： 05 电 信 本 作 者： 徐 珍 珍 指导教师： 赵 亚 妮 完成时间： 2009 年 5 月 基于单片机的电子密码锁摘要 随着电子产品向智能化和微型化的不断发展，单片机已成为电子产品研制和开发中首选的控制器。为了更好地推广单片机在家电领域中的应用，本设计就是应用AT89C51单片机设计的电子密码锁。该设计除应用单片机外，还包括矩阵键盘、数码显示器、LED指示灯和报警系统。该密码锁具有安全、实用、成本低等特点，符合住宅用锁的要求，可作为产品进行开发。关键词 AT89C51 电子密码锁 矩阵键盘 数码显示器An Ele
2、ctron Cipher Lock Based on MCUAbstract As electronic products are developing to wards intelligence and minimization, single-chip Computers (SCM) have become the first choice for controllers in the development of electronic Products. In order to expand the applications of SCM into household appliance
3、s, a new designing Method of electronic cipher locks by the use of AT89C51 single-chip processor is introduced in this paper. This design eliminates the application monolithic outside the aircraft, but also includes the matrix keyboard, the digital monitor, the LED indicating lamp and the alarm syst
4、em. the designed cipher lock is characterized by it slow cost and high degree of safety and practicality .Besides, it works well as a residence lock and has great potential for commercial development.Key words AT89C51 Electronic Cipher Lock matrix keyboard Digital monitor 目 录第1章 绪 论11.1 电子密码锁概述11.2
5、本设计的主要内容11.3 系统功能要求2第2章 系统硬件设计32.1 总体硬件组成框图32.2 各功能模块硬件设计32.2.1开锁机构32.2.2单片机控制系统42.2.3 键盘模块设计52.2.4显示电路设计82.2.5报警电路设计92.2.6AT24C02掉电存储单元的设计102.3 系统原理图10第3章 系统软件设计123.1模块介绍123.2程序流程图13结束语14参考文献15第1章 绪 论1.1 电子密码锁概述1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
6、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。
7、随着人们对安全的重视和科技的发展，许多电子智能锁（指纹识别、IC卡辨认）已在国内外相继面世。但是这些产品的特点是针对特定的指纹和有效卡，只能适用于保密要求的箱、柜、门等。而且指纹识识别器若在公共场所使用存在容易机械损坏，IC卡还存在容易丢失、损坏等特点。加上其成本较高，一定程度上限制了这类产品的普及和推广。鉴于目前的技术水平与市场的接收程度，电子密码锁是这类电子防盗产品的主流。电子密码锁可以用单片机做也可以用数字电路做，两者相比较而言，由于单片机具有灵活的编程能力和丰富的I/O端口，及其控制的准确性，不但能实现所要求的功能而且有很大程度的扩展功能，能方便的对系统进行升级，基于以上思路，本次设计
8、使用ATMEL公司的AT89C51实现一基于单片机的电子密码锁的设计。1.2 本设计的主要内容本设计的功能如下：（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。（3）报警、锁定键盘功能。密码输入错误数码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。电子密码锁的设计主要由三部分组成：44矩阵键盘接口电路、密码锁的控制电路、输出八段显示电路。另外系统还有LED提示灯，报警蜂鸣器等。1.3 系统功能要求密码锁设计
9、的关键问题是实现密码的输入、清除、更改、开锁等功能：(1)密码输入功能：按下一个数字键，一个“”就显示在最右边的数码管上，同时将先前输入的所有“”向左移动一位。(2)密码清除功能：当按下清除键时，清除前面输入的所有值，并清除所有显示。(3)密码更改功能：将输入的值作为新的密码。(4)开锁功能：当按下开锁键，系统将输入与密码进行检查核对，如果正确锁打开，否则不打开。第2章 系统硬件设计2.1 总体硬件组成框图本设计以单片机AT89C51为核心，其外接16个按钮组成的44键盘，通过4511和7406等驱动电路与单片机相连，以实现密码等输入功能；LED用于密码的显示等功能；利用发光二极管作为指示灯，
10、用于显示电子密码锁的状态（锁合、锁开、键有效和错误）；当密码输入错误或超过3次，就会启动报警系统，同时锁合键盘。此系统硬件简洁，将复杂的硬件功能用软件实现，因此系统控制灵活，能很好地满足本设计的基本要求和扩展要求。其框图如图2.1所示：图2.1 总体硬件组成框图2.2 各功能模块硬件设计2硬件设计是整个系统的基础，要考虑的方方面面很多，除了实现此设计基本功能以外，主要还要考虑如下几个因素：系统稳定度；器件的通用性或易选购性； 软件编程的易实现性；系统其它功能及性能指标；因此硬件设计至关重要。现从各功能模块的实现逐个进行分析探讨。2.2.1 开锁机构通过单片机送给开锁执行机构，电路驱动电磁锁吸合
11、，从而达到开锁的目的。其原理如图2.2所示。图2.2 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（普通用户要求在12s内输入正确的密码，管理员要求在5s输入正确的密码）输入的话，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。其实际电路如图2.3所示。图2.3 密码锁开锁机构电路图电路驱动和开锁两级组成。由D5、R1、T10组成驱动电路，其中T10可以选择普通的小功率三极管如9014、9018都可以满足要求。D5作为开锁的提示；由D6、C24、T11组成。其中D6、C24是为了消除电磁锁可能产生的反向高电压以及可能产生的电磁干扰。T11可选用中功率的三极
12、管如8050，电磁锁的选用要视情况而定，但是吸合力要足够且有一定的余量。在本次设计中，基于节省材料的原则，暂时用发光二极管代替电磁锁，发光管亮，表示开锁；灭，表示没有开锁。 2.2.2 单片机控制系统单片机作为整个硬件系统的核心，它既要协调整机工作的控制器，又是数据处理器。它由单片机、时钟电路、复位电路等组成。为了简化电路、降低成本、提高可靠性，本系统采用AT89C51作为主控制器，它是一款与MCS51完全兼容且内部自带有4KB的Flash存储器及256KB RAM单元的芯片，因此可以不需另外扩展EEPROM及静态RAM就可以实现所需功能。单片机最小系统是软硬件系统连接的桥梁。其中单片机最小系
13、统的电路图如图2.4所示。图2.4 单片机最小系统单片机的时钟信号用来提供单片机片内各种微操作的时间基准，时钟信号通常用两种电路形式得到:内部振荡和外部振荡。MCS-51单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反向放大器，引脚XTALl和XTAL2分别是此放大电器的输入端和输出端，由于采用内部方式时，电路简单，所得的时钟信号比较稳定，实际使用中常采用这种方式，如图2.4所示在其外接晶体振荡器(简称晶振)或陶瓷谐振器就构成了内部振荡方式，片内高增益反向放大器与作为反馈元件的片外石英晶体或陶瓷谐振器一起可构成一个自激振荡器并产生振荡时钟脉冲。图2.4 C1和C2构成并联谐振电路，它们起稳定振荡频率、
14、快速起振的作用，其值均为30P左右，晶振频率选12MHz。为了初始化单片机内部的某些特殊功能寄存器，必须采用复位的方式，复位后可使CPU及系统各部件处于确定的初始状态，并从初始状态开始正常工作。单片机的复位是靠外电路来实现的，在正常运行情况下，只要RST引脚上出现两个机器周期时间以上的高电平，即可引起系统复位，但如果RST引脚上持续为高电平，单片机就处于循环复位状态。复位后系统将输入/输出(I/O)端口寄存器置为FFH，堆栈指针SP置为07H, SBUF内置为不定值，其余的寄存器全部清0，内部RAM的状态不受复位的影响，在系统上电时RAM的内容是不定的。复位操作有两种情况，即上电复位和手动(开
15、关)复位。本系统采用上电复位方式，图2.4中R2和C3组成上电复位电路，其值R取为1K，C取为22F。2.2.3 键盘模块设计由于本设计用了12个键，所以这里采用行列式键盘。行列式键盘的特点是能减少键盘与单片机接口时所占用的I/O线的数目，使硬件资源得到合理利用，但判键速度慢，在按键比较多时，通常采用这种方法。1. 行列式键盘5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2.5所示的44键盘，说明键盘的工作原理。首先辨别键盘中有无键按下，由单片机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
