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1、沈阳理工大学学士学位论文摘 要本文主要介绍了基于AVR单片机的电子密码锁设计。主要内容为仿真硬件电路的设计和软件程序的设计。主要实现的功能是实现人机接口矩阵输入，这种输入方式更节约管脚，数码管显示输出(LCD1602)。本例用AVR单片机EEPROM保存密码，输入正确密码时开锁灯亮，液晶显示屏显示开锁成功。在开锁之后可以实现密码的修改和储存，并且重新输入的密码经过MD5加密后以密文的形式存储在EEPROM中，更加安全可靠。此模块是基于AVR单片机的，该模块的硬件开发平台采用的是Atmel公司的ATmega16单片机，且ATmega16是基于增强型的AVR RISIC结构的低能耗8位CMOS微控
2、器，速度快，且存储空间大，这给设计带来了极大的方便。将调试成功的C程序工程加载到ATmega16单片机中就可以实现以上的功能。本次设计软件方面主要使用的开发平台是WINAVR和AVR_Studio，所使用的编程语言是C语言。完成本次设计需要掌握ATmega16单片机的相关知识与实际应用，单片机外围电路的设计，相关C程序的设计与仿真等。该驱动程序能够正常运行，运行结果正确，证明设计思路正确。关键词：MD5加密；AVR_Studio；PROTUES；ATmega16单片机Abstract This paper mainly introduces the design of electronic p
3、assword lock based on AVR microcontroller. Design of the main content for the design of hardware circuit and software program. The main function is to achieve human-machine interface matrix input, the input mode is more economical in pin, digital tube display output (LCD1602). The save password with
4、 AVR microcontroller EEPROM, enter the correct password to unlock the lights, the LCD screen displays the unlock success. In the unlocking can be achieved after the password changes and storage, and re-enter the password encrypted with MD5 after stored in encrypted form in EEPROM, more safe and reli
5、able. This module is based on AVR MCU, the developing platform of the hardware of the module is based on Atmels ATmega16 chip, and ATmega16 is a unit, micro control enhanced AVR RISIC structure type of low-energy consumption based on 8 bits CMOS speed, and large storage space, which brings great con
6、venience to design. The successful debugging C program project is loaded into the ATmega16 microcontroller can be achieved above functions. The main use of the design software development platform is WINAVR and AVR_Studio, the programming language used is C language. Complete knowledge of the design
7、 need to master the ATmega16 MCU and practical applications, single-chip peripheral circuit design, C program design and simulation.The driver can run normally, run results correctly, prove that design idea is correct. Keywords: MD5 encryption;AVR_Studio; PROTUES;ATmega16 MCU 目 录1绪 论11.1 电子密码锁的介绍11.
8、2 AVR单片机的发展过程及现状21.2.1 发展过程21.2.2 AVR单片机的现状31.2.3 AVR单片机的优点31.2.4 AVR单片机的型号标识解释51.2.5 AVR 8-Bit MCU的最大特点51.3 MD5加密算法的介绍61.3.1 MD5的简介61.3.2 MD5算法的原理61.4 本论文的结构82 系统整体设计92.1 原理框图92.2 系统仿真平台92.2.1 PROTUES简介92.2.2 PROTUES新特点102.3 软件开发平台132.3.1 WINAVR与AVR_Studio的介绍132.3.2 AVR_Studio的安装132.3.3 WINAVR的安装15
9、3 仿真硬件电路设计173.1 硬件开发平台173.1.1 ATmega16介绍173.1.2 ATmega16产品特征及性能183.2 单片机外围电路设计233.2.1 液晶显示屏的设计233.2.2 矩阵键盘输入的设计253.2.3 外围时钟电路的设计253.2.4 蜂鸣器及开锁指示灯的设计263.2.5 单片机的引脚连接设计263.2.6 电源与时钟电路的设计263.3 电路的完整设计264 软件设计274.1 单片机C语言程序设计技术274.1.1 单片机C语言的主要特点274.2 整体程序设计简要介绍284.2.1 整体程序的设计284.3 各程序模块的设计284.3.1 各函数定义
10、284.3.2 主函数模块334.3.3 LCD1602液晶显示屏模块384.3.4 矩阵键盘输入模块414.3.5 MD5加密算法模块424.3.6 蜂鸣器子模块484.3.7 读取密码及存储密码模块485 系统的实现515.1 系统运行结果515.1.1 程序的加载515.1.2 功能的实现52结 论56致 谢57参考文献58附录A 英文原文59附录B 中文翻译67771 绪 论1.1 电子密码锁的介绍目前，最常用的锁是20世纪50年代意大利人设计的机械锁，其机构简单、使用方便、价格便宜。但在使用中暴露了很多缺点：一是机械锁是靠金属制成的钥匙上的不同齿形与锁芯的配合来工作的。据统计，每40
11、00把锁中就有两把锁的钥匙齿牙相同或类似，故安全性低。二是钥匙一旦丢失，无论谁捡到都可以将锁打开。三是机械锁的材料大多为黄铜，质地较软，容易损坏。四是机械锁钥匙易于复制，不适于诸如宾馆等公共场所使用。由于人们对锁的安全性，方便性等性能有更高的要求，许多智能锁也相继问世，但这类产品的特点是针对特定指纹或有效卡，但能适用于保密要求高且仅供个别人使用的箱、柜、房间，其成本一般较高，在一定程度上限制了这类产品的普及和推广。电子锁是采用电子电路控制，以电磁铁或者卫星电机和锁体作为执行装置的机电一体化所锁，相比传统的锁具，电子锁不使用金属钥匙，保密性、精度都很高。电子锁的发明思路，源自古代的自动机械，它们
12、以重力或蒸汽压力驱动，最广泛用途是用在古代古墓的地下机关。电子工业的诞生，使得以微小电量驱动机械成为可能，于是有了电子锁一日千里的跃进1。电子密码锁是在电子锁的基础上设计的，一种通过密码输入来控制电路或是芯片工作，从而控制机械开关的闭合，完成开锁、闭锁任务的电子产品。它的种类很多，有简易的电路产品，也有基于芯片的性价比较高的产品。现在应用较广的电子密码锁是以芯片为核心，通过编程来实现的。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，使密码锁无论是在技术上还是在性能上都大大提高。随着大规模集成电路技术的发展，特别是单片机
13、的问世，出现了带处理器的智能密码锁，它除了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。随着人们生活水平的提高，电子密码锁作为防盗卫士的作用日趋重要。电子密码防盗锁用密码代替钥匙，不但省去了佩戴钥匙的烦恼，也从根本上解决了普通门锁保密性差的缺点。随着人们生活水平的提高，如何实现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，机械锁的这些弊端为一种新型的锁-电子密码锁，提供了发展的空间18。随着人们对安全的重视和科技的发展，许多电子智能锁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
14、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。电子锁由于其保密性高，使用灵活性好，安全系数高，受到了广大用户的欢迎。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2。因为电子密码锁具有保密性好、编码量多、密码可变、误码输入保护、电子密码锁操作简单易行、干扰码功能、在输入正确密码前可输入任意码、安保功能等功能。使用电子密码锁这些问题都能够解决，这也就是电子密码锁成为电子防盗产品主要研究对象的原因。1.2 AVR单片机的发展过程及现状1.2.1
15、 发展过程AVR单片机是1997年由ATMEL公司研发出的增强型内置Flash的RISC(Reduced Instruction Set CPU) 精简指令集高速8位单片机。AVR的单片机可以广泛应用于计算机外部设备、工业实时控制、仪器仪表、通讯设备、家用电器等各个领域。ATmel 挪威设计中心的A先生与V先生，于97年设计出一款使用RISC指令集的8位单片机，起名为AVR。AVR单片机系列齐全,可适用于各种不同场合的要求。AVR单片机有3个档次:低档Tiny系列AVR单片机: 主要有Tiny11/12/13/15/26/28等； 中档AT90S系列AVR 单片机: 主要有AT90S1200/2313/8515/8535等； (正在淘汰或转型到Mega中，详情请参考：AVR宣布到期的芯片清单)高档ATmega系列AVR单片机: 主要有ATmega8/16/32/64/128（ 存储容量为8/16/32/64/128 KB）以及ATmega8515/8535。 新的型号还有 ATmega48/88/168 (存储容
