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1、 潍坊科技学院毕 业 论 文 设 计课 程 题 目 电子密码锁的设计 院 系 汽车学院 专业班级 学生姓名 学生学号 指导教师 2013年 月 日30 潍坊科技学院电子密码锁设计要求课程 单片机原理及应用课程设计题目 电子密码锁的设计专业班级 姓名 许世锦 学号 一、设计目的：训练学生综合运用己学课程的基本知识，独立进行单片机应用技术开发工作，掌握单片机程序设计、调试，应用电路设计、分析及调试检测。二、设计要求：1. 应用MCS-51单片机设计电子密码锁电路；2. 电子密码锁电路选用8位控制，连续三次输入错误密码，密码锁输出报警信号，输入正确密码解除报警；3. 硬件设计根据设计的任务选定合适的
2、单片机，根据控制对象设计接口电路。设计的单元电路必须有工作原理，器件的作用，分析和计算过程；4. 软件设计根据电路工作过程，画出软件流程图，根据流程图编写相应的程序，进行调试并打印程序清单；5. 原理图设计根据所确定的设计电路，利用Protel等有关工具软件绘制电路原理图、PCB板图、提供元器件清单。三、参考资料：1 李朝青.单片机原理及接口技术(简明修订版)M.北京:北京航空航天大学出版社，19982 李全利.单片机原理及接口技术M.高等教育出版社，20033 PROTEL99 SE电路设计与制板M.机械工业出版社，20074 杨将新，李华军，刘到骏等.单片机程序设计及应用（从基础到实践）J
3、电子工业出版社，2006完成期限 指导教师 专业负责人 2013年 月 日 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。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，安全性能低，无法满足人们的需要。根据这一实际情况，本文由经济实用的角度出发，设计了以单片机系统为控制核心，由矩阵键盘系统、LED显示系统和报警系统等为被控对象组成电子密码锁，系统能够完成开锁、超时报警、超次锁定、管理员解密、修改用户、修改用户密码等基本的密码锁功能。除了上述所说的基本的密码锁功能外，还具有掉电存储、声光提示等功能，依据实
4、际情况还可以进行功能扩展。本系统成本低廉，功能实用，方便广大用户。关键词：密码锁；单片机；报警；掉电存储 目录1 绪论11.1 电子密码锁简介11.2 电子密码锁的发展趋势11.3 本设计所要实现的目标22 设计方案32.1 总体设计方案32.2 系统硬件设计方案32.3 系统软件设计方案32.4 预期结果33 主要元器件介绍43.1 主控芯片AT89S5143.1.1 主要性能特点43.1.2 管脚说明43.2 存储芯片AT24C0273.3 LED显示器73.3.1 发展历史73.3.2 LED显示器结构及参数83.3.3 LED的技术优势93.4 矩阵键盘93.4.1 矩阵式键盘的结构与
5、工作原理93.4.2 矩阵式键盘的按键识别方法104 系统硬件构成124.1 设计原理124.2 密码锁控制电路124.3 按键电路设计144.4 AT24C02掉电存储单元的设计164.5 显示模块174.6 电源电路设计184.7 电路总体构成205 系统软件设计215.1 keil C编译环境215.2 程序设计225.3 模块介绍225.3.1 主程序模块235.3.2 键盘扫描及识别子程序235.3.3 掉电存储服务程序235.3.4 显示子程序235.4 程序流程图235.5 源程序代码256 结论31致谢32参考文献33附录A：中文译文34附录B：英文原文49附录C：系统原理图6
6、9大学毕业设计(论文)1 绪论1.1 电子密码锁简介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。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
7、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。1.2 电子密码锁的发展趋势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。在以前科技不发达的年代，只能使用传统的机械锁，使用传统的机械钥匙开锁，
8、不但人们需要携带多把钥匙，使用极其不方便，而且钥匙一旦丢失，安全性就大大降低，所以机械锁安全性低、使用不方便。随着科学技术的不断发展，人们需要保密防盗的东西越来越多，因此人们对日常生活中安全器件的性能要求也越来越高。为了满足人们对安全性的要求，提高锁的性能，增加其安全性、方便性，用密码代替钥匙的电子密码锁应运而生。在科学技术的不断发展过程中，许多电子智能锁（如指纹识别、IC卡辨认等）已经在国内外相继面世，但是这些产品的特点是面对特定的指纹和有效卡，只能适用于保密安全性低的门、柜等，而且指纹识别与IC辨认存在很多缺点，例如使用不方便、适用范围窄、易于损坏等。鉴于这些缺点的存在，技术水平和市场的接
9、受水平，寻找和发现新的防盗产品已经成为这些电子防盗产品的主流。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。1.3 本设计所要实现的目标本设计主要是实现电子密码锁安全性高，成本低，功耗低等特点，最主要的是方便用户的使用。本文采用以51单片机为核心的控制方案1，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，还能添加声光提示功能甚至还能添加掉电存储和遥控控制等功能，能在很
10、大程度上扩展功能，方便对系统进行升级。该电子密码锁主要实现的功能是:1设置8位密码,密码由矩阵键盘输入，若密码正确,则锁打开；2 密码可以由用户自己修改设定，但是只支持8位密码,只有锁打开之后才能修改密码,修改新密码之前还要输入旧密码，输入新密码时需要确认二次,以防止错误的发生。3 报警锁定键盘功能,如果密码输入错误，则LED显示会出现错误提示,如果连续出现三次输入密码错误,蜂鸣报警系统会发出声报警。第1章 概述1.1 引言1.1 电子密码锁简介电子密码锁是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
11、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。其性能和安全性已大大超过了机械锁。其特点如下：1) 保密性好，编码量多，远远大于弹子锁。随机开锁成功率几乎为零。2) 密码可变，用户可以随时更改密码，防止密码被盗，同时也可以避免因人员的更替而使锁的密级下降。3) 误码输入保护，当输入密码多次错误时，报警系统自动启动。4) 无活动零件，不会磨损，寿命长。5) 使用灵活性好，不像机械锁必须佩带钥匙才能开锁。6) 电子密码锁操作简单易行，一学即会。1.2 电子密码锁的发展趋势在日常生活和工作中，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
12、办法来解决。目前门锁主要用弹子锁，其钥匙容易丢失；保险箱主要用机械密码锁，其结构较为复杂，制造精度要求高，成本高，且易出现故障，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。针对这些锁具给人们带来的不便若使用机械式钥匙开锁，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。它的出现为人们的生活带来了很大的方便，有很广阔的市场前景。由于电子器件所限，以前开发的电子密码锁，其种类不多，保密性差，最基本的就是只依靠最简单的模拟电子开关来实现的，制作简单但很不安全，在后为多是基于EDA来实现的，其电路结构复杂，电子元件繁多，也有使用早先的20引角的2051系列
13、单片机来实现的，但密码简单，易破解。随着电子元件的进一步发展，电子密码锁也出现了很多的种类，功能日益强大，使用更加方便，安全保密性更强，由以前的单密码输入发展到现在的，密码加感应元件，实现了真真的电子加密，用户只有密码或电子钥匙中的一样，是打不开锁的，随着电子元件的发展及人们对保密性需求的提高出现了越来越多的电子密码锁。出于安全、方便等方面的需要许多电子密码锁已相继问世。但这类产品的特点是针对特定有效卡、指纹或声音有效，且不能实现远程控制，只能适用于保密要求高且供个人使用的箱、柜、房间等。由于数字、字符、图形图像、人体生物特征和时间等要素均可成为钥匙的电子信息，组合使用这些信息能够使电子防盗锁
14、获得高度的保密性，如防范森严的金库，需要使用复合信息密码的电子防盗锁，这样对盗贼而言是“道高一尺、魔高一丈”。组合使用信息也能够使电子防盗锁获得无穷扩展的可能，使产品多样化，对用户而言是“千挑百选、自得其所”。可以看出组合使用电子信息是电子密码锁以后发展的趋势。1.3 本设计所要实现的目标本设计采用单片机为主控芯片，结合外围电路，组成电子密码锁，用户想要打开锁，必先通过提供的键盘输入正确的密码才能将锁打开，密码输入错误有提示，为了提高安全性，当密码输入错误三次将报警。密码可以由用户自己修改设定，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。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
