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1、南 京 工 程 学 院毕 业 论 文继续教育学院07级 应用电子 专业题 目：单片机控制的电子密码锁电路学生：时萌 指导教师: 媛媛 2010年9月前言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为突出，传统的机械锁，由于结构简单安全性能低，无法满足人们的需求在科学技术不断发展的今天，电子密码锁作为防盗卫士的作用显得日益重要。本次设计创题目的是基于单片机的电子密码锁的设计，系统由AT89551与低功耗CMOS型EPROM AT24402 作为主控芯片与数据存储器单元结合外围的键盘输入， LCD显示，报警，开锁，等电路模块它能完成以下功能： 正确输入密码的前提下，开锁；错误输入密码下
2、，报警；密码可以根据用户需要更改。本密码锁具有设计方法合理，简单易行，成本低安全实用特点，具有一定的推广价值。关键词；电子密码锁，报警，液晶显示。目录摘要目录第一章 前言 .2 1.1课题背景 1.2课题设计目标第二章 系统方案论证. 4 2.1主路的选择.4 2.2密码输入的方式选择第三章 电路的功能单元设计.7 3.1开锁机构.7 3.2按键电路设计.8 3.3 显示电路设计.9 3.4存储电路的设计.11 3.5密码锁的电源电路设计.11 3.6设计的总框图.12 3.7设计的总体电路图.13第四章 系统程序设计.14. 4.1模块介绍.14 4.2程序流程图.15 4.3电路原理图.1
3、6 4.4 C语言的程序.17第五章 毕业设计的总结.23 致.24 参考文献.25基于单片机控制的电子密码锁第一章 引言本系统由单片机系统、矩阵键盘、LED显示和报警系统组成。系统能完成开锁、超时报警、超次锁定、管理员解密、修改用户密码基本的密码锁的功能。除上述基本的密码锁功能外，还具有调电存储、声光提示等功能，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：AT89S51，AT24C02, 电子密码锁，矩阵键盘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，被撬的事件屡见不鲜，电子锁由于其性高，使用灵活性好，安全系数高，受到
4、了广大用户的亲呢。设计本课题时构思了两种方案：一种是用以AT89s51为核心的单片机控制方案；另一种是用以74LS112双JK触发器构成的数字逻辑电路控制方案。考虑到数字电路方案原理过于简单，而且不能满足现在的安全需求，所以本文采用前一种方案。第二章系统方案论证方案一：采用数字电路控制。其原理方框图如图11所示。图11 数字密码锁电路方案采用数字密码锁电路的好处就是设计简单。用以74LS112双JK触发器构成的数字逻辑电路作为密码锁的核心控制，共设了9个用户输入键，其中只有4个是有效的密码按键，其它的都是干扰按键，若按下干扰键，键盘输入电路自动清零，原先输入的密码无效，需要重新输入；如果用户输
5、入密码的时间超过40秒（一般情况下，用户不会超过40秒，若用户觉得不便，还可以修改）电路将报警80秒，若电路连续报警三次，电路将锁定键盘5分钟，防止他人的非法操作。电路由两大部分组成：密码锁电路和备用电源(UPS)，其中设置UPS电源是为了防止因为停电造成的密码锁电路失效，使用户免遭麻烦。密码锁电路包含：键盘输入、密码修改、密码检测、开锁电路、执行电路、报警电路、键盘输入次数锁定电路。方案二：采用一种是用以AT89S51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IO端口，与其控制的准确性，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。其原理如图12所
6、示。开锁控制电路89S51单片机AT24C02掉电存储串口显示电路矩阵键盘控制指示电路输入错误锁定键盘延时报警控制电路图12单片机控制方案通过比较以上两种方案，单片机方案有较大的活动空间，不但能实现所要求的功能而且能在很大的程度上扩展功能，而且还可以方便的对系统进行升级，所以我们采用后一种方案。第三章 电路的功能单元设计3.1开锁机构图通过单片机送给开锁执行机构，电路驱动电磁锁吸合，从而达到开锁的目的。其原理如21所示。单片机微控制器开锁驱动电路电磁锁密码正确？Y返回N图21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输入正确的密码，管理员要求在5s输入正确
7、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32所示。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作为开锁的提示它由；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与可能产生的电磁干扰。T11可选用中功率的三极管如8050，电磁锁的选用要视情况而定，但是吸合力要足够且由一定的余量。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。图32密码锁开锁机构电路图3.2按
8、键电路设计由于设计要求使用矩阵键盘，所以本设计就采用行列式键盘，同时也能减少键盘与单片机接口时所占用的I/O线的数目，在按键比较多的时候，通常采用这样方法。其原理如图33所示。89s51D0D1D2D3D4D5D6D7D8D9D105.1K X 45.1K X 4VCC图33 行列式键盘原理电路图每一条水平（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
9、。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34所示的44键盘，说明线反转个工作原理。首先辨别键盘中有无键按下，有单片机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。如果有按键按下，总会有一根行线电平被拉至低电平从而使行线不全为1。判断键盘中哪一个键被按下使通过将列线逐列置低电平后，检查行输入状态来实现的。方法是：依次给列线送低电平，然后查所有行线状态，如果全为1，则所按下的键不在此列；如果不全为1，则所按下的键必在此列，而且是在与零电平行线相交的交点上
10、的那个键。按键的操作面板如图图34所示。共计数字键10个，功能键6个。键盘上还有3个指示灯和一个蜂鸣器。CLR01EN69F448F337F226F1L1L2L3图34 按键操作面板示意图10个数字键用来输入密码，另外6个功能键分别是：CLR、EN、F1、F2、F3、F4。其中CLR键的功能是当输入密码错误的时候，清除前面已经输入的数据，重新输入。EN键的功能是确认输入的密码。F1是管理模式切换键，当用户不小心三次输入密码都没有正确，键盘被锁定，这个时候就可以启动管理模式，使用管理员的密码来开门。F2是用来进入修改密码的状态。F3用来关闭显示器，一来可以节省电量，另外也可以防止不法分子偷窥密码
11、。F4用来作电铃。上面的3个指示灯L1、L2、L3是用来指示操作的状态：L1锁定与输入指示状态灯，正常的情况下显示红色，当键盘动作的时候，L1灯开始闪动，当键盘处于锁定状态时，指示灯也显示红色。L2开门指示灯，当用户在规定的时间正确的输入了密码，此灯转变为绿色，表示开门，否则不显示。L3是管理员状态指示灯，当按下F1后，指示灯自动点亮。面板上还有一个蜂鸣器，其中一个功能是用来指示操作的按键是否在成功的按下；另外一个功能是当用户输入密码错误的次数超过了3次，鸣笛以示报警。3.3显示电路设计本系统设计的显示电路是为了给使用者以提示而设置的。考虑到为了节约单片机的口资源，本系统的显示采用串行显示的方
12、式，只使用单片机的两个串行口，就可以完成单片机的显示功能，显示电路的电路原理图如图35所示。电路设定：当程序检测在5分钟没有按键操作的时候，就关闭显示。这个功能使用程序来实现的，一旦没有按键动作就启动一个定时器，检测在5分钟没有按键动作的时候，启动一个程序，关闭显示，这样可以达到节省电能的目的。从单片机串口输出的信号先送到左边的移位寄存器（74HC164）,由于移位脉冲的作用，使数据向右移，达到显示的目的。移位寄存器74HC164还兼作数码管的驱动，插头1（header1）接电源，插头2（header2）接数据和脉冲输出端。电路中的三个整流管D1D3的作用是降低数码管的工作电压，增加其使用寿命。图35 显示器原
