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1、目 录摘 要IAbstractII1引 言11.1 课题背景12 密码锁设计方案22.1 主控部分的选择22.2 密码输入方式的选择22.3 总体设计原理框图33 密码锁的功能单元电路设计43.1 键盘输入模块43.2密码存储模块43.3 密码锁状态显示模块53.4 复位部分53.5 晶振部分63.6 显示模块63.7 报警部分74 系统软件设计84.1 系统程序流程图84.1.1 主程序流程图84.1.2 键功能程序流程图94.1.3 开锁程序流程图104.2 密码锁设计软件仿真114.2.1 仿真调试过程与结果114.2.2 仿真结果分析125 设计心得体会13参考文献14附录A 密码锁设
2、计完整原理图15附录B 密码锁设计源程序代码16 / 文档可自由编辑打印摘 要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得尤为突出，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。在科学技术不断发展的今天，电子密码防盗锁作为防盗卫士的作用显得日趋重要，电子锁由于其保密性高，使用灵活性好，安全系数高，受到了广大用户的亲睐。本次设计的题目是基于单片机的智能密码锁的设计，系统主要由单片机AT89C51控制，实现数据存储，并结合外围的键盘输入、LCD显示、报警、开锁等电路模块，实现相关的功能。所设计的系统能完成以下功能：正确输入密码前提下，开锁；密码输入错误情况下，发出报警信
3、号；密码还可以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，安全实用等特点，具有一定的推广价值。关键词：键盘输入 单片机 报警 液晶显示 AbstractWith the development of the peoples living standard, how to achieve the family security is becoming important in particular. The traditional mechanical lock is unable to meet the peoples needs because of its simpl
4、e structure, low security. Nowadays, with the continuous development of the science and technology，Electronic password anti-theft lock plays a more important role as the security guards，Electronic lock, use because of its high flexibility good secrecy, high safety coefficient, by the vast number of
5、users pro-gaze. The main paper is about the design electronic code lock based on the MCU. The system is mainly controlled by the microcontroller AT89C51, for data storage, combined with the external keyboard, LCD display, alarm, unlock the circuit modules to achieve related functions. It can accompl
6、ish the following function: open the lock with a correctly password, give an alarm with the mistake password, change the password if the host want. The lock has some features like a reasonable design methods, simple to work, low cost and security. It also has some promotion value.Keywords: Keyboard
7、input MCU Alarm LCD display, 1引 言1.1 课题背景随着人们生活水平的提高和安全意识的加强，对安全的要求也就越来越高。锁自古以来就是把守护门的铁将军，人们对它要求甚高，既要安全可靠的防盗，又要使用方便，这也是制锁者长期以来研制的主题2。随着电子技术的发展，各类电子产品应运而生，电子密码锁就是其中之一。据有关资料介绍，电子密码锁的研究从20世纪30年代就开始了，在一些特殊场所早就有所应用。这种锁是通过键盘输入一组密码完成开锁过程。研究这种锁的初衷，就是为提高锁的安全性。由于电子锁的密钥量（密码量）极大，可以与机械锁配合使用，并且可以避免因钥匙被仿制而留下安全隐患。电
8、子锁只需记住一组密码，无需携带金属钥匙，免除了人们携带金属钥匙的烦恼，而被越来越多的人所欣赏。电子锁的种类繁多，例如数码锁，指纹锁，磁卡锁，IC卡锁，生物锁等。但较实用的还是按键式电子密码锁3。 20世纪80年代后，随着电子锁专用集成电路的出现，电子锁的体积缩小，可靠性提高，成本较高，是适合使用在安全性要求较高的场合，且需要有电源提供能量，使用还局限在一定范围，难以普及，所以对它的研究一直没有明显进展。 目前，在西方发达国家，密码锁技术相对先进，种类齐全，电子密码锁已被广泛应用于智能门禁系统中，通过多种更加安全，更加可靠的技术实现大门的管理。在我国密码锁整体水平尚处于国际上70年代左右，电子密
9、码锁的成本还很高，市场上仍以按键电子锁为主，按键式和卡片钥匙式电子锁已引进国际先进水平，现国内有几个厂生产供应市场。但国内自行研制开发的电子锁，其市场结构尚未形成，应用还不广泛。国内的不少企业也引进了世界上先进的技术，发展前景非常可观。希望通过不断的努力，使电子密码锁在我国也能得到广泛应用。密码锁的设计方案多种多样，根据每个人知识掌握程度的不同设计出的密码锁的功能也各不相同，有的功能很强。常见的设计方案一种是用74LS112双JK触发器构成的数字逻辑电路控制方案，一种是以AT89s51为核心的单片机控制方案，但是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，因此在一些比较重要的应用中用
10、的较多的是通过单片机来控制的密码锁。2 密码锁设计方案2.1 主控部分的选择方案一：采用数字电路控制用以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，将密码保存在JK触发器中，与输入密码通过比较器比较，判断结果是否相符合。采用数字电路设计的方案好处就是设计简单，但控制的准确性和灵活性差。 方案二：采用以单片机为核心的控制方案选用单片机作为系统的核心部件，实现控制与处理的功能。单片机具有资源丰富、速度快、编程容易等优点。利用单片机内部的随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）及其引脚资源，外接液晶显示（LCD），键盘输入等实现数据的处理传输和显示功能，基本上能实现设计指标，
11、而且单片机编程设计灵活、IO端口丰富、控制的准确性搞，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等附加功能，此外单片机方案有较大的活动空间，不但能实现所要求的功能，还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，因此综合考虑，本次设计采用方案二，用单片机设计主控电路。2.2 密码输入方式的选择密码输入的方式有很多种，本次课题设计选用的是较为简单，且实现容易，成本较低的矩阵键盘输入识别的密码输入方式。 矩阵键盘输入识别的原理是：由各按键组成的矩阵键盘每条行线和列线都对应一条I/O口线，键位设在行线和列线的交叉点，当一个键按下就会有某一条行线与某一条列线接触
12、，只要确定接触的是哪两条线，即哪两个I/O口线，就可以确定哪一个键被触动。 通过不断读行线口线，或者中断方式触发键位扫描。当发现有键按下，将列线逐一置低，其他列线置高，读行线口线。当某条列线置低时，某条行线也被拉低，则确定这两条线的交点处的按钮被按下。每个按键都可通过程序赋予功能，从而完成密码识别。2.3 总体设计原理框图本设计主要由单片机、矩阵键盘和液晶显示器等部分组成。其中矩阵键盘用于输入数字密码和进行各种功能的实现。由用户通过连接单片机的矩阵键盘输入密码，后经过单片机对用户输入的密码与自己保存的密码进行对比，从而判断密码是否正确，并且通过单片机将控制引脚的高低电平送到液晶显示电路或者报警
13、电路控制开锁还是报警，系统整体框图如图2.1所示。显示模块键盘输入模块 AT89C51报警电路复位电路开锁电路密码存储模块 图2.1 系统结构框图各模块功能如下：（1）键盘输入模块：分为密码输入按键与几个功能按键，用于完成密码锁输入功能。（2）显示模块：用于完成对系统状态显示及操作提示功能。（3）复位电路：完成系统的复位。（4）报警电路：用于完成输错密码时候的警报功能。（5）密码存储模块：用于完成掉电存储功能，使修改的密码断电后仍能保存。（6）开锁电路：应用继电器及发光二极管模拟开锁，完成开锁及开锁提示。 3 密码锁的功能单元电路设计3.1 键盘输入模块由于本设计所用到的按键数量较多而不适合用
14、独立按键式键盘。采用的是矩阵式按键键盘，它由行和列组成，也称行列式键盘，按键位于行列的交叉点上，密码锁的密码由键盘输入完成，与独立式按键键盘相比，要节省很多I/O口。本设计中使用的这个44键盘不但能完成密码的输入还能作特别功能键使用。键盘的每个按键功能在程序设计中设置。它与单片机的连接如图3.1所示。图3.1 键盘输入模块该键盘设计不但有密码输入的功能，还包含了开锁即确定按键和上锁按键，同时设置了写改密码的相关功能按键，如输入新密码、保存新密码等，每一个按键的功能都在软件编程中实现。3.2密码存储模块AT24C04A的1、2、3脚是三条地址线，用于确定芯片的硬件地址，第5脚和第8脚分别为正、负
15、电源，第8脚SDL为串行数据输入/输出，数据通过这条双向IC总线串行传送，第6脚SCK为外部中断0输入线，和单片机AT89C51的P3.2连接，第5脚SDA为外部中断1输入口，与AT89C51的P3.3连接。AT24C02中带有片内地址寄存器，每写入或读出一个数据字节后，该地址寄存器自动加1，以实现对下一个存储单元的读写。所有字节均以单一操作方式读取，为降低总的写入时间，一次操作可写入多达8个字节的数据。用AT24C04A实现密码存储的电路如图3.2所示。图3.2 密码存储电路3.3 密码锁状态显示模块图3.3的三个LED用来显示密码锁的状态：锁开和锁关。其中LED灯亮表示密码输入正确，锁打开；LED灯不亮，则表示密码输入错误，这些的控制也是通过程序来控制的。图3.3 密码锁转台显示电路3.4 复位部分单片机复位是使CPU和系统中的其他功能部件都处在一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。该电路在最简单的复位电路下增加了手动复位按键，在接通电源瞬间，电容C3
