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1、目 录摘要:IAbstract:II第1章 绪论1 1.1 课题背景1 1.2 课题设计目标2第2章 系统方案论证4 2.1 主控部分的选择4 2.2 密码输入方式的选择5第3章 系统总体设计和主要芯片介绍6 3.1 系统总体设计6 3.2 主要芯片介绍6 3.2.1 AT89C516 3.2.2 存储芯片AT24C0210 3.2.3 显示电路（LCD1602）11第4章 系统硬件构成13 4.1 系统整体电路图13 4.2 单片机最小系统原理图13 4.3 复位电路14 4.4 时钟电路15 4.5 键盘输入部分16 4.6 密码存储部分17 4.7 显示部分18 4.8 报警部分19第5
2、章 软件的设计与实现20 5.1 软件系统的总体设计20 5.2 主程序流程图20 5.3 键功能程序流程图22第6章 结论23附 录26 附件1：英文原文及中文翻译26 附件2：任务书40 附件3：开题报告41 附件4：原理图46 附件5：实物图47 附件6：程序48 附件7：元件清单66基于单片机的智能密码锁的设计摘要: 随着科学技术的不断发展，人们在日常生活与工作中对保险器件的要求越来越高。同时，电子设备也正在向智能化与微型化不断发展，电子密码控制系统已经越来越符合人们的要求。而单片机已经成为电子产品研制和开发中首选的控制器。为了满足人们对锁的使用要求，增加其安全性，同时克服传统锁具带来
3、的不方便性，用数据密码代替钥匙的智能密码锁便应运而生。智能密码锁具有安全性高、操作简易、成本低、功耗低等优点。本次设计由单片机系统、矩阵键盘、LCD显示和报警系统组成。系统能完成开锁、超次锁定、报警、修改用户密码等基本的密码锁功能。除上述基本的密码锁功能外，还具有掉电存储、声光提示等功能，依据实际的情况还可以添加遥控功能。所采用的编程语言是C语言。本系统电路稳定性高、成本低廉、功能实用，符合办公室、住宅等场所的用锁要求，具有推广价值。关键词：AT89C51；AT24C02；电子密码锁；矩阵键盘Design of Intelligent Password Lock Based on MCUAbs
4、tract: with the continuous development of science and technology, insurance devices have become increasingly demanding in peoples daily life and work. Meanwhile, the electronic intelligence devices are also being miniaturized to the intelligent and evolving. Electronic code control system has been i
5、ncreasingly in line with peoples requirements.The microcontroller has become the preferred controller in the research and development of electronic product. In order to meet peoples requirements for the use of locks to increase their security and overcoming the inconvenience of traditional locks, sm
6、art locks which use the data encryption instead of key come into being. Smart locks have many advantages such as high security, ease of operation, low cost and low power consumption. This design ismadeupof SCM system, matrix keyboard, LCD display and alarm system. System can perform basic password l
7、ock function such as unlocking, smart-locking, alarming, modifying user passwords. In addition to these basic password lock function, it also has a power-down storage, sound and light tips and other functions, according to the actual situation can also add remote control functionality. The programmi
8、ng language used is c language. The system circuit high stability, low cost, functional and practical. It conforms to the office, residential and other places with a lock request and has promotional value.Key Words: AT89C51, AT24C02, Electronic password lock, Matrix keyboardII第1章 绪论随着科技的发展和人们对安全的高度要
9、求，密码锁也从原来的大块头变成现在的芯片设计。锁自古以来就被人们广泛的运用，并且对它的可靠性要求甚高。一方面，人们需要安全可靠的防盗，同时在使用中又希望可以方便的进行操作，这成为了制锁技术长久发展以来永恒的技术攻关方向。随着电子技术的不断进步，电子产品在人们的日常生活与工作等方面发挥着愈来愈重要的作用，智能密码锁就是其中之一。例如，具有锁定报警功能的电子密码锁。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、报警、闭锁任务的电子产品。在安全防盗领域，完美的替代了传统的机械式密码锁，解决了机械式密码锁长久以来存在的密码量少、安全性能差的缺陷，使锁具在技术层面
10、与性能优化上都有了很大的提高。同时，随着大规模集成电路技术的成熟，尤其是是单片机的普及，出现了带微处理器的智能密码锁，通过不同的外接硬件，使锁具功能多样化，从而提高了安全性与可靠性，应用日益广泛。1.1 课题背景所谓的智能密码锁，就是通过微电子技术、集成电路技术，同时使用大量的电子元器件，结合多种新颖有效的识别技术（包括指纹识别技术、锁体的机械设计、网络报警等），进行多元开发生产的综合型产品。关于智能密码锁的研究从20世纪30年代就开始了，已经应用于当时的一些特殊场所。智能锁的密钥量极大，不仅可以通过芯片控制，也可以与精密的机械原理相融合。有了这样的双层保障，就可以减少或避免由于钥匙丢失或被盗
11、窃后造成的安全隐患。人们只要记住自己所设定的密码，不需要随身携带钥匙，不需要担心遗失钥匙的情况，方便了人们的生活。因此人们愈发的欣赏这种方便安全的保护措施。20世纪80年代后，通过进一步的研发，智能锁专用集成电路已经出现在科研人员的手中，它的体积进一步缩小，可靠性有了大幅度提高，不过成本较高，比较适用于在要求安全措施较高的场合。显而易见，它的使用范围还有所局限，难以普及到大众生活中，所以对它的研究有一度的停滞。到了20世纪90年代，日本、美国、意大利、韩国、德国、加拿大以及我国的台湾、香港等地的微电子技术和通信技术有了较大的科研进展，这一进步为密码锁的后续发展提供了技术上的有力援助，从而肯定了
12、密码锁向实际应用普及的发展方向。到了21世纪初，在西方的一些国家里，密码锁技术更加先进，拓展的使用功能更加多样化。例如，人们把电子密码锁广泛应用于智能门禁系统中从而实现大门的管理，不仅更加安全，同时也更加可靠了。我国开始对密码锁进行的前期科学研究是在90年代初期。随着国家的快速发展，国力的不断增强，我国在微电子技术与信息技术的研究中也有所建树。从20世纪初的技术水平和市场认可程度看，最被人们广泛欢迎与接受的是键盘式电子密码锁。该产品安全性能高，价格低廉，主要应用于私人储物、保险柜和银行的金库等，同时也可以应用于保管箱和运钞车。由于这种密码锁的优点突出，很有市场推广价值，因此科研投入高。这种锁很
13、快的克服了初期的性能稳定差的缺点，变得越来越实用，愈发的受到人们的欢迎。智能密码锁的种类繁多，例如数码锁、指纹锁、磁卡锁、IC卡锁、生物锁、遥控式电子密码锁、卡片式密码锁等。当代社会，由于生物特征技术发展迅速，除了一些近期难以被克服的体积、价格、材料等方面的缺点外，生物特征防盗锁在应用方面的前景被人们普遍看好。这是因为人体生物特征例如指纹、虹膜、DNA等一些含有字符、图形图像和时间等电子生物信息要素均可成为唯一的开锁钥匙，通过对这些辨识度高、特征性强的信息的自由组合，能够大幅度提高电子防盗锁保密特性。同时，对特征信息的组合使用也能够更多方面的扩展电子防盗的方法，使功能更加丰富。21世纪初，接触
14、式卡的技术成熟、价格低廉，应用也较为广泛；不过非接触式卡使用更加隐蔽、方便，大有后来居上之势。它不仅可以作为钥匙，还包含多项个人的信息特征，可以用于入门、开锁、存储、付费等，这种一卡多用的方法给持卡人带来了便利，它特别适合金融业注重“验明正身”的行业特点，而且储存信息量大是此种智能锁的优势。不过同时存在一些缺点，使用这类防盗锁，需要谨慎的保管卡，尤其当遗失卡时为了防止信息的泄露与经济的损失，须尽快取消对该卡的授权。在技术层面上，我国密码锁整体水平尚处于国际上70年代左右，高端智能密码锁的成本还很高，市场上仍以按键电子锁为主。不过在生物特征防盗锁和卡片钥匙式电子锁方面，已引进国际先进生产水平。由
15、于高端密码锁商业市场结构尚未形成，技术还不成熟，国内自行研制开发的多功能电子锁，应用还不广泛。1.2 课题设计目标本设计硬件采用AT89C51单片机为主控芯片，LCD1602为显示芯片，以AT24C02作为密码存储芯片。同时依靠软件程序编程，组成电子密码锁整体系统，可以实现多种功能：(1)正确输入密码前提下，开锁提示；(2)在输入密码错误的情况下，蜂鸣器会持续报警；如果连续输入错误次数超过三次，锁定键盘；(3)密码可以根据用户需要更改；(4)忘记密码可以进行密码初始化；(5)断电存储功能。第2章 系统方案论证系统从控制方案部分和密码输入方式两方面进行论证，找到最优方案。2.1 主控部分的选择方案一：采用数字电路控制。电路内容包括：键盘输入、密码更改、密码检测、密码校验、开锁电路、执行电路、报警电路、断电检测、充电电路、键盘输入次数锁定电路。共设9个用户按键，其中4个有效按键，剩余4个为干扰按键。若按下干扰按键，输入密码无效。密码锁的核心控制用74LS112双JK触发器组成数字逻辑电路，用JK触发器储存用户提前设定的密码，通过与输入的密码进行比较，从而判断输入与原始密码是否相同
