智能电子密码锁.doc

1、智能电子密码锁目录摘要 .3一、背景 .4二、系统总体方案设计 .4三、主要功能实现 .5四、方案设计与论证 .54.1按键解锁部分 .54.2手机通信部分 .64.2.1 采用 WIFI模块 .64.2.2 采用蓝牙模块 .64.3射频卡控制部分 .64.4显示部分 .74.4.1 采用七段数码管显示 .74.4.2 采用 LCD1602液晶显示器显示 .74.4.3 采用 NOKIA5110液晶显示器显示 .7五、各部分电路 .75.1按键解锁部分电路 .75.2蓝牙部分电路 .75.3液晶显示部分电路 .85.4射频卡部分电路 .85.5指示灯、蜂鸣器电路 .8六、程序结构框图 .9七、

2、源程序代码 .107.1各部分定义 .107.2主程序 .11八、结语 .13九、参考文献 .13摘要：自从人类开始制造锁以来长期所使用的锁都是机械锁，通俗的讲就是弹子芯锁。而传统的弹子芯锁，由于其本身锁芯密齿的有限加之开锁工具钥匙的容易复制性，使得其安全性大大降低，随着人们生活质量的提高，如何实现安全有效的防盗这一问题受到越来越多人的关注。传统的机械锁由于安全性能太差，被撬的事件屡见不鲜，相比之下，电子密码锁因其保密性强，使用灵活性好，安全系数高，还省去了传统机械锁的钥匙，使用者只要记得其密码，便可以开启，从而大大提高了防盗功能，本文主要设计了一种以 STC89C51 为核心的电子密码锁，详

3、细的介绍了该电子密码锁完整的设计过程以及外围的开锁电路和报警电路的设计。本电子密码锁开锁方式为键盘开锁、手机 APP 开锁、刷卡开锁，同时具有以下功能：更改密码，误输入报警等。关键词：STC89C51 刷卡 键盘控制 手机遥控 指示灯 电机控制基于 51单片机的电子密码锁的设计 一、背景在人们的日常生活中，锁被广泛使用，人们常用锁具来保证一些贵重物品乃至自己家庭的安全，目的就是为了提高安全性。常见的锁有普通机械锁、机械密码锁、电磁卡锁、指纹（虹膜）锁等。普通的机械锁极容易被强行破坏，安全系数不高，并且需要携带过多的钥匙，给生活带来不便；机械密码锁虽然安全系数高但造价相对较高；电磁卡锁由于磁卡信

4、息极易受外界干扰而失磁导致无法开锁，而指纹（虹膜）锁虽然安全性很好，但会因手指划伤或虹膜充血等收到限制。因此研究一种新型的密码锁是具有有很高的现实需求性。从是否方便的角度看，电子密码锁省去了传统机械锁的钥匙，电磁卡锁的磁卡，使用者只要记得其密码，便可以开启，从而大大提高了其适用性。因此电子密码锁的具有较高的研究价值。基于此，我们组将设计一款电子密码锁，使其同时具有按键、射频卡、手机 APP 三种开锁方式。二、系统总体方案设计本系统由矩阵键盘模块、射频识别模块、蓝牙通信模块、指示灯、蜂鸣器、电机和 NOKIA5110 液晶显示屏构成。以 STCT89C51 单片机为控制核心，将实现按键密码解锁、

5、射频卡识别解锁以及基于手机终端的密码解锁，同时具有更改密码和密码输入错误报警等功能，与此同时由 NOKIA5110，步进电机，指示灯显示防盗门的开闭状态。系统框图如图 1 所示：图 1 系统整体框图三、主要功能实现本次设计使用 STC89C51 单片机实现基于单片机的电子密码锁的设计，其主要具有如下功能：（1）开锁：设置 4 位密码，密码可通过键盘输入或通过手机软件输入，若密码正确，则将锁打开，或者通过刷卡，经识别正确信息则将锁打开。（2）更改密码：密码可以由用户自己修改设定（只支持 4 位密码），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。

6、（3）误输入报警、锁定键盘：密码输入错误数码显示器会出现错误提示，若密码输入错误次数超过 3 次，蜂鸣器报警并且锁定键盘。密码锁设计的关键问题是实现密码的输入、清除、更改、开锁等功能：（1）密码输入功能：按下一个数字键，数字即从左边开始显示，直到按下四位密码后，再按确认键，密码正确门开。（2）密码清除功能：当按下清除键时，清除前面输入的所有值，并清除所有显示。（3）密码更改功能：将输入的值作为新的密码。（4）开锁功能：当按下开锁键，系统将输入与密码进行检查核对，如果正确锁打开，否则不打开。四、方案设计与论证4.1按键解锁部分由于按键解锁部分要求按键个数较多，为减少 I/O 的使用数目，本部分采

7、用矩阵行列式键盘的方式，在按键比较多的时候，通常采用这样方法。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。这种连接方式使单片机的整一个 8 位端口可以构成 4*4=16 个矩阵式按键，相比独立式按键接法 I/O 利用率提高了一倍，而且线数越多区别就越明显，假如再多确定矩阵式键盘上任何一个键被按下通常采用行扫描法，行扫描法又称为逐行查询法它是一种最常用的多按键识别方法。4.2手机通信部分本部分主要目的是实现手机开锁软件与密码锁的互联，使用户可以通过手机开锁软件开锁。实现本部分的功

8、能有两种解决方案。4.2.1 采用 WIFI模块WIFI 模块又名串口 WIFI 模块，属于物联网传输层，功能是将串口或 TTL电平转为符合 WIFI 无线网络通信标准的嵌入模式。传统的硬件设备嵌入 WIFI模块可以直接利用 WIFI 连入互联网，实现硬件设备与软件设备的互联。但是WIFI 安全性较差，可能存在非法人士窃取密码从而进入互联网，进而控制密码锁，使用户家庭安全无法受到良好保障。4.2.2 采用蓝牙模块蓝牙模块是一种集成蓝牙功能的 PCBA 板，用于短距离无线通信，与 WIFI模块使用方式相仿，然而蓝牙模块使用时需要用户与终端配对，以达到入网的目的，所以相比于 WIFI 模块，蓝牙模

9、块的安全性更高，所以本部分采用蓝牙模块实现软硬件的互联。4.3射频卡控制部分电子标签，即射频卡，由 IC 卡片、感应天线组成，封装在一个标准的 PVC卡内，芯片及其天线无任何外露部分。卡片无需电源，在一定范围内靠近读写器时，通过天线的传递来完成数据的读写操作。天线的作用就是产生磁通量，为卡片提供电源，在读写器和卡片之间传送信息。天线的有效电磁场范围就是系统的有效工作区域。读写芯片选取 Philips 生产的用于读写 Mifare1 卡的专用芯片 MFR500,工作频率为 13.56MHz。4.4显示部分4.4.1 采用七段数码管显示显示电路暂时选用 7 段数码管设计，采用并行显示的方式，即单片

10、机的P00-P07 作为段选码口，P20-P23 为位选码口。但是七段数码管显示不够灵活，且会占用过多的 I/O 口，所以本部分不采用七段数码管显示密码。4.4.2 采用 LCD1602液晶显示器显示LCD1602 可以显示 32 个字符，占用 11 个 I/O 口，功耗较大，不利于本系统的显示，所以不采用 LCD1602 作为显示部分。4.4.3 采用 NOKIA5110液晶显示器显示NOKIA5110 性价比高，可以显示 15 个汉字，30 个字符；接口简单，仅占用4 个 I/O 便可以驱动；该显示器的显示速度比一般液晶显示屏快；NOKIA5110 的驱动电压为 3.3V，大大降低了驱动功

11、耗。综上所述，本部分将 NOKIA5110 应用于显示部分。 五、各部分电路5.1按键解锁部分电路在矩阵式键盘中，每条水平线和垂直线在交叉处不直接连通而是通过一个按键加以连接，结构如下图所示：R1R4 用于限流，保护单片机。矩阵键盘电路图5.2蓝牙部分电路蓝牙模块与单片机通讯部分如图所示：5.3液晶显示部分电路5.4射频卡部分电路5.5指示灯、蜂鸣器电路六、程序结构框图开始检测按键NY按键解锁 刷卡解锁 蓝牙解锁输入四位密码、判断寻卡检测按键蓝牙配对、检测密码YYYN NN七、源程序代码7.1各部分定义sbit red = P06;sbit green = P07;sbit fmq = P00

12、;/*电机驱动参数*/#define MotorData P1 unsigned char phasecw4 =0x08,0x04,0x02,0x01;/正转电机导通相序 unsigned char phaseccw4=0x01,0x02,0x04,0x08;/反转电机导通相序 /*刷卡模块参数*/#define delay_time 25767#define uchar unsigned char#define uint unsigned int/sbit MF522_NSS =P14 ; /RC500 片选 SDA/sbit MF522_SCK = P12;/sbit MF522_SI = P11; /MOSI/sbit MF522_SO = P10; /MISO/sbit MF522_RST = P13; uchar code line=“secret:“; unsigned char g_ucTempbuf20;/*键盘模块参数*/bit last_pwflag; /前一次密码输入正确与否标志bit flag=0; /密码输入正确与否int key,key0,tempkey;int keycode4; /输入密码uchar selfdefinebuf4; /自定义密码存储区开门结束