1、论文题目： 电子密码锁的设计学生姓名 张志坚 学 号 W16103592603005 类 型 网 络 教 育 专 业 电气工程及其自动化层 次 专升本 指导教师 毛丹丹 日 期 2017 年 8 月 12 日 学习中心编号： 359 学习中心名称： 西南大学网络教育学院桂林市象山区开大教育咨询服务中心 西 南 大 学 网 络 与 继 续 教 育 学 院毕 业 论 文目录摘 要.1一、绪论.2（一）课题背景和意义.2（二）国内外发展现状.3（三）电子密码锁的特点.3二、系统整体方案设计.4（一）设计方案.4（二）主控部分的选择.5三、硬件系统设计.5（一）主控芯片 AT89S51.5（二）液晶显
2、示模块电路设计.6（三）存储模块电路设计.8（四）矩阵键盘电路的设计.9（五）报警电路设计.10（六）开锁模块的设计.10四、软件程序设计.12（一）主程序设计.12（二）按键软件设计.13（三）密码设置软件设计.13（四）开锁软件设计.14五、系统仿真与调试.15（一）程序调试.15（二）仿真调试.17（三）调试结果及分析.17六、结 论.19附 录 A.20附 录 B.20参考文献.32致 谢.320电子密码锁设计摘 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。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。系统由 AT89S51 与 AT24
3、C02 作为主控芯片与数据存储器单元，结合外围的矩阵键盘输入、LCD 显示、报警、开锁等电路模块。它能完成以下功能：正确输入密码前提下，开锁；错误输入密码情况下，报警；密码可以根据用户需要更改。用 C语言编写的主控芯片控制程序与 EEPROM AT24C02 读写程序相结合，并用 Keil 软件进行编译，设计了一款可以多次更改密码，具有报警功能的电子密码控制系统。关键词:电子密码锁；报警；LCD 显示；矩阵键盘1一、绪论在当今社会，安全防盗已成为社会问题，而锁自古以来就是防盗的重要工具，目前国内大部分人使用的还是传统的机械锁，然而，眼下假冒伪劣的机械锁互开率非常之高，此外，即使是一把质量过关的
4、机械锁，通过急开锁，甚至可以在不损坏锁的前提下将锁打开。机械锁的这些弊端为一种新型的锁电子密码锁，提供了很大的发展空间。从目前的技术水平和市场认可程度看，使用最为广泛的是键盘式电子密码锁，该产品主要应用于保险箱、保险柜和取款机，由于人们对安全的重视和科技的发展，许多电子智能锁（指纹识别、IC 卡辨认）已在国内外相继面世。但是这些产品的特点是针对特定的指纹和有效卡，只能适用于保密要求的箱、柜、门等。而且指纹识识别器在公共场所使用存在容易机械损坏，IC 卡还存在容易丢失、损坏等缺点，再加上其成本较高，一定程度上限制了这类产品的普及和推广。鉴于目前的技术水平与市场的接受程度，键盘式电子密码锁是这类电
5、子防盗产品的主流。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也日趋重要。电子密码锁是集计算机技术、电子技术、数字密码技术为一体的机电一体化高科技产品，具有安全性高，使用方便等优点。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。本次毕业论文主要分为两大模块，一是硬件系统电路部分，另一个是用 C 语言编写的软件程序部分，基本能完成电子密码锁的开锁、修改密码、密码错误报警
6、等主要功能，成本低，可靠性高，具有很好的市场应用价值。（一）课题背景和意义20 世纪 30 年代以前锁不论其形状如何，都是把守门户的铁将军。随着科学的发展、社会的进步，锁不仅要具有高度的安全性而且要方便携带。这就暴露出传统式机械锁的一些弊病，例如：携带不便和安全性不高。因此，具有高安全性和不需携带的电子类密码锁就出现了。这种锁可以避免携带时钥匙易丢失，或者锁很容易被损坏而使物件被盗。鉴于以上，电子密码锁被很多的国家和地区作为2重点发展对象。电子密码锁不仅因其以上特点而广泛运用还因其可以随意改密而倍受青睐。用户可以根据自己意愿来修改密码，这也是电子密码锁区别于传统锁的一个显著特点。电子锁的类型很
7、多，例如：生物式锁，电子密码锁等。但较大部分购买者在选购时，会选择后者。（二）国内外发展现状20 世纪末至今以来，随着电子事业的发展，集成电路的出现，致使电子密码锁的安全性不断提高，体积不断缩小，但是成本较高，只应用于安全要求较高的场合。由于其运用时需要供电，因此其应用具有一定的局限行，难以大规模实用，以至于电子密码锁的发展没有飞跃性的进展。放眼观看电子密码锁的发展情景，西方发达国家在这方面处于顶尖地位，种类不仅齐全，而且被广泛的应用在智能防盗系统中，可以选择多种加密方式，更安全、更可靠。而国内的这方面研究并不尽如人意，技术落后、其成本很高。至于国内关于电子锁的研究，主要在于键盘式的，其他形式
8、的电子锁虽然也有涉及但是成就不高。目前国内电子锁行业的发展前景非常可观。国内自行研发的电子锁有不少引进世界先进的科学技术，市场前景非常乐观。希望通过国内电子锁类产品的不断发展，使我国的在这方面的研究跃居前列。（三）电子密码锁的特点随着电子密码锁的发展，不管是集成电路型的，还是芯片型的，其特点大体相同。基于芯片的密码锁不仅价格低廉，而且其安全性能也好不逊色。因此，以芯片为主要组成部分的电子密码锁得到了广泛的应用。其种类繁多，构造简单，可通过软件编程来实现其加密功能。所以其大致有如下特点：（1）安全性能高：用户可自定多种密码，比机械式锁安全。（2）可以修改密码：用户可以根据自己意愿随时修改密码，这
9、样不用担心密码被盗用或者因为人员调用致使锁的保密性降低。（3）易学易懂：电子密码锁的操作只需用户按照操作步骤操作即可实现解密和加密功能。（4）可实现自我安全保护：如果用户连续错误输入超过规定误输范围，则会自动锁屏。（5）紧急救济功能：当遇到突发时间如火灾等，用户只需要特定的动作，3即可用手机械式开锁，使人员迅速逃生。（6）防偷盗、破碎功能：当密码锁处于正常工作状态时，有人恶意损毁时会自动鸣笛警告。（7）具有火灾报警功能：当室内失火并达到规定范围时，会自动报警，并开起密码门锁。（8）具有内外锁定功能：外部锁定;当用户外出时内部强制关闭，以防外人入侵。二、系统整体方案设计（一）设计方案本设计采用
10、AT89S51 单片机为主控芯片，结合外围电路矩阵键盘、液晶显示器 LCD1602 和密码存储 AT24C02 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，然后控制引脚的高低电平传到开锁电路或者报警电路控制开锁还是报警，组成的电子密码锁系统，系统整体设计框图如图 1 所示。44 键盘输入AT24C02 模块晶振电路AT89S51 LCD1602 显示输出电路4图 1 系统整体设计框图（二）主控部分的选择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
11、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。因此综合考虑，本系统采用采用以单片机为核心的控制方案。三、硬件系统设计（一）主控芯片 AT89S51AT89S51 是一个低功耗，高性能 CMOS 8 位单片机，片内含 4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写 1000 次的 Flash 只读程序存储器，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准 MCS-51 指令系统及 80C51
12、引脚结构，芯片内集成了通用 8 位中央处理器和 ISP Flash 存储单元，功能强大的微型计算机的 AT89S51 可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。AT89S51 具有如下特点：40 个引脚，4k Bytes Flash 片内程序存储器，128 bytes 的随机存取数据存储器（RAM ），32 个外部双向输入/输出（I/O）口，5 个中断优先级 2 层中断嵌套中断，2 个 16 位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。其引脚图如图 2所示。5P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78RST9P3
13、.0(RXD)10P3.1(TXD)11P3.2(INT0)12P3.3(INT1)13P3.4(T0)14P3.5(T1)15P3.6(WR)16P3.7(RD)17XTAL218XTAL119GND20 P2.0(A8) 21P2.1(A9) 22P2.2(A10) 23P2.3(A11) 24P2.4(A12) 25P2.5(A13) 26P2.6(A14) 27P2.7(A15) 28PSEN 29ALE/PROG 30EA/VPP 31P0.7(AD7) 32P0.6(AD6) 33P0.5(AD5) 34P0.4(AD4) 35P0.3(AD3) 36P0.2(AD2) 37P0.
14、1(AD1) 38P0.0(AD0) 39VCC 40图 2 AT89S51 引脚分布图AT89S51 具体介绍如下： 主电源引脚（2 根）VCC(Pin40)：电源输入，接5V 电源GND(Pin20)：接地线外接晶振引脚（2 根）XTAL1(Pin19)：片内振荡电路的输入端XTAL2(Pin20)：片内振荡电路的输出端控制引脚（4 根）RST/VPP(Pin9)：复位引脚，引脚上出现 2 个机器周期的高电平将使单片机复位。ALE/PROG(Pin30)：地址锁存允许信号PSEN(Pin29)：外部存储器读选通信号EA/VPP(Pin31)：程序存储器的内外部选通，接低电平从外部程序存储器
15、读指令，如果接高电平则从内部程序存储器读指令。可编程输入/输出引脚（32 根）AT89S51 单片机有 4 组 8 位的可编程 I/O 口，分别位 P0、P1、P2、P3 口，每个口有 8 位（8 根引脚），共 32 根。P0 口（Pin39Pin32）：8 位双向 I/O 口线，名称为 P0.0P0.7P1 口（Pin1Pin8）：8 位准双向 I/O 口线，名称为 P1.0P1.7 6P2 口（Pin21Pin28）：8 位准双向 I/O 口线，名称为 P2.0P2.7 P3 口（Pin10Pin17）：8 位准双向 I/O 口线，名称为 P3.0P3.7（二）液晶显示模块电路设计(1)LCD1602 字符型模块的性能与其他的相比要轻所占面积小；耗电量小；可显示内容多可以显示多种代码；可满足使用者的显示需求；可与微处理器连接使用；其工作温度范围广；省点，抗干扰性能强，连续工作量强；LCD1602 实物图如图 3 所示。图 3 LCD1602 正反面图(2)LCD1602 各引脚说明如下表 1 所示。表 1 LCD1602 各引脚说明编号 符号 引脚说明 编号 符号 引脚说明1 VCC 电源地 9 D2 数据2 VDD 电源正极 10 D3 数据3 VL 液晶显示偏低 11 D4 数据4 RS 数据 /命令选择 12 D5 数据5 R/W 读 /写的选择 13 D6 数据
