1、 本科毕业设计 （ 20 届） 基于 AT89C51 的电子密码锁的设计 所在学院 专业班级 通信工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 - 2 - 摘 要 过去传统的机械锁，因为功能单一，无智能化，位置固定，不能自由的转换，所以开发出一种既简便又功能强大的电子密码 锁，是一个信息化和智能时代发展的要求。电子密码锁具有机械锁无可比拟的优越性，它不但可以完成锁本身的功能，还可以兼有多种功能，如记忆，识别，报警等，电子密码锁以其安全性高，成本低，易操作等优点受到越来越多人的欢迎。本设计是一种基于 AT89C51 智能电子密码锁。 本设计以在学校所学的单片机、数字电路、模拟电路，电路
2、原理等方面的知识为基础，通过软硬件相结合，实现密码输入，密码修改，蜂鸣器报警，开锁等功能。该密码锁适合于多种场合的保密，特别适合于家庭、外出旅行等各种日常防盗，它具有全集成化，智能化，高精度，高性能， 高可靠性和低价格等优点，是一个非常值得推广的一种方法。 关键词 ： 单片机； 密码锁 ； 防盗 - 3 - Abstract The design is intelligent electronic locks based on AT89C51. The traditional mechanical lock just has a single function, no intelligence
3、, fixed location, and can not be freely converted. So making an easily and powerful electronic locks is very necessary at the technology and intelligent development times. Electronic code lock with a mechanical lock incomparable superiority, it can be done not only the function of the lock itself, b
4、ut also both a variety of functions such as memory, recognition, alarm, electronic locks for its high safety, low cost, the advantages of easy operation by more and more popular. This design based on microcontroller, digital circuits, analog circuits, circuit theory and other aspects of knowledge. T
5、hrough a combination of hardware and software, achieved password, password change, the buzzer alarm, unlock and other functions. The lock is suitable for many occasions confidentiality, especially suitable for family, travel and other routine security, it has a fully integrated, intelligent, high-pr
6、ecision, high performance, high reliability and low prices and so on. It is a very worthy promotion methods. Key Words: SCM; Password Lock; Anti-theft - 4 - 目 录 1 引言 . 1 1.1 选题背景及意义 . 1 1.2 国内外的发展情况 . 1 1.3 密码锁的功能简介 . 2 1.4 论文的主要内容 . 2 2 总体设计 . 3 3 硬件设计 . 6 3.1 系统电源的设计 . 6 3.2 单片机 AT89C51 主控模块 . 7 3
7、.2.1 芯片 AT89C51. 7 3.2.2 时钟电路 . 9 3.2.3 单片机的基本时序单位 . 10 3.2.4 单片机的复位电路 . 10 3.3 显示模块 . 11 3.3.1 显示模块 . 11 3.3.2 共阳四位一体数码管 . 12 3.4 键盘模块 . 12 3.4.1 键盘电路 . 12 3.4.2 键盘的工作原理 . 13 3.5 发音模块 . 13 3.6 继电器开锁模块 . 14 3.7 24C02 储存模块 . 14 3.8 电子密码锁的总电路 . 15 4 程序设计 . 16 4.1 主程序流程图 . 16 4.2 模块工作流程 . 17 4.2.1 键盘扫描
8、 . 17 4.2.2 密码比较 . 17 4.2.3 密码设置 . 18 4.2.4 数据存储器 . 18 5 制作与调试 . 19 5.1 电路图的绘制 . 19 5.2 PCB 板的制作 . 19 5.3 元件的安装 . 19 5.4 系统的调试 . 19 6 总结 . 21 致 谢 .错误 !未定义书签。 参考文献 . 22 - 5 - 附录 1 设计原理图 . 23 附录 2 系统源程序 . 24 附录 3 PCB 板图 . 36 附录 4 系统实物图 . 37 附录 5 产品说明书 . 38 1 引言 1.1 选题背景及意义 随着社会经济的不断发展，安全防盗已成为社会问题。如何制作
9、安全可靠，又要使用方便的各种防盗锁，是制锁者长期以来研制的主题。在电子技术 飞速发展的今天，具有防盗报警等功能的电子密码锁代替弹子锁和密码量少、安全性差的机械式密码锁已是必然趋势 1。电子密码锁具有机械锁无可比拟的优越性，它不但可以完成锁本身的功能，还可以兼有多种功能，如记忆，识别，报警等，电子密码锁以其安全性高，成本低，易操作等优点受到越来越多人的欢迎 2。但是目前使用的电子密码锁大部分是基于串行 ROM 芯片进行设计的，其将密码以明文的形式直接存储于芯片中，很容易被不法分子盗取，该方案成本较高且安全性得不到保证，本文从经济实用的角度出发，设计了一种多功能电子密码锁，该密码锁将用 户输人的密
10、码经 TEA 算法加密后保存于单片机自身的 EEPROM 中，从而大大提高安全性 3。 1.2 国内外的发展情况 目前，电子键盘锁以惊人的速度取代传统的机械锁，它克服了机械锁缺乏安全性这个缺点，另外电子键盘锁在 技术和性能方面也取得了巨大的进步。 随着科技的发展，安全已成为人们关注的焦点之一，于是各种安全产品相继问世（如指纹防盗、红外防盗、 GPS 等） 4。虽然这类产品安全性高，但因其生产成本高，携带安装使用不方便，在一定程度上限制了这类产品的普及和推广。如今对日常生活中的安全保险器件的要求越来越高，电子 安全密码锁是基于这一要求的保险器件，其设计概念及应用与常见的安全密码锁有所不同，并且这
11、个新型电子密码锁很好的应用价值。从系统设计观点看，电子安全密码锁是一个实体域定义的概念，比较机械安全密码锁，具有设计实现简便、密码装定灵活、制造成本低廉等优点。现在国内外使用最多的是红外遥控的电子密码锁，它是一种 基于 AT89S51单片机控制的密码锁，这种锁一共有两种输入设备，其中一种是 4*3 矩阵键盘锁，另一种是远程控制，也有 4*3 矩阵键盘 ， 可以使用这些输入设备进行开锁或者修改密码 5。在设计方面采用红外线为传输介质，它具 有强大的抗干扰能力， 并且传输信息安全可靠 6。 1.3 密码锁 的功能简介 电子密码锁整个系统从总体上可以分为电源模块，单片机主控模块，键盘输入模块，显示模
12、块，发音模块，继电器开锁模块， 24c02 储存模块。本设计可进行密码输入和修改。在通电等待状态下，按下“ *”号键，这个时候系统进入设置和修改密码状态，输入密码，以“ *”结束密码设置，蜂鸣声响 2 次表示设置或者修改成功。输入密码，以“ #”键结束，如果密码正确，就可以听到继电器的吸合声，表示向电磁锁通电，门打开，与此同时音乐想起，然后继电器断开，音乐响一段时间停 止，然后又可以重新输入密码，如果密码输入有误，蜂鸣器就响 3 次，继而返回等待状态，可以再次输入密码，要是连续三次输入有误，系统就蜂鸣声一直响 30 秒，这个时候不能对密码锁进行任何操作。 1.4 论文的主要内容 本论文可分为六
13、大章内容。第一章为引言部分，主要介绍了该设计的选题背景及意义和论文的主要内容。第二章为总体设计，主要介绍是个方案的优缺点，然后进行相对比较，体现本设计的优点和实际意义。第三章为硬件设计，详细介绍了硬件部分各个模块的组成。第四章为程序设计，列出总体流程图，然后分块进行介绍。第五章为制作与调试， 主要介绍本设计的制作过程，和调试过程中遇到的困难及解决方法。最后第六章就是总结。 2 总体设计 如今电子密码锁的种类繁多，本设计是基于单片机 AT89C51 的密码锁，通过与其他类型的密码锁比较分析，该密码锁易于操作，成本低，但是保密性和灵活性都非常高。 方案一：该设计是基于单片机的红外遥控密码锁，红外线
14、遥控是目前使用最广泛的一种通信和遥控手段，采用红外线作为传输媒介进行数据通信是一种既方便又经济实用的选择，在小型移动设备中得到了广泛的应用。红外通讯一般采用光波波长范围为 850900nm 的红外线。如 图 2-1 所示为红外线密码锁的模块图 7。 图 2-1 红外线电子密码锁的模块图 红外线接收器是一个集成电路，它包括接收，放大和整形功能，没有设置任何外部元件，这样所有的工作需要与 TTL 电平兼容，它是一个红外遥控器适用于各种与红外信号的传输。红外线的中断信号由单片机 AT89S51 控制。注意：如果没有红外线信号，输出端口是高电平，这样我们收到的信号之前发出的信号56 78。在这个设计所
15、采用的数码指令信号系统中，用脉宽为 0.25ms、占空比为1： 2、周期为 0.5ms 的波形表示逻辑“ 1”； 而以脉宽为 0.25ms、占空比为 1： 4、周期为 1ms 的波形表示逻辑“ 0” 8。 方案二：该设计为基于单片机与串行通信的电子密码锁的设计，是一种以异步串行通信总线上实现分组交换通信协议的电子密码锁的软硬件设计方法 9。该设计基于单片机实现传统电子密码锁基本功能，他主突出的特点是引入嵌入式技术，减少电子密码锁外围元器件，硬件电路简单。以 C 语言和汇编语言交叉使用进行程序设计减化源程序结构及代码，降低 ROM 空间的占用。通过利用总线通信控制器，以 PC 机为主机，做上位机
16、，以电子密码锁单片微处理器构成下位机，形 成多个从机，构建主从式串行通信网络，使电子密码锁网络化、智能化、实时化，并具可扩展性 10。通过网络系统，能够对联网的电子密码锁进行实时监控、动态管理和报警处理功能 11 。 该设计需要通信协议的扩展。总线通信接口电路采用了灵活的异步串行通信方式，负责管理传输数据的有效性和编码、主控微机及电子密码锁控制器之间的双向命令和数据传输 12。总线控制器采用 AT89C52 单片机，基于互锁中断通信机理，采用主动申请方式进行命令和密码传输 13。串行通信电路如图 2-213所示。 图 2-2 串行通信电 路图 方案三：利用单片机 AT89C51，它是一种性能优
17、良的集成可编程的单片机，它的功能十分的强大，它把 CPU、存储器、及 I/O 集成到一个芯片上，只要外加一些电子零件就可以组成一套非常简单而且便于操作的控制系统。这样不仅可以降低设计出来的产品的硬件成本，而且通过编程快速实现对不同密码值的输出与控制，操作非常简单，使用价值高。 总体框图如 2-3 所示： 电源键 盘 模 块A T 8 9 C 5 1 主控 模 块2 4 c 0 2 储 存 模块发 音 模 块显 示 模 块继 电 器 开锁 模 块电源图 2-3 AT89C51 电子密码锁总体框图 这个系统还有以下主要特点： 产品的互换性能好，响应速度 快，抗干扰能力强，电路简单易懂。 该系统能用
18、软件的方式设计硬件，是通过软件的方式控制硬件，所以就便于操作。 该系统具有断电数据保留数据的功能。不会因为意外断电而数据丢失，不会带来不必要的麻烦。 具有具体数字显示的功能，与密码修改的功能，可编辑性强。 移植性好，便于制作。 该系统是利用行列式键盘进行数字输入，输入简单。 具有智能报警的功能，当连续三次密码输入错误的时候，系统就会报警，从而大大提高了密码锁的安全性。 因为整个系统可集成在一个芯片上，因此体积小，功耗低，可靠边性更高。 通过以上三个方案的分析，可以 知道单片机技术和集成电路处理技术是现代电子设计的发展的重要部分，综上所述，方案三作为本系统的设计方案。方案三相对于方案一和方案二无论是在性能，特点，还是原理图上，更或者是在电路设计上，使用性等各个方面都是无可比拟的。
