1、1易密码锁设计摘要：本设计以单片机 STC89C52RC 作为密码锁监控装置的检测和控制核心，分为主机控制和从机执行机构（本设重点介绍主机设计） ，实现钥匙信息在主机上的初步认证注册、密码信息的加密、钥匙丢失报废等功能。根据 51 单片机之间的串行通信原理，这便于对密码信息的随机加密和保护。而且采用键盘输入的电子密码锁具有较高的优势。采用数字信号编码和二次调制方式，不仅可以实现多路信息的控制，提高信号传输的抗干扰性，减少错误动作，而且功率消耗低；反应速度快、传输效率高、工作稳定可靠等。软件设计采用自上而下的模块化设计思想，以使系统朝着分布式、小型化方向发展，增强系统的可扩展性和运行的稳定性。测
2、试结果表明，本系统各项功能已达到本设计的所有要求。关键词：单片机；智能密码锁；串行通信The Design Of The Simple Password LockAbstract:It can carry out the key information to register in the main on board initial attestation, the password information encrypt etc. Go to correspond by letter the principle according to the string between 51 machi
3、nes, this is easy to encrypt and protect to the passwords information random. Adopt the numerical signal codes,not only can carry out many controls of the road information, raise the anti- interference that signal deliver, reduce the mistake action,but also the power consume is low， Respond quickly,
4、the efficiency deliver is high, work stable credibility etc. The software design adoption the design thought from top to bottom, to make the system toward wear distribute type,turn to the direction development of small, strengthen the system and can expand the stability and circulate.Test the result
5、 enunciation, various functions of this system are already all request of this design.Key Words : singlechip; intelligent password lock; Serial communication;2目 录概述 .11 设计目标 .12 硬件设计与原理 .22.1 设计总框图 .22.2 硬件设计分析 .22.2.1 电源的设计 .22.2.2 单片机最小系统 .32.2.3 显示系统 .82.2.4 矩阵按键模块 .82.2.5 蜂鸣器和指示灯电路 .93 软件设计与分析 .
6、93.1 软件设计的组成 .93.2 各部分软件分析 .93.2.1 延时子函数 .93.2.2 矩阵键盘扫描子函数 .103.2.3 检验密码正误子函数 .103.2.4 锁定，鸣笛程序 .113.2.5 显示子程序 .114 软件仿真 .144.1 PROTEUS 简介 .144.2 仿真图 .15总结 .19参考文献 .20致谢 .21附录 .223述随着人们生活水平的提高，传统的机械锁由于其构造的简单，被撬开的事件屡见不鲜，电子锁保密性高，能够防止不法分子多次试探密码；性价比高，因此，电子锁受到了广大的亲昵。也使得该项技术有了更好的发展前景。本作品智能密码锁控制器，以低价格高性能的 8
7、 位单片机为核心，采用人性化的设计，用 LCD 显示和语音提示双重显示，人机界面友好。另外预留着可扩展通道，可以根据用户的要求进行其他功能的扩展。本系统安全可靠，智能化高，安装方便，是大众型电子锁的首选本系统采用以低价格高性能的 8位单片机 STC89C52RC 为核心,STC89C52RC 采用 CHOMS 工艺，功耗很低,并且价格合适,应用普遍,更是支持了 ISP 在线下载，易于开发。使用该 CPU 进行设计具有实际意义1 设计目标(1)设置 8 位密码,密码通过键盘输入,若密码正确,则将锁打开,初始化密码为（12345678） 。(2)密码可以由用户自己修改设定（支持 8 位密码） ，锁
8、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。(3)报警、锁定键盘功能。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。(4)电子密码锁的设计主要 44 矩阵键盘接口电路、密码锁的控制电路。(5) 密码输入功能：按下一个数字键，一个“0”就显示在最右边的数码管上，同时将先前输入的所有“0”向左移动一位。(6) 密码清除功能：当按下清除键时，清除前面输入的一个值，并可以清除所有显示。4(7) 密码更改功能：将输入的值作为新的密码。(8) 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
9、开，否则不打开第二章 硬件设计与原理以 STC89C52RC 单片机为核心，起着控制作用。系统包括数码管显示电路、复位电路、时钟电路、矩阵按键电路、蜂鸣器电路和发光二级管指示灯电路。设计思路分为七个模块：复位电路、晶振电路模块、STC89C51RC、数码管显示电路、矩阵按键电路、蜂鸣器电路和发光二级管指示灯电路这七个模块。2.1 设计总框图图 1 设计总框图2.2 硬件设计分析2.2.1 电源的设计51）：系统电源系统电源使用直流 5 伏。方案：由市电 220 伏输入，经变压器降压为交流 8-9 伏左右，再经四个二极管进行整流（脉动直流），后用铝电解电容和无极性电容滤波，之后在使用一片 780
10、5 稳压芯片进行稳压。原理图如图 2-1。图 2 5 伏电源2.2.2 单片机最小系统51 单片机是对目前所有兼容 intel 8031 指令系统的单片机的统称。该系列单片机的始祖是 intel 的 8031 单片机，后来随着技术的发展，成为目前广泛应用的为单片机之一。单片机是在一块芯片内集成了 CPU、RAM、ROM、定时器计数器和多功能 I/O 口等计算机所需要的基本功能部件的大规模集成电路，又称为 MCU。51 系列单片机内包含以下几个部件：一个位 CPU；一个片内振荡器及时钟电路；4KB 的 ROM 程序存储器；一个 128B 的 RAM 数据存储器；寻址 64KB 外部数据存储器和
11、64KB 外部程序存储空间的控制电路；632 条可编程的 I/O 口线；两个 16 位定时计数器；一个可编程全双工串行口；个中断源、两个优先级嵌套中断结构。如图 2-2-1 所示为 STC89C52RC 单片机基本构造，其基本性能介绍如下：图 3 STC89C52RC 单片机STC89C52RC 本身内含 40 个引脚，32 个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含 2 个外中端口，3 个 16 位可编程定时计数器,2 个全双工串行通信口，STC89C51RC 可以按照常规方法进行编程，但不可以在线编程。其将通用的微处理器和 Flash 存储器结合在一起，特别是可反复擦写的 Flash 存
12、储器可有效地降低开发成本。STC89C52RC 的主要特性如下表所示：7表 1STC89C52RC 主要功能描述STC89C52RC 为 40 脚双列直插封装的 8 位通用微处理器，采用工业标准的C51 内核，在内部功能及管脚排布上与通用的 8xc52 相同，其主要用于会聚调整时的功能控制。功能包括对会聚主 IC 内部寄存器、数据 RAM 及外部接口等功能部件的初始化，会聚调整控制，会聚测试图控制，红外遥控信号 IR 的接收解码及与主板 CPU 通信等。主要管脚有：XTAL1（19 脚）和 XTAL2（18 脚）为振荡器输入输出端口，外接 12MHz 晶振。RST/Vpd（9 脚）为复位输入端
13、口，外接电阻电容组成的复位电路。VCC（40 脚）和 VSS（20 脚）为供电端口，分别接+5V 电源的正负端。P0P3 为可编程通用 I/O 脚，其功能用途由软件定义，在本设计中，P0 端口（3239 脚）被定义为 N1 功能控制端口，分别与 N1 的相应功能管脚相连接，13 脚定义为 IR 输入端，10 脚和 11 脚定义为 I2C 总线控制端口，分别连接N1 的 SDAS（18 脚）和 SCLS（19 脚）端口，12 脚、27 脚及 28 脚定义为握手信号功能端口，连接主板 CPU 的相应功能端，用于当前制式的检测及会聚调整状态进入的控制功能。P0 口：P0 口是一组 8 位漏极开路型双
14、向 I/O 口，也即地址/数据总线复兼容 MCS51 指令系统 32 个可编程 I/O 线4k 字节可编程闪烁存储器 可编程 UARL 通道三个 16 位可编程定时/计数器中断 时钟频率 0-24MHz2 个外部中断源，共 8 个中断源 2568bit 内部 RAM2 个读写中断口线 可直接驱动 LED软件设置睡眠和唤醒功能 低功耗空闲和掉电模式8用口。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动 8 个 TTL 逻辑门电路，对端口 P0 写“1”时，可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低 8 位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。在 Flas
15、h 编程时，P0 口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。P1 口：P1 是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P1 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个 TTL 逻辑门电路。对端口写“1” ，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。与AT89C51 不同之处是，P1.0 和 P1.1 还可分别作为定时/计数器 2 的外部计数输入（P1.0/T2）和输入（P1.1/T2EX） 。Flash 编程和程序校验期间，P1 接收低 8 位地址。P2 口：P
16、2 是一个带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P2 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个 TTL 逻辑门电路。对端口 P2 写“1” ，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。在访问外部程序存储器或 16 位地址的外部数据存储器（例如执行 MOVX DPTR 指令）时，P2 口送出高 8 位地址数据。在访问 8 位地址的外部数据存储器（如执行 MOVX RI 指令）时，P2 口输出 P2 锁存器的内容。Flash 编程或校验时，P2 亦接收高位地址和一些控制信号。P3 口：P3 口
17、是一组带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口。P3 口输出缓冲级9可驱动（吸收或输出电流）4 个 TTL 逻辑门电路。对 P3 口写入“1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。此时，被外部拉低的 P3 口将用上拉电阻输出电流（IIL） 。P3 口除了作为一般的 I/O 口线外，更重要的用途是它的第二功能 P3 口还接收一些用于 Flash 闪速存储器编程和程序校验的控制信号。RST:复位输入。当振荡器工作时，RST 引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。ALE/PROG:当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低 8 位字节。一般情况
18、下，ALE 仍以时钟振荡频率的 1/6 输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个 AL 脉冲。对 Flash 存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG） 。如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的 8EH 单元的 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。该位置位后，只有一条 MOVX 和 MOVC 指令才能将 ALE 激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置 ALE 禁止位无效。PSEN：程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当STC89C51RC 由外部程序存储器取指令（或数据
19、）时，每个机器周期两次 PSEN有效，即输出两个脉冲。在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN 信号。EA/VPP:外部访问允许。欲使 CPU 仅访问外部程序存储器（地址为0000HFFFFH） ，EA 端必须保持低电平（接地） 。需注意的是：如果加密位LB1 被编程，复位时内部会锁存 EA 端状态。如 EA 端为高电平（接 Vcc 端） ，10CPU 则执行内部程序存储器中的指令。Flash 存储器编程时，该引脚加上+12V的编程允许电源 Vpp，当然这必须是该器件是使用 12V 编程电压 Vpp。图 4 单片机最小系统单片机最小系统说明：时钟信号的产生：在 MCS-51 芯片内部有一个高增益反相放大器，其输入端为芯片引脚 XTAL1，其输出端为引脚 XTAL2。而在芯片的外部，XTAL1 和 XTAL2 之间跨接晶体振荡器和微调电容，从而构成一个稳定的自激振荡器，这就是单片机的时钟振荡电路。时钟电路产生的振荡脉冲经过触发器进行二分频之后，才成为单片机的时钟脉冲信号。一般地，电容 C2 和 C3 取 30pF 左右，晶体的振荡频率范围是 1.2-12MHz。如果晶体振荡频率高，则系统的时钟频率也高，单片机的运行速度也就快。
