1、 毕 业 设 计 基于单片机的智能密码锁的设计专业 电气工程及其自动化毕业设计 摘 要在日常的生活和工作中，住宅与部门的安全防范、单位的文件档案、财务表表以及一些个人资料的保存多以加锁的办法来解决。如果使用传统的机械式钥匙开锁，人们平时就需要携带钥匙，使用不方便，而且钥匙体积小，容易丢失，丢失后安全性能大打折扣。具有防盗报警等功能的电子密码锁代替密码量少、安全性能差的机械式密码锁已是必然趋势。随着科学技术的不断发展，人们对日常生活中的安全保险器件的要求越来越高。为满足人们对锁的使用要求，增加其安全性，用密码代替钥匙的密码锁应运而生。密码锁具有安全性高、成本低、功耗低、易操作、记住密码即可开锁等
2、优点。目前使用的电子密码锁大部分是基于单片机技术，以单片机为主要器件，其编码器与解码器的生成为软件方式。本系统由 STC89C52 单片机系统（主要是 STC89C52 单片机最小系统）、44矩阵键盘、LCD1602 显示和报警系统等组成，具有设置、修改六位用户密码、超次报警、超次锁定、密码错误报警、掉电保存密码等功能（密码正确显示 OPEN！超过三次输入错误蜂鸣并自动锁定键盘）。本系统成本低廉，功能实用。关键词：STC89C52，LCD1602，电子密码锁，单片机毕业设计 IIAbstract：In the day-to-day and working in the residential
3、sector and the safety precautions, units of paper files, financial statements, and some personal information to the preservation of more than locking the solution to the problem. If the use of traditional mechanical key to unlock, people often need to carry more keys, a very inconvenient to use, and
4、 after the loss if key security that is greatly reduced. With anti-theft alarm function instead of the password is less electronic lock, security, poor mechanical lock is an inevitable trend. With the continuous development of science and technology, in the daily lives of people on insurance safety
5、device increasingly demanding. To meet the requirements of the use of locks to increase their security, with a password instead of the password key lock came into being. Password lock is safe, low cost, low power consumption, easy to operate, remember the password to unlock it, and other advantages.
6、 At present the use of electronic locks are mostly based on microprocessor, main devices MCU, the encoder and decoder built into software.SCM system from the system (Mainly STC89C52 microcontroller minimum system), 44 Matrix keyboard, LCD display and alarm system, With the settings, modify the six u
7、ser password, Ultra alarm, Ultra Lock, Power down save password and other functions( Password correctly display password ok! For more than three times to enter the error automatically lock). In addition to the above basic password lock feature, The system cost-effective, practical function.Keywords:
8、 STC89C52; LCD1602; Electronic password lock; 44 keyboard; singlechip目 录1 绪论 .11.1 课题背景和意义 .11.2 电子密码锁发展趋势 .11.3 设计内容及章节简介 .12 方案比较与论证 .22.1 电子密码锁设计的具体要求 .22.2 总体方案的确定 .43 系统硬件设计 .43.1 单片机最小系统设计 .43.1.1 设计电路原理 .43.1.2 单片机的定义 .53.1.3 单片机的选型 .53.1.4 STC89C52 单片的性能及应用 .63.1.5 管脚使用说明 .63.2 硬件电路设计 .83.2.
9、1 最小系统设计 .83.2.2 AT24C02 芯片 .83.2.3 键盘设计 .93.2.4 显示电路设计 .93.2.5 声音报警 .93.2.6 继电器模块 .93.3 电路设计总图 .134 系统软件设计 .174.1 主程序模块 .174.2 键盘扫描及识别子程序 .184.3 系统模块密码设置子程序 .194.4 程序调试 .205 系统仿真与实物调试 .225.1 焊接注意事项 .225.2 硬件调试问题及解决的办法 .236 总结 .31参考文献 .32致 谢 .33附 录 .34附录 A：电子密码锁整体设计图 .34附录 B：电子密码锁程序源代码 .34毕业设计 II毕业设
10、计 11 绪论1.1课题背景和意义当今智能电子密码锁发展已经到了非常高的境界，由于电子元件特别是单片机应用在这几年得到空前发展，无论功能性，稳定性都比较全面，在保密方面已做到人眼识别，指纹识别，人声识别基本上电影上有的现实也有。在日常生活和工作中，住宅与部门的安全防范、单位的文件档案、财务报表以及一些个人资料的保存多以加锁的办法来解决。目前门锁主要用弹子锁，其钥匙容易丢失；保险箱主要用机械密码锁，其结构较为复杂，制造精度要求高，成本高，且钥匙丢失后安全性即大打折扣。由于电子器件所限，以前开发的电子密码锁，其种类不多，保密性差，最基本的就是只依靠最简单的模拟电子开关来实现的，制作简单但很不安全，
11、在后为多是基于 EDA 来实现的，其电路结构复杂，电子元件繁多，但密码简单易破解。随着电子元件的进一步发展，电子密码锁也出现了很多的种类，功能日益强大， 使用更加方便，安全保密性更强，由以前的单密码输入发展到现在的，密码加感应元件，实现了真正的电子加密，用户只有密码或电子钥匙中的一样，是打不开锁的，随着电子元件的发展及人们对保密性需求的提高出现了越来越多的电子密码锁,因此电子密码锁的研究也有了广阔的发展前景。1.2电子密码锁发展趋势电子密码锁应用于金融业，其根本的作用是“授权”，即被“授权”的人才可以存取钱、物。广义上讲，金融业的“授权”主要包括以下三种层次的内容：1、授予保管权，如使用保管箱
12、、保险箱和保险柜；2、授予出入权，如出入金库、运钞车和保管室；3、授予流通权，如自动存取款。目前，金融行业电子密码锁的应用主要集中在前两个层面上。下面将介绍几种在金融行业中使用较多的电子密码锁以及他们的技术发展方向。当然，以上所说的授权技术在高超，都必须由精良的“锁具”担当承载结构部件，实现开启、闭锁的功能，而且承担实体防护作用，抵抗住或尽量延迟破坏行为，让电子密码锁“软硬不吃”。一般情况下，锁具防盗的关键是锁身外壳、闭锁的部件的强度、锁止形式、配合间隙和布局。提高电子密码锁之防护能力的必然途径是报警，在金融业的许多场所有人值守、有电视监控，具有报警功能，可以综合物理防范和人力防范两种作用。报
13、警的前提是具备探测功能，根据电子密码锁的使用场所和防护要求，可选择多种多样的探测手段。在中国的城市金融业中，实现联网报警已经成为对各金融网点的基本要求。根据国内外的实践经验，金融业实行安全防范风险等级很有必要，即依据使用的防盗报警器材的性能、安装布局和人员值守状况等，可以评估被防护物或区域的防护能力，得出风险等级，其中，电子密码锁的性能至关重要。由于数字、字符、图形图像、人体生物特征和时间等要素均可成为钥匙的电子基于 DS18B20 的多点温度测量系统的设计2信息，组合使用这些信息能够使电子密码锁获得高度的保密性，如防范森严的金库，需要使用复合信息密码的电子密码锁，这样对盗贼而言是“道高一尺，
14、魔高一丈”。组合使用信息也能够使电子密码锁获得无穷扩展的可能，使产品多样化，对用户而言是“千挑百选、自得其所”。1.3设计主要内容及章节简介智能密码锁是由电子电路控制锁体的新型锁具，它采用触摸（键盘）方式输入开锁密码，操作方便。触摸式密码锁的输入部分采用触摸开关（键盘输入），其优于传统的机械开关之处在于：无活动零件，不会磨损，寿命长；使用时静默无声；造价低廉；新颖别致。主要任务为：以单片机为控制器，设置开锁密码，利用软件与硬件结合的方法来实现。本系统由 STC89C52 单片机系统（主要是 STC89C52 单片机最小系统）、44 矩阵键盘、LCD1602 显示和报警系统等组成，具有设置、修改
15、6 位用户密码、超次报警、超次锁定、密码错误报警功能（本设计由 P0 口控制 LCD显示，密码正确显示 OPEN！密码错误显示 error！超过三次输入错误自动锁定。由P1 口控制矩阵键盘含有 09 数字键和 AF 功能键。）。本系统成本低廉，功能实用。 章节介绍如下： 第一章，主要简单的介绍了一下选题的根据和本设计的主要内容。第二章，主要讲述的是设计方案的比较、选取和论证。这是设计前期必不可少的一个工作流程。第三章，主要讲述的是系统硬件的设计，其中包括对各器件的选取、性能、特点、各管脚作用、在实物中的作用等都进行了详细的描述。第四章，主要讲述的是系统软件的设计，对各个所要完成的功能作了较为具
16、体的解释，并利用流程图表示出来。第五章，主要讲述的是系统的仿真和在实物的调试，并将调试后的结果以图文形式，在文中体现。第六章，主要讲述的是在设计过后，对设计进行的一个综合性的总结。2 总体设计方案的确定2.1电子密码锁设计的具体要求（1）本设计为了防止密码被窃取，要求在输入密码时在 LCD 屏幕上显示“*”号。（2）设计开锁密码六位密码的电子密码锁。（3）能够在密码正确时在 LCD 上显示 OPEN，密码错误时显示 ERROR，输入密码时显示 INPUT PASSWORD。（4）实现输入密码错误 3 次，自动锁定。（5）44 矩阵键盘其中包括 09 的数字键和 AD 的功能键和*、#按键。毕业
17、设计 3（6）本设计具备报警功能，当输入密码错误时蜂鸣器响提示。（7） 密码可以由用户自己修改设定（只支持 6 位），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。2.2总体设计方案选定方案一：采用数字电路控制用以 74LS112 双 JK 触发器构成的数字逻辑电路作为密码锁的核心控制，共设了 9 个用户输入键，其中只有 4 个是有效的密码按键，其他的都是干扰按键，若按下干扰按键，输入电路自动清零，原先输入的密码无效，需要重新输入；如果用户输入密码的时间超过 10 秒（一般情况下，用户不会超过 10 秒，若用户觉得不便，还可以修改）电路将报警 20 秒，若电路连续报
18、警三次，电路将锁定键盘 2 分钟，防止他人的非法操作。采用数字电路设计的方案好处是设计简单，但是控制的准确性和灵活性差，故不采用。方案二：采用一种是用以 STC89C52 为核心的单片机控制方案。选用单片机 STC89C52 作为本设计的核心元件，利用单片机灵活的编程设计和丰富的 IO 端口，及其控制的准确性，外接 LCD1602 显示器用于显示作用。其原理如下图 2.1 所示：2.1 单片机控制密码锁原理图可以看出方案二控制灵活，准确性好且保密性强还具有扩展功能，根据现实生活的需要，采用方案二。3 系统硬件设计3.1单片机最小系统设计3.1.1 设计电路原理基于 DS18B20 的多点温度测
19、量系统的设计4本设计主要由单片机、矩阵键盘、液晶显示器和密码存储等部分组成。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，实际使用时只要将单片机的负载由继电器换成电子密码锁的电磁铁吸合线圈即可，当然也可以用继电器的常开触点去控制电磁铁吸合线圈。本系统共有两部分构成，即硬件部分与软件部分。其中硬件部分由电源输入部分、键盘输入部分、密码存储部分、复位部分、晶振部分、显示部分、报警部分、开锁部分组成，软件部分对应的由主
20、程序、初始化程序、LCD 显示程序、键盘扫描程序、启动程序、关闭程序、建功能程序、密码设置程序、EEPROM 读写程序和延时程序等组成。其原理框图如图 3.1 所示。STC89C52键盘输入复位电路密码存储电路电源输入显示电路报警电路开锁电路晶振电路3.1 电子密码锁原理框图3.1.2单片机的定义单片机是单一的、体型微小的计算机，它是集成了微处理器（CPU）、存储器（RAM）、输入 /输出接口电路 （I/O 口）、定时/ 计数器和中断系统等功能部件在同一块半导体芯片上 12。这些功能部件能在软件的操控下精确、快速、高效率地完成设计者预先想要得到的控制结果。单片机能单独地完成现代工业控制中所要求的智能化控制功能，这一点是微处理器无法做到的。单片机的最大特征是，它有唯一的、特意为嵌入式的使用而设计的体系结构、指令系统。如今的单片机还拥有了中断单元、定时单元及 A/D 转换电路等，使它的内部结构变得更加繁杂、功能也变的更加强大了，从而使得单片机的应用范围愈来愈广。所以我们能够把单片机作为一个单芯片微控制器的形式来理解。
