1、 XXXXXXXXXX XXXX届毕业设计说明书 六位电子密码锁控制系统的设计 院 、 部： xxxxxxxxxxxxxxx 学生姓名： xxx 指导教师： xxxx 职称 xxxxxx 专 业： xxxxxx 班 级： xxxxxxxxxx 完成时间： 2013.05.29 摘 要 如今的生活中机械锁 已经不能满足人们的要求了，这样电子密码锁就广泛的运用到了生活中，随着各式各样的密码锁诞生，对密码锁的要求也越来越高，所以密码锁在以后的生活中有着很大的发展空间。 本次设计中的密码锁采用的是以单片机为核心的电路，设计出来的 安全性高、成本低、功耗低、易操作的电子密码锁。电路中包括了键盘电路、显示
2、电路、报警电路、开锁电路以及掉电存储电路。其中键盘电路采用的是 4*4矩阵型键盘，该键盘电路可以为单片机节省 I/O 口的使用。为了更好的让用户知道输入的信息，在本设计中添加了显示电路。显示电路使用的是使用了单片机的一个串行口 ，用 74LS247驱动数码管发光显示数码，再使用 74LS138控制选位信号就可以完成该系统的显示功能。此显示模块方便而且简单。在安全性能方面，本设计中设计出了报警电路，防止外人胡乱使用密码而产生的不良后果，在输入密码错误三次的时候，电路就会发出报警并且会锁定键盘。这样就可以更好的防止用户以外的人胡乱操作密码锁而造成不必要的损失。在设计中因为要考虑原件成本的问题，所以
3、就用了发光二极管来代替密码锁开锁的功能，根据发光二极管的指示来判断密码锁是否开锁，在发光二极管灯亮的时候，密码锁就打开，发光二极管灯灭，则表示密 码锁打开失败。因为城市的供电一般很难保证百分百的稳定，所以考虑到停电时给用户带来很多的麻烦，所以本设计中用到了拥有掉电存储功能的电路，该电路中主要芯片为 AT24CO2，其中包括了电源电路、电子开关自动切换电路、蓄电池自动充电电路。这样就在停电的情况下密码锁电路依然保持器电路功能。 在本次设计中利用的是汇编语言，经过 keil 的编译，在 protues 中仿真，基本实现了以上的功能。 关键词 ： 单片机； 4*4矩阵型键盘；报警电路；密码锁；开锁电
4、路 ABSTRACT Mechanical lock now life already cant satisfy peoples request, so that electronic combination lock is widely used to the life, with the birth of a variety of combination lock, also more and more high to the requirement of combination lock, so the combination lock in later life has very bi
5、g development space. This combination lock is also used in the circuit with single-chip microcomputer as the core, designed the high safety, low cost, low power consumption, easy to operate electronic combination lock. Includes the keyboard circuit, display circuit, alarm circuit, lock circuit and e
6、lectric storage circuit. The keyboard circuit USES is 4 * 4 matrix keyboard, the keyboard circuit can save MCU I/O port to use. In order to let the user know the input information, add a display circuit in the design. Display circuit using a serial port is the use of the single chip microcomputer, w
7、ith 74 ls247 drive digital tube light emitting display digital, to use 74 ls138 control function of a signal can be completed the system display. The display module is convenient and simple. In the field of safety performance, we design in the design of the alarm circuit, preventing outsiders advers
8、e consequences as a result of the random use password, input the wrong password three times, will send out alarm circuit and will lock the keyboard. So you can better prevent users from outside mishandled combination lock and cause unnecessary loss. Because want to consider in the design of the cost
9、 of the original, so the light emitting diode was used instead of a combination lock unlock function, according to the light emitting diode is to determine whether a combination lock, at the time of led lights, combination lock is opened, led lights, combination lock open failure. Because the citys
10、power supply, generally it is difficult to guarantee the stability of hundred of, so considering the power failure caused a lot of trouble to the user, so this design was used with electrical storage function circuit, main chip in this circuit for AT24CO2, including the power supply circuit, electro
11、nic automatic switch, battery charging circuit automatically. Thus in the case of power failure combination lock remains device circuit function. Using assembly language, in this design through the keil compiler, in protues simulation, basically achieved the above functions. Keyword： SCM； 4*4 matrix
12、 keyboard； alarm circuit； combination lock； the lock circuit 目 录 1 方案论证 . 1 1.1 设计要求 . 1 1.2 方案比较 . 1 1.3 方案的选择 . 3 2 硬件电路及功能模块设计 . 5 2.1 AT89S51 的芯片简介 . 5 2.2 LED 显示电路 . 6 2.3 单片机最小系统与复位电路设计 . 6 2.4 晶振电路 . 7 2.5 开锁机构 . 8 2.6 按键电路的设计 . 9 2.7 AT24C02 存储单元的设计 . 10 2.8 密码锁的电源电路的设计 . 10 2.9 电子开关切换电路 . 1
13、1 2.10 蓄电池自动充电电路 . 12 2.11 设计总框图 . 13 3 程序设计 . 14 3.1 模块介绍 . 14 3.2 程序流程图的设计 . 14 3.2.1 主流程图 . 14 3.2.2 键盘扫描子程序 . 15 3.2.3 LED 显示子程序 . 16 3.2.4 密码比较和报警程序 . 17 4 仿真 . 18 4.1 系统的总仿真图 . 18 4.2 部分仿真情况 . 18 参考文献 . 21 致 谢 . 23 附录 1 程序清单 . 24 附录 2 总原理图 . 30 1 1 方案论证 1.1 设计要求 （ 1）本设计为了防止密码被窃取要求在输入密码时在 LED屏幕
14、上显示 “ -”号。 （ 2）设计开锁密码位六位密码的电子密码锁。 （ 3）能够 LED 显示在密码正确时显示“ - - - - - -”，密码错误时显示“ 000000”，输入密码时显示键入的数字。 （ 4）实现输入密码错误超过限定的三次电子密码锁定。 （ 5） 4 4的矩阵键盘其中包括 0-9的数字键和 A-F的功能键 （ 6）本产品具备报警功能，当输入密码错误时蜂鸣器响并且 LED 灯亮。 （ 7）密码可以由用户自己修改设定（只支持 6位密码），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 。 1.2 方案比较 方案一：采用数字电路控制。图 1所示为原理方框图
15、： 图 1 数字密码锁电路方框图 密码修改电路 键盘输入 开锁电路 密码校验电路 执行电路 限时报警 报警次数检测 市电供电电路 锁定 5 分钟 蓄电池 电子切换开关关 检测电路 充电电路 开 始 计 时 消除报警信号 正确 锁定脉冲 电源 VCC 220V 6V 开门 2 采用数字电路设计密码锁，采用此方案设计过程比较简单。其核心控制由74LS112双 JK触发器构成的数字逻辑电路，一共采用了 9个输入键， 9个键中有4个是有效的密码按键，其余的则是为干扰设计的按键，如果按下了干扰的按键，键盘输入电路就会自动清零，原先输入的密码报废，需要输入新的密码；对于用户输入密码的时间也有控制，如果用户
16、输入密码的时间超过了 40S的话，电路将会报警，电路如果连续报警三次的话，电路将会锁定键盘，并且五分钟内不能使用，以 此来防止其他的人非法操作。电路的组成分为两大部分：密码锁电路和备用电源 USP，设置备用电源则是为了停电做准备的，否则停电的时候用户将会用不了密码锁，这样会对用户造成很大的麻烦，所以才设置了备用电源。 密码锁电路包含：键盘输入、密码修改、密码检测、开锁电路、执行电路、报警电路、键盘输入次数锁定电路。 方案二：本方案采用是以 89S51为核心的单片机控制方案。利用单片机的灵活性和丰富的 I/0端口，以及其控制的准确性，实现密码锁的基本功能，不但能实现基本的密码锁功能，还能添加调电
17、存储、声光提示甚至添加遥控控制功能。其原理如图 2所示。 图 2 单片机控制方案 方案三：采用 EDA技术设计六位电子密码锁， 作为通用电子密码锁，主要由三个部分组成：数字密码输入电路、密码锁控制电路和密码锁显示电路。 （ 1） 密码锁输入电路包括时序产生电路、键盘扫描电路、键盘译码电路等几个小的功能电路。 (2) 密码锁控制电路包括按键数据的缓冲存储电路，密码的清除、存储、激活电锁电路 (寄存器清除信号发生电路 )，密码核对 (数值比较电路 )，解锁电路 (开 /关门锁电路 )等几个小的功能电路。 （ 3）密码显 示电路主要是在液晶显示屏显示输入的数值。 矩阵 键盘 控制 89S51 单片机
18、 AT24C02 掉电储存 输入错误锁定键盘 延时报警控制电路 开锁控制电路 指示电路 串口显示电路 3 EDA设计整个密码锁的总框图如图 3所示： 图 3 EDA 设计整个密码锁的总框图 1.3 方案的选择 通过比较 1.2中的三种方案，单片机这种方案比其它两种方案活动空间要大一些，不仅能实现密码锁的功能而且有着很大的发展空间，而且还可以对系统进行升级，所以我就采用了第二种方案。 本方案采用是以 89S51为核心的单片机控制方案。利用单片机的灵活性和丰富的 I/0端口，以及其控制的准确性，实现密码锁的基本功能。 初步的设计构想如下： 输入密码采用的是矩阵键盘，包括了 10 个数 字键和 6个
19、功能键。 用 LED数码管显示所输入的密码，用 74JS247 驱动数码管发光显示数码，用74LS138控制各位显示器分时进行显示。 因为开锁显示比较麻烦，所以用发光二极管代替开锁电路，当发光二极管灯亮的时候则表示密码正确，并且开锁。 当密码输入错误次数超过三次的时候，系统会发出警报。 电源接通后，数码管显示为“ 000000”，设置初始密码为“ 123456”，在键盘上依次按下“ 123456”时便会开锁。这样可以预防停电后再次来电时没有密码可以用，锁打不开的问题。 按“ C”键，清除显示器为“ 000000” 。 如果想要重新设置密码，则先输入密码然后再按“ *”键。 输入密码完成后，按“ D”键。如果输入的密码和设置的密码相同，则开门。寄存器 A 寄存器 B 比较器 BCD 七段密码显示 LED 显示 输入模块 显示模块 4 否则显示器清 0。 软件的设计包括了键盘值得扫描， LED显示程序，报警程序，开锁程序等等。
