1、毕业论文刘露露目录 第一章 引言 .51.1 电子密码锁的背景 .51.2 电子密码锁的简介 .51.3 电子密码锁的发展趋势 .51.4 本设计所要实现的目标 .6第二章 系统硬件设计 .72.1 单片机 .72.2 矩阵键盘接口电路 .72.3 LED 显示 .72.4 报警系统 .82.5 电源输入部分 .82.6 密码存储部分 .82.7 晶振部分 .82.8 复位部分 .92.9 开锁部分 .9第三章 系统软件设计 .103.1 主程序流程 .103.2 键功能流程 .113.3 密码设置流程 .123.4 开锁流程 .13毕业论文基于单片机的电子密码锁设计The Design of
2、 Electronic Password-lock with SCM学生姓名：刘露露院系： 物理与电子科学学院专业： 电子信息科学与技术班级： 电子 2班指导老师：李季教师职称：教授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其突出，传统的机械锁由于其构造简单，安全性能低，无法满足人们的需求。随着电子产品向智能化和微型化的不断发展，单片机已成为电子产品研制和开发中首选的控制器，所以具有防盗报警功能的电子密码控制系统逐渐代替传统的机械式密码控制系统，克服了机械式密码控制的密码量少，安全性能差的缺点。关键词:密码锁 单片机 报警AbstractWith the improvemen
3、t of peoples living standards,it has become particularly prominent about how to achieve Anti-theft family.The traditional mechanical lock has such shortcoming as simple structure ,Low security ,it cant meet peoples demands.As electronic products are developing towards intelligence and minimization,s
4、ingle-chip computers(SCM) have become the first choice for controllers in the development of electronic products.Therefore, the electronic anti-theft alarm function password control system and gradually replace the traditional mechanical password control system,Overcome the low mechanical password c
5、ontrol password and the shortcomings of poor safety performance第一章 引言1.1电子密码锁的背景随着社会科技的进步，锁已发展到了密码锁、磁性锁、电子锁、激光锁、声控锁等等。在传统钥匙的基础上，加了一组或多组密码，不同声音，不同磁场，不同声波，不同光束光波，不同图像。 （如指纹、眼底视网膜等）来控制锁的开启。从而大大提高了锁的安全性，使不法之徒无从下手，人们也就能对自身财产安全有了更多的保障。当今安全信息系统应用越来越广泛，特别在保护机密、维护隐私和财产保护方面起到重大作用，而基于电子密码锁的安全系统是其中的组成部分，因此研究它具有
6、重大的现实意义。1.2电子密码锁简介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。其特点如下：1) 保密性好，编码量多，远远大于弹子锁。随机开锁成功率几乎为零。2) 密码可变，用户可以随时更改密码，防止密码被盗，同时也可以避免因人员的更替而使锁的密级下降。3) 误码输入保护，当输入密码多次错误时，报警系统自动启动。4) 无活动零件，不会磨损，寿命长。5) 使用灵活性好，不像机械锁必
7、须佩带钥匙才能开锁。6) 电子密码锁操作简单易行，一学即会。1.3 电子密码锁的发展趋势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，且易出现故障，人们常需携带多把钥匙，使用极不方便，且钥匙丢失后安全性即大打折扣。针对这些锁具给人们带来的不便若使用机械式钥匙开锁，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。它的出现为人们的生活带来了很大的方便，有很广阔的市场前景。由于电子器件所限，以前开发的电子密码锁，
8、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，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，也有使用早先的20 引角的 2051 系列单片机来实现的，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，实现了真真的电子加密，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 。10出于安全、方便等方面的需要许多电子密码锁已相继问世。但这类产品的特点是针对特
9、定有效卡、指纹或声音有效，且不能实现远程控制，只能适用于保密要求高且供个人使用的箱、柜、房间等。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信息，组合使用这些信息能够使电子防盗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防盗锁，这样对盗贼而言是“道高一尺、魔高一丈”。组合使用信息也能够使电子防盗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”。可以看出组合使用电子信息是电子密码锁以后发展的趋势。1.4 本设计所要实现的目标本设计采用单片机为主控芯片，结合外围电路，组成电子密码锁，用户想要打开锁，必先通过提供的键盘输入正确的密码才
10、能将锁打开，密码输入错误有提示，为了提高安全性，当密码输入错误三次将报警。密码可以由用户自己修改设定，锁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。第二章 系统硬件设计此次课程设计基于单片机控制的电子密码锁，接到课题后，根据老师布置的任务和相关要求，结合主要设计条件，我设计了如下方案，其总体方案设计如下：AT89C51键盘输入复位电路密码存储电路晶振电路电源输入显示电路报警电路开锁电路本系统由单片机系统、矩阵键盘、LED 显示和报警系统组成。2.1单片机：此次课题采用一种是用以 80C51 为核心的单片机控制方案。利用单片机灵活的编程设计和丰富
11、的 IO 端口，及其控制的准确性，进行电子密码锁的设计。2.2 矩阵键盘接口电路：由于本设计所用到的按键数量较多而不适合用独立按键式键盘。采用的是矩阵式按键键盘，它由行线和列线组成，也称行列式键盘，按键位于行列的交叉点上，密码锁的密码由键盘输入完成，与独立式按键键盘相比，要节省很多I/O 口。本设计中使用的这个 4*4 键盘不但能完成密码的输入还能作特别功能键使用，比如清空显示功能等。键盘的每个按键功能在程序设计中设置。设有09 十个数字密码，和确认键，设置，开锁，清空，启动，关闭。2.3 LED显示：此次课程设计 6 密码 6 显示器，按键后即显示，动态显示。根据按键次数，第一位显示器显示第
12、一次按的密码，第二位显示器显示第二次按的密码，第三位显示器显示第三次按的密码，依此第六位显示器显示第六次按的密码，按键完成后按确认键后，密码对则执行相关动作，不同则显示器清零，等待重新输入。2.4报警系统： 此次课程设计，当按键三次错误后，系统报警，报警装置由一扬声器实现，从 P2.7 口输出脉冲，使扬声器鸣报警。2.5 电源输入部分：密码锁主控制部分电源需要用 5V 直流电源供电，把频率为 50Hz、有效值为 220V 的单相交流电压转换为幅值稳定的 5V 直流电压。其主要原理是把单相交流经过电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路转换成稳定的直流电压。2.6 密码存储部分：用 EPROM
13、芯片 AT24C02 存储密码。AT24C02 是美国 Atmel 公司的低功耗 CMOS 型 E2PROM，内含 2568 位存储空间，具有工作电压宽(2.55.5 V)、擦写次数多(大于 10000 次)、写入速度快(小于 10 ms)、抗干扰能力强、数据不易丢失、体积小等特点。而且他是采用了 I2C 总线式进行数据读写的串行器件，占用很少的资源和 IO 线，并且支持在线编程，进行数据实时的存取十分方便。AT24C02 中带有的片内地址寄存器。每写入或读出一个数据字节后，该地址寄存器自动加 1，以实现对下一个存储单元的读写。所有字节均以单一操作方式读取。为降低总的写入时间，一次操作可写入多
14、达 8 个字节的数据。I2C 总线是一种用于 IC 器件之间连接的二线制总线。他通过 SDA(串行数据线) 及SCL(串行时钟线)两根线在连到总线上的器件之间传送信息，并根据地址识别每个器件。AT24C02 正是运用了 I2C 规程，使用主从机双向通信，主机(通常为单片机) 和从机 (AT24C02)均可工作于接收器和发送器状态。主机产生串行时钟信号( 通过 SCL 引脚)并发出控制字，控制总线的传送方向，并产生开始和停止的条件。无论是主机还是从机，接收到一个字节后必须发出一个确认信号ACK。 AT24C02 的控制字由 8 位二进制数构成，在开始信号发出以后，主机便会发出控制字，以选择从机并
15、控制总线传送的方向。2.7 晶振部分：AT89S51 引脚 XTAL1 和 XTAL2 与晶体振荡器及电容 C2、C1。晶振、电容 C1 C2 及片内与非门（作为反馈、放大元件）构成了电容三点式振荡器，振荡信号频率与晶振频率及电容 C1、C2 的容量有关，但主要由晶振频率决定，范围在 033MHz 之间，电容 C1、C2 取值范围在 530pF 之间。根据实际情况，本设计中采用 12MHZ 做为系统的外部晶振。电容取值为 20pF。20pFC31MHzXTAL2.8 复位部位：单片机复位是使 CPU 和系统中的其他功能部件都处在一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作，无论是在单片机刚开始接上
16、电源时，还是断电后或者发生故障后都要复位根据实际情况选择如图 4-6 所示的复位电路。该电路在最简单的复位电路下增加了手动复位按键，在接通电源瞬间，电容 C1 上的电压很小，复位下拉电阻 上的电压接近电源电压，即 RST 为高电平，在电容充RST电的过程中 RST 端电压逐渐下降，当 RST 端的电压小于某一数值后，CPU 脱离复位状态，由于电容 C1 足够大，可以保证 RST 高电平有效时间大于 24 个振荡周期，CPU 能够可靠复位。增加手动复位按键是为了避免死机时无法可靠复位。当复位按键按下后电容 C1 通过 R5 放电。当电容 C1 放电结束后，RST 端的电位由 R5 与 R6 分压
17、比决定。由于 R5R6 因此 RST 为高电平，CPU 处于复位状态，松手后，电容 C1 充电，RST 端电位下降，CPU 脱离复位状态。R5的作用在于限制按键按下瞬间电容 C1 的放电电流，避免产生火花，以保护按键触电。 K4756uV2.9 开锁部分：开锁控制电路的功能是当输入正确的密码后将锁打开。系统使用单片机其中一引脚线发出信号，经三极管放大后，由继电器驱动电磁阀动作将锁打开。用户通过键盘任意设置密码，并储存在EEPROM中作为锁码指令。只有用户操作键盘时，单片机的电源端才能得到3V电源，否则单片机处于节电工作方式。开锁步骤如下：首先按下键盘上的开锁按键，然后利用键盘上的数字键09输入密码，最后按下确认键。当用户输入一密码后，单片机自动识码，如果识码不符，则报警。只有当识码正确，单片机才能控制电子锁内的微型继电器吸台。当继电器吸台以后带动锁杆伸缩，这时，锁勾在弹簧的作用下弹起，完成本次开锁。开锁以后，单片机自动清除掉由用户输人的这个密码。第三章 系统软件设计本系统软件设计由主程序、初始化程序、LCD 显示程序、键盘扫描程序、键功能程序、密码设置程序、EEPROM 读写程序和延时程序等组成。主要程序设计流程图如下所示：3.1主程序流程开始初始化键盘扫描启动程序键盘扫描键功能程序结束关闭程序图3-1 主程序流程图
