毕业设计论文-基于单片机的电子密码锁设计.docx

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1、毕业设计论文基于单片机的电子密码锁设计目录1 .引言11.1 课题背景和迤义I1.2 电子密码锁发展趋势I2 .总体设计方案12.1 电子密码锁设计的具体要求I2.2 总体设计方案22.3 系统总体设计原理33 .电子密码锁的硬件设计43.1 主控芯片STC89C5243.2 存储电路53.3 1.CD显示模块63.4 单片机G小系统73.5 报警电路83.6 开锁电路83.7 键盘输入模块94 .电子密码锁的软件设计94.1 主程序94.2 按谖软件设计104.3 密码设置软件设计I1.4.4 开锁软件设计125 .调试与实现135.1 软件调试135.2 PrO1.eUS仿真145.3 P

2、rote199SE电路设计155.4 硬件调试166 .结论19参考文献211 .引言1.1 课题背景和意义随着电子技术和计算机技术的七速发展，单片机性的不断完善，性能价格比显著提高，技术日趋完善。由于单片机具有体积小、重量轻、价格便宜、功耗低、控制功能强及运算速度快等特点，因而在国民经济建设、军事及家用电器等各个领域均得到了广泛的应用。本设计利用单片机及附加电子元器件实现数据采集和控制算法，来完成某一实际功能，检验并提高同学对整体电路设计和把握能力，了解单片机系统设计流程，以及电路板的实际制作和调试能力。同时也加强对数字电路、单片机和微机原理等课程知识的实际应用能力，也为同类产品的进一步发展

3、奠定理论和实践基础。随着人们生活水平的提裔和安全意识的加强，对安全的要求也就越来越高。锁自古以来就是把守护门的铁将军，人们对它要求收高，既要安全可靠的防盗，又要使用方便,这也是制锁者长期以来研制的主题（随着电子技术的发展，各类电子产品应运而生,电子密码锁就是其中之一。据有关资料介绍，电子密码锁的研究从20世纪30年代就开始了，在些特殊场所早就有所应用。这种锁是通过键盘输入组密码完成开锁过程。研究这种锁的初衷，就是为提高锁的安全性。由于电子锁的密钥量（密码晶）极大，可以与机械锁配合使用，并且可以避免因钥匙被仿制而留下安全隐患。电子锁只需记住组密码，无需携带金属钥匙，免除了人们携带金属钥匙的烦恼，

4、而被越来越多的人所欣赏。电子锁的种类繁多，例如数码锁，指纹锁，磁卡锁，IC卡锁，生.物锁等。但较实用的还是按键式电子密码锁。20世纪80年代后，随着电子锁专用集成电路的出现，电子锁的体积缩小，可靠性提高,成本较高，是适合使用在安全性要求较的场合，且需要有电源提供能量，使用还局限在一定范困，难以普及，所以对它的研究一直没有明显进展。目前，在西方发达国家，电子密码锁技术相对先进，种类齐全，电子密码锁己被广泛应用于智能门禁系统中，通过多种更加安全，更加可独的技术实现大门的管理。在我国电子锁盛体水平尚处于国际上70年代左右，电子密码锁的成本还很高，市场上仍以按键电子锁为主，按键式和卡片钥匙式电子锁已引

5、进国际先进水平，现国内有几个厂生产供应市场。但国内自行研制开发的电子锁，其市场结构尚未形成，应用还不广泛。IS内的不少企业也引进了世界上先进的技术，发展前景非常可观。希望通过不断的努力，使电子密码锁在我国也能得到广泛应用山。1.2 电子密码锁发展趋势电子密码锁应用金融业,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:种以次的内容：(I)授予保管权，如使用保管箱、保险箱和保险柜：(2)授予出入权，如出入金库、运钞乍和保管室：(3)授予流通权，如自动存取款。目前，金融行业电了密码锁的应用主要集中在前两个层面上。下面将介绍儿种在金歌行业中使用较多的

6、电子密码锁以及它们的技术发展方向。当然，以上所说的授权技术再高超,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F.锁具防盗的关键是锁身外壳、闭锁的部件的强度、锁止型式、配合间隙和布局。提尚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位两种作用。报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，实现联网报警己经成为对各金融网点的基本要求.根据国内外的实践经脸，金融业

7、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、安装布同和人员值守状况等，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，需要使用更介信息密码的电了密码锁,这样对盗贼而言是“道高尺、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”。2 .总体设计方案1 .1电子密码锁设计的具体要求电子密码锁设计的具体要求如下：(1)本设计为了防止密码被窃取要求在输

8、入密码时在1.CD屏幕上显示*号。(2)设计开锁密码位小于六位密码的电子密码锁。(3)能够1.CD显示在密码正确时显示OPNEOK!.密码错误时显示PASSWORDERROR,输入密码时显示YOURPASSWORD.4 4)44矩阵键盘其中包括0-9的数字键和A-F的功能键.(5)本产品具有报警功能，当输入密码-：次错误时蛭呜器报警(6)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。2. 2总体设计方案方案-：采用数字电路控制。用以741.SII2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，

9、其中只有4个是有效的密码按键，其它的都是干扰按键,若按卜.干扰键，键盘输入电路自动清零，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b,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，若电路连续报警三次，电路将锁定键就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就是设计简单但控制的准确性和灵活性差。故不采用小。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，实现基本的密码锁功能.在单片机的外围电路外接辘入键盘用于密

10、码的输入和一些功能的控制，外接I.CD1602显示器用于显示作用。其原理如图1所示。输入密码电时锁S1.单片机控制需M原理图由图1可知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，此次设计采用此方案。1 .3系统总体设计原理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白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看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发光二极管换成电子密码锁的电磁铁吸合

11、线圈即可系统整体框图如图2所示。K2系统结构据图各模块功能如下：.(1)键盘输入模块：分为密码输入按键与几个功能按键，用于完成密码锁输入功能。.(2)显示模块：用于完成对系统状态显示及操作提示功能。(3)复位电路：完成系统的复位。(4)报警电路：用下完成输错密码时候的警报功能.(5)密码存储模块：用手完成掉电存储功能，使修改的密码断电后仍能保存.(6)开锁电路：应用发光二极管模拟开锁，完成开锁及开锁提示。3 .电子密码锁的硬件设计3. 1主控芯片STC89C523. 1.1单片机STC89C52简介STC89C52是美国ATME1.公司生产的低功耗，高性能CMoS8位单片机，片内含8kbyte

12、s的可系统编程的F1.ash只读程序存储器,器件采用ATME1.公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准8051指令系统及引脚。它集F1.ash程序存储器，既可在线编程(ISP)也可用传统方法进行编程及通用8位做处理器丁单片芯片中，ATME1.公司的功能强大，低价位STC89C52单片机可为您提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域I力主要特性： 与MCS-51兼容 4K字节可编程闪煤存储器 寿命：100o写/擦循环 数据保留时间：IO年 全静态工作：OHZ-24Hz 三级程序存储器锁定 128*8位内部RAM 32可编程I/O级 两个16位定时器/计数器 5个中断源 可编程串

13、行通道 低功耗的闲置和掉电模式 片内振荡器和时钟电路4. 1.2STC89C52功能STC89C52是-种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器(FPEROM-FaIShProgrammab1.eandErasab1.eReadOn1.yMemory)的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATME1.高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATME1.的STC89C52是一种高效做控制器，为很多嵌入式控制系统提供一种灵活性高且价廉的方案，STC89C52芯片引脚图如图3所示。IPI.

14、0VccPIJPO.0P1.2PO.IPI.3PO.2PI.4PO.3PI.5P0.4PI.6H0.5P1.?P0.6REST_P.7RXDrP3.0EArppTXDP3.IA1.t1PKOGiNTtbP,2PSEfTiN1.TP3.3P2.7T(KP3.4P2.6TKP3.5P2,5WRP3.6P2.4RIDP3.7P2.3XTA1.2P2.2XTA1.I1.t2.1.VSSR2.0234567S9IO-H-131415I6171819图3单片机引脚图3. 2存储电路AT24C（）4是美国Atine1.公司的低功耗CMOS型E2PROM,内含256x8位存储空间，具有工作电压宽（2.55.5

15、V）、擦写次数多（大手IO（X）O次）、写入速度快（小于IOm。、抗干扰能力强、数据不易丢失、体积小等特点。而且他是采用了总线式进行数据读写的串行冷件,占用很少的资源和I/O线，并且支持在线编程，进行数据实时的存取十分方便。AT24C04中带仃的片内地址寄存器。每写入或读出个数据字节后，该地址寄存器自动加1，以实现对下个存储单元的读写。所有字节均以单一操作方式读取。为降低总的写入时间，一次操作可写入多达8个字节的数据。PC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SC1.（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。AT24C04正是运用了PC规程，使用主/从机双向通信，主机（通常为单片机）和从机（AT24C04）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SC1.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.A