学号：20095042023本科毕业设计学 院 物理电子工程学院 专 业 电子信息工程 年 级 2009 级 姓 名 蔡小航 设计题目 用24C04与1602LCD设计电子密码锁 指导教师 马占卿 职称 副教授 2013年5月15日目 录摘 要1Abstract11概述12电子锁设计的意义及本设计特点23系统设计33.1系统总结构设计图33.2 开锁机构设计34主要芯片介绍34.1主控芯片AT89S51单片机的简介34.2 1602液晶显示器44.3 24C04 E2PROM存储器芯片65系统硬件设计75.1矩阵键盘的设计75.2 1602显示电路设计95.3开锁电路95.4报警电路106软件设计107电路图的绘制127.1 Protues中仿真图127.2 Protel中设计原理图127.3 Protel中PCB板图138结论13致谢14参考文献14附录15用24C04与1602LCD设计电子密码锁学生姓名：蔡小航 学号：20095042023 学 院：物理电子工程学院 专业：电子信息工程 指导教师：马占卿 职称：副教授摘 要：本文设计以AT89S51为主控芯片，带有密码输入键盘、存储单元24C04、显示单元1602LCD，通过LED的亮与灭表示电子锁的打开与锁闭。首先介绍了发展电子密码锁的必要性、可行性及市场前景，其次介绍了主要芯片各个引脚的功能及其控制原理。最后详细说明了电子密码锁的设计原理。关键词: AT89S51；电子密码锁；24C04；1602LCDThe Design of Electronic Locks Based on 24C04 and 1602LCDAbstract: This paper is designed by AT89S51 as the main chip, with a password input keyboard, peripheral clock reset circuit, a storage unit 24C04, display unit 1602LCD. The electronic locks unlock and locking is replaced by LED lights on and off. The necessary feasibility and market prospects of the electronic locks is introduced firstly secondly, the paper introduce the function of each pin of the main chip and the control principles. Finally, the paper detailed describe the principles and programming process of the electronic lock.Keywords: AT89S51; electronic lock; 24C04; 1602LCD1概述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的尤其的突出，锁是置于可启闭的器物上,用以关住某个确定的空间范围或某种器具的,必须以钥匙或暗码打开扣件。由于传统的机械锁构造的简单，被撬的事件屡见不鲜。锁具发展到现在已有若干年的历史了，人们对它的结构、机理也研究得很透彻，因此，不用钥匙就能打开的方法和工具也层出不穷。盗贼还想方设法利用高科技手段撬门开锁，使广大居民防不胜防。传统锁具都存在致命的弱点：第一、锁芯采用常见的铜、铝、锌等材料，抵抗不了强力破坏；第二、锁具制作工艺、技术落后无法阻止技术手段的开启。目前，市场上很多国内外的锁具，实际上都不具备真正的防盗功能。在惯偷面前，两根钢丝或几件简单的工具就可以把这些锁打开，主要是锁具的技术原理太过简单。随着科技的进步，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。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，因此研究它具有重大的现实意义1。2电子锁设计的意义及本设计特点单片机，亦称单片微电脑或单片微型计算机。它是把中央处理器（CPU）、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、输入/输出端口（I/0）等主要计算机功能部件都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机2。计算机的产生加快了人类改造世界的步伐，但是它毕竟体积大。微计算机（单片机）在这种情况下诞生了，它为我们改变了什么？纵观我们现在生活的各个领域，从导弹的导航装置，到飞机上各种仪表的控制，从计算机的网络通讯与数据传输，到工业自动化过程的实时控制和数据处理，以及我们生活中广泛使用的各种智能IC卡、电子宠物等，这些都离不开单片机3。以前没有单片机时，这些东西也能做，但是只能使用复杂的模拟电路，然而这样做出来的产品不仅体积大，而且成本高，并且由于长期使用，元器件不断老化，控制的精度自然也会达不到标准。在单片机产生后，我们就将控制这些东西变为智能化了，我们只需要在单片机外围接一点简单的接口电路，核心部分只是由人为的写入程序来完成。电子密码锁可以在日常生活和现代办公中，住宅与办公室的安全防范、单位的文件档案、财务报表以及一些个人资料的保存等多种场合使用，大大提高了主人物资的安全性。目前使用的密码锁种类繁多，各具特色。本文从经济实用的角度出发，采用AT89S51单机，研制了一款具有防盗自动报警功能的电子密码锁，同时通过LCD1602增强了可读性。该密码锁设计方法合理，简单易行，成本低，符合住宅、办公室用锁要求，具有一定的推广价值。系统设置6位密码，密码通过键盘输入，若密码正确，则将锁打开。密码由用户自己设定，在开锁状态下，用户可自行修改密码。具有自动报警功能。一是密码输入错误3次，则报警保证了系统的安全性。系统工作时，用户通过按键输入6位密码，单片机将输入密码与设定密码进行比较。若密码正确，则发出开锁信号，将门打开系统不报警。若密码不正确系统提示重新输入密码，重新输入密码的次数不能超过3次，若3次输入的密码都不正确，则发出报警信号4。3系统设计3.1系统总结构设计图本设计由主控芯片51单片机，24C04断电存储电路、单片机时钟电路，LCD1602显示电路、键盘和开锁电路组成。单片机控制整个系统的执行过程,如图1所示。开锁控制电路 89S51单片机24C04掉电存储LCD1602显示电路矩阵键盘控制指示电路输入错误锁定键盘延时报警控制电路图1单片机控制整个系统的执行过程3.2 开锁机构设计密码锁工作时通过单片机送给开锁执行机构，电路驱动电磁锁吸合，从而达到开锁的目的。本设计通过P2.7接一个发光二极管代替电磁阀。当用户输入密码正确而且是在规定的次数输入之内，单片机便输出开门信号送到开锁驱动电路，然后驱动电磁锁达到开门目的。如图2所示。密码正确AT89S51开锁驱动电路电磁阀图2开锁机构4主要芯片介绍4.1主控芯片AT89S51单片机的简介AT89S51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用Atmel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，Atmel的AT89S51是一种高效微控制器5。芯片如图3所示。图3 AT89S51芯片4.2 1602液晶显示器1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号的点阵型液晶模块。它由若干个5*7或者5*11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以它不能很好地显示图形。1602LCD是指显示的内容为16*2,即可以显示两行，每行16个字符液晶模块6。4.2.1管脚功能1602采用标准的16脚接口，其中：第1脚：VSS为电源地第2脚：VCC接5V电源正极第3脚：V0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高（对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度）。第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。第5脚：RW为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。第6脚：E端为使能端,高电平时读取信息，负跳变时执行指令。第714脚：D0D7为8位双向数据端。第1516脚：空脚或背灯电源。15脚背光正极，16脚背光负极7。4.2.2 LCD1602的指令格式(1)清屏指令功能： 清除液晶显示器，即将DDRAM的内容全部填入“空白”的ASCII码20H； 光标归位，即将光标撤回液晶显示屏的左上方； 将地址计数器(AC)的值设为0。(2)光标归位指令功能： 把光标撤回到显示器的左上方； 把地址计数器(AC)的值设置为0； 保持DDRAM的内容不变。(3)进入模式设置指令功能：设定每次定入1位数据后光标的移位方向，并且设定每次写入的一个字符是否移动。参数设定的情况如下所示：位名设置I/D=0写入新数据后光标左移，I/D=1写入新数据后光标右移。SH=0写入新数据后显示屏不移动，SH=1且I/D=0写入新数据后显示屏整体右移1个字符8。(4)显示开关控制指令功能：控制显示器开/关、光标显示/关闭以及光标是否闪烁。参数设定的情况如下：位名设置D=0显示功能关，D=1显示功能开，C=0无光标，C=1有光标，B=0光标闪烁，B=1光标不闪烁。(5)设定显示屏或光标移动方向指令功能：使光标移位或使整个显示屏幕移位。参数设定的情况如下：S/C R/L设定情况00光标左移1格，且AC值减1。01光标右移1格，且AC值加1。10显示器上字符全部左移一格，但光标不动 。11显示器上字符全部右移一格，但光标不动9。(6)功能设定指令功能：设定数据总线位数、显示的行数及字型。参数设定的情况如下：位名设置 DL=0数据总线为4位，DL=1数据总线为8位，N=0显示1行，