本科生学年论文（设计）(2011级)论文（设计）题目 基于protues的电子密码锁设计 作 者 系 专业 电气信息工程 班 级 电子1102 指导教师（职称） 字 数 成果完成时间 2013-12-26 杭州师范大学钱江学院教学部制基于protues的电子密码锁设计摘 要：本文以AT89C51单片机为核心器件，结合按键电路、LED数码管显示电路、报警指示电路和开锁机构，利用单片机灵活的编程设计和丰富的I/O端口，及其控制的准确性通过软件程序来控制整个系统实现电子密码锁的基本功能,其主要具有如下功能：密码通过键盘输入，若密码正确，则将锁打开密码输入错误，蜂鸣器将报警提示用户可以自由设定密码本密码锁具有设计方法合理，简单易行成本低，安全实用等特点，具有一定的推广价值。关键词：AT89C51；电子密码锁；功能The design of electroniclock on the ProtuesAbstract: Based on the AT89C51 single-chip microcomputer as the core device, combining with the key circuit, LED digital tube display circuit, an alarm circuit and unlocking mechanism, design the whole system to achieve the basic functions of electronic cipher lock by its flexible programming , rich I / O port, and accuracy basing on the software program . With the following functions :Input password through the keyboard, if the password is correct, lock will open If the password is error, the buzzer will alarm Users can freely set the password The lock has some features like a reasonable design methods，simple to work，low cost and security，it also has some promotion value.Key words: AT89C51 ; Electronic lock ; Function目录第一章 引言11.1 研究背景11.2 应用现状12.1 Protues软件概述22.2 Protues软件的功能和特点2第三章 电子密码锁电路的设计23.1 电子密码锁的工作原理23.2系统的总体思路设计33.3主要元器件介绍33.3.1 AT89C51介绍33.3.2 LED数码管介绍53.3.3 LED矩阵键盘介绍6第四章 电子密码锁的仿真分析64.1 Protues原理图设计64.1.1单片机主控制模块（含晶振、复位基本工作电路）74.1.2键盘输入模块74.1.3显示模块84.1.4报警模块和开锁模块94.2仿真效果总图10总结10参考文献10附录11基于protues的电子密码锁设计第一章 引言1.1 研究背景电子线路的设计需要经过设计方案提出、方案验证和修改三个阶段，有时甚至需要经过多次的反复。传统的设计方法一般是采用搭接实验电路的方法进行，这种方法费时、费用高、效率低。随着计算机技术水平的不断提高，电子线路设计仿真软件迅速发展起来，EDA1（Electronic Design Automation 电子设计自动化）技术应运而起，功能日益强大，运行速度快，使得电子线路设计人员能在计算机上完成电路的功能设计、逻辑设计、性能分析等等。Protues软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。1.2 应用现状现今常见的密码锁设计主要有两种方案，一种是中规模集成电路控制的方案，另一种是单片机控制的方案。对于采用集成电路控制的方案，其中的编码电子锁电路分为编码电路、控制电路、复位电路、解码电路、防盗报警电路、门铃电路，而电子锁主要由输入元件、电路(包括电源)以及锁体三部分组成。显然此种方案的物理实现结构较为复杂且重新设置密码、输入密码的操作过程也会给用户带来一定的不方便；而利用单片机控制的方案，由于单片机灵活的编程设计和丰富的I/O端口，及其控制的准确性，不但能实现基本的密码锁功能，还能添加掉电存储、声光提示甚至添加遥控控制功能，但其也有一定的局限性，就在于其控制原理的复杂以及要求设计人员具有更加良好的程序设计能力，调试较为繁琐，否则程序一旦跑飞将造成意想不到的损失。通过对这两种方案的优缺点比较，再考虑到本人自己对单片机设计具有一定的基础，所以此次选择利用单片机来进行密码锁的设计。第二章 Protues软件包介绍2.1 Protues软件概述Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。迄今为止是世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年即将增加Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MATLAB等多种编译。2.2 Protues软件的功能和特点Protues软件具有其它EDA工具软件（例：multisim）的功能。这些功能是：（1）原理布图（2）PCB自动或人工布线（3）SPICE电路仿真第三章 电子密码锁电路的设计3.1 电子密码锁的工作原理以AT89C51单片机为主控制单元，键盘为主要输入单元，结合开锁装置、报警器和显示器完成整个系统设计。它的系统结构图如图.3.1所示:图.3.1系统结构图3.2系统的总体思路设计系统的运行过程大致如下：假设初始状态为闭锁，此时整个系统只等待按键输入，数码管也不显示。先按除号键修改密码，每按下一个数据键（即每输入一个密码），数码管相应的显示一个“-”标志，当密码全部输入完成后，需按下确认键“ON/C”。设置密码后，先按“+”复位，然后输入密码，输入完毕后按下确认键“ON/C”，此时系统判断密码是否正确，正确则开锁（仿真中以数码管显示全8、绿色LED灯亮为标志），错误则报警，此后数码管熄灭继续等待按键。3.3主要元器件介绍3.3.1 AT89C51介绍AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、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AT89C51是一种高效微控制器。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。 图3.3.1.1 AT89C51封装图 图3.3.1.2 AT89C51引脚图 AT89C51主要特性： 1. 与MCS-51 兼容2. 4K字节可编程FLASH存储器3. 寿命：1000写/擦循环4. 数据保留时间：10年5. 全静态工作：0Hz-24MHz6. 三级程序存储器锁定7. 1288位内部RAM832可编程I/O线9. 两个16位定时器/计数器105个中断源11可编程串行通道12. 低功耗的闲置和掉电模式13. 片内振荡器和时钟电路AT89C51单片机引脚： VCC：供电电压。 GND：接地。 P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P0口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的低八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须接上拉电阻。 P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为低八位地址接收。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。 P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示： 口管脚 备选功能 P3.0 RXD（串行输入口） P3.1 TXD（串行输出口） P3.2 /INT0（外部中断0） P3.3 /INT1（外部中断1） P3.4 T0（记时器0外部输入） P3.5 T1（记时器1外部输入） P3.6 /WR（外部数据存储器写选通） P3.7 /RD（外部数据存储器读选通） P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持R