. . . 毕业设计(论文)课题名称单片码锁的设计学生姓名 / 单片码锁的设计摘 要在现代社会，电子密码锁已不是一个陌生的名词。本文中将要介绍的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、闭锁任务的电子锁装置。本设计是基于AT89C51单片机为控制核心的密码锁设计方案，它是一种通过密码输入来控制电路或是芯片工作，运用键盘输入、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来完成开锁、闭锁等任务。利用识别密码是否正确来开锁或报警。通过键盘输入次数记录来实现键盘的锁定。本文设计的密码锁具有安全性高、成本低、功耗低、易操作等优点。关键词：AT89C51；电子密码锁；控制电路；识别密码AbstractIn modern society, the electronic lock has not a strange noun. This will introduce an electronic lock that is an electronic products can password to control circuit and control work, or chip mechanical switch, complete the task of unlock andlock.The design is based on AT89C51 as control core design scheme of locks, it is a password to control circuit through work, or chip keyboard input, password revision, password lock circuit, detection and alarm circuit, keyboard input frequency lock, to complete the circuit, etc. Using the correct password recognition to replace or alarm. Through the keyboard input frequency to lock the keyboard recording. In this design with high security locks, low cost, low power consumption, easy operation, etc.Keywords: AT89C51；electronic locks；control circuit；identify the password目 录摘要IABSTRACTII1.1 引言11.2 课题来源11.3 国外研究现状2第2章 方案设计与论证32.1 设计思路32.2 系统方案一32.3 系统方案二42.4 方案论证4第3章 硬件电路设计53.1 AT89C51单片机硬件结构53.2 键盘电路设计93.3开锁电路设计103.4显示电路设计123.5 AT24C02掉电存储单元的设计123.6电源电路设计133.7设计总体电路图15第4章 软件设计164.1 程序设计164.2主程序设计164.3键盘扫描与识别子程序设计194.4显示子程序设计23第5章系统仿真与调试265.1 Proteus仿真平台265.2 部分模块电路仿真265.3仿真结果分析与问题解决方案29结束语30参考文献31致 32附录I总体原理图33附录II程序主要原代码34第1章 绪论1.1引言在日常的生活和工作中,住宅与部门的安全防、单位的文件档案、财务报表以与一些个人资料的保存多以加锁的办法来解决。若使用传统的机械式钥匙开锁，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。随着科学技术的不断发展，人们对日常生活中的安全保险器件的要求越来越高。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。密码锁具有安全性高、成本低、功耗低、易操作等优点。根据本设计要求，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、闭锁等任务。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。其主要优点有：(1)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。用户可以经常更改密码，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)操作简单易行，一学即会。1.2 课题来源目前，最常用的锁是20世纪50年代意大利人设计的机械锁，其机构简单、使用方便、价格便宜。但在使用中暴露了很多缺点：一是机械锁是靠金属制成的钥匙上的不同齿形与锁芯的配合来工作的。据统计，每4000把锁中就有两把锁的钥匙齿牙一样或类似，故安全性低。根据国外的统计资料,装有电子防盗装置的商业区或居民区盗窃犯罪率平均下降30%左右。二是钥匙一旦丢失，无论谁捡到都可以将锁打开。三是机械锁的材料大多为黄铜，质地较软，容易损坏。四是机械锁钥匙易于复制，不适于诸如宾馆等公共场所使用。出于安全、方便等方面的需要，许多智能锁（如指纹辨别、IC卡识别）已相继问世，但这类产品的特点是针对特定指纹或有效卡，只能适用于要求高且仅供个别人使用的箱、柜、房间等。另外，卡片式的IC卡易丢失，加上其成本一般较高，在一定程度上限制了这类产品的普与和推广。根据单片机技术与相关原理,设计一个以单片机为控制核心，采用程序控制方法，能实现对电子产品安全保护的电路。1.3 国外研究现状当今电子密码锁的发展已经到了非常高的境界，由于电子元件特别是单片机应用在这几年得到空前发展，无论功能性，稳定性都比较全面，在方面已做到人眼识别，指纹识别，人声识别基本上电影上有的现实也有。在国外发展比较早，所以应用也比较广泛，主要在家庭装较贵重地方，银行，保险柜等应用较多，在国这方面发展也较快，不管自己开发或是引进都有，在重要地方应用也较多，由于价钱比普通弹子锁较贵，早几年应用较少，现在越来越普与到平常化，未来的发展也会越来越被大众采用，由于它的功能、安全是弹子锁无法相比的。发展前境是非常大的。第2章方案设计与论证2.1设计思路根据本设计的要求，构思如下：（1）输入密码用矩形键盘，包括数字键和功能键。（2）LED数码管显示输入密码，但是只是输出显示符号-。采用动态扫描输出。（3）用发光二极管模拟锁的情况，锁关时发光二极管灭，打开时发光二极管亮。（4）输入密码错误或操作错误时报警。软件的设计主要包括矩形键盘键值的读取、LED动态扫描输出程序、密码判断程序和报警程序。2.2 系统方案一用以74LS112双JK触发器构成的数字逻辑电路控制方案。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。其总体方框图如图2.1所示。密码修改电路 键盘输入 密码校正电路 开锁电路 执行电路 开门 限时报警 消除报警信号虎开始计时国锁定脉冲国报警信号检测 锁定5分钟 市电供电路 电子切换开关 蓄电池 6V 220V 断电检测 充电电路 电源VCC 图2.1 数字电路控制电子密码锁总体方框图2.3 系统方案二采用一种是用以AT89S51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的IO端口，与其控制的准确性，不但能实现基本的密码锁功能，还能添加调电存储、声光提示甚至添加遥控控制功能。其原理如图2.2所示。 AT89C50 单片机 键 盘 控 制 AT24C02掉电存储 串口显示电路 延时报警控制电路开锁控制电路 图2.2 单片机控制电子密码锁总体方框图2.4 方案论证考虑到数字电路方案原理简单，造价低廉，但是不能满足现在的安全需求，而单片机方案有较大的活动空间，不但能实现所要求的功能，而且能在很大的程度上扩展功能与方便地对系统进行升级，实现基本的密码锁功能，添加掉电存储、声光提示甚至添加遥控控制功能。所以我们采用后一种方案。第3章硬件电路设计单片机（SCM）是单片微型计算机（Single Chip Microcomputer）的简称。它是把中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、I/O接口电路、定时/计数器以与输入输出适配器都集成在一块芯片上，构成一个完整的微型计算机。随着SCM在技术上、体系上不断扩展其控制功能，国际上已经采用MCU（Microcontroller Unit）代替单片机的名词。它的最大优点是体积小，可放在仪表部。但存储量小，输入输出适配器简单，功能较低。目前，单片机在民用和工业测控领域得到最广泛的应用，早已深深地融入人们的生活中。近年来，AT89C51在我国非常流行，它最大的特点是部有可以多次重复编程的闪烁ROM,并且闪烁ROM可以直接用编程器来擦写，使用起来比较方便。一个单片机应用系统的硬件电路设计包含有两部分容：一是系统扩展，即单片机部的功能单元，如ROMRAMI/O口定时/记数器中断系统等能量不能满足应用系统的要求时，必须在片外进行扩展，选择适当的芯片，设计相应的电路。二是系统配置，既要按照系统功能要求配置外围设备，如键盘显示器打印机A/D和D/A转换器等，又要设计合适的接口电路。3.1AT89C51单片机硬件结构AT89C51是一种低功耗/低电压、高性能的八位CMOS单片机，片有一个4KB的FLASH可编程可擦除只读存储器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory），它采用了CMOS工艺和ATMEL公司的高密度非易失性存储器技术，而且其输出引脚和指令系统都与MSC51兼容。片置通用8位中央处理器（CPU）和FLASH存储单元，片的存储器允许在系统改编程序或用常规的非易失性存储器编程。因此，AT89C51是一种功能强、灵活性高且价格合理的单片机，可方便的应用于各种控制领域。3.1.1 主要特性(1)与MCS-51产品指令系统兼容 (2)4K字节可编程闪烁存储器 (3)寿命：1000写/擦循环(4)数据保留时间：10年(5)全静态工作：0Hz-24Hz(6)三级程序存储器锁定(7)128*8位部RAM(8)32可编程I/O线(9)两个16位定时器/计数器(10)6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)片振荡器和时钟电路 另外，AT89C51是用静态逻辑来设计的，其工作频率可下降到