辽 宁 工 业 大 学 单片机原理及接口技术 课程设计（论文）题目： 基于单片机的密码锁设计 院（系）： 专业班级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： （签字）起止时间： 课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院 教研室： 自动化学 号学生姓名专业班级课程设计（论文）题目基于单片机的密码锁设计课程设计（论文）任务课题完成的功能、设计任务及要求、技术参数实现功能选用单片机作为控制器的密码锁，只有内部上电复位时，用户才可以自行设定和修改8位密码，每个密码按键都有声音提示，密码设定完毕有2秒提示音。只有键入8位开锁密码完成正确才能开锁，开锁时有提示音。若密码键入错误，报警5秒，连续3次输入错误，报警1分钟，报警期间输入密码无效。设计任务及要求1、 单片机最小系统设计。2、完成按键电路、报警电路、开锁电路的设计。3、编写相应的软件，完成控制系统的控制要求。4、要求认真独立完成所规定的全部内容；所设计的内容要求正确、合理。5、按学校规定的书写格式，撰写、打印设计说明书一份；设计说明书应在4000字以上。技术参数 电磁锁电磁线圈工作电压+5V，电磁线圈每次通电5秒后恢复初态进度计划1、布置任务，查阅资料，确定系统电路的组成（2天）2、对系统各功能电路进行设计（2天）3、整个系统的硬件电路图设计（1天）4、进行系统软件流程图的设计（1天）5、程序设计并进行仿真程序调试（2天）6、撰写、打印设计说明书（1天）7、答辩（1天）指导教师评语及成绩平时： 论文质量： 答辩： 总成绩： 指导教师签字： 年 月 日注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算摘 要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。在日常的生活和工作中, 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。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。具有防盗报警等功能的电子密码锁代替密码量少、安全性差的机械式密码锁已是必然趋势。密码锁具有安全性高、成本低、功耗低、易操作、记住密码即可开锁等优点。目前使用的电子密码锁大部分是基于单片机技术，以单片机为主要器件，其编码器与解码器的生成为软件方式。本系统由AT89C52单片机系统（主要是AT89C52单片机最小系统）、8位数键盘，蜂鸣器报警，继电器控制等组成，具有设置、修改8位用户密码、超过3次次报警、密码错误报警等功能。除上述基本的密码锁功能外，依据实际的情况还可以添加遥控功能。本系统成本低廉，功能实用。 这种能防止多次试探密码的单片机应用前景广泛。关键词：单片机；密码锁；编码器；报警器目 录第1章 绪论1第2章 课程设计的方案22.1 概述22.2 系统组成总体结构2第3章 硬件设计33.1 单片机最小系统设计33.1.1 单片机AT89C5233.1.2 晶振电路43.1.3复位电路43.2 人机接口电路设计43.2.1 显示接口电路设计53.2.2 键盘接口电路设计53.3密码储存63.4开锁电路和报警电路73.5电路原理图8第4章 软件设计94.1 主程序流程图94.2 密码设置流程图104.3 开锁流程图11第5章 系统测试与分析12第6章 课程设计总结14参考文献15附录16第1章 绪论电子密码锁是集计算机技术，电子技术，数字密码技术为一体的机电一体化高科技产品。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，6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)使用灵活性好，不像机械锁必须佩带钥匙才能开锁。5)电子密码锁操作简单易行，一学即会。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，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，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。 第2章 课程设计的方案2.1 概述本次设计主要是综合应用所学知识，利用单片机设计密码锁，并在实践的基本技能方面进行一次系统的训练。能够较全面地巩固和应用“单片机”课程中所学的基本理论和基本方法，并初步掌握小型单片机系统设计的基本方法。本系统由AT89C52单片机系统（主要是AT89C52单片机最小系统）、4*4矩阵式键盘，蜂鸣器报警，继电器控制等组成，具有设置、修改8位用户密码、超过3次次报警、密码错误报警等功能。除上述基本的密码锁功能外，依据实际的情况还可以添加遥控功能。本系统成本低廉，功能实用。 这种能防止多次试探密码的单片机应用前景广泛。2.2 系统组成总体结构按照系统设计要求和功能，将系统分为主控制器，按键扫描电路，蜂鸣器，电源电路，复位电路，晶振电路，驱动电路，系统框图如图。主控制器由电源供电控制各个电路由继电器完成开锁，当程序出错时，主控制器控制蜂鸣器报警。电源电路主控制器AT89C52按键扫描电路蜂鸣器驱动电路复位电路晶振电路继电器开锁电路图2.1系统结构框图第3章 硬件设计3.1 单片机最小系统设计3.1.1 单片机AT89C52AT89C52 是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 AT89C52具有以下标准功能： 8k字节Flash，256字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位 定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口， 片内晶振及时钟电路。另外，AT89C52 可降至0Hz 静态逻 辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工 作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。图3.1AT89C52引脚图3.1.2 晶振电路外接石英晶体（或陶瓷谐振器）及电容Cl、C2 接在放大器的反馈回路中构成并联振荡电路。对外接电容Cl、C2 虽然没有十分严格的要求，但电容容量的大小会轻微影响振荡频率的高低、振荡器工作的稳定性、起振的难易程序及温度稳定性。此次实验采用使用石英晶体，电容使用30pF10pF。 图3.2晶振模块电路图 3.1.3复位电路RST引脚与电源之间接10UF左右的极性电容和在RST与VSS之间接一个电阻（约8.2千欧姆）就可实现加电复位功能（在RES引脚上加上持续时间大于2个机器周期的高电平）。复位后的状态：a、复位后PC值为0000H，表明复位后的程序从0000H开始执行。b、SP值为07H，表明堆栈底部在07H，一般需要重新设置SP值。c、P0P3口值为FFH。P0P3口用作输入口时，必须先写入“1”。单片机在复位后，已使P0P3口每一端线为“1”，为这些端线用作输入口做好了准备。图3.3复位电路图3.2 人机接口电路设计3.2.1 显示接口电路设计本系统设计的显示电路是为了给使用者以提示而设置的为了达到界面友好的目的，显示部分由液晶显示器LCD1602取代普通的数码管完成。开锁时，按下键盘上的开锁按键后，利用键盘上的数字键09输入密码，每按下一个数字键后在显示器上显示一个*，输入多少位就显示多少个*。当密码输入完成时，按下确认键，如果输入的密码正确的话，LCD显示“IUPUTRIGHT”，单片机其中P3.0引脚会输出低电平，使三极管T2导通，电磁铁吸合，继电器开关跳转，电子密码锁被打开，如果密码不正确，LCD显示屏会显示“IUPUTERROR”，P3.0输出的是高电平，电子密码锁不能打开。通过LCD显示屏，可以清楚地判断出密码锁所处的状态。图3.4显示器电路图 3.2.2 键盘接口电路设计本设计采用了矩阵式键盘，同时也能减少键盘与单片机接口时所占用的I/O线的数目，在矩阵式键盘中，每条水平线和垂直线在交叉处不直接连通，而是通过一个按键加以连接。这样，一个端口（如P1口）就可以构成4*4=16个按键，比之直接将端口线用于键盘多出了一倍，而且线数越多，区别越明显，比如再多加一条线就可以构成20键的键盘，而直接用端口线则只能多出一键（9键）。由此可见，在需要的键数比较多时，采用矩阵法来做键盘是合理的。矩阵式结构的键盘显然比直接法要复杂一些，识别也要复杂一些，列线通过电阻接正电源，并将行线所接的单片机的I/O口作为输出端，而列线所接的I/O口则作为输入。这样，当按键没有按下时，所有的输入端都是高电平，代表无键按下。行线输出是低电