创新实践报告（DOC40页）

1南京信息工程大学课程实验报告课程名称：创新实践实验内容：电子密码锁设计日期：2017.12.13姓名：魏程学号：20151321035班级：电科一班2摘要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。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、记住密码即可开锁等优点。本系统由AT89C51单片机系统、4×4矩阵键盘、LCD1602显示和报警系统等组成，具有设置、修改六位用户密码、超次报警、超次锁定、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。关键词:AT89C51LCD1602电子密码锁4×4矩阵键盘3目录第一章绪论.......................错误!未定义书签。1.1、课题背景..............................................................................................................错误!未定义书签。第二章总体设计方案的确定.........................22.1电子密码锁设计的具体要求................................................................................................................22.2系统总体方案设计.................................................................................................................................2第三章系统硬件设计...............................43.1键盘电路设计........................................................................................................................................43.2开关电路设计........................................................................................................................................43.3报警电路设计........................................................................................................................................53.4密码存储模块设计................................................................................................................................53.5复位电路设计........................................................................................................................................63.6LCD显示模块......................................................................................................................................63.7继电器控制模块....................................................................................................................................83.8AT89C51单片机简介..........................................................................................................................8第四章系统软件设计..............................104.1主程序设计流程图...............................................................................................................................104.2键功能程序流程图..............................................................................................................................104.3开锁程序流程图..................................................................................................................................11第五章系统制作及调试............................125.1焊接注意事项：...................................................................................................................................125.2、硬件调试问题及解决方法................................................................................................................12第六章结论......................................13参考文献.........................................14附录一原理图及PCB图............................15附录二电子密码锁程序源代码......................16附录三元件清单..................................371第一章绪论1.1课题背景电子密码锁应用于金融业，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”主要包括以下三种层次的内容：1、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、运钞车和保管室；3、授予流通权，如自动存取款。目前，金融行业电子密码锁的应用主要集中在前两个层面上。下面将介绍几种在金融行业中使用较多的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”。一般情况下，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。提高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范两种作用。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，实现联网报警已经成为对各金融网点的基本要求。根据国内外的实践经验，金融业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、安装布局和人员值守状况等，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，需要使用复合信息密码的电子密码锁，这样对盗贼而言是“道高一尺、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第二章总体设计方案的确定2.1电子密码锁设计的具体要求（1）要求在输入密码时在LCD屏幕上显示*号。（2）设计开锁密码位六位密码的电子密码锁。（3）能够LCD显示在密码正确时显示PASSWORDOK，密码错误时显示PASSWORDERROR，输入密码时显示INPUTPASSWORD。（4）输入密码错误超过限定的三次电子密码锁定。（5）4×4的矩阵键盘其中包括0-9的数字键和功能键（6）当输入密码错误时蜂鸣器响。（7）密码可以修改，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。（8）AT24C02保存密码.2.2系统总体方案设计采用一种是用以AT89C51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，及其控制的准确性，不但能实现基本的密码锁功能，还能添加调电存储、声光提示甚至添加遥控控制功能。其原理如图1所示图1作用说明：1、开锁：插上电源后，程序自动调入初始密码，此时依次输入：123456，然后按【#】（确3认）键，此时锁会打开，可以看到显示open，密码锁打开。2、退出并关锁：按下【*】（取消）键，此时锁关闭，所有输入清除。3、修改密码：在开锁状态下，再次输入正确的密码并按下【#】（确认）键，此时听到两声提示，输入新的六位密码并按【D】（重设）键，再重复输入一次新密码并按【D】，会听到两声提示音，表示重设密码成功，内部保存新密码并存储到AT24C02。（如两次输入的新密码不一样，则重设密码失败）。4、报警并锁定键盘：当输入密码错误后，报警并锁定键盘3秒，如3秒内又有按键，3秒再启动。5、当重置新密码时，新密码会保存于AT24C02存储器里。键盘对应名称如下：123A456B789C*0#D图24第3章硬件电路设计3.1键盘电路设计使用矩阵键盘，所以本设计就采用行列式键盘，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，在按键比较多的时候，通常采用这样方法。其原理如图3图3每一条水平（行线）与垂直线（列线）的交叉处不相通，而是通过一个按键来连通，利用这种行列式矩阵结构只需要N条行线和M条列线，即可组成具有N×M个按键的键盘。在这种行列式矩阵键盘非键盘编码的单片机系统中，键盘处理程序首先执行等待按键并确认有无按键按下的程序段。当确认有按键按下后，下一步就要识别哪一个按键按下。对键的识别通常有两种方法：一种是常用的逐行扫描查询法；另一种是速度较快的线反转法。对照图2所示的4×4键盘，说明线反转个工作原理。首先辨别键盘中有无键按下，有单片机I/O口向键盘送全扫描字，然后读入行线状态来判断。方法是：向行线输出全扫描字00H，把全部列线置为低电平，然后将列线的电平状态读入累加器A中。如果有按键按下，总会