电子密码锁(本科毕业设计完整版)

基于单片机的电子密码锁设计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。在安全技术防范领域，具有防盗报警功能的电子密码锁逐渐代替了传统的机械式密码锁，电子密码锁具有安全性高、成本低、功耗低、易操作等优点。本文从经济实用的角度出发，采用美国Atmel公司的单片机AT89S51作为主控芯片与数据存储器单元，结合外围的矩阵键盘输入、LCD液晶显示、报警、开锁等，用C语言编写的主控芯片控制程序与EEPROMAT24C02读写程序相结合，并用Keil软件进行编译，设计了一款可以多次更改密码，具有报警功能的电子密码控制系统。这种密码锁的电路设计具有防试探按键输入、智能控制上锁、开锁、报警、修改密码等多种功能。密码长度可变、保密性强、灵活性高、应用日益广泛。关键词密码锁单片机报警LCD显示DesignofElectricPasswordLockBasedonMCUABSTRACTInthedailylifeandthework,thewaytothehouse'sanddepartment'ssafeguard,unit'sdocumentfile,thefinancialreportingaswellassomeindividualmaterialpreservationalmostneedmanylocks.Ifweusetraditionmechanicalkeytoopen,thepeopleoftenmustcarrymanykeys,butitisnotextremelyconvenient.Ifthekeylost,thesecuritywilldeclinegreatly.Inthesafetyworkguarddomain,thelockwithsecuritywarningfunctionelectroniccombinationhavereplacedthetraditionalmechanicalcombinationlockgradually,theelectroniccombinationlockhavethehighlysecurity,thelowlycost,thelowlypowerwastage,easytooperateandsoonmerits.Thisarticleisbasedontheeconomicalandpracticalpointofview,usestheUnitedStatesAtmelCorporationAT89S51microcontrollerasamasterchipandthedatamemoryunit,itcombineswiththeexternalmatrixkeyboardinput,LCDdigitaldisplay,alarm,unlockandsooncircuits,dominatesbytheCprogramminglanguagechipEEPROMofthecontrolproceduresandcarriesonthetranslationwithKeilsoftware，thepasswordcanbechangedmanytimes,theelectronicthepasswordcontrolalsohasthealarmingfunction.Thispasswordlockcircuitdesignhasanti-testbuttoninput,intelligentcontrollock,unlock,alarmandchangethepasswordmultiplefunctions.Passwordlengthcanbechanged,greatsecurityandhighflexiblethanothers,itiswidelyused.KeyWords：Passwordlock；MCU；Alarm；LCDDisplay目录摘要第一章绪论1.1电子密码锁简介………………………………………………………………11.2电子密码锁的发展趋势………………………………………………………11.3本设计所要实现的目标………………………………………………………21.4设计方案简介…………………………………………………………………2第二章主要元器件介绍2.1主控芯片AT89S51……………………………………………………………32.1存储芯片AT24C02……………………………………………………………62.3LCD1602显示器………………………………………………………………72.4晶体振荡器……………………………………………………………………8第三章硬件系统构成3.1设计原理………………………………………………………………………103.2电路总体构成…………………………………………………………………103.3电源输入电路…………………………………………………………………113.4键盘输入电路…………………………………………………………………123.5密码存储电路…………………………………………………………………123.6复位电路………………………………………………………………………133.7晶振电路………………………………………………………………………143.8显示电路………………………………………………………………………143.9报警电路………………………………………………………………………153.10开锁电路……………………………………………………………………15第四章软件系统设计4.1主程序流程图…………………………………………………………………174.2按键软件设计…………………………………………………………………184.3密码设置软件设计……………………………………………………………194.4开锁软件设计…………………………………………………………………20第五章调试与实现5.1硬件调试………………………………………………………………………215.2软件调试………………………………………………………………………215.3Pruteus仿真…………………………………………………………………22结论与展望致谢参考文献附录1第一章绪论1.1电子密码锁简介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，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)无活动零件，不会磨损，寿命长。5)使用灵活性好，不像机械锁必须佩带钥匙才能开锁。6)电子密码锁操作简单易行，一学即会。1.2电子密码锁的发展趋势日常生活和工作中，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。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，在后为多是基于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。出于安全、方便等方面的需要许多电子密码锁已相继问世。但这类产品的特点是针对特定有效卡、指纹2或声音有效，且不能实现远程控制，只能适用于保密要求高且供个人使用的箱、柜、房间等。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防盗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防盗锁，组合使用信息也能够使电子防盗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”。可以看出组合使用电子信息是电子密码锁以后发展的趋势。1.3本设计所要实现的目标本设计采用单片机为主控芯片，结合外围电路，组成电子密码锁，用户想要打开锁，必先通过提供的键盘输入正确的密码才能将锁打开，密码输入错误有提示，为了提高安全性，当密码输入错误三次将报警。密码可以有用户自己修改设定，锁打开后才能修改密码。修改密码之前必须再次输入就的密码，在输入新密码的时候要二次确认，以防止误操作。1.4设计方案简介采用以单片机为核心的控制方案由于单片机种类繁多，各种型号都有其一定的应用环境，因此在选用时要多加比较，合理选择，以期获得最佳的性价比。一般来说在选取单片机时从下面几个方面考虑：性能、存储器、运行速度、I/O口、定时/计数器、串行接口、模拟电路功能、工作电压、功耗、封装形式、抗干扰性、保密性，除了以上的一些的还有一些最基本的比如：中断源的数量和优先级、工作温度范围、有没有低电压检测功能、单片机内有无时钟振荡器、有无上电复位功能等。在开发过程中单片机还受到：开发工具、编程器、开发成本、开发人员的适应性、技术支持和服务等等因素]1[。基于以上因素本设计选用单片机AT89S51作为本设计的核心元件，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，实现基本的密码锁功能。在单片机的外围电路外接输入键盘用于密码的输入和一些功能的控制，外接AT24C02芯片用于密码的存储，外接LCD1602显示器用于显示作用。当用户需要开锁时，先按键盘开锁键之后按键盘的数字键0－9输入密码。密码输完后按下确认键，如果密码输入正确则开锁，不正确显示密码错误重新输入密码，当三次密码错误则发出报警；当用户需要修改密码时，先按下键盘设置键后输入原来的密码，只有当输入的原密码正确后才能设置新密码。新密码输入无误后按确认键使新密码将得到存储，密码修改成功。3第二章主要元器件2.1主控芯片AT89S51单片机AT89S51功能介绍AT89S51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。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，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，AT89S51芯片引脚图如图2-1所示。主要特性：·与MCS-51兼容·4K字节可编程闪烁存储器·寿命：1000写/擦循环·数据保留时间：10年·全静态工作：0Hz-24Hz·三级程序存储器锁定·128*8位内部RAM·32可编程I/O线·两个16位定时器/计数器·5个中断源·可编程串行通道·低功耗的闲置和掉电模式·片内振荡器和时钟电路管脚说明：下面按其引脚功能分为四部分叙述这40条引脚的功能。1、主电源引脚VSS和VSSAT89S51芯片引脚图VSS——（40脚