毕业设计――基于AT89S51的六位电子密码锁

数控0611张晓斌1杭州职业技术学院毕业设计（论文）（2009届）题目基于AT89S51的六位电子密码锁系别友嘉机电学院专业数控技术班级数控0611姓名张晓斌指导教师吴晓苏2009年5月20日数控0611张晓斌2摘要：____________________________________________________________________3前言___________________________________________________________________4第一章方案论证_________________________________________________________51.1开发意义______________________________________________________________51.2功能说明______________________________________________________________5第二章硬件电路_________________________________________________________62.1单片机概述_____________________________________________________________62.2AT89S51的芯片概述_____________________________________________________62.3LED数码管显示器概述___________________________________________________72.4单片机最小系统与复位电路设计____________________________________________9第三章软硬件设计______________________________________________________103.1电路功能单元设计_____________________________________________________101．开锁机构_______________________________________________________________102．按键电路设计___________________________________________________________113．显示电路设计___________________________________________________________133.2程序设计______________________________________________________________182.程序流程图______________________________________________________________18（1）主程序流程图如图3－1所示。__________________________________________18第四章总结_____________________________________________________________40参考文献________________________________________________________________41数控0611张晓斌3摘要：单片机即单片微型计算机（Single-ChipMicrocomputer），是集CPU,RAM,ROM,定时，计数和多种接口于一体的微控制器。近年来随着计算机在社会领域的渗透,单片机的应用正在不断地走向深入。很多行业的许多地方都需要密码锁，但普通密码锁的密码容易被多次试探而破译。要求设计一种能防止多次试探密码的密码锁，从而有效地克服了上述缺点。基于上述考虑，采用AT89S51为核心设计一种能防止多次试探密码的密码锁。用户可以自行设定和修改密码，若键入的6位开锁密码不完全正确，则报警５秒钟，以提醒他人注意。密码在规定的时间内输入错误次数超过3次后的锁定状态【关键词】AT89S51单片机自行设定报警锁定数控0611张晓斌4前言在生活和生产的各领域中，凡是有自动控制要求的地方都会有单片机的身影出现；从简单到复杂，从空中、地面到地下，凡是能想像到的地方几乎都有使用单片的需求。现在尽管单片机的应用已经很普遍了，但仍有许多可以用单片机控制而尚未实现的项目，因此，单片机的应用大有想像和拓展空间。单片机的应用有利于产品的小型化、多功能化和智能化，有助于提高劳动效率，减轻劳动强度，提高产品质量，改善劳动环境，减少能源和材料消耗，保证安全等。但是，单片机应用的意义绝不仅限于它的广阔范围以及所带来的经济效益上，更重要的意义还在于：单片机的应用正从根本上改变着传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须有模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能使用单片机通过软件（编程序）方法实现了。这种以软件取代硬件并提高系统性能的控制系统“软化”技术，称之为微控制技术。微控制技术是一种全新的概念，是对传统控制技术的一次革命。随着单片机应用的推广普及，微控制技术必将不断发展、日益完善和更加充实。数控0611张晓斌5第一章方案论证1.1开发意义随着人们生活水平的提高，如何实现家庭防盗这一问题也变的尤其的突出，传统的机械锁由于其构造的简单，被撬的事件屡见不鲜，电子锁由于其保密性高，使用灵活性好，安全系数高，受到了广大用户的亲呢。1.2功能说明采用以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，及其控制的准确性，不但能完成开锁、超时报警、超次锁定、管理员解密、修改用户密码基本的密码锁的功能，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1－2所示。图1单片机控制方案89S51单片机矩阵键盘控制输入错误锁定键盘延时报警控制电路AT24C02掉电存储开锁控制电路指示电路串口显示电路数控0611张晓斌6第二章硬件电路2.1单片机概述单片机因将其主要组成部分集成在一个芯片上而得名，具体说就是把中央处理器CPU(Centralprocessingunit)。随机存储器RAM（Randomaccessmemory）。只读存储器ROM（Readonlymemory）。中断系统、定时器／计数器以及I\O（Input/output）接口电路等主要微型机部件集成在一个芯片上。虽然单片机只是一个芯片，但从组成和功能上看，它已具有了计算机系统的属性。为此，称它为单片微型计算机SCMC（Singlechipmicrocomputer），简称单片机。单片机主要应用与控制领域，在国际上，“微控制器”的叫法似乎更通用一些，而在我国则比较习惯与“单片机”这一名称。单片机在应用时，通常是处于控制系统的核心地位并融入其中，即以嵌入的方式进行使用，为了强调其＂嵌入＂的特点，也常常将单片机称为嵌入式微控制器EMCU（Embeddedmicrocontrollerunit）。在单片机的电路和结构中，有许多嵌入式应用的特点。2.2AT89S51的芯片概述AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4kBytesISP(In-systemprogrammable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。AT89S51具有如下特点：40个引脚，4kBytesFlash片内程序存储器，128bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，4个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，内部集成看门狗计时器片内时钟振荡器。数控0611张晓斌7其工作电压在4.5－５V,一般我们选用＋5V电压。89S51相对于89C51增加的新功能包括：--新增加很多功能，性能有了较大提升，价格基本不变，甚至比89C51更低！--ISP在线编程功能，这个功能的优势在于改写单片机存储器内的程序不需要把芯片从工作环境中剥离。是一个强大易用的功能。--最高工作频率为33MHz，大家都知道89C51的极限工作频率是24M，就是说S51具有更高工作频率，从而具有了更快的计算速度。--具有双工UART串行通道。--内部集成看门狗计时器，不再需要像89C51那样外接看门狗计时器单元电路。--双数据指示器。--电源关闭标识。--全新的加密算法，这使得对于89S51的解密变为不可能，程序的保密性大大加强，这样就可以有效的保护知识产权不被侵犯。--兼容性方面：向下完全兼容51全部字系列产品。比如8051、89C51等等早期MCS-51兼容产品。也就是说所有教科书、网络教程上的程序（不论教科书上采用的单片机是8051还是89C51还是MCS-51等等），在89S51上一样可以照常运行，这就是所谓的向下兼容。因此我们选用AT89S51单片机来作为本系统的核心部分。下图为89s51的核心电路框图：2.3LED数码管显示器概述1.LED数码显示器的结构与显示段码（1）LED数码显示器的结构LED数码显示器是一种有LED发光二极管组合显示字符的显示器件。它使用了8个LED发光二极管，其中7个用于显示字符，一个用于显示小数点，故通常称之为7段发光二极管数码器。其内部结构如下图所示。数控0611张晓斌8LED数码显示器有两种连接方法如下。共阳极接法。把发光二极管的阳极连在一起构成公共阳极，使用时公共阳极接+5V，每个发光二极管的阴极通过电阻与输入端相连。共阴极接法。把发光二极管的阴极连在一起构成公共阴极，使用时公共阴极接地。每个发光二极管的阳极通过电阻与输入端相连。（2）LED数码显示器的显示段码。为了显示字符，要为LED显示器段码（或称字形代码），组成一个8字形字符的7段，再加上1个小数点位，共计8段，因此提供给LED显示器的显示段码为1个字节。各段码位的对应关系如下表所示.十六进制数及空白字符与P的显示段码.段码位D7D6D5D4D6D2D1D0显示段pdgfedeba2.LED数码显示器的接口方法与电路（1）LED数码显示的接口方法。单片机与LED数码显示器有以硬件为主和以软件为主的两种接口方法。以硬件为主的接口方法，这种接口方法的电路如图所示：（2）LED数码显示器的接口电路。实际使用的LED数码显示器位数较多。为降低成本，数控0611张晓斌9大部分以软件为主的接口方法对于多位LED数码管显示器，通常采用动态扫描显示方法，即逐个循环点亮各位显示器。这样虽然在任一时期只有一位显示器被点亮，但是由于人眼有视觉残留效应，看起来与全部显示持续点亮的效果基本一样（在亮度上要有差别）。3.驱动器LED显示是单片机控制产品中常见的应用。使用LED模块,这种模块中带有LED显示管和LED驱动电路,用起来较方便。一般用户直接采用单片机+LED驱动器+LED显示管的方式,现在我们向大家推荐一种经常使用的LED驱动器8550，它作为共阳数码管的驱动器，而共阴数码管的驱动器则是A1015。它们都是三极管。2.4单片机最小系统与复位电路设计1.单片机最小系统最小系统就是单片机在发挥具体测控功能时所必须的组成部分。如下图所示为最小系统方框图：2.复位电路复位电路产生复位信号，复位信号送入RST后还要送至片内的施密特触发器，由片内复位电路在每个机器周器的S5P2时刻对触发器输出采样信号，然后由内部复位电路产生复位操作所要的信号。一般的复位电路可分为上电自动复位和按键复位，我们在此选用的是上电复位。：上电自动复位原理：RST引脚是复位信号的输入端，只要高电平的复位信号持续两个机器周期以上的有效时间，就可以