基于单片机的电子密码锁设计

华北科技学院毕业设计（论文）目录设计总说明································································IIntroduction······························································I第一章绪论..............................................................11.1设计背景.........................................................11.2电子密码控制简介.................................................11.3电子密码控制的发展趋势...........................................21.4本设计所要实现目标的简述.........................................2第二章控制方案的设计、选择..............................................32.1采用数字电路控制.................................................32.2采用以单片机为核心的控制方案.....................................4第三章主要元器件介绍及I2C总线与串行通信说明.............................53.1主控芯片AT89C51..................................................53.1.1AT89C51性能简介............................................53.1.2AT89C51引脚功能简介........................................53.2LCD1602显示器....................................................83.2.1LCD结构及引脚功能..........................................83.2.2LCD显示指令系统............................................93.3晶体振荡器.......................................................93.4I2C总线说明及M24C01串行EEPROM.................................103.4.1I2C总线的硬件结构.........................................103.4.2I2C总线工作原理：.........................................113.4.3存储器24C01...............................................133.5串口通信........................................................14第四章系统硬件构成.....................................................164.1设计原理........................................................164.2键盘输入部分....................................................174.2.1矩阵式键盘的结构与工作原理................................18基于单片机的电子密码锁设计4.3复位部分........................................................194.4晶振部分........................................................204.5显示部分........................................................204.6开锁部分和报警部分..............................................21第五章系统软件构成.....................................................225.1系统软件流程图的设计............................................225.1.1主程序流程图..............................................225.1.2按键功能流程图............................................245.1.3设置密码流程图............................................245.1.4开锁流程图................................................255.2Proteus和keil开发软件的功能介绍................................285.2.1Proteus的简介.............................................285.2.2Proteus的实用功能.........................................295.2.3Keil的简介................................................315.2.4Keil软件的使用方法........................................325.2.5系统的仿真运行............................................33第六章结论.............................................................36参考文献................................................................37致谢....................................................................38附录A...................................................................39附录B..................................................................40华北科技学院毕业设计（论文）第1页，共54页第一章绪论1.1设计背景安全问题是现代社会各界普遍关注的焦点之一。目前，常见的安全产品有指纹识别系统、IC卡辨识系统以及红外防盗系统等。这些系统一般用于保密要求较高或供个人使用的保险柜。虽然产品的安全性高，但由于其生产成本高，携带、安装及使用不方便等缺点，在一定程度上限制了这类产品的普及和推广。具有防盗报警功能的电子密码控制系统逐渐代替传统的机械式密码控制系统，克服了机械式密码控制的密码量少、安全性能差的缺点，使电子密码控制系统无论在技术上还是在性能上都大大提高了一步。随着大规模集成电路技术的发展，特别是单片机的问世，出现了带微处理器的智能密码控制系统，它除具有传统电子密码控制系统的功能外，还引入了智能化管理、专家分析系统等功能，从而使密码控制系统具有很高的安全性、可靠性，应用日益广泛。基于单片机的电子密码锁使用C51单片机来实现多功能密码模块。这种电路设计具有加密更快速、可靠性更高、成本更低的特点，特别适合用于家庭、办公室、学生宿舍等场所，具有很强的社会推广价值。电子密码锁是由电子电路控制锁体的新型锁具，它采用键盘方式输入开锁密码，操作方便。在科学技术不断发展的今天，电子密码锁具有它独特的市场，本设计基于单片机，设计了一款简单适用具有开锁和报警功能的电子密码锁。1.2电子密码控制简介电子密码控制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。电子密码控制不论性能还是安全性都已大大超过了机械类。其特点如下：1)保密性好，编码量多，远远大于机械控制。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控制的保密性下降。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。基于单片机的电子密码锁设计第2页，共54页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)电子密码控制系统具有操作简单易行，一学即会的特点。1.3电子密码控制的发展趋势由于电子器件所限，以前开发的电子密码控制系统，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，后来便是基于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引脚的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，电子密码控制系统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，实现了更为真正的电子加密，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控制系统。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电子信息，组合使用这些信息能够使电子防盗密码控制获得更高的保密性，如防范森严的金库，需要使用复合信息密码的电子防盗密码控制系统。组合使用信息也能够使电子防盗密码控制系统获得无穷扩展的可能。可以看出组合使用电子信息是电子密码控制系统今后发展的趋势。1.4本设计所要实现目标的简述本设计采用单片机为主控芯片，结合外围电路，组成电子密码控制系统，用户想要打开锁，必先通过提供的键盘输入正确的密码才可以，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。密码可以由用户自己修改设定，锁打开后才能修改密码。修改密码之前必须再次输入密码，在输入新密码时候需要二次确认，以防止误操作。华北科技学院毕业设计（论文）第3页，共54页第二章控制方案的设计、选择2.1采用数字电路控制图2-1数字密码锁电路控制方案用以74LS112双JK触发器构成的数字逻辑电路作为密码控制系统的核心控制，共设了9个用户输入键，其中只有4个是有效的密码按键，其它的都是干扰按键，若按下干扰键，键盘输入电路自动清零，原先输入的密码无效，需要重新输入；如果用户输入密码的时间超过10秒（一般情况下，用户不会超过10秒，若用户觉得不便，还可以修改）电路将报警20秒，若电路连续报警三次，电路将锁定键盘2分钟，防止他人的非法操作。采用数字电路设计方案时设计虽然简单，但控制的准确性和灵活性差。故不采用。电路由两大部分组成：密码锁电路和备用电源(UPS)，其中设置UPS电源是为了防止因为停电造成的密码锁电路失效，使用户免遭麻烦。基于单片机的电子密码锁设计第4页，共54页密码锁电路包含：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。2.2采用以单片机为核心的控制方案图2-2单片机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。