基于单片机的电子密码锁设计

####工业大学城市学院毕业设计说明书作者：李xx学号：09xx系：信息工程专业：电子信息工程题目：基于单片机的电子密码锁设计指导者：评阅者：2013年6月1日毕业设计（论文）中文摘要题目基于单片机的电子密码锁的设计摘要：随着科技的不断发展，人们越来越重视对具有私密、重要物质的场所的安全性，所以具有报警功能的电子密码锁在日常生活中用的越来越多，因此研究与设计单片机为主要控制器的电子密码锁具有工程意义和解决日常应用需求的价值。本电子密码锁的设计采用以单片机STC89C52RC为主控制器，应用矩阵键盘、SMC1602A液晶显示器、STC89C52RC内部的EEPROM等器件进行设计了键盘电路、液晶显示电路、UART串口电路、电源(5V)电路、指示(LED)电路、报警(蜂鸣器)电路等电路设计；应用protel软件设计了硬件原理图和PCB图；应用C51语言设计了显示时间和校对时间、输入密码和修改密码、控制EEPROM等软件模块；最后焊接PCB并调试电路。最终设计出一个具有等待状态显示时间（可以对时间进行校准）、输入密码、修改密码、密码正确与否指示、报警、密码保护、一键还原初始密码等功能的密码锁。设计此系统具有较高的安全性和科学性。关键词：单片机电子密码锁液晶显示报警密码保护毕业设计（论文）外文摘要TitleDesignofElectricCodedLockBasedonMCUAbstractAstechnologycontinuestoevolve,thereisgrowingemphasisonhavingaprivate,importantmaterialsecurityoftheplace,sothealarmfunctionofelectroniclocksusedineverydaylife,moreandmore,sotheresearchanddesignofmicrocontrollerasthemaincontroller'selectroniclockswithengineeringsignificanceandvalueofsolvingeverydayapplications.TheelectroniclocksaredesignedusingamicrocontrollerSTC89C52RCmaincontroller,applicationmatrixkeyboard,SMC1602ALCDmonitors,STC89C52RCinternalEEPROMdevicessuchasthedesignofthekeyboardcircuit,liquidcrystaldisplaycircuit,UARTserialcircuit,powersupply(5V)circuit,indicating(LED)circuit,alarm(buzzer)circuit,circuitdesign;protelsoftwareapplicationdesignedhardwareschematicsandPCBmap;C51languagedesignedapplicationdisplaysthetimeandcheckingthetime,enterthepasswordandchangepasswords,controlsoftwaremodulessuchasEEPROM;finallysolderedPCBanddebugcircuits.Thefinaldesignofastatusdisplaywithwaitingtime(timecanbecalibrated),enteryourpassword,changeyourpassword,thepasswordiscorrectornotindication,alarm,passwordprotection,akeytorestoretheinitialpasswordlockandotherfunctions.Designofthissystemwithhighsecurityandscientific.Keywords:MCUElectricCodedLockLCDAlarmPasswordProtection目次1绪论…………………………………………………………………….……..….11.1本文的研究背景及意义……………………………………………….….……..11.2技术的发展历史与现状………………………………………...…….……..….11.3本文的章节安排……………………………………………………….………..32系统总体方案设计……………………………………..……………….…..…….42.1电子密码锁系统的功能简介………………………………………….….…….42.2电子密码锁系统的总方案设计………………………….………..………….....42.3本章小结………………………………………………………………………..113系统硬件设计………………………………………………………...…………..123.1指示灯电路设计………………………………………………………...……...123.25V电源电路设计…………………………………………………………..…..123.3晶振电路设计……………………………………………………………….....133.4复位电路设计……………………………………………………………...…..133.5液晶显示电路设计………………………………………………………...…..133.6报警电路设计…………………………………………………………………..143.7键盘电路设计…………………………………………………………………..153.8串口电路设计…………………………………………………………………..163.9本章小结…………………………………….……………………………..…..164系统软件设计…………………………………………………………………..174.1主程序设计流程……………………………………………………………..…174.2键盘扫描设计流程…………………………………………………………..…184.3输入密码程序设计流程…………………………………………………….…194.4修改密码程序设计流程…………………………………………………….…204.5报警程序设计流程………………………………………………………….…214.6时间显示程序设计流程………………………………………………….……214.7时间设置程序设计流程………………………………………………….……224.8控制EEPROM程序设计流程……………………………………….……......234.9本章小结…………………………………………………………..……….…...255系统测试与调试………………………………………………………….……...265.1系统仿真测试与调试…………………………………………………….……265.2系统测试及结果分析………………………………………………….………29结论…………………………………………………………………………..……36参考文献……………………………………………………………………………37致谢….…………………………………………………………………………...…38附录A系统总电路图...…...………………………………………………………39附录B系统PCB版图……………………………………………………..…..…..40附录C系统元件布局图……………………………………….……….…..………40附录D系统元件清单………………………………………………….…….…......41附录E部分源程序清单……………….……….………………….………..….......42-1-1绪论随着科技的不断发展，人们越来越重视对具有私密、重要物质的场所的安全性，所以具有报警功能的电子密码锁在日常生活中用的越来越多，因此研究与设计单片机为主要控制器的电子密码锁具有工程意义和解决日常应用需求的价值。本文主要介绍的是以单片机STC89C52型号为主要控制器的电子密码锁的设计并介绍其设计方法和设计的成果。1.1本文的研究背景及意义随着科技的不断进步和发展，人类已经步入了一个高科技的新时代。在这日新月异的时代中，人们对住宅、部门等具有私密、重要物质的场所的安全性要求不断提高。旧社会中，由于科技不发达，人们常常用机械锁来保护个人的财产，以这种方法来确保它们的安全性。这种用钥匙开锁式的机械锁常常会给人们带来不少的烦恼，比如：开锁的钥匙不慎丢了或者锁门的锁坏了。同时，平时携带一大窜钥匙也给人们带来不少的麻烦。从安全的角度来看，一种具有报警和高实用性的密码锁将取代人们所熟知的机械锁，这种电子密码锁安全可靠，具有较高的安全性和科学性。1.2技术的发展历史与现状1.2.1电子密码锁技术的发展历史电子密码锁从电子科技技术发展以来经历了由大型到小型、由复杂到简单、由原始到智能的发展经历。尤其是近年来不同型号的微处理器出现，为电子密码锁不断的改进与创新提供了新的发展契机：比如如今的微处理器会做的很小，这样小巧的处理器能为电子密码锁节省更多的硬件空间达到节省成本；再比如说老版本的8051单片机它内部是不提供EEPROM的，这如果想实现数据储存就需要用I2C总线来外接存储器来保存数据，如今单片机内部有EEPROM,数据掉电不会丢失。说到识别密码方式，国内外大致经历了由早期的矩阵键盘输入操作到红外遥控控制操作再到智能IC卡再到如今指纹识别等多种实现方法。红外遥控控制密码锁会更-2-加的方便快捷，通过密码锁的内部芯片对红外接收头接受到的信号进行解码然后通过对比密码来判定输入密码是否正确；IC卡密码锁设计是基于一个AT24C01A卡进行设计的，IC卡的核心是电可擦除的EEPROM。指纹密码锁设计是西门子公司研制的一种指纹感应片，这种芯片面积只有130mm，大小和人的指甲盖差不多，在这么小的芯片上却覆盖着有6.5万个微小型敏感元件，每个感应片有很高的灵敏度和测量精度，如此多的敏感细致元件完全可以非常详细和精准的将人手上的各种纹路信息拾取下来，将指纹数据存于电脑数据库中，这种具有人体特征标志的人体密码不仅可以大大增加了私人财产的安全性而且其操作简便、快捷具有很高的可靠性，于是这种指纹人体密码芯片将逐渐的被用于日常生活中具有重要物质的场所和设备比如银行、仓库等。还有显示方面，早期显示使用的led灯、后来有了7段数码管、再后来大多数用的是lcd显示器。所以，随着科技的进步和创新，设计密码锁的技术也不甘落后，也在朝着智能化，通用化，人性化等富有创新的方向发展。1.2.2电子密码锁技术的研究现状针对电子密码锁系统设计经过翻阅资料和对学术论文的学习和研究，提出多种实现方案，其中比较典型的有以下几种。文献中应用矩阵式键盘作为密码输入，用单片机的IO口控制键盘，通过编写程序用单片机对键盘进行扫描，然后用7段数码管显示系统状态和信息、门开门关提示信息是由LED灯进行提示。还有，应用红外遥控器和红外接收头来代替上面的矩阵式键盘，采用现成的遥控器，应用单片机编程对红外接收头接受的信号进行解码，显示应用的是型号为1602A的液晶显示，开关门指示信息是由led灯提示的，设计的优势是应用了I2C总线来控制外接的EEPEOM，来实现输入密码的数据保存功能。还有，应用STC89C52单片机，这个单片机和AT系列的单片机最大区别就是这类单片机有内部集成了4kb大小的EEPROM，利用ISP/API功能能应用编程来控制内部的EEPROM的读写而不需要外接存储器来进行数据保护。再有，应用单片机来完成以下的工作，第一个工作是对连接在单片机IO口上的键盘进行编码来制作一个远红外遥控器，将序列码经过发送头发送到单片机连接的接收头上，第二个工作是将接受到的数据经过红外接收头解码将数据交给单片机来处理来实现各个码的功能。