单片机实现电子密码锁功能原理图文.docx

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1、目录摘要1 .绪论-3-1.1 背景及意义-3-1.2 开展趋势-4-2 .总体设计方案论证-6-1 .1设计要求-6-2 .2方案选定-6-3 .硬件设计局部-8-3. 1原理概述一8-3. 2单片机最小系统-9-3.1.1 1AT89C52概述-93.1.2 2.2晶振电路一13-3.1.3 复位电路-14-3.1.4 排阻电路-15-1.4 3AT24C02存储芯片-151.5 1.CD1602电路-171.6 4X4矩阵键盘-19-1.7 声音提示模块-21-1.8 继电器模块-23-4 .软件设计局部-24-4.1 软件平台简介-24-4.2 2主程序设计-24-4.3 3键盘扫描程

2、序-24-4.4 密码设置流程图-25-4.5 开锁子程序流程图-26-5 .运行结果分析-27-6 .结论-30-摘要在日常的工作和生活中，住宅与楼宇的平安防范、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方法来解决.假设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,且钥匙丧失后平安性即大打折扣.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.科学技术的不断开展，使得人们对日常生活中的平安保险器件的要求越来越高.为满足人们对锁的使用要求,增加其平安性,用密码代替钥匙的密码锁应运而生.密码锁具有平安性高、本钱低、功耗低、易操作、记住密

3、码即可开锁等优点.目前使用的电子密码锁大局部是基于单片机技术，以单片机为主要器件,其编码器与解码器的生成为软件方式.电子密码锁由AT89C52单片机最小系统、矩阵键盘、LCD1602显示、AT24C02存储以及报警系统等组成,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（本设计由PO口限制LCD显示，密码正确显示OPEN,密码错误显示Error,超过三次输入错误自动锁定,由PI口限制矩阵键盘含有0-9数字键和确认、“重设、”去除和“关锁功能键）.除上述根本的密码锁功能外,依据实际的情况还可以添加遥控功能.本系统本钱低廉,功能实用.关键词：AT89C52；LCD1602；A

4、T24C02；电子密码锁；矩阵键盘1.绪论1.1 背景及意义电子技术和计算机技术的飞速开展，使得单片机性能不断完善，性能价格比显著提升,技术日趋完善.由于单片机具有体积小、重量轻、价格廉价、功耗低、限制功能强及运算速度快等特点，因而在国民经济建设、军事及家用电器等各个领域均得到了广泛的应用.本设计利用单片机及外围器件实现数据采集和限制算法，来完成某一实际功能,检验并提升同学对整体电路设计和把握水平，了解单片机系统设计流程，以及电路板的实际制作和调试水平.同时也增强对数字电路、单片机和微机原理等课程知识的实际应用水平,也为同类产品的进一步开展奠定理论和实践根底.随着人们生活水平的提升和平安意识的

5、增强,对平安的要求也就越来越高,锁自古以来就是把守护门的铁将军,人们对它要求甚高,既要平安可靠的防盗,又要使用方便,这也是制锁者长期以来研制的主题.随着电子技术的开展,各类电子产品应运而生，电子密码锁就是其中之一.据有关资料介绍，电子密码锁的研究从20世纪30年代就开始了，在一些特殊场所早就有所应用.这种锁是通过键盘输入一组密码完成开锁过程.研究这种锁的初衷,就是为提升锁的平安性.由于电子锁的密钥量（密码量）极大,可以与机械锁配合使用，并且可以预防因钥匙被仿制而留下平安隐患.电子锁只需记住一组密码,无需携带金属钥匙,免除了人们携带金属钥匙的烦恼,而被越来越多的人所欣赏.电子锁的种类繁多，例如数

6、码锁，指纹锁,磁卡锁,IC卡锁,生物锁等.但较实用的还是按键式电子密码锁.80年代后,随着电子锁专用集成电路的出现，电子锁的体积缩小，可靠性提升,本钱较高,是适合使用在平安性要求较高的场合,且需要有电源提供能量,使用还局限在一定范围,难以普及,所以对它的研究一直没有明显进展.目前,在西方兴旺国家，电子密码锁技术相对先进,种类齐全，电子密码锁已被广泛应用于智能门禁系统中，通过多种更加平安，更加可靠的技术实现大门的治理.在我国电子锁整体水平尚处于国际上70年代左右，电子密码锁的本钱还很高,市场上仍以按键电子锁为主,按键式和卡片钥匙式电子锁已引进国际先进水平,现国内有几个厂生产供给市场.但国内自行研

7、制开发的电子锁,其市场结构尚未形成,应用还不广泛.国内的不少企业也引进了世界上先进的技术,开展前景非常可观.希望通过不断的努力,使电子密码锁在我国也能得到广泛应用.1.2 开展趋势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开展方向.当然，以上所说的授权技术再高超，都必须由精良的

8、“锁具担当承载结构部件,实现开启、闭锁的功能,而且承当实体防护作用，反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.提升电子密码锁之防护水平的必然途径是报警,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根本要求.根据国内外的实践经验，金融业实行平安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

9、等，可以评估被防护物或区域的防护水平,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.总体设计方案论证2.1 设计要求1 .本设计为了预防密码被窃取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LCDI602显示在密码正确时显示OPEN,密

10、码错误时显示ERROR,输入密码时显示INPUTPASSWORD；4 .实现输入密码错误超过限定的三次电子密码锁定；5 .4X4的矩阵键盘其中包括0-9的数字键和确认、重设、去除以及关锁功能键；6 .本设计具备报警功能，当输入密码错误时蜂鸣器响并且LED灯亮；7 .密码可以由用户自己修改设定（只支持6位密码），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，以预防误操作；2. 2方案选定方案一：采用数字电路限制.采用以74LS112双JK触发器构成的数字逻辑电路作为密码锁的核心限制,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,假设按下干扰键,键盘输入电路

11、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,假设用户觉得不便,还可以修改）电路将报警20秒，假设电路连续报警三次，电路将锁定键盘2分钟,预防他人的非法操作.采用数字电路设计的方案好处就是设计简单但限制的准确性和灵活性差.故不采用.方案二：采用一种是用以AT89C52为核心的单片机限制方案.选用单片机T89C52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IO端口，及其限制的准确性,实现根本的密码锁功能.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限制，外接LCD1602显示器用于显示作用.其原理如下列图2.

12、1所示.矩阵键盘密码输入51单片机开锁图2.1密码锁系统设计原理图可以看出方案二限制灵活准确性好且保密性强还具有扩展功能，根据现实生活的需要此次设计采用此方案.3.硬件设计局部2.1 原理概述本设计主要由51单片机、矩阵键盘、液晶显示器和密码存储等局部组成.其中矩阵键盘用于输入数字密码和进行各种功能的实现.由用户通过连接单片机的矩阵键盘输入密码,后经过单片机对用户输入的密码与自己保存的密码进行比照，从而判断密码是否正确,然后限制引脚的上下电平传到开锁电路或者报警电路限制开锁还是报警,实际使用时只要将单片机的负载由继电器换成电子密码锁的电磁铁吸合线圈即可,当然也可以用继电器的常开触点去限制电磁铁

13、吸合线圈.本系统共有两局部构成，即硬件局部与软件局部.其中硬件局部由电源输入局部、键盘输入局部、密码存储局部、复位局部、晶振局部、显示局部、报警局部、开锁局部组成,软件局部对应的由主程序、初始化程序、LCD1602显示程序、键盘扫描程序、启动程序、关闭程序、建功能程序、密码设置程序、EEPRoM读写程序和延时程序等组成.其原理框图如图3.1所示.51单片机AT24C02存储电路LCD显示电路报警电路开锁电路图3.1系统原理框图2.2 单片机最小系统3. 2.1AT89C52概述T89C52是一款低电压、高性能CMOS8位单片机,片内含8KB的可反复榛写的程序存储器和12B的随机存取数据存储器（

14、RAM）,器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存储技术生产,兼容标准MCS-51指令系统,片内配置通用8位中央处理器（CPU）和FIaSh存储单元,功能强大的AT89C52单片机可灵活应用于各种限制领域.AT89C52单片机属于AT89C52单片机的增强型,其与另一款单片机80C52在引脚排列、硬件组成、工作特点和指令系统等方面兼容.其主要工作特性是：1 .片内程序存储器内含8KB的FlaSh程序存储器,可擦写寿命为100O次；2.片内数据存储器内含256字节的RAM；3 .具有32根可编程I/O口线；4 .具有3个可编程定时器；5 .中断系统是具有8个中断源、6个中断矢量、2个级优先权的

15、中断结构;6 .串行是具有一个全双工的可编程串行通信口；7 .具有一个数据指针DPTR；8 .低功耗工作模式有空闲模式和掉电模式；9 .具有可编程的3级程序锁定位；10 .AT89C52工作电源电压为5(l+02)V,其典型值为5V；11 .AT89C52最高工作频率为24MHz；AT89C52各引脚分布如图3.2.1所示.U2q XTAL118 XTAL2PDWDO PQ.1/AD1 PO.2/AD2 PO.3/AD3PD.4/AC4 PD.5/AI75 PO6AD6 PO.7/AD7RST21新建MEAP2,WA8P2.17A925P2.2/A1OP2.3/A11P2.4/A12P25/A13P26/A14P2.7/A15P1.0a2P1.1JT2EXP3.0/RXDP3.1/TXDP1.2陷工1,11P1.3P3iNTTP1MarroP3.5rnP1.5P3F皿P1.6P3jRDP1.7ATS9C52图3.2.1T89C52单片机引脚分布图其功能及管脚电压介绍如下所示: VCC:电源电压 GND:接地线 PO：PO口是一组8位漏极