基于单片机电子密码锁设计.doc

1、本科生毕业论文(设计)基于单片机电子密码锁设计院系名称姓名学号专业指导教师2015年4月30日21摘要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得尤其突出，传统的机械锁由于其构造简单，安全性能低，无法满足人们的需求。随着电子产品向智能化和微型化的不断发展，单片机已成为电子产品研制和开发中首选的控制器，所以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。通过单片机编写密码程序，并用74LS47和3-8译码器74LS138驱动的数码管来显示密码。数码管可以时时显示当前输入的四位数字。当输入密码正确时，对应的指示灯亮；当

2、密码不正确时，另一个对应的指示灯亮且并且发出声音报警。关键词： 密码锁 ,单片机 ,报警AbstractWith the improvement of peoples living standards, it has become particularly prominent about how to achieve Anti-theft family. The traditional mechanical lock has such shortcoming as simple structure , Low security ,it cant meet peoples demands.As

3、electronic products are developing towards intelligence and minimization, single-chip computers(SCM) have become the first choice for controllers in the development of electronic products. Therefore, the electronic anti-theft alarm function password control system and gradually replace the tradition

4、al mechanical password control system, Overcome the low mechanical password control password and the shortcomings of poor safety performance，the password program written by SCM, and 3-8 with 74LS47 Decoder 74LS138-driven digital control to display the password。Digital tube can always display the cur

5、rent input of six digits。When you enter the password correctly, the corresponding indicator light；When the password is incorrect, the other, and the corresponding indicator light and sound alarm。Key Words: Combination lock, Single-chip microcomputer, alarm目录1 引言1 1.1电子密码锁的背景1 1.1.1电子密码锁简介1 1.1.2电子密码

6、锁的发展趋势1 1.1.3本设计所要实现的目标22 系统方案选择与论证3 2.1系统基本方案3 2.1.1系统框图3 2.1.2各模块方案选择与论证4 2.1.3系统各模块的最终方案53 系统的硬件设计与实现63.1 系统硬件概述63.2 主要单元电路的设计6 3.2.1键盘扫描模块电路的设计6 3.2.2单片机控制模块电路的设计7 3.2.3声光报警模块电路的设计8 3.2.4数码显示模块电路的设计 94 系统的软件设计114.1系统软件的概述114.2子程序的设计124.2.1自检子程序114.2.2键盘扫描子程序134.2.3移位子程序134.2.4开锁子程序144.2.5修改密码子程序

7、155系统仿真与调试165.1系统仿真过程165.2仿真调试中遇到的困难及解决方法17参考文献18致谢19附录1201 引言1.1电子密码锁的背景1.1.1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

8、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1.1.2 电子密码锁的发展趋势在日常生活和工作中，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

9、加其安全性，用密码代替钥匙的密码锁应运而生。它的出现为人们的生活带来了很大的方便，有很广阔的市场前景。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

10、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，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。1.1.3

11、 本设计所要实现的目标本次设计使用 ATMEL公司的 AT89S51 实现一基于单片机的电子密码锁的设计，其主要具有如下功能： （1）密码通过键盘输入，若密码正确，则将锁打开。 （2）报警、锁定键盘功能。密码输入错误数码显示器会出现错误提示，若密码输入错误次数超过 3 次，蜂鸣器报警并且锁定键盘。 电子密码锁的设计主要由三部分组成：44 矩阵键盘接口电路、密码锁的控制电路、输出八段显示电路。另外系统还有 LED 提示灯，报警蜂鸣器等。 密码锁设计的关键问题是实现密码的输入、清除、更改、开锁等功能： （1）密码输入功能：按下一个数字键，一个“”就显示在最右边的数码管上，同时将先前输入的所有“”向

12、左移动一位。 （2）密码清除功能：当按下清除键时，清除前面输入的所有值，并清除所有显示。 （3）开锁功能：当按下开锁键，系统将输入与密码进行检查核对，如果正确锁打开，否则不打开。 主要的设计实施过程：首先，选用 ATMEL公司的单片机 AT89S51，以及选购其他电子元器件。第二步，使用 DXP 2004设计硬件电路原理图，并设计 PCB图完成人工布线（后因 PCB 板损坏决定采用万能板焊接的方法）。第三步，使用 Keil uVision3 软件编写单片机的 C 语言程序、仿真、软件调试。第四部，使用 PROTEUS 软件进行模拟软、硬件调试。最后，联合软、硬件调试电路板，完成本次毕业设计。2

13、 系统方案选择与论证2.1 系统基本方案 2.1.1系统框图 简易电子密码锁是由5 个部分组成，如图2.1 所示：键盘模块电源模块报警模块显示模块单片机控制模块 图2.1 电子密码锁控制系统电源模块：由+5V 的直流稳压电源供电给整个系统工作。键盘模块：由16 个轻触式开关组成。单片机控制模块：采用支持ISP 在线编程技术的单片机AT89S51 便于烧写程序。显示模块：采用六个数码管时时显示当前输入数据；报警模块：采用发光二极管和蜂鸣器做声光报警。 2.1.2 各模块方案选择与论证1单片机的选择方案一：采用AT89C51 单片机，它可以与其它51 系列的单片机兼容、内部ROM 全部采用FLAS

14、H ROM、最高时钟频率可达24MHz 且能以3V 超低压工作。但不支持ISP 在线编程技术、内部ROM 仅为4KB 不利于功能扩展。方案二：采用AT98S51 单片机，它具同时被AT98C51 的全部功能外，还支持ISP 在线编程技术且内部ROM 为8KB 有利于功能扩展。 2键盘的选择方案一：使用独立式按键来控制使用独立式按键来控制数码管的显示，这样需要很多的按键，每个按键实现一个能，易于控制，程序编写简单，但是每个按键都要接上拉电阻，占用了单片机大量的I/O 接口资源，要对单片机外扩I/O 口，并且在电路焊接方面又不方便，还要浪费大量的资源，提高了成本。方案二：采用矩阵式键来控制把按键按

15、行列组成矩阵，在行列交点上都对应有一个键，这样使用的按键要少，为判定有无键被按下以及被按键的位置，这种称为键扫描法。这样虽然提高了编程难度，但是节约了单片机大量的I/O 口，免去了上拉电阻为焊接带来了方便，提高了整块电路板的美观度。3显示模块的选择方案一：数码管静态显示采用LED 数码管静态显示方法，电路容易理解，驱动程序简单，但需要每个数码管都要一块74LS47 来驱动显示，增高了成本，浪费系统硬件资源，而需要占用单片机多个I/O 口。方案二：数码管动态显示采用LED 数码管动态扫显示方法，只需一块数码管驱动器芯片和一块译码器芯片就可以驱动多个数码管，价格便宜，只需要7 个I/O 口就可以同时驱动8 个数码管显示。硬件利用效率高，驱动程序容易理解和编程。方案三：液晶显示采用LCD 液晶显示，显示的位数多，由单片机驱动。此方案有美观、显示清晰多样