课程设计(论文)-基于单片机的电子密码锁设计.doc

课程设计(论文)说明书题目：基于单片机的电子密码锁设计院（系）：专业：学生姓名：学号：指导教师：职称：2011年12月10日桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸第1页共3页摘要本文详细介绍了一种基于单片机电子密码锁的设计方案。描述了电子密码锁的总体结构、主要功能及工作原理等内容。传统的机械锁由于安全性能太差，被撬的事件屡见不鲜，相比之下，电子密码锁因其保密性强，灵活性好，安全系数高，受到了广大用户的欢迎。电子密码锁作为一种新型的锁，省去了传统机械锁的钥匙，使用者只要记得其密码，便可以开启，从而提高了防盗功能，本文主要设计了一种以单片机89S52为核心的电子密码锁，详细的介绍了该电子密码锁完整的设计过程以及外围的开锁电路。电子密码锁主要由三部分组成：键盘接口电路、电子密码锁的控制电路、输出八段显示电路。键盘接口电路包括时序产生电路、键盘扫描电路、弹抖消除电路、键盘译码电路。电子密码锁控制电路设计包括数字按键的数字输入、清除、功能按键的功能设计、输出八段显示电路包括数据选择电路、八段显示器扫描电路。关键词：电子密码锁；89S52；键盘接口；输出八段显示。AbstractThisarticleparticularlyintroducesthedesign89S51microcontrollercorewithanelectroniclock,describetheoverallstructureofelectroniclock,mainfunctionandworkingprinciples.Becausetraditionalmechanicallockspoorsafetyperformance,itseasyforsomeonetopickalock.Electroniclocksforitsconfidentialityusegoodflexibility,highsafetyfactor,themajorityofusers.Electroniccodelockasanewtypeoflock,eliminatesthetraditionalmechanicalkeytothelock,theuserjustremembertheirpassword,theycanopen,thusgreatlyimprovinganti-theftfeature.Electroniccodelockconsistsofthreeparts:thekeyboardinterfacecircuit,electroniclockcontrolcircuit,theoutputoferectiondigitaltubecircuit.Keyboardinterfacecircuitincludesthetiminggeneratingcircuit,keyboardscanningcircuit,bounceeliminationcircuit,thekeyboarddecodercircuit.Electroniccodelockcontrolcircuitdesign,includingdigitalkeydigitalinput,functionaldesignoffunctionkeys,shiftregisterdesignandcontrol,passwordremove,change,tostepdown,storage,alarmsignalgeneratingcircuitpasswordcheck,theliftingpowerlockscircuit.Keywords：electroniccodelock；89S52；keyboardinterface；outputofeightdigitaltube桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸第2页共3页目录引言.11.关于课题.11.1几种常见的密码锁.11.1.1普通密码锁.11.1.2机械密码锁.11.1.3电磁卡片式密码锁.11.1.4指纹密码锁.11.2研究背景及意义.21.3本设计主要内容及功能描述.22.系统总体方案设计.23.硬件电路设计.33.1AT89S52介绍.33.1.1芯片介绍.33.1.2引脚排列及其功能.43.2按键电路设计.53.3LED显示电路.63.4开锁电路.73.5复位电路.74.软件设计.84.1软件设计思路.84.2软件主程序流程图.94.3中断服务子程序流程图.105.系统调试.106.总结.11桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸第3页共3页谢辞.12参考文献.13附录.14桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸第1页共21页引言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。若使用机械式钥匙开锁，人们常需携带多把钥匙，使用极不方便，且钥匙丢失后安全性即大打折扣。为满足人们对锁的使用要求，增加其安全性，用密码代替钥匙的密码锁应运而生。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。为了更好的推广单片机在家电领域中的应用，本系统采用AT89S51单片机来实现密码锁的控制。1.关于课题1.1几种常见的密码锁1.1.1普通密码锁目前最常用机械锁，这种锁结构简单、使用方便、价格便宜，但在使用中暴露了很多缺点：(1)机械锁是靠金属制成的，通过钥匙上的不同齿形与锁芯的配合来工作的，安全性较低；(2)钥匙一旦丢失，无论谁捡到钥匙都可将门打开。1.1.2机械密码锁该型锁将解锁密码以机械装定的形式存储在装置的鉴别机构上，在装置的外围设立密码操作键。密码的输入，产生相应的鉴别动作，即正确的密码输入，鉴别机构产生开锁动作：错误的密码输入，鉴别机构的部件将发生错位或不做出响应。机械密码锁采用机械加工(如精密机械加工微细加工)制作，皮实、耐用，电磁干扰、外界的异常信号很难启动鉴别机构。但机械密码锁通常包含多个较复杂的机、电功能组件，装置微小型化需借助先进的制造技术与装配工艺，制造周期长、成本高，机电接口及测试也有一定难度。1.1.3电磁卡片式密码锁该型锁类似于机械锁，利用光电耦合或电磁感应的原理，将密钥信息预先置于卡片内，加工好的卡片充当钥匙，开锁时将卡片插入锁内或近距离感应就能将锁打开。该锁的优点是：成本较低；授权用户一人一卡，可联微机，有开门记录。缺点是：卡片设备有磨损，寿命较短；卡片容易复制，不易双向控制；磁卡内存储的信息容易因外界磁场干扰而错乱，以致卡片(钥匙)无效。1.1.4指纹密码锁桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸第2页共21页该类锁通过检验人员生物特征(如指纹)等方式来识别开锁。管理员利用采样控制软件，通过指纹采集仪采集、保存指纹；识别软件依赖指纹库识别开锁者的身份，通过外围设备显示、打印和存储。指纹具有唯一性和终身不变性的特点，一直被当作身份鉴定的可靠手段，从是否允许非法开启角度来说，安全性极好；但从使用是否方便的角度看，对安装环境和使用者的要求很高，安装位置与使用者身高之间必须满足一定的关系；同一个人，在指纹划伤，或任何被用于开锁的识别部位有损伤的情况下，可能产生错误识别而无法开锁。1.2研究背景及意义随着老百姓生活水平的提高，住房条件的改善，决定了门锁必然成为锁具市场的领头羊。目前，我国门锁市场以机械锁为主。现今，很多行业的许多地方都要用到密码锁，随着人们生活水平的提高，如何实现家庭或公司的防盗这一问题也变的尤其突出，传统的机械锁由于其构造简单，被撬的事件屡见不鲜，再者，普通密码锁的密码容易被多次试探而破译，所以，考虑到单片机的优越性，一种基于单片机的电子密码锁应运而生。在安全技术防范领域，具有防盗报警功能的电子密码锁代替传统的机械式密码锁，克服了机械式密码锁密码量少、安全性能差的缺点，使密码锁无论在技术上还是在性能上都大大提高一步。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电子密码锁，它除具有机械密码锁的功能外，还引入了智能化管理、专家分析系统等功能，从而使密码锁具有很高的安全性、可靠性，应用日益广泛。本文介绍以51系列单片机为核心的电子密码锁，详细阐述了其工作原理、基本功能框图、关键设计技术及软件工作流程。目前使用的密码锁种类繁多，各具特色。本设计从经济实用的角度出发，采用AT89S51单片机，研制了一款具有报警功能的电子密码锁。该密码锁设计方法合理，简单易行，成本低，符合住宅、办公室用锁要求，具有推广价值。1.3本设计主要内容及功能描述电子密码锁以AT89S52单片机为系统控制单元，通过4*4矩阵键盘输入密码，当用户输入密码正确时，绿灯闪亮；当用户输入密码错误时，红灯闪亮，以提示用户输入密码错误；除了简单的密码对错判断，本次设计额外添加几项人性化功能，如：加电后，显示“888888”，表示电路运行正常，可以输入密码；输入密码时，只逐位显示“F”，以防止泄漏密码；输入密码过程中，如果输入错误，可按“取消”键清除屏幕。2.系统总体方案设计本次设计利用单片机中一个用于构成内部振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是该放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外石英晶体或陶瓷谐振器一起构成自激振荡器。外接石英晶体（或陶瓷谐振器）及电容C1、C2桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸第3页共21页接在放大器的反馈回路中构成并联振荡电路。对外接电容C1、C2虽然没有十分严格的要求，但电容容量的大小会轻微影响振荡频率的高低、振荡器工作的稳定性、起振的难易程度及温度稳定性。如果使用石英晶体，最好电容使用30pF±10pF，而如使用陶瓷谐振器建议选择40pF±10pF。另外也可以用外部时钟，外部时钟脉冲接到XTAL1端，即内部时钟发生器的输入端，XTAL2则悬空，由于外部时钟信号是通过一个2分频触发器后作为内部时钟信号的，所以对外部时钟信号的占空比没有特殊要求，但最小高电平持续时间和最大的低电平持续时间应符合产品技术条件的要求。本方案采用一种是以8052为核心的单片机控制方案。利用石英晶体谐振器和单片机灵活的编程设计和丰富的I/O端口，及其控制的准确性，实现基本密码锁功能。初步设计如下：（1）输入密码用矩形键盘，包括数字键和功能键。（2）LED数码管显示输入密码，但只逐位显示“F”，以防止泄漏密码。（3）输入密码过程中，如果输入错误，可按“取消”键清除屏幕。（4）输入密码完后按“确认”键，单片机与设置密码比较，若正确，则绿色发光二极管亮1秒钟，不正确则红色二极管亮1秒钟。系统总体方案图如下图：图2-1系统总体方案图3.硬件电路设计3.1AT89S52介绍3.1.1芯片介绍AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，8052单片机复位电路键盘控制电路存储器八位数码显示管数码管示灯