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单片机电子密码锁设计-论文单片机电子密码锁设计【Abstract】The electronic password lock is the collection computer technology,the electronic technology, the numerical ciphers technology is a bodyintegration of machinery high tech product, has the security to behigh, merit and so on easy to operate. The present paper locks thesystem from the electronic password the function, the hardware circuitdesign, the software design and the hardware debugs four partsseparately to elaborate this system. The electronic password locks the procedure is compiles with the Clanguage. When design procedure duplicate uses the subroutine to usethe technology, locks the secure aspect has used the encryptiontechnology, the main function by the pressed key input and therecognition, LED demonstrated, I2C read-write operation and so on. Hasalso adopted the encryption process in the secure aspect. Whenprogramming uses the C51 language, and carries on the translation withKeil software.This system electron password locks the hardware partial structuressimple, the cost is low, the software partial uses electron encryptionenhancement locks the security, has the quite good market prospect.【Key words】MCUAT89C51, LM386, electronic password lock. 目录摘要3第一章 单片机电子密码锁系统概述41电子密码锁的特点42市场前景43新型安全密码锁的设计目标44.工作原理5第二章 单片机功能介绍6 1AT89C51的主要特性6 2AT89C51的管脚说明6 3振荡器特性7第三章 密码锁硬件电路8 1硬件电路的组成8 2硬件电路的连线8 3硬件电路的电路图9第四章 程序设计说明10 1程序设计内容10 2C语言源程序10结束语15参考文献16单片机电子密码锁设计【摘要】电子密码锁是集计算机技术、电子技术、数字密码技术为一体的机电一体化高科技产品，具有安全性高，使用方便等优点。本论文从电子密码锁系统的功能，硬件电路设计，软件设计和硬件调试四部分分别论述这一系统。本系统考虑到电子密码锁成本及体积因素，在设计电子密码锁部分时，以AT89C51单片机为核心，LM386音频功率放大器、LED等构成外围电路。本系统电子密码锁硬件部分结构简单、成本低，软件部分使用电子加密提高锁的安全性，具有比较好的市场前景。【关键词】单片机AT89C51、LM386、电子密码锁。第一章单片机电子密码锁系统概述随着社会物质财富的日益增长，安全防盗已成为社会问题。而锁自古以来就是把守门户的铁将军，人们对它要求甚高，既要安全可靠地防盗，又要使用方便，这也是制锁者长期以来研制的主题。目前国内，大部分人使用的还是传统的机械锁。然而，眼下假冒伪劣的机械锁泛滥成灾，互开率非常之高。一、电子密码锁的特点 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，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。 用户可以经常更改密码，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。除具有以上优点外，电子密码锁还可以存在电源断电、密码防盗等方面的设计。二、市场前景 目前，电子密码锁在国外已大量使用，技术已趋于成熟。在国内这种锁主要出现在保险柜、密码箱、高级宾馆等场所，家居用的较少，究其原因，我认为有以下几点：1.价格原因。现在普通的家庭买一把一般的机械锁，价格在几十到一两百左右，而电子密码锁的价格一般在300元以上，进口的甚至要几千元。买一把这样的锁对于一些家庭来说，是很难接受的。2.厂商推广的力度不够。电子密码锁属于高科新产品，许多的用户根本不知道有这种锁，更不用说拿它与传统的机械锁作比较。而一般的商场也不会经营这种产品，用户即使想买也难以买到。三、新型安全密码锁的设计目标(1)共2位密码，每位密码的取值范围为l2；(2)用户可以自行设定和修改密码；(3)按每一密码锁时都有声光提示，若锁入的3位开锁密码不完全正确，则报警3秒；(4)开锁密码错3次要报警40秒钟，报警期间输入密码无效，可防窃贼多次试探密码；(5)键入2位开锁密码完全正确后才能开锁，开锁时要有1秒的提示音； (6)电磁锁采用锁内有5V备用电池的电磁锁，并作为密码锁的直流电源，只有内部上电复位时才能设置或修改密码；(7)密码设定完毕后，有2秒提示音，以表示密码输入设定正确；(8)硬件成本低廉，软件简洁可靠。716 单片机电子密码锁设计四、工作原理单片机密码锁由单片机、时钟、键盘、存贮器、复位电路、蜂鸣器等单元组成。主要完成与电子锁具之间的通信。电子锁具的组成框图，它也是以51系列单片机(AT89C51)为核心，配以相应硬件电路，完成密码的设置、存贮、识别和显示、驱动电磁执行器、接收与发送数据等功能。 单片机接收键入的代码，并与存贮在EEPROM中的密码进行比较，如果密码正确，则驱动电磁执行器开锁；如果密码不正确，则允许操作人员重新输入密码，最多可输入三次；如果三次都不正确，则单片机通过通信线路报警。第二章 单片机功能介绍AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。一、主要特性：与MCS-51 兼容 4K字节可编程闪烁存储器 寿命：1000写/擦循环数据保留时间：10年全静态工作：0Hz-24Hz三级程序存储器锁定128*8位内部RAM32可编程I/O线两个16位定时器/计数器5个中断源 可编程串行通道低功耗的闲置和掉电模式片内振荡器和时钟电路 二、管脚说明： VCC：供电电压。 GND：接地。 P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。 P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。 三、振荡器特性XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。第三章 密码锁硬件电路说明一、硬件电路由AT89C51、LM386、LED、喇叭等组成。 1 、LM386是美国国家半导体公司生产的音频功率放大器,主要应用于低电压消费类产品。为使外围元件最少,电压增益内置为20。但在1脚和8脚之间增加一只外接电阻和电容,便可将电压增益调为任意值,直至 200。输入端以地位参考,同时输出端被自动偏置到电源电压的一半,在6V电源电压下,它的静态功耗仅为24mW,使得LM386特别适用于电池供电的场合。 LM386的封装形式有塑封8引线双列直插式和贴片式。图3.1 LM386的封装形式2、特性: （1）静态功耗低,约为4mA,可用于电池供电。 （2）工作电压范围宽,4-12V or 5-18V。 （3）外围元件少。 （4）电压增益可调,20-200。 （5）低失真度。 LM386电源电压4-12V，音频功率0.5w。LM386音响功放是由NSC制造的，它的电源电压范围非常宽，最高可使用到15V，消耗静态电流为4mA，当电源电压为12V时，在8欧姆的负载情况下，可提供几百mW的功率。它的典型输入阻抗为50K。二、硬件连线1、把“单片机系统”区域中的P0.0用导线连接到“音频放大模块”区域中的SPK IN端子上；2、把“音频放大模块”区域中的SPK OUT端子接喇叭。3、把“单片机系统“区域中的P1.0用导线连接到发光二极管L1端子上；4、把“单片机系统”区域中的P3.6/WR、P3.7/RD用导线连接到“独立式键盘”区域中的SP1和SP2端子上。 单片机电子密码锁设计第四章 程序设计一、程序设计内容 1、密码的设定：在此程序中密码是固定在程序存储器ROM中，假设预设的密码为“11111” 共5位密码。2、密码的输入问题：由于采用两个按键来完成密码的输入，那么其中一个按键为功能键，另一个按键为数字键。在输入过程中，首先输入密码的长度，接着根据密码的长度输入密码的位数，直到所有长度的密码都已经输入完毕；或者输入确认功能键之后，才能完成密码的输入过程。进入密码的判断比较处理状态并给出相应的处理过程。3、按键禁止功能：初始化时，是允许按键输入密码，当有按键按下并开始进入按键识别状态时，按键禁止功能被激活，但启动的状态在3次密码输入不正确的情况下发生的。二、C语言源程序include unsigned char code ps=1,1,1,1,1; unsigned char code dispcode=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66, 0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00,0x40; unsigned char pslen=9; unsigned char templen; unsigned char digit; unsigned char funcount; unsigned char digitcount; unsigned char psbuf; bit cmpflag; bit hibitflag; bit errorflag; bit rightflag; unsigned int second3; unsigned int aa; unsigned int bb; bit alarmflag; bit exchangeflag; unsigned int cc; unsigned int dd; bit okflag; unsigned char oka; unsigned char okb; void main(void) unsigned char i,j; P2=dispcodedigitcount; TMOD=0x01; TH0=(65536-500)/256; TL0=(65536-500)%6; TR0=1; ET0=1; EA=1; while(1) if(cmpflag=0) if(P3_6=0) for(i=10;i0;i-) for(j=248;j0;j-); if(P3_6=0) if(hibitflag=0) funcount+; if(funcount=pslen+2) funcount=0; cmpflag=1; P1=dispcodefuncount; else second3=0; while(P3_6=0); if(P3_7=0) for(i=10;i0;i-) for(j=248;j0;j-); if(P3_7=0) if(hibitflag=0) digitcount+; if(digitcount=10) digitcount=0; P2=dispcodedigitcount; if(funcount=1) pslen=digitcount; templen=pslen; else if(funcount1) psbuffuncount-2=digitcount; else second3=0; while(P3_7=0); else cmpflag=0; for(i=0;i if(psi!=psbufi) hibitflag=1; i=pslen; errorflag=1; rightflag=0; cmpflag=0; second3=0; goto a; cc=0; errorflag=0; rightflag=1; hibitflag=0; a: cmpflag=0; 单片机电子密码锁设计void t0(void) interrupt 1 using 0 TH0=(65536-500)/256; TL0=(65536-500)%6; if(errorflag=1) (rightflag=0) bb+; if(bb=800) bb=0; alarmflag=alarmflag; if(alarmflag=1) P0_0=P0_0; aa+; if(aa=800) aa=0; P0_1=P0_1; second3+; if(second3=6400) aa=0; if(errorflag=0) (rightflag=1) P0_1=0; cc+; if(cc1000) okflag=1; else if(cc2000) okflag=0; else errorflag=0; rightflag=0; hibitflag=0; cmpflag=0; P0_1=1; cc=0; oka=0; okb=0; okflag=0; P0_0=1; if(okflag=1) oka+; if(oka=2) oka=0; P0_0=P0_0; else okb+; if(okb=3) okb=0; P0_0=P0_0; 结 束 语毕业设计是学习阶段一次非常难得的理论与实际相结合的机会，通过这次的单片机电子密码锁的设计，我摆脱了单纯