单片机密码锁电路设计工作原理-论文.doc

单片机密码锁电路设计工作原理-论文单片机密码锁电路设计工作原理目 录摘要与关键词(3)前言. .(4)第一章 单片机MCS-51系列简要概述.(5) 1.1、主要性能.（5） 1.2、管脚说明.（6） 1.3、振荡器特性（7）第二章 单片机密码锁设计思路简介. (8)第三章 单片机密码锁电路设计工作原理.(9)3.1、硬件电路.（9）3.2、LM386芯片介绍（9）3.3、电路原理图（9）3.4、系统板上硬件连线（10）3.5、程序设计内容（10）结束语.(12)参考文献.(13)附录.(14)单片机电子密码锁设计【摘要】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。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。本系统以AT89C51单片机为核心，LM386音频功率放大器、LED等构成外围电路，程序是用C语言编写，用Keil软件进行编译。设计程序时使用子程序复用技术，锁的安全性方面采用了加密技术，主要的功能由按键输入及识别，LED显示， I2C读写操作等。本系统电子密码锁硬件部分结构简单、成本低，具有安全性高，使用方便等优点，受到了广大用户的亲昵，具有比较好的市场前景。【关键字】 单片机AT89C51，电子密码锁，密码Abstract : electronic lock is a password via a password input to the control circuit or chip.Mechanical switches to control the closure, unlock completed, the task of locking electronic products.This paper from the electronic password lock the function of the system, the hardware circuit design, software design and hardware debugging four parts of the system were discussed. The AT89C51 system at the core, LM386 audio power amplifier, LED external circuit components, procedures using C language, the software used Keil compiler. The design process using subroutine Reuse, lock the safety aspects of the use of encryption technology. The main functions from the keypad input and recognition, LED display, I2C read and write operation. The system of electronic password lock hardware structure is simple and low cost, with high security and ease of use, etc., by the vast number of users very intimate, with a good market prospects.Keyword AT89C51, electronic lock password, the password. 前言目前，我国单片机的应用领域主要是工业生产过程控制，数据采集与处理、实时控制及优化控制，主流机型是8位微机。单片机应用带来了巨大的经济效益，提高了效率，降低了成本，提高了产品质量，推动着生产力的发展。单片机的可靠性、微型性和智能性，已成为工业控制领域中普遍采用的智能化控制工具，已经深深地渗入到我们的日常生活当中-小到玩具、家电行业，大到车载、舰船电子系统，遍及计量测试、工业过程控制、机械电子、金融电子、商用电子、办公自动化、工业机器人、军事和航空航天等领域都可见到单片机的身影。以下是一些应用举例： 1、智能产品：单片机微处理器与传统的机械产品相结合，使传统机械产品结构简化、控制智能化，构成新一代的机电一体化的产品。例如传真打字机采用单片机，可以取代近千个机械器件；缝纫机采用单片机控制，可执行多功能自动操作、自动调速、控制缝纫花样的选择。 2、智能仪表：用单片机微处理器改良原有的测量、控制仪表，能使仪表数字化、智能化、多功能化、综合化。而测量仪器中的误差修正、线性化等问题也可迎刃而解。 3、测控系统：用单片机微处理器可以设计各种工业控制系统、环境控制系统、数据控制系统，例如温室人工气候控制、水闸自动控制、电镀生产线自动控制、汽轮机电液调节系统等。 4、数控型控制机：在目前数字控制系统的简易控制机中，采用单片机可提高可靠性，增强其功能、降低成本。例如在两坐标的连续控制系统中，用805l单片机微处理器组成的系统代替Z-80组台系统，在完成同样功能的条件下，其程序长度可减少50，提高了执行速度。数控型控制机采用单片机后口可能改变其结构模式，例如使控制机与伺服控制分开，用单片机构成的步进电机控制器可减轻数控型控制机的负担。719单片机密码锁电路设计工作原理第一章单片机（AT89C51）简要概述AT89C51是一种低功耗、高性能的片内含有4KB快闪可编程/擦除只读存储（FPEROM-Flash Programmable and Eraseable Read Only Memory）的8位CMOS微控制器，使用高密度、非易失存储技术制造，并且与80C51引脚和指令系统完全兼容。1.1、主要性能： （1）与MCS-51 微控制器产品系列兼容。 片内有4KB可在线重复编程的快闪擦写，存储器 ，存储数据保存时间为10年。 （2）全静态工作：可从0Hz至16MHz 。 （3）程序存储器具有3级加密保护。 （4）128*8位内部RAM。 （5）32条可编程I/O线。（6）两个16位定时器/计数器。（7）中断结构具有5个中断源和2个优先级。（8）可编程全双工串行通道。（9）空闲状态维持低功耗和掉电状态保存存储内容。（10）宽工作电压范围：Vcc可为2.7V到6V。图1-1 MCS-51封装和引脚分配 图1-2 MCS-51 内部结构框图1.2、管脚说明：（1）VCC：供电电压。（2）GND：接地。（3）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。（4）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。 （5）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。（6）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。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管脚 备选功能P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 /INT0（外部中断0）P3.3 /INT1（外部中断1）P3.4 T0（记时器0外部输入）P3.5 T1（记时器1外部输入）P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。（7）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。（8）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。（9）/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。（10）/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）。（11）XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。（12）XTAL2：来自反向振荡器的输出。1.3、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。单片机密码锁电路设计工作原理第二章 单片机密码锁设计思路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。(1) 根据设定好的密码，采用二个按键实现密码的输入功能； (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5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3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5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；第三章 单片机密码锁电路设计工作原理3.1、硬件电路本设计硬件电路由AT89C51、LM386、LED、喇叭等组成。3.2、LM386芯片介绍1、电路特性: （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。 （6）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。典型应用电路图： LM386的外形和引脚的排列如上图所示。引脚2为反相输入端，3为同相输入端；引脚5为输出端；引脚6和4分别为电源和地；引脚1和8为电压增益设定端。3.3、电路原理图3.4、系统板上硬件连线（1）把“单片机系统”区域中的P0.0/AD0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端子接喇叭和；（3）把“单片机系统”区域中的P2.0/A8P2.7/A15用8芯排线连接到“四路静态数码显示”区域中的任一个ABCDEFGH端子上；（4）把“单片机系统“区域中的P1.0用导线连接到“八路发光二极管模块”区域中的L1端子上；（5）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；3.5、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.单片机密码锁电路设计工作原理结束语本次设计主要介绍单片机在日常实用方面的应用实例，加深了对单片机的理解，进一步开拓视野，为今后应用微机解决生产实际问题起了一个入门的作用。通过本次设计，我掌握了解决问题的思路和方法所选用的单片机为8位Intel MCS-51 系列的AT89C51单片机，具有典型性和一般性，使自己分析问题和解决问题的能力大为提高，以后遇到实际问题能够触类旁通，得心应手。以上为实习期间所设计的电子密码锁电路，它经过多次修改和整理，以是一个比较不错的设计，可以满足人们的基本要求，但因为水平有限，此电路中也存在一定的问题，譬如说电路的密码不能遗忘，一旦遗忘，就很难打开，这可以通过增加电路解决，但过于复杂，本次设计未在其中；电路密码只有16种可供修改，但由于他人不知道密码的位数，而且还要求在规定的时间内按一定的顺序开锁，所以他人开锁的几率很小；电路中未加显示电路，但可通过其它数字模块实现这一功能。这需要一段时间的进一步改进，如果有好的意见，希望老师给以支持。通过此次毕业设计，我感觉有很大的收获：首先，通过学习使自己对课本上的知识可以应用于实际，使的理论与实际相结合，加深自己对课本知识的更好理解，同时实习也段练了我个人的动手能力：能够充分利用图书馆去查阅资料，增加了许多课本以外的知识。能对protel 99、和EWB等仿真软件操作，能达到学以致用。对我们学生来说，理论与实际同样重要，这是我们以后在工作中说明自己能力的一个重要标准。在这里我感谢老师给我的指导，使我少走弯路，顺利完成此次论文的任务，请允许我向你们致意崇高的敬意，感谢你们，老师！在湖南工程职业技术学院度过了非常难忘及有意义的三年大学时间，这里我要感谢各位老师三年来对我的细心指导，使我受益匪浅。感谢大学里的同学，给了我很多帮助。大学生活即将结束，意味着新的征程开始，在这里祝福大学里跟我风雨同舟的朋友们，一路顺风！未来的世界是属于我们的！参考文献：1、胡汉才单片机原理及其接口技术清华大学出版社 出版日期：2004年2月2、余永权ATMEL89系列单片机应用技术北京航空航天大学出版社 出版日期：2002年8月2日3、周立功单片机实验与实践教程 北京航空航天大学出版社 出版日期：2006年5月1日4、李朝青 单片机原理及接口技术北京航空航天大学出版社 出版日期：2005年10月5、赵秀菊等单片机与测控技术 东南大学出版社出版日期：1994年6月6、徐君毅等单片微型计算机原理与应用 上海科技出版社 出版日期：1988年5月7、 邓子礼 单片微机及外围集成电路技术手册 上海实用计算机自动控制工程公司出版日期：1990年7月单片机密码锁电路设计工作原理附录：C语言源程序i nclude unsigned char code ps=1,2,3,4,5; 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 psbuf9; bit cmpflag; bit hibitflag; bit errorflag; bit rightflag; unsigned int second3; unsigned int aa; unsigned int bb; bit alarmflag; bit exchangeflag; unsigned int 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