基于单片机电子密码锁设计.doc

基于单片机电子密码锁设计论文二一一年 十 二月 目 录一、总体方案设计3二、硬件电路方案设计41、最小系统设计42、矩阵键盘检测模块43、液晶显示模块54、温度报警和红外模块设计65、电磁锁模块设计66、掉电存储模块7三、软件方案设计8四、设计总结111、参考文献112、整体电路图和程序11电子密码锁【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的突出，传统的机械锁由于其构造的简单，被撬的事件屡见不鲜，电子锁其保密性高，使用灵活性好，安全系数高。意外事故或人为破坏可能造成灾难性后果的系统称为要害系统。要害系统的保证性包括安全性、可开性和保全性，内涵非常丰富。本文介绍的电子密码锁是一类针对要害系统的安全保险器件，其设计概念与常见的保安密码锁有所不同。从系统设计观点看，电子安全密码锁是一个实体域定义的概念，比较机械安全密码锁，具有设计实现简便、密码装订灵活、制造成本低廉等优点。它由以下几个部分构成：单片机系统、矩阵键盘、12864液晶显示和报警系统，系统能完成开锁、超时报警、超次锁定、管理员解密、修改用户密码基本的密码锁的功能。 关键词：电子密码锁，报警，stc89c52一、 总体方案设计本系统由单片机系统、矩阵键盘、12864液晶显示和报警系统组成。系统能完成开锁、超时报警、超次锁定、管理员解密、修改用户密码基本的密码锁的功能。除上述基本的密码锁功能外，此外还有温度传感、调电存储、声光提示等模块，依据实际的情况还可以添加遥控远程控制等功能。根据所探讨的研究内容依次进行分模块设计调试，最后整合成完整的电子密码锁系统的设计。本设计具有良好的性能与使用价值：1.本智能电子密码锁系统采用廉价的单片机芯片进行控制，很大程度上降低了成本；2.保密性好、编码量多、随机开锁成功率几乎为零；3.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；4.误码输入保护。当输入密码多次错误时，报警系统自动启动；5.火灾报警功能：在室内如果温度达到75左右，将会发出强力的报警音，同时锁会自动开启；6.远程遥控控制：可以实现照明、开启电子锁、无线复位、无线报警等功能。基于单片机的智能电子密码锁的总设计框图如图1.1所示图1.1二、硬件电路方案设计1、最小系统设计 51单片机系统是本设计的控制中心，其主要特点是拥有8k字节Flash闪速存储器，256字节内部RAM。32个I/O，三个16位定时/计数器，一个6向量两极中断结构，一个全工串行通信口，片内振荡器及时钟电路，同时，它可以降至0hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节点工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串口通信口及中断系统。如图2.1所示图2.12、矩阵键盘检测模块4*4的矩阵键盘采用行列扫描方式进行检测，16个按键轮流扫描。利用相与的原理即有按键时输出低电平。图2.23、液晶显示模块为了提高密码锁的密码显示效果能力。本设计的显示部分由液晶显示器128*64取代普通的数码管来完成。128*64图形液晶内置20000字中文字库，工作时通过三极管的开关作用控制液晶背光的开与关，以及液晶的休眠功能和关显示功能来达到节电的目的。其中3脚为液晶偏压信号输入端，通过调节电位器，即可调节液晶的对比度。图2.34、温度报警和红外模块设计 报警模块采用蜂鸣器，蜂鸣器用三极管驱动，利用一定的延时来控制蜂鸣器响鸣的频率。图2.4图2.55、电磁锁模块设计电磁锁是本设备中比较重要的电气及机械设备之一，其同样采用继电器驱动，但是由于其功率比较大，所以决定了其工作电流会比正常工作状态要大5倍左右，所以断电瞬间会产生很高的自感电动势，反馈到继电器线圈上，同时其强大的磁场会对单片机的工作造成影响，为了解决这个问题，最好是在单片机输出端加上光耦合器，以起到隔离的目的，但是为了不破坏电路布线的整体性，这里我们在电磁锁两端反向并联了一只高压二极管（1N4148），这样就消除了干扰。（实际制作中采用发光二极管代替）图2.66、掉电存储模块 采用AT24C02，AT24C02是一个2K位串行CMOS E2PROM， 内部含有256个8位字节，有一个16字节页写缓冲器。该器件通过IIC总线接口进行操作，有一个专门的写保护功能。图2.7三、软件方案设计这里我们采用C语言编写，使用的是Keil C编译软件1、开机初始化，开启闪灯，出现欢迎画面，从内部存储器中读取6位密码放到RAM中，同时蜂鸣器出现“滴滴”声，代表正常启动。2、提示输入密码，密码为六位数，初始密码为“123456”，“*”代表确定键，“#”代表取消键，按“*”可以表示确定密码输入，按“#”表示重新输入密码。3、如果密码输入正确则开启电磁锁，同时提示按“A”键可以修改密码，同时开始倒计时，如果无按键按下，5秒钟倒计时后电磁锁自动释放，重新上锁。4、如果在倒计时期间按下“A”键，则进入修改密码界面，密码的要求是46位的09任何数字，如果输入不符合要求会出现相应提示，输入第一遍密码后会出现再次输入密码提示，然后进行密码验证，如果两次密码一致，将新密码写入单片机自带的内部E2PROM存储器中，同时提示修改密码成功，电磁锁上锁。否则提示重新输入密码。5、如果输入密码错误三次，则启动报警，蜂鸣器发出报警音。6、遥控功能，遥控器A键可以开启和关闭照明，B键可以开启和关闭电磁锁，D键可以实现远程复位单片机。注释：键盘的B、C、D键和遥控器的C键尚未用于设备中，也就是以上按键在设备中不起作用。流程图：四、设计总结在整个项目的设计实施过程中，我们组成员设定了每个月完成的进度，以及定时开会，相互交流学习成果，并讨论了下一步的工作，实时分工。通过该项目，我们组成员互帮互助，团结共同努力遇到的所有问题，不仅提高了我们个人的动手实践能力，分析问题解决问题的能力，而且基本上完成了所设定的进度，基本完成了基于单片机的智能电子密码锁的项目。但是由于我们经验不够，仍然存在一些问题，只能不断的摸索。红外信号部分不灵敏，由于电路设计时没有考虑到物体实际的尺寸，在实际应用中还是存在着信号被遮掩的问题，信号的接收不够灵敏。希望以后还能做进一步的改善。1、参考书目：1 十天学会51单片机视频教程郭天祥2 MCS：51单片机应用设计2、整体电路图和程序整体电路图：部分程序节选：#include#include#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define LCDIO P0#define delay4us() _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();uchar buffer6=0; sbit sda=P20;sbit scl=P21;sbit beep=P23;bit flag=0,aa;/用户蹲渊义定时溢出标志位uchar DSY_BUFFER8= ;uchar DSY_BUFFER18= ;uchar Userpassword6=0;sbit rs=P27; sbit rw=P26;sbit e=P25;sbit psb=P24;sbit led=P36;uchar code table2=123456;uchar code table=请输入密码:;void delayms(uint z) /延时程序uint x,y;for(x=z;x0;x-)for(y=110;y0;y-);void delay()/短延时，两个机器周期,做总线的延时用;/*主程序*/void main() uchar temp=0,i=0,j=0,k=0,n;uchar IS_valid_user; beep=1;init(); init_lcd();main_window();delayms(1000); lcd_clear(); shuru_window();delayms(5);aa=Sendstring(0xa0,1,table2,6);delayms(5); aa=Recstring(0xa0,1,buffer,6);delayms(10);P1=0x0f; while(1) if(P1!=0x0f) temp=Keys_Scan();switch(temp) case 0: case 1: case 2: case 3: case 4: case 5: case 6: case 7: case 8: case 9: if (i=5) /密码限制在6位以内 Userpasswordi=temp; DSY_BUFFERi=*;shuru_window(); i+;delayms(650); break; case 10: /按A键开锁 for(k=0;k6;k+) if(bufferk=(Userpasswordk+48) flag=1; else flag=0; if (flag=1) flag=0; i=0; led=0; /点亮LED clear_password(); Display_String(2,0, 锁已经打开！); delayms(300); welcome_window(); IS_valid_user = 1; j=0; else j+; led=1; /关闭LED error_window(); clear_password(); write_com(0xcf); delayms(50); write_date(0x30+j); shuru_window(); IS_valid_user=0; i=0; break; case 11: /按B键上锁 led=1; clear_password(); lock_window(); delayms(1000); shuru_window(); i=0; IS_valid_user=0; break; case 12: /按C键设置新密码 /如果是合法用户则提示输入新密码 lcd_clear(); if ( !IS_valid_user) i=0; Noright_window(); delayms(1000); shuru_window(); delayms(1000); lock_window(); else i=0; shuru_window(); delayms(1000); empty_window(); break; case 15: /按D键保存新密码 if ( !IS_valid_user) i=0; Noright_window(); delayms(1000); delayms(1000); lock_window(); else i = 0; init(); delayms(5); for(k=0;k6;k+) Userpasswordk=Userpasswordk+48; aa=Sendstring(0xa0,1,Userpassword,6); delayms(5); aa=Recstring(0xa0,1,buffer,6); delayms(5); clear_password(); save_window(); delayms(1000); shuru_window(); delayms(1000); relock_window(); delayms(1000); break; case 13: /按E键消除所有输入 i=0; clear_password(); empty_window(); break; case 14: /清除一位 if(i!=0)i-; for(n=0;ni;n+) DSY_BUFFER1n= ; Display_String(2,0,DSY_BUFFER1); P1=0x0f;if(j=3)Display_String(2,0,警报！非法入侵！);j=0;beep=0;/*子窗口程序*/void main_window()lcd_clear();Displ