【基于单片机的电子密码锁设计6200字（论文）】

基于单片机的电子密码锁设计 2 21.研究的意义及现状 21.1选题的目的及意义 21.2研究现状 2.系统总体结构设计 32.1系统设计分析 3 43.主要模块及硬件设计 43.1主控模块 43.2复位电路 3.3晶体振荡电路 63.4掉电储存模块 73.5显示模块 73.6键盘模块 3.7指纹模块 4.系统的软件设计 4.1程序设计 4.2系统程序流程图 14.3键盘管理程序设计流程 4.4LCD显示模块程序设计流程 4.5指纹模块程序设计流程 5.安装与调试 5.2调试与结果 6.结束语 指纹模块检测到的密码和指纹信息与AT24C02芯片存储的密码和指纹信息比指纹开锁、IC卡开锁、声控开锁等新奇的功能。不过功能越多，反倒是越不安21世纪是我们现在所生活的时代，是世界经济快速发展的时代，是科学力量加强的时代。在21世纪，人们对安全性和便利性越来越看重，科技的发展无时无刻不在改变着人们的生活，在越来越智能化的21世纪，传统的门锁已经不适应快捷方便的现代生活，人们每次开门都要带一大串1.2研究现状在1966年之后，电子行业迎来了飞一般的发展，但此时由门电路搭建起来的密码锁安全性比较差，很容易被打开。时间来到了1990年，在我国的台湾、香港之后采用虽然成本低廉但是稳定性很高的AT24C02掉电存储芯片，又可以扩展各处。我国在上世纪九十年代初才开始研发电子密码锁，至此虽然只有几十年，成熟了不少。但是和西方发达国家尚有一定的差距，电子密码锁的成本还很高，片机行对应的功能。按下A键确认身份后可以进入管理员界面，在管理员界面可以单片机作为控制核心的优点为高速、低耗能、超强抗干扰。并且有多个I/O件。并且使用52单片机还有一个优点，那就是其与51单片机兼容，具有很强的P3.1(TXD)ALE/PROGP3.2(INTO)PSENP3.4(T0)(A14)P2.6P3.5(T1)(A13)P2.5P3.6(WR)(A12)P2.4出错会造成系统卡顿、跑飞等情况，所以为了保证系统运行的正确性和稳定性，22339图3复位电路电路图3.3晶体振荡电路使用同一个晶振。外部晶振电路下图所示。30pf30pf3.4掉电储存模块AT24C02本质上是一个E²PROM,大小为256个Byte,具有低功耗的特点，并且AT24C02还有一个写缓冲器。AT24C2芯片在本设计中主要用来存储密码及一些系统设置，由于其芯片可以实现掉电不丢失，可以确保每次的操作在下次开机后仍有效。下图为单片机与掉电存储芯片的连接电路图。单片机P3.3口与AT24C02芯片的WP(写保护)连接，P3.4口和P3.5口分别和AT24C02芯片的SCL(串行时钟)和SDA(数据)连接。VCC引脚接电源，A0、A1、A2、GND均接地。6图5AT24C02电路图3.5显示模块显示模块主要的器件是LCD12864液晶显示器。LCD12864支持4位串行接口和8位串行接口方式，LCD12864内部具有字符库，可以显示字符，还可以显示中文，不再需要自己去编码，直接调用就可以了，减少了很大的工作量。并且功耗还比较低，从成本方面来说，和其他的显示模块相比性价比也更高。LCD12864电路如图6所示。莫忍莫LCD12864主要用来显示一些系统提示信息，比如请输入密码之类的。任何程序开始前必须进行初始化，不然的话，模块可能会出现错误，模块在显示东西之前，单片机要先查询LCD12864处于什么状态，只有处于非忙碌状态的时候，单片机才继续发送要显示的信息给显示模块。步骤如下：1.先对LCD12864进行初始化和清屏操作。2.将初始界面要显示的信息发送给显示模块。3.将命令写入LCD12864。3.6键盘模块键盘是单片机的输入设备，是使用者向单片机发送指令的主要途径。键盘其实就是一个按钮。按键电路如图7所示。从图中可以看出，行线为P1.0-P1.3口，列线P1.4-P1.7口，键盘的一端接在行线上另一端接在列线上。在本文中我们使用逐行扫描法来扫描有没有按键按下。识别过程如下：1.让P1.0到P1.3口输出低电平，然后判断P1.4到P1.7口是高电平还是低电平，如果在P1.4到P1.7口所在的某一列检测到低电平，就说明P1.4到P1.7口所在的某一列有按键被按下了，但是我们只能确定是哪一列的按键被按下，并不能确定具体是哪一列所在的哪个按键按下了。如果在P1.4到P1.7口上没有检测到低电平的话，就说明没有按键按下。2、知道P1.4到P1.7口所在的哪一列按键被按下后，我们就要开始检测到底是哪一行与P1.4到P1.7口所在的列相交的哪个按键被按下了。将P1.4到P1.7口中的一列变为低电平，其余的仍为高电平，检测P1.0到P1.3口此时的电平状态，若在P1.0到P1.3口的某一行检测到低电平，说明本行与上一列交叉处的按键被按下了，反之，则说明键盘未有动作。3、知道哪个键按下后就可以执行对应键的功能。由于键盘的机械特性，键盘都会有一段抖动期，这是无法避免的，处于抖动期电压波形不是很稳定，不能参考此时的电平高低来判断按键是否闭合，需要先进行消抖然后判断点评的高低，确认按键是断开还是闭合。从下图可以看出，t1、t3波形不稳定，为抖动期，to、t2、t4波形稳定，可以在这个时候判断。按键电压输出波形如图8所示。为了保证系统判断的准确性，就需要消除抖动期。消抖方法有很多种，本文采用的消抖方法是延时消抖，检测低电平之后，延迟几毫秒，然后再次判断电平状态，如果还是低电平，则判断为按键按下。当判断按键已经松开的时候也需要指纹模块电路如图9所示Sout黄VCC红TXD绿RXD白GND黑234S6ZFM-60为光学指纹传感器，自带指纹录入、对比等功能。只需要对指纹模块发送指令就可以使用，极大的方便了开发者。当指纹传感器检测到有指纹按下时，先将指纹读取后生成特征文件，再将特征文件与模板库中储存的特征文件对比，匹配的话则开锁，不匹配的话则提示没有该指纹。4.1程序设计程序是单片机的灵魂，如果单片机没有程序，那么单片机就是一堆破烂。程序设计的好坏可以决定一个设计的成败。本程序全部采用C语言程序设计，在C语言程序设计中，要遵循几个原则，分别是从上而下的设计方法、模块化的设计思路、逐步求精的完善理念、限用goto。自顶向下说的是程序在主函数中是从上到下顺序运行的，按照从上到下的顺序运行可以知道系统的运行顺序；模块化是一个复杂的额程序可以分为很多具有特定功能的模块，要实现该功能时直接调用该模块就可以了；逐步求精说的是将具体的问题抽象为简单的问题，方便求解；限用goto是评判一个系统好坏的标准，goto写的越多代表程序编写的越不好。在本程序中，先对各个模块进行初始化，按键扫描和指纹扫描时刻判断是否有按键或者指纹按下，输入密码后，并且按下确认键，如若输入密码与原始保持一致，继电器便能够吸合、电路开锁，开锁成功指示灯亮起5。如果读取到指纹信息，则与指纹模板库对比，如果结果匹配，则继电器吸合，电路开锁。进入管理员界面可以对指纹和密码进行修改和删除，比如在矩阵键盘上实现密码输入、密码清4.2系统程序流程图主程序流程图如下：开始开始各模块初扫描是否有按键按下N扫描是否有指纹输入Y是否匹配开锁判断键值输入密码，判断是N管理员模式按键2(删除指纹)两次输入判断两次输入的密码是否相同Y密码修改成功N密码修改失败按键4(修改密码)按键3(开按键1(增加指纹)按任意键继续指纹开锁成功N图9系统流程图形式的键盘[7]。流程图如下：开始开始等待按键按下有按键被按下延时消除抖动是否有按键按下进行按键分析执行对应键子程序图10键盘程序流程图4.4LCD显示模块程序设计流程显示模块接收到单片机发送的指令后，然后根据接收到的指令在液晶屏上显示相应的提示信息。但是为了防止密码被人偷窥，所以在设计过程中是需要在LCD屏上显示“*”号。显示模块子程序流程图如图11所示：LCD12864初始化和4.5指纹模块程序设计流程指纹识别实际上就是在已经建立的指纹数据库中寻找符合特定指纹需求的指纹相关数据信息，以便于能够及时识别指纹拥有者的身份[8。要实现指纹开锁功能，最重要的就是指纹传感器，指纹传感器主要用来采集指纹信息，对指纹信息进行录入[91。当单片机发现存储系统中含有该指纹信息的时候，可以执行开锁操作[10]。单片机和指纹模块的通信是通过串口来实现的。下图是数据通过串口的发送与接收的流程图。开始开始开始串口接收串口发送NY的值5.安装与调试5.1安装(1)首先检查元器件能否正常使用。当买好器件之后，首先有没有损坏；确保元器件正常，以防元器件损坏造成电路板烧毁。(2)焊接元器件。焊接元器件要先焊容易焊接的，焊接时也要注意电烙铁的温度，电烙铁过热或者焊锡过多都会对焊接的成败有影响。(3)程序烧录。各个元器件焊好之后，就要开始烧录程序，验证各个部件的功能了。在KeilVision4编写好程序后，点击运行键生成二进制文件，通过STC_ISP_V480烧录到单片机内。5.2调试与结果下载好程序之后，就要进行调试，检查能否达到预期的功能。主要是检查功能是否与程序匹配，导模块的呈现状态是否正常等。通电之后，按下电源，观察电源指示灯是否可以点亮。证明电路正常。输入密码进入管理员界面，查看各个按键功能是否可以正常使用，最后录入指纹，试验指纹开锁功能。经试验各个功能正常，达到预期目标。试验图如下：本文是基于单片机的电子密码锁的设计，具有指纹开锁和密码开锁两种开锁方法。STC89C52RC作为主控制芯片，其具有体积小、重量轻、运算速度快等优点。其外围电路有复位电