基于单片机的电子密码锁设计

1、目录1引言11.1简介11.2电子密码锁背景11.3本设计功能12设计要求22.1设计工作22.2设计要求23硬件电路设计23.1设计选项33.1.1计划1 33.1.2计划233.1.3决定方案33.2选择密码输入方法43.2.1计划1 43.2.1计划ii 43.2.3决定方案43.3主要组件简介43.4硬件系统结构53.4.1重置电路53.4.2晶振电路63.4.3存储电路63.4.4报警电路74.编程84.1程序清单84.2 proteus/keil模拟图174.2.1电子代码锁定启动模拟结果174.2.2电子密码锁修正密码模拟结果175.摘要18参考文献191.引言1.1简介在日常生

2、活和工作中，锁定是每个人不可缺少的，是保护个人财产和保护数据文件的关键因素。随着电子技术的快速发展，传统弹子锁的缺点越来越大，社会对新式电子密码锁的需求越来越大，前景也越来越广阔。本主题主要使用单片机完成了具有键入、显示、解锁、报警和密码修改等多种功能的电子密码控制系统。据相关数据，电子密码锁研究始于20世纪30年代，在一些特殊场合已经应用。此锁定是通过键盘输入密码集来完成解锁过程。研究这种锁的初衷是为了提高锁的安全性。电子锁的密钥量(密码量)很大，可以和机器锁一起使用，可以避免密钥复制带来的安全风险。电子锁只需要记住一套密码，不需要携带金属钥匙，消除了人们携带金属钥匙的麻烦，越来越多的人欣赏

3、。电子锁的种类有数码锁、指纹锁、磁卡锁、IC卡锁、生物锁等。但是更实用的是按键电子代码锁定。目前使用的电子代码锁定大部分基于单片机技术，以单片机为主要设备，编码器和解码器以软件方式生成。1.2电子密码锁背景随着社会科学技术的发展，锁已发展为密码锁、自锁、电子锁、激光锁、语音控制锁等。基于传统的钥匙，我添加了一组或多组密码，不同的声音，不同的磁场，不同的声波，不同的光束光波，不同的图像。(指纹、眼底视网膜等)控制锁的打开。这极大地提高了锁的安全性，使得不法分子无法下手，人们对自己的财产安全有了更多的保护。当今安全信息系统的应用越来越广泛，尤其是在保密、隐私和财产保护方面发挥着重要作用，基于电子密

4、码锁定的安全系统是其组成部分，因此研究具有重要的现实意义。1.3本设计特点该系统由24C02和12864所示的电子密码锁设计单芯片系统、43矩阵键盘、12864显示和警报系统等组成，具有设置、6位用户密码修改、超额警告、超额锁定、密码错误警告等功能(本设计为P0端口控制液晶屏，密码正确时进入系统)。密码错误显示“密码错误，重新输入密码”。)除了上述基本密码锁定功能外，还可以根据实际情况添加远程控制功能。这个系统成本低，功能实用。2.设计要求2.1设计工作基于单片机的密码锁设计2.2设计要求2.2.1使用键盘输入密码(4-8位)2.2.2用户可预设密码(4-8位)2.2.3使用LED数码管或液晶

5、屏显示密码值，在密码设置成功或解锁后显示“* * * * * * * * * * *”2.2.4成功输入密码后解锁，如果密码输入不正确，数码管或液晶屏将显示错误消息，红色指示灯亮起，如果输入错误三次，将发出扬声器警报。硬件电路设计3.1设计选项3.1.1计划1使用数字密码锁电路的优点是设计简单。由74LS112双JK触发器组成的数字逻辑电路是代码锁定的核心控制，共设置了9个用户输入密钥，其中只有4个是有效的密码按钮，其他是干扰按钮。按干扰键时，键盘输入电路将自动清除为零。最初输入的密码无效，必须重新输入。如果用户输入密码超过40秒(通常用户不超过40秒，如果用户不方便，可以修改)，电路将警告用

6、户80秒，如果电路连续警告3次，电路将锁定键盘5分钟，防止他人非法操作。电路包括两个主要组件：密码锁电路和备用电源(UPS)，其中UPS电源旨在防止断电引起密码锁电路故障，从而避免用户麻烦。代码锁定电路包括键盘输入、密码修改、密码检测、解锁电路、执行电路、报警电路、键盘输入次数锁定电路。3.1.2计划ii采用以80C51为核心的单片机控制方案。利用单片机的灵活编程设计和丰富的IO端口，以及其控制的准确性，不仅可以实现基本的密码锁功能，还可以添加全电存储、声光提示、甚至遥控器控制功能。其原理如图所示。80C51单片微机矩阵键盘控制输入错误锁定键盘延迟报警控制电路24C02断电存储锁定控制电路显示

7、电路串行显示电路图3-1系统范围的设计图3.1.3决定方案通过比较上述两种方案，单片机程序不仅可以实现所需的功能，还可以大大扩展功能，而且可以轻松升级系统，因此使用后一种解决方案。此外，从经济实用的角度，使用80C51单机开发了具有防盗自动报警功能的电子密码锁。这种密码锁设计方法合理、简单、成本低廉，符合住房、办公室的锁具要求，具有一定的促销价值。3.2选择密码输入方法3.2.1计划I指纹识别：指纹识别技术主要包括4种功能：指纹图像读取、特征提取、数据存储和比较。通过指纹识别设备读取人体指纹的图像，然后预处理原始图像，使其更加清晰，然后通过指纹识别软件设置指纹的特征数据。软件在指纹中查找称为“

8、节点”的数据点，即指纹图案的分支、结束或圆圈中的坐标位置。这些点同时具有7个以上的独特特征。通常，手指平均有70个节点，因此使用此方法将生成大约490个数据。这些数据通常称为模板。通过计算机模糊比较方法，比较两个指纹的模板，计算相似性，然后得到两个指纹的匹配结果，判断输入结果是否正确。3.2.2计划ii矩阵键盘输入识别：由每个键组成的矩阵键盘每行和列线对应于I/O端口线，键的位置位于行和列吴宣仪的交点处。按键时，行线与列线接触。通过确定接触的两条线(即哪两条I/O端口线接触)，可以确定接触了哪个关键点。(约翰f肯尼迪，Northern Exposure(美国电视剧)，Northern Expo

9、sure(美国电视剧)行线设计为向上拉，初始设置为高电位，列线悬在空中，初始设置为低。继续读取线路端口行或中断以触发密钥位扫描。按下键时，一根接一根地降低列线，另一根接一根地升高，读行线。(莎士比亚，哈姆雷特，键)列线设置得低的时候，列线也往下拉的时候，确定两个吴宣仪交点的按钮就会被按下。3.2.3决定方案场景1硬件和软件过于复杂、成本高，因此不使用，而场景2中的每个密钥都可以通过程序授予功能来完成密码识别。此方案简单、易于使用，因此被采用。(David Asser，Northern Exposure)3.3主要组件简介3.3.1 24C02串行E2PROM是基于I2C-BUS的存储设备，它遵

10、循第二个协议。具有界面方便、体积小、数据丢失不丢失等特点，广泛应用于仪表和工业自动化控制。随着世界企业开发这种设备，市场上推出了很多品牌的24C02零件，甚至是假的24C02零件，批量生产的单片机控制系统的质量可能会好也可能不好。(莎士比亚、温斯顿、电脑名言) (作者通过大量的设计实践和实验，找出了24C02从应用程序中删除数据的原因，总结了保护24C02数据安全的硬件和软件设计方法。3.3.2 80C5180C51单片机属于MCS-51系列单片机，由英特尔开发，结构是8048的扩展，改善了8048的缺点，将乘法(MUL)、除法(DIV)、减法(SUBB)和比较(CBB)采用40针双列直插式d

11、ip(双列直插式package)，内置128个RAM设备和4K ROM。3.3.3 1286412864液晶屏统称为128*64个点，是类屏幕的一个特性。液晶屏的属性没有说明。3.4硬件系统结构3.4.1重置电路单芯片重置是使CPU和系统的其他功能部件都处于确定的初始状态，重置后，在此状态下启动操作(如PC=0000H)，使单个芯片从第一个单元接收命令。(阿尔伯特爱因斯坦，Northern Exposure(美国电视)，重置)单片机第一次开始连接电源时，停电或故障后必须重置。(David assell，Northern Exposure(TV)，electrical)复位期间(即RST高工作日

12、时)，P0端口是高配置，P1-P3端口输出高电平。外部程序内存读取选择通信号PSEN无效。地址锁定信号ALE也是高水平。根据实际情况，选择图2-1所示的重置回路。此电路在最简单的重置电路下添加手动重置按钮。通电的瞬间，电容器C1的电压很小，复位下降电阻的电压接近电源电压。也就是说，RST为高电平，在给电容器充电的过程中，RST端电压逐渐下降。如果RST结束电压小于特定值，CPU将脱离复位状态。电容器C1足够大，增加手动复位按钮是为了防止死机时不能稳定复位。图3-2重置电路3.4.2晶振电路80c51针脚XTAL1和XTAL2连接至晶体振荡器和电容器C4，c5，如图2-2所示。晶振、电容器C4/

13、C5及芯片内和非文字(反馈、放大元件)构成与晶振频率和容量C4、C5容量相关的容量三点振荡器，但主要由晶振频率决定。范围为0到33MHz，容量C4、C5的范围为5。根据实际情况，此设计使用12MHZ作为系统的外部晶振11。电容值为20pF。图3-3晶振电路3.4.3存储电路AT24C02是2K位串行CMOSE2PROM，包含256个8位字节，CATALYST的高级CMOS技术实质上降低了设备的功耗。AT24C02具有16字节页面写入缓冲区。该设备通过IC总线接口工作，具有专用写保护。双线串行总线和单片机通信、最小电压2.5V、额定电流1毫安、静态电流10Ua(5.5V)、芯片内数据在停电时可保

14、存40年以上，使用方便，采用8英尺DIP封装。图3-4存储电路3.4.4报警电路警报部分由陶瓷压电发声器及周围电路组成，开机后没有声音。每按一次键，就会发出“叮”声，只要密码正确，就直接解锁，不发出声音，如果密码输入错误，单芯片P2.1针脚就为低电平，三极管T3小号就会发出噪音警报。图3-5报警电路4.编程4.1程序清单* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *。#include#include12864.h#include#include24C01.h#define uch

15、ar unsigned char#define uint unsigned ints bitled 1=P1 5；sbit led 2=P1 6；sbit init=p2 2；sbit sound=P1 7；Ucharidata key6=0，0，0，0，0 ；ucharid ataic6= 0，1，2，3，4，5 ；Void press(uchar *s)Uchardat/* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *P3=0xf0/保存第一个密码while(P3=

16、0x F0)；dat=key _ scan()；If(dat)！=0x0a)(dat！=0x0b) * s=dat左侧()；Star _ 12864(星形，0x05，16)；s；/* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *P3=0xf0/保存第二个密码while(P3=0x F0)；dat=key _ scan()；If(dat)！=0x0a)(dat！=0x0b) * s=dat左侧()；Star _ 12864(星形，0x05，24)；s；/* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *P3=0xf0/保存第三个密码while(P3=0x F0)；dat=key _ scan()；If(dat)！=0x0a)(dat！=0x0b) * s=dat左侧()；Star _ 12864(星形，0x05，32)；s；/* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *