基于单片机的数字密码锁设计设计.docx

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基于单片机的数字密码锁设计设计

毕业设计

论文题目基于单片机的数字密码锁设计

学生姓名李苏喜

学号1110064055

所在院系物理与电信工程学院

专业电子信息科学与技术

班级电信1102

指导教师周平和

2015年6月

基于单片机的数字密码锁

李苏喜

（陕西理工学院物电学院电子信息科学与技术专业1103班级，陕西汉中723000）

指导教师:

周平和

[摘要]伴随我们生活水平的提高，电子数字密码锁慢慢取代了普通的锁具，电子密码锁在安全性能上比普通锁具更好，普通的机械锁其机构非常的简单，从而在安全性能方面得不到保障，电子密码锁使得我们在安全保障方面更有自信，并且电子密码锁还有不用钥匙、无锁孔、无机械传动、不易损坏、不磨损等优点，很多用户都想简单出门，电子密码锁就能满足他们。

本次设计的系统由单片机系统、矩阵键盘、显示电路和报警提示系统组成，系统能完成开锁、密码保护、密码正确与否的提示。

单片机是采用的美国Atmel公司的单片机AT89C52；矩阵键盘采用4×4矩阵键盘；显示电路主要是采用液晶显示，具有设计简单、工作电压低、响应速度快、价格低廉等特点；报警系统采用的是LED指示灯。

设计采用C语言作为主片控制程序，因其具有方法合理、简单易行、成本低、实用等特点。

[关键词]AT89S51单片机；LCD1602；电子密码锁；4×4矩阵键盘

TheNo.threesoftlandingtrajectory

designandcontrolstrategy

LiSuxi

（Grade11,Class1102,ElectronicInformationScienceandTechnology,SchoolofPhysicsandTelecommunicationEngineering，ShaanxiUniversityofTechnology,Hanzhong723000,Shaanxi）

Tutor:

ZhouPinghe

Abstract:

Withtheimprovementofourlivingstandards,theelectronicdigitallockslowlyreplacestheordinarymechanicallock,theelectronicpasswordlockisbetterthantheordinarymechanicallockonthesafetyfactor,theinstitutionofordinarymechanicallockisverysimple,sothatitcannotguaranteethesafety,andelectroniclockmakesusmoreconfidenceonsafety,andtheelectroniclockhasanadvantagethatwithoutakey,keyhole,mechanicaltransmission,whichisdifficulttodamage,wearing,andcannoteasilybedeciphered,Manyuserswanttogooutsimple,theelectroniclockcanmeettheirneeds.ThesystemconsistsofMCUsystem,matrixkeyboard,theshowingofcircuitandalarmsystemcomponents.password-protectedandtheshowingofpasswordwhetheritiscorrectornot.ThedesignusestheClanguageasthemainchipscontrolprocedures,whichisprovedthatthedesignofrationaldesignmethodissimple,safeandpractical.

Keywords:

MCUAT89S51;LCD1602;Electroniclock;4x4Matrixkeyboard

引言

在我们日常的生活和工作中，安全防盗已成为社会不可避免的问题。

现在的用户都追求具有简洁方便、高安全，易操作等特点的安全锁。

因此电子数字密码锁是我们生活中不可少的一部分了，数字密码锁的发展标志着我们生活水平的提高。

随着社会经济的日益增长和人们生活水平的提高，安全成为当下人们最关心的问题之一。

而锁自古以来就是把守门的铁将军，人们对它要求甚高，即要求可靠地防盗，又要使用方便，这也是制锁者长期以来研制的主题。

传统的门锁既要备有大量的钥匙，以及承受钥匙丢失后的麻烦和风险。

另外，如：

宾馆、办公大楼、仓库、保险柜等，由于装修施工等因素人住时也要把原有的锁胆更换，况且钥匙随身携带也诸多便。

随着单片机的问世，出现了带微处理器的密码锁，它除具有电子密码锁的功能外，还引入了智能化、科技化等功能。

目前西方发达国家已经大量应用智能门禁系统，可以通过多种的更加安全更加方便可靠的方法来实现大门的管理。

但电子密码锁在我国的应用还不广泛，成本还很高，希望通过不断地努力使电子密码锁能够在我国及居民日常生活中得到广泛应用，这也是一个国家生活水平的一种表现。

数字密码锁是通过密码输入来控制电路，从而控制机械的闭合，完成开锁和关锁的基本操作的电子产品，它的种类比较多，而此次设计就是基于单片机控制的数字密码锁，它的设计以单片机为核心，通过编程来实现，它负责获取处理用户输入的密码，将其和正确的预置密码比较，产生相应的输出，其性能得到了改善。

基于单片机控制的数字密码锁与普通机械锁相比，其具有保密性好、密码可变、寿命长，不用钥匙、无锁孔、无机械传动、不易损坏、不磨损、不易被破译等优点，数字密码锁是利用数字密码来开启的锁具，其重复概率仅为十万分之一，具有很高的安全性；而普通机械锁使用却相对不够安全，通过对社会各阶层千余人的调查，百分之百的人都愿意一身轻松没有任何顾虑的出入家门，都愿意用上一种锁具可使人摆脱钥匙的束缚。

因此，设计数字密码锁的市场发展前景极为广阔。

1数字密码锁功能要求

本次设计的数字密码锁有密码的输入、有密码的修改功能，并且密码是八位，在输入密码的过程中有显示提示，让用户更好的操作密码锁，而在密码输入正确与否（锁的开否）也需要显示提示，此次设计的时候没有把机械部分设计出来，因此引用了红绿灯的显示（报警提示），来代表机械部分的，即表示锁的开闭状态。

此次设计实现功能要求如下：

1）加电后，液晶显示英文“EnterPassword!

”来欢迎用户。

2）输入密码时，逐位显示“*”，此次设计的密码为八位，因此为“********”，以防止泄露密码，这样让用户用的放心。

3）输入密码过程中，如果不小心出现了输入错误，可按“复位”键清除屏幕，取消此次输入，再次输入需要重新输入所有密码。

4）当密码输入完毕时，单片机将输入的密码与设定的密码比较，若密码正确，则绿色发光二极管亮（表示密码锁打开），并且显示屏上也有所提示“Passwordisright!

”蜂鸣器报警一秒；若密码不正确，显示屏上同样显示“Passwordiswrong!

”，并且有密码输入错误时，报警三秒，用户可以重新输入，但是一次性有三次输入密码的机会，若是一次性输入了三次错误密码，则报警五秒钟，期间用户就不能再输入密码了，只能等到复位后再重新输入。

5）此次设计的数字密码锁密码可以修改，当输入正确的密码后，你可以根据自己的需要对已设的密码进行修改，修改成功后，有两秒提示音。

6）此次设计的数字密码锁的初始密码为八位密码“11111111”。

2总体方案

2.1方案选择

设计本次毕业设计之前构思了两种方案：

一种是用以74LS112双JK触发器构成的数字逻辑电路控制方案；另一种是用以单片机为核心的电子密码锁。

第一种方案应用数字电子技术的编、译码技术，并通过按键实现密码的设置、修改及识别功能，在设计的时候考虑到第一种方案需用到较多集成芯片，电路焊接起来很复杂；密码采用脉冲输入法，故对输入脉冲有很高要求，而且密码输入及修改过程也比较繁杂。

而第二种方案是采用集成芯片单片机还有其他集成芯片来控制整个电路，灵活准确性好且保密性强还具有扩展功能，并且焊接起来很简单，因此采用了后一种方案，即单片机控制的数字密码锁设计。

2.2方案实现

此次设计的基于单片机的数字密码锁，它主要由单片机、矩阵键盘、液晶显示和报警提示等部分组成。

单片机作为本设计的核心元件，利用单片机灵活的编程设计和丰富的I/O端口，及其控制的准确性，实现基本的密码锁功能，其原理图如图2.1所示。

矩阵键盘用于输入数字密码和进行各种功能的实现，主要有数字输入按键、确认按键、密码修改按键等，用户可以通过连接单片机的矩阵键盘输入密码，液晶显示屏提示一些输入，让用户更方便的操作电子密码锁锁，当你输入的密码位数达到所需要输入的密码位数后，单片机对用户输入的密码与自己内部设置保存的密码进行对比，从而判断密码是否正确，液晶显示屏提示你输入的密码是否错误，然后控制其他引脚的高低电平送到报警提示电路控制报警提示（红绿发光二极管显示），表示锁的开或者闭合，而在实际使用时只要将单片机的负载换成电子密码锁的电磁铁吸合线圈即可。

图2.1单片机控制密码锁的原理图

2.3方案结构框图

基于单片机控制的数字密码锁结总构框图如图2.2所示，框图由电源输入，晶振电路，单片机控制系统，键盘电路，显示电路，报警提示电路构成。

电源为单片机控制器和其他芯片提供工作电源，此次设计的时候引用直流电源，但在实际应用到生活中去的时候需要通过交流电源转变为直流电源（降压、整流、滤波等过程），并且需要加个备用电源，防止停电或者其他故障而造成无法供电的时候的备用电源。

单片机控制系统包括晶振电路和复位电路。

图2.2基于单片机控制的数字密码锁总结构框图

3硬件电路的设计

3.1单片机及单片机最小系统

单片机选用常用的Atmel公司的51系列单片机AT89C52。

AT89C52是Atmel公司生产的低电压、高性能CMOS8位单片机，AT89C52采用24MHZ或更高频率晶振，以获得较高的刷新频率，时期显示更稳定，单片机AT89C52引脚如图3.1所示。

图3.1单片机AT89C52引脚

P0口是双向8位三态I/O口，此口为地址总线（低8位）及数据总线分时复用口，可驱动8个LS型TTL负载；P1口是8位准双向I/O口，可驱动4个LS型TTL负载；P2口是8位准双向

I/O口，与地址总线（高8位）复用，可驱动4个LS型TTL负载；P3口是8位准双向I/O口，双功能复用口，可驱动4个LS型TTL负载，并且P3口具有特殊功能。

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，电位被内部上拉为高，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。

P1口有8路10位高速A/D转换器，速度可达到250KHz（25万次/秒）。

8路电压输入型A/D，可做温度检测、电池电压检测、按键扫描、频谱检测等。

上电复位后P1口为弱上拉型IO口，用户可以通过软件设置将8路中的任何一路设置为A/D转换，不须作为A/D使用的口可继续作为IO口使用。

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