基于51单片机的密码锁设计说明.docx

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基于51单片机的密码锁设计说明

基于AT89S51与AT24C02密码锁的设计

（大学应用技术学院）

基于AT89S51与AT24C02密码锁的设计

（大学应用技术学院）

[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。

它的种类很多，有简易的电路产品，也有基于芯片的性价比较高的产品。

现在应用较广的电子密码锁是以芯片为核心，通过编程来实现的。

本文从经济实用的角度出发，采用美国Atmel公司的单片机AT89S52作为主控芯片与数据存储器单元，结合外围的矩阵键盘输入、LCD液晶显示、报警、开锁等，用C语言编写主控芯片的控制程序与EEPROM读写程序相结合，设计了一款可以多次更改密码，具有报警功能的电子密码控制系统。

这种电路设计具有防试探按键输入、智能控制上锁、开锁、报警、修改密码等多种功能。

[关键词]：

密码控制；单片机；报警；

[Abstract]：

Theelectroniccipherlockisaelectronicproducts,whichcontrolthemechanicalswitchbythecontrolcircuitorchipwhenyouinputapassword.Ithasmanydifferenttypes,forexample,simplecircuitproducts,chipproductswithahighervalue.Nowthewidelyusedelectroniclocksarebasedonthechipandachievethefunctionbyprogramming.

Thisarticlefromtheeconomicalandpracticalpointofview，theuseoftheUnitedStatesAtmelCorporationAT89S51microcontrollerasamasterchipandthedatamemoryunit，combinedwiththeexternalmatrixkeyboardinput，LEDdigitaldisplay，alarm，unlockandsoon，dolminatedbytheCprogramminglanguagechipEEPROMofthecontrolproceduresandthecombinationofreadingandwritingprogramdesignedtochangeapasswordmanytimes，thepolicefunctionwiththeelectronicthepasswordcontrol.Thiscircuitdesignwithanti-testbuttoninput，intelligentcontrollock，unlock，alarm，multiplefunctions，suchasChangePassword.[Keywords]:

Passwordcontrol;Single—chip;Alarm;

前言

随着科学技术的不断提高，人们对日常生活中的安全防盗器件的要求越来越高。

传统的机械式钥匙由于安全性能差，携带不便等缺点，已不能满足人的需要，随着大规模集成电路技术的发展，特别是单片机的问世，出现了许多带微处理器的电子密码锁，有效地克服了机械式密码锁密码量少、安全性能差的缺点，使密码锁在技术和性能上都有了大大的提高，并且还具有易操作、功耗低、成本低等优点，从而使电子密码锁成为目前市场上的主流产品。

而近年来出现的智能密码锁，由于其成本较高，一定程度上限制了这类产品的普与和推广。

现今常见的密码锁设计主要有两种方案，一种是中规模集成电路控制的方案，另一种是单片机控制的方案。

对于采用集成电路控制的方案，其中的编码电子锁电路分为编码电路、控制电路、复位电路、解码电路、防盗报警电路、门铃电路，而电子锁主要由输入元件、电路（包括电源）以与锁体三部分组成。

显然此种方案的物理实现结构较为复杂且重新设置密码、输入密码的操作过程也会给用户带来一定的不方便；而利用单片机控制的方案，由于单片机灵活的编程设计和丰富的I/O端口，与其控制的准确性，不但能实现基本的密码锁功能，还能添加掉电存储、声光提示甚至添加遥控控制功能，但其也有一定的局限性，就在于其控制原理的复杂以与要求设计人员具有更加良好的程序设计能力，调试较为繁琐，否则程序一旦跑飞将造成意想不到的损失。

通过对这两种方案的优缺点比较，再考虑到本人自己对单片机设计具有一定的基础，所以此次选择利用单片机来进行密码锁的设计。

本设计采用单片机为主控芯片，结合外围电路，组成电子密码控制系统，用户想要打开锁，必先通过提供的键盘输入正确的密码才可以，密码输入错误有提示，为了提高安全性，当密码输入错误三次将报警。

密码可以由用户自己修改设定，锁打开后才能修改密码。

修改密码之前必须再次输入密码，在输入新密码时候需要二次确认，以防止误操作。

第一章绪论

第1.1节研究背景

在人们的日常生活中，锁被广泛使用，人们常用锁来锁一些贵重物品乃至自己的家门，目的就是为了提高安全性。

常见的锁有普通机械锁、机械密码锁、电磁卡锁、指纹（虹膜）锁等。

而普通的机械锁极容易被强行破坏，安全系数不高；机械密码锁虽然安全系数高但造价相对较高，目前在保险柜上应用较多；电磁卡锁由于磁卡信息极易受外界干扰而失磁导致无法开锁，而指纹（虹膜）锁虽然安全性很好，但会因手指划伤虹膜充血等收到限制。

通过分析我们不难发现传统密码锁或多或少存在一些不足从而降低了其的安全性，因此研究一种新型的密码锁是具有有很高的现实需求性。

随着电子科技的发展，将电子芯片跟传统机械锁结合起来设计成一种新型的密码锁而电子密码锁作为一种新型的锁已经成功，即电子密码锁。

在安全技术防领域，具有防盗报警功能的电子密码锁逐渐代替传统的机械式密码锁。

电子密码锁与传统密码锁想比较，拥有海量的密齿，通常从10000到10000000不等，克服了机械式密码锁密码量少、安全性能差的缺点，使密码锁无论在技术上还是在性能上都大大提高一步。

从是否方便的角度看，电子密码锁省去了传统机械锁的钥匙，电磁卡锁的磁卡，使用者只要记得其密码，便可以开启，从而大大提高了其适用性。

因此电子密码锁的具有较高的研究价值。

第1.2节电子密码控制简介

电子密码控制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。

电子密码控制不论性能还是安全性都已大大超过了机械类。

其特点如下：

1）性好，编码量多，远远大于机械控制。

随机开锁成功率几乎为零。

2）密码可变，用户可以随时更改密码，防止密码被盗，同时也可以避免因人员的更替而使控制的性下降。

3）误码输入保护，当输入密码多次错误时，报警系统自动启动。

4）无活动零件，不会磨损，寿命长。

5）使用灵活性好，不像机械锁必须佩带钥匙才能开锁。

6）电子密码控制系统具有操作简单易行，一学即会的特点。

第1.3节国外研究现状和发展趋势

早在80年代，日本产生了最早的电子密码锁。

随着日本经济复，电子行业的

快速发展，一些利用简单的门电路设计的密码锁出现了。

这类电路安全性差，容易破解。

到了90年代，美国、意大利、德国、日本、加拿大、国以与我国的、等地的微电子技术的进步和通信技术的发展为密码锁提供了技术上的基础，从而推动密码锁走向实际应用的阶段。

我国于90年代初开始对密码锁进行初步的探索。

到目前为止，在此领域虽已有较大的发展，采用各种电路进行设计的比较多，技术也相当先进，电子技术发展至今已达到相当高的水平，电子密码锁技术已十分成熟。

第1.4节本设计所要实现的目标

本设计采用单片机为主控芯片，结合外围电路，组成电子密码控制系统，用户想要打开锁，必先通过提供的键盘输入正确的密码才可以，密码输入错误有提示，为了提高安全性，当密码输入错误三次将报警。

密码可以由用户自己修改设定，锁打开后才能修改密码。

修改密码之前必须再次输入密码，在输入新密码时候需要二次确认，以防止误操作。

第二章主要元器件介绍与IIC总线说明

第2.1节主控芯片AT89S52

AT89S51是美国ATMEL公司生产的低功耗，高性能CMOS8位单片机，片含4kbytes的可系统编程的Flash只读程序存储器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准8051指令系统与引脚。

它集Flash程序存储器既可在线编程（ISP）也可用传统方法进行编程与通用8位微处理器于单片芯片中，ATMEL公司的功能强大，低价位AT89S51单片机可为您提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。

2.1.1.主要性能参数

与MCS-51产品指令系统完全兼容

4k字节在系统编程（ISP）Flash闪速存储器

1000次擦写周期

4.0－5.5V的工作电压围

全静态工作模式：

0Hz－33MHz

三级程序加密锁

128×8字节部RAM

32个可编程I／O口线

2个16位定时／计数器

6个中断源

全双工串行UART通道

低功耗空闲和掉电模式

中断可从空闲模唤醒系统

看门狗（WDT）与双数据指针

掉电标识和快速编程特性

灵活的在系统编程（ISP字节或页写模式）

2.1.2.功能特性概述

AT89S51提供以下标准功能：

4k字节Flash闪速存储器，128字节部RAM，32个I／O口线，看门狗（WDT），两个数据指针，两个16位定时／计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片振荡器与时钟电路。

同时，AT89S51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。

空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时／计数器，串行通信口与中断系统继续工作。

掉电方式保存RAM中的容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。

2.1.3.引脚功能说明

P0口：

P0口是一组8位漏极开路型双向I／0口，也即地址／数据总线复用口。

作为输出口用时，每位能驱动8个TTL逻辑门电路，对端口写“l”可作为高阻抗输入端用。

在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活部上拉电阻。

在F1ash编程时，P0口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。

P1口：

Pl是一个带部上拉电阻的8位双向I／O口，Pl的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。

对端口写“l”，通过部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。

作输入口使用时，因为部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（IIL）。

Flash编程和程序校验期间，Pl接收低8位地址。

端口引脚第二功能：

P1.5MOSI（用于ISP犏程）

P1.6MISO（用于ISP犏程）

P1.7SCK（用于ISP犏程）

P2口：

P2是一个带有部上拉电阻的8位双向I／O口，P2的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。

对端口写“1”，通过部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。

在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器时，P2口送出高8位地址数据。

在访问8位地址的外部数据存储器时，P2口线上的容（也即特殊功能寄存器（SFR）区中P2寄存器的容），在整个访问期间不改变。

Flash编程或校验时，P2亦接收高位地址和