基于STC89C52单片机电子密码锁附仿真图原理图Word文档下载推荐.docx

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它主要是作为控制部分的核心部件。

它是一种在线式实时控制计算机，在线式就是现场控制，需要的是有较强的抗干扰能力，较低的成本，这也是和离线式计算机的（比如家用PC）的主要区别。

单片机由运算器、控制器、存储器、输入输出设备构成。

因为它体积小，通常都藏在被控机械的“肚子”里。

它在整个装置中，起着有如人类头脑的作用，它出了毛病，整个装置就瘫痪了。

本设计利用单片机及附加器件实现数据传送和控制算法，来完成某一实际功能，检验并提高同学对整体电路设计和把握能力，了解单片机系统设计流程，以及电路板的实际制作和调试能力。

同时也加强对数字电路、单片机和微机原理等课程知识的实际应用能力，也为同类产品的进一步发展奠定理论和实践基础。

1.2国外研究现状

随着人们对安全的重视和科技的发展，许多电子智能锁已在国外相继面世。

但是这些产品的特点是针对特定的指纹和有效卡，只能适用于要求的箱、柜、门等。

而且指纹识别器，若在公共场所使用存在容易机械损坏，IC卡还存在容易丢失、损坏等特点。

加上其成本较高，一定程度上限制了这类产品的普及和推广。

电子锁，由于其性高，使用灵活性好，安全系数高，受到了广大用户的欢迎。

鉴于目前的技术水平与市场的接收程度，电子密码锁是这类电子防盗产品的主流。

目前，在西方发达国家，电子密码锁的技术相对先进，种类齐全，电子密码锁已被广泛应用于智能门禁系统中，通过多种更加安全，更加可靠的技术实现大门的管理。

在我国电子锁整体水平尚处于国际上70年代左右，电子密码锁的成本还很高，市场上仍以按键电子锁为主，按键式和卡片钥匙式电子锁已引进国际先进水平，现国有几个厂生产供应市场。

但国自行研制开发的电子锁，其市场结构尚未形成，应用还不广泛。

国的不少企业也引进了世界上先进的技术，发展前景非常可观。

2电子密码锁的总体设计方案

2.1方案论证

2.1.1方案一采用单片机控制方案

选用单片机STC89C52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IO端口，及其控制的准确性，实现基本的密码锁功能。

在单片机的外围电路外接输入键盘用于密码的输入和一些功能的控制，外接LCD显示器用于显示作用。

框图如下图2.1所示。

图2.1系统框图

1）中央控制部分

采用STCT89C52单片机，该型单片机有8KB的ROM,512B的RAM,5个中断源,3个16位定时器/计数器。

2）显示部分

采用1602LCD显示屏组成显示电路来提示信息。

当输入密码时，只显示*，当密码位数输入完毕按下确认键之后，对输入的密码进行比较，正确就发出‘叮当’声，同时门打开；

若密码输入不正确时显示错误，并计次录数，当次数超过三次就触动蜂鸣器发出报警声。

3）键盘输入部分

本设计所采用键盘为4×

4行列式。

每一条水平线（行线）与垂直线（列线）的交叉处不相通，而是通过一个按键来连通，利用这种行列式矩阵结构只需要4条行线和4条列线，即可组成4×

4个按键的键盘。

在行线所接的单片机4个I/O口作为输出端，而列线所接的I/O口则作为输入端。

当按键没有被按下时所有的输出端都是高电平，代表无键按下。

一旦有键按下，则输入线就会被拉低，这样通过读入输入线的状态就可知是否有键按下。

按键功能分配分为数字键和功能键，数字键主要是用于密码输入，功能键主要是用于修改密码、确认密码、删除密码等。

4）报警电路部分

当输入密码错误超过3次，就会触动报警电路中蜂鸣器。

5）开锁电路部分

用发光二极管代替开锁的电路，发光表示开锁。

2.1.2方案二采用数字电路控制方案

用以74LS112双JK触发器构成的数字逻辑电路作为密码锁的核心控制，共设了9个用户输入键，其中只有4个是有效的密码按键，其它的都是干扰按键，若按下干扰键，键盘输入电路自动清零，原先输入的密码无效，需要重新输入；

如果用户输入密码的时间超过10秒（一般情况下，用户不会超过10秒，若用户觉得不便，还可以修改）电路将报警20秒，若电路连续报警三次，电路将锁定键盘2分钟，防止他人的非法操作。

电路由两大部分组成：

密码锁电路和备用电源（UPS），其中设置UPS电源是为了防止因为停电造成的密码锁电路失效，使用户免遭麻烦。

密码锁电路包含：

键盘输入、密码修改、密码检测、开锁电路、执行电路、报警电路、键盘输入次数锁定电路。

电路框图如图2.2所示。

图2.2密码锁电路

2.1.3方案三采用EDA控制方案

1）整体结构设计

电子密码锁包括键盘控制、密码设置和报警提示三大功能模块。

2）硬件描述语言VHDL描述电路

首先在合适的路径下建立本设计的文件夹。

然后用VHDL语言编辑。

最后仿真测试及编程下载配置。

2.2方案比较以及可行性

方案一采用基于单片机实现的电子密码锁，其中硬件电路设计具有按键有效提示、输入错误提示、控制开锁电平、控制报警电路、修改密码电路等多种功能。

密码锁部的单片机是核心处理设备，单片机有体积小、质量轻、价格便宜诸多优点。

单片机软件部分软件的设计主要是51单片机的程序编写且单片机是靠程序运行的，如果需要修改只需要修改程序，不需要将整个硬件电路做整修，这不仅以节约资源而且可以节约时间，提高工作效率。

因为通过不同的程序可以实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能。

这是别的器件需要费很大力气才能做到的，有些则是花大力气也很难做到的，但是单片机却可以轻松解决。

通过编写的程序可以实现高智能，高效率，以及高可靠性，比起数电中逻辑器件这个优点显而易见，因此方案一比方案二合适。

对比方案三，虽然都可通过编程来实现各种功能，但是单片机是软件编程，而EDA技术是在软件平台下，用硬件描述语言VHDL来实现的。

设计者在EDA软件平台上，用硬件描述语言VHDL完成设计文件。

对于我个人来说，EDA方面的知识有限，不太会运用，因此我个人不选择这个方案。

综上，本次设计最优选择为方案一即采用AT89C51为核心的单片机控制，其方案的可行性如下：

⏹单片机价格实惠，因而毕业设计成本不高。

⏹单片机型号、种类多，在市场上容易购买。

⏹电路的安装和调试都比较容易方便，比较易于实现。

3电子密码锁硬件电路的设计

本设计主要由中央控制模块、键盘输入模块、LCD显示密码模块、开锁电路模块、蜂鸣器报警电路模块五大模块组成。

3.1中央控制模块的设计

中央控制主要由STC89C52单片机构成，辅以复位电路和时钟电路。

3.1.1主控芯片STC89C52单片机的简介

1）STC89C52单片机的主要特性如下：

1）增强型8051单片机，6时钟/机器周期和12时钟/机器周期可以任意选择，指令代码完全兼容传统8051。

2）用户应用程序空间为8K字节，片上集成512字节RAM。

3）通用I/O口（32个），P1/P2/P3/P4是准双向口/电阻上拉，P0口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为I/O口用时，需加上拉电阻。

2）STC89C52RC引脚功能说明：

1）VCC（40引脚）：

电源电压

2）VSS（20引脚）：

接地

3）P0端口（P0.0～P0.7，39～32引脚）：

P0口是一个漏极开路的8位双向I/O口。

作为输出端口，每个引脚能驱动8个TTL负载，对端口P0写入每个引脚能驱动写入“1”时，可以作为高阻抗输入。

4）P1端口（P1.0～P1.7，1～8引脚）：

P1口是一个部带上拉电阻的8位双向I/O口。

P1口作输入口使用时，因为有部上拉电阻，那些被外部拉低的引脚会输出一个电流。

5）P2端口（P2.0～P2.7，21～28引脚）：

P2口是一个部带上拉电阻的8位双向I/O端口。

P2作为输入口使用时，因为有部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流（I）。

6）P3端口（P3.0～P3.7，10～17引脚）：

P3口是一个带部上拉电阻的8位双向I/O端口。

7）RST（9引脚）：

复位输入,当输入连续两个机器周期以上高电平时为有效，用来完成单片机的复位初始化操作。

8）ALE/ROG（30引脚）地址锁存控制信号：

（ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低8位地址的输出脉冲。

图3.1STC单片机管脚图

3.1.2时钟电路的设计

时钟信号用来提供单片机片的各种微操作的时间基准，时钟信号通常用两种电路形式得到:

部振荡和外部振荡。

MCS-51单片机部有一个用于构成振荡器的高增益反向放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大电器的输入端和输出端，由于采用部方式时，电路简单，所得的时钟信号比较稳定，实际使用中常采用这种方式，如图2-2所示在其外接晶体振荡器（简称晶振）或瓷谐振器就构成了部振荡方式，片高增益反向放大器与作为反馈元件的片外石英晶体或瓷谐振器一起可构成一个自激振荡器并产生振荡时钟脉冲。

图3.1.2中外接晶体以及电容C2和C3构成并联谐振电路，它们起稳定振荡频率、快速起振的作用，其值为30pF左右，晶振频率选11.0592MHz，其连接电路如图3.2所示。

图3.2晶振电路

3.1.3复位电路的设计

单片机在启动时都需要复位，以使CPU及系统各部件处于确定的初始状态，并从初态开始工作。

89系列单片机的复位信号是从RST引脚输入到芯片的施密特触发器中的。

当系统处于正常工作状态时，且振荡器稳定后，如果RST引脚上有一个高电平并维持2个机器周期（24个振荡周期）以上，则CPU就可以响应并将系统复位。

单片机系统的复位方式有：

手动按钮复位和上电复位，其连接电路如图3.3所示。

1）手动按钮复位

手动按钮复位需要人为在复位输入端RST上加入高电平（图1）。

一般采用的办法是在RST端和正电源VCC之间接一个按钮。

当人为按下按钮时，则VCC的+5V电平就会直接加到RST端。

手动按钮复位的电路如所示。

由于人的动作再快也会使按钮保持接通达数十毫秒，所以，完全能够满足复位的时间要求。

2）上电复位

上电复位电路只要在RST复位输入引脚上接电容至VCC端，下接一个电阻到地即可。

对于CMOS型单片机，由于在RST部有一个下拉电阻，故可将外部电阻去掉，而将外接电容减至1?

F。

上电复位的工作过程是在加电时，复位电路通过电容加给RST端一个短暂的高电平信号，此高电平信号随着VCC对电容的充电过程而逐渐回落，即RST端的