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1.1课题开发背景
随着人们生活质量的提高和安全意识的加强，如何更好的防盗这一问题也变得尤为重要，传统的机械锁由于其构造简单，被撬的事件屡见不鲜，已远远不能满足人们的需要，各种系列的密码锁广泛进入人们的生活和工作，因而密码锁系统的安全性就变得至关重要。
电子式的密码锁，它具有成本相对不高，密码量大，不易破译的优点，但是这些电子密码锁系统都采用的是固定式的键盘，也就是将键盘固定在保险箱的面板上或用户的门上，这就使得用户在运作时没有隐蔽性，极易被人看见和偷拍而使得密码不安全，因而使用的安全性不高。
电子式密码锁的市场占有量最大，因为它的成本低，安全高，运作简单，最能符合用户的需要，但当前市面上的电子式的密码锁也有它的不足，因此对它进行必要的改造将势在必行。
为了克服当前市面上的电子式密码锁的不足以满足社会需求，提出将无线遥控方法与密码技术相结合，在保证原有密码锁系统性能的基础上设计新型的无线遥控密码锁系统来克服固定键盘式的密码锁的不足，不仅能实现键盘输入解锁，还能进行远距离遥控解锁，完成一锁多解目的，在避免他人偷窥的情况下使用遥控器解锁，所以毕业论文范文采用了无线遥控密码锁设计。
1.2立题目的和意义
随着科技的发展以及人们生活水平的大幅度提高，特别是近几年国内经济的发展以及科学技术的不断发展，人们对防盗的要求也是越来越高，同时对使用的便捷性也有了更高的需求，传统的锁防盗效果已经满足不了现代社会的防盗需求，还存在着需要随身带着钥匙的不便，如果钥匙不慎丢失被他人利用，就有可能造成使不良之人乘虚而入等诸多弊端。
因此近几年一种新型的电子密码锁应运而生。
电子密码锁运用电子电路控制机械部分，使两者紧密结合，从而避免了因为机械部分被破坏而导致开锁功能失常的问题，而且密码输入错误时还有报警声，大大增加了密码锁防盗功能。
同时因为电子密码锁不需要携带钥匙，弥补了钥匙极易丢失和仿造的缺陷，方便了锁具的使用。
随着人们生活水平的提高如何实现家庭防盗的问题也尤其的突出，传统的锁由于其构造简单，所以被撬的事件屡见不鲜，电子锁由于具有保密性高、使用灵活性好、安全系数高等优点，受到了广大用户的青睐。
1.3国内外现状
目前，国内最常用的锁是20世纪50年代意大利人设计的机械锁，其结构简单、使用方便、价格便宜。
但在使用中暴露了很多缺点：
一是机械锁是靠金属制成的钥匙上的不同齿形与锁芯的配合来工作的。
据统计，每4000把锁中就有两把锁的钥匙齿牙相同或类似，帮安全性低。
二是钥匙一旦丢失，无论谁捡到都可以将锁打开。
三是机械锁的材料大多为黄铜质地较软，容易损坏。
四是机械钥匙易于复制，不适于诸如宾馆等公共场所使用。
由于人们对锁的安全性，方便性等性能有更高的要求，许多智能锁（如指纹辨别、IC卡识别）也相继问世，但这类产品的物点是针对特定的指纹或有效卡，但能适用于保密要求高且仅供个别人使用的箱、柜、房间，其成本一般较高，在一定程序上限制了这类产品的普及和和推广。
随着人们生活水平的提高，电子密码防盗锁作为防盗卫士的作用日趋重要。
电子密码防盗锁用密码代替钥匙，不但省去了佩戴钥匙的烦恼，也从根本上解决了普通门锁保密性差的缺点。
根据国外的资料统计显示，装有电防盗装置的商业区或居民区盗窃犯罪率平均下降30%左右。
目前西方发达国家已经大量地应用这种智能门禁系统，但在我国的应用还不是很广泛，但是随着科技的发展和生活水平的不断提高使用密码锁应该是一个必然趋势。
1.4系统完成的功能
本系统的设计主要是为了解决当前市面上传统的锁所存在的不足，近而设计出一款无线遥控密码，本系统的具体功能实现如下。
1.设计密码
用户将想设的密码通过密码修改键进行修改，首先按下密码修改键，然后在逐渐输入号码，最后按下确认键即可。
2.密码显示
为了帮助用户确认是否有键按下，特在电路中设置了液晶显示电路；
而为了防止密码外泄；
显示时，并不是显示用户按下的数字信息，而是以一个特定的字母符号提醒用户是否有键按下。
有键按下，就会显示出字符---“*”，无键按下，则不会显示字符。
这样既巧妙的提醒了用户又保护了用户密码，此乃本设计可靠性优点之一。
3.本机键开锁
当用户键入正确密码后，再按确认键，便会自动开锁，如果键入完密码后不按确认默认放弃开锁。
4.密码错误报警
当用户键入错误密码时，系统就会报警，由蜂鸣器发出报警声。
当连续三次出现密码错误时，则系统会长期报警不止。
这时必须按复位方可停止。
此乃本设计安全可靠性之二。
5.遥控解锁
当有特殊情况发生时，或怕有人偷窥到密码时，或不想用键盘开锁时，可选用遥控器来解锁。
此乃本设计安全可靠性之三。
方案论证
由于电子密码锁是一种通过密码输入法来控制电路或是芯片工作，从而控制机械开关的闭合，完成开锁任务的电子产品。
它的种类繁多，有简易的电路产品，也有基于芯片的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。
其性能和安全性以大大超过了机械锁，特点如下。
1．保密性好，编码量多，随机开锁成功率几乎为零。
2．密码可变，用户可以经常更密码，防止密码被盗，同时也可以避免因人员的更替而使锁的保密性下降。
3．密码输入保护。
当输入密码错误时，报警系统自动启动。
要想设计一个良好的系统，器件的选型也是很重要的，以下就是本系统各模块的选择。
1.5主控芯片的选择
在本系统设计中所需要的I/O输入输出口为32个，综合各方面的因素考虑，本控制系统设计的硬件选用ATMEL公司生产的AT89C52作为主控中心。
AT89C52是一个低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含8kBytesISP（In-systemprogrammable）的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256bytes的随机存取数据存储器（RAM），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MCS-51指令系统及80C52产品引脚结构。
AT89C52芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89C52可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。
AT89C52具有如下特点：
40个引脚，8kBytesFlash片内程序存储器，256字节内部RAM，32个外部双向输入/输出（I/O）口，1个6向量两级中断结构，3个16位可编程定时计数器,1个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。
1.6无线模块的选择
在本系统中采用遥控方式来进行开锁的主要目的就是保证锁的安全性更高，确保数据在传输过程中的准确无误，更加方便人们使用。
方案一
在最初设计本系统时首先想到的遥控开锁器件是红外开锁，红外线IrDA.简称IR.是一种无线通讯方式。
可以进行无线数据的传输自1974年发明以来得到很普遍的应用，如红外线鼠标、红外线打印机、红外线键盘等等。
红外传输是一种点对点的传输方式不能离的太远，最多1-2米。
通讯过程中不能移动要对准方向且中间不能有障碍物，遇障碍物通讯中断也就是不能穿墙而过。
红外通讯技术的主要目的是取代线缆连接进行无线数据传输，功能单一，扩展性差，红外线是波长在750nm至1mm之间的电磁波，它的频率高于微波而低于可见光，是一种人的眼睛看不到的光线。
由于红外线的波长较长，对障碍物的衍射能力差，所以更适合应用在需要短距离无线通讯的场合，进行点对点的直线数据，所以本方安不可行。
方案二
采用NRF905做为遥控开锁的器件，NRF905单片无线收发器工作由一个完全集成的频率调制器，一个带解调器的接收器，一个功率放大器，一个晶体震荡器和一个调节器组成。
ShockBurst工作模式的特点是自动产生前导码和CRC，可以很容易通过SPI接口进行编程配置。
NRF905工作频段有很多，但433MHZ开放ISM频段可免许使用，它的最高发射速率50KBPS，10dbm发射功率条件下，配置外置鞭状天线有效通信距离在300米左右。
室内通信良好通信效果，4层之间可实现有效通信，抗干扰性能强，很强的扰障碍穿透性能。
单次最多可发送接收32字节，并可软件设置发送/接收缓冲区大小2/4/8/16/32字节170个频道，可实现多点网络通讯内置硬件8/16位CRC校验，数据传输稳定，降低系统开发难度，内置SPI接口，最高SPI时钟可大10M，也可通过I/O口模拟SPI实现。
1.7键盘的选择
由于本系统要使用14个按键，其中数字键10个（0－9），特殊功能键4个，要使用独立式按键需要14个I/O口，这样以来I/O口的占用量太大，浪费I/O资源，所以选用4*4的矩阵键盘，这样可以省下6个I/O资源。
1.8液晶模块的选择
在设计本系统使用首先想到的用来显示的器件是LCD1286或LCD1602，LCD12864是一种图形点阵液晶显示器,它主要由行驱动器/列驱动器及128×
64全点阵液晶显示器组成。
可完成图形显示，也可以显示8×
4个（16×
16点阵）汉字，但价格比较高，LCD1602只能用于字符显示，不能显示汉字，但价格比较便宜，由于本系统只是用液晶来进行简单的信息提示，并不涉及到太复杂显示，所以本设计采用性价比较低的LCD1602液晶做为显示器件。
1.9本章小结
本章主要是对本设计系统中使用的主要器件的选择做了一个详细的说明，将本系统中所选的器件和其它器件做比较，从而体现出所选器件的优势所在，提高本系统的整体性能。
硬件系统设计
1.10系统硬件的总体设计
本系统主要是使用无线技术来实现无线开锁的设计，但是仍然保持了原有密码锁的基本功能，系统主要有两大部分分别为：
无线密码开锁部分和基本密码锁开锁部分。
其中基本密码开锁包括：
键盘输入模块、LCD液晶显示模块、报警模块、存储模快、电源转换电路模块、无线接收模块、开锁模块。
无线密码开锁部分包：
电源转电路模块、无线发送模快。
无线遥控密码锁的系统硬件框图如图3-1，图3-2所示。
图3-1 无线密码锁的接收和键盘锁硬件框图
各功能模块的具体功能如下。
1．键盘输入模块：
用一个4*4的矩阵键盘，通过键盘输入的正确与否来执行相应的操作。
2．LCD液晶显示模：
同样是针对键盘输入的正确与否来执行相应的提示信息。
3．报警模块：
当用户出现输入密码不正确时发出报警信息。
4．存储模快：
主要实现对初始密码的存储和修改后密码的存储，防止掉电后密码丢失。
5．电源转换电路模块：
由于单片机的工作电压为5V，但无线模块的最好工作电压为3.3V，那么这时就需要搭一个电源转换电路。
6．无线发送模块：
将无线发送模块中键盘输入的值传送给无线接收模块。
7．无线接收模块：
将对无线发送模块传过来的值在接收端进行相应的处理。
图3-2 无线密码锁的发射硬件框图
1.11元器件的选择
经过对市场的调研，综合各方面的因素考虑，本系统的设计采用以下几款元器件。
1．主控芯片：
AT89C52
2．无线模块：
NRF905
3．EEPROM：
AT24C04
4．LCD液晶：
ZL1602C2
5．报警器：
1个蜂鸣器
6．键盘：
一个4*4矩阵键盘
1.12各功能模块的介绍与设计
主控芯片的介绍
AT89C52是一种带8K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。
AT89C52是一种带8K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。
单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。
该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C52是一种高效微控制器，AT89C52单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
主要特性
1．8K字节可编程闪烁存储器
2．寿命：
1000写/擦循环
3．数据保留时间：
10年
4．全静态工作：
0Hz-24MHz
5．三级程序存储器锁定
6．128×
8位内部RAM
7．32可编程I/O线
8．两个16位定时器/计数器
9．5个中断源
10．可编程串行通道
11．低功耗的闲置和掉电模式
12．片内振荡器和时钟电路
AT89C52是一个40引脚的芯片，如图3-3所示。
引脚说明
VCC：
供电电压。
GND：
接地。
P0口：
P0口为一个8位漏极开路双向I/O口，每个脚可吸收8TTL门电流。
当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。
P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。
在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。
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，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。
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的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。
并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。
这是由于内部上拉的缘故。
P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。
在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。
P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口：
P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。
当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。
作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。
P3口也可作为AT89C52的一些特殊功能口，如下所示。
P3.0RXD（串行输入口）
P3.1TXD（串行输出口）
P3.2/INT0（外部中断0）
P3.3/INT1（外部中断1）
P3.4T0（记时器0外部输入）
P3.5T1（记时器1外部输入）
P3.6/WR（外部数据存储器写选通）
P3.7/RD（外部数据存储器读选通）
P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
RST：
复位输入。
当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/PROG：
当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。
在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。
在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。
因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。
然而要注意的是：
每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。
如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。
此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。
另外，该引脚被略微拉高。
如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。
/PSEN：
外部程序存储器的选通信号。
在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。
但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。
/EA/VPP：
当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。
注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；
当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。
在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。
XTAL1：
反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2：
来自反向振荡器的输出。
XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。
该反向放大器可以配置为片内振荡器。
石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。
如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。
其余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。
图3-3 AT89C52引脚图
无线模块的介绍与设计
JL-RF905模块使用Nordic公司的NRF905芯片开发而成。
JLRF905单片无线收发器工作在433/868/915MHZ的ISM频段由一个完全集成的频率调制器一个带解调器的接收器一个功率放大器一个晶体震荡器和一个调节器组成。
无线模块各引脚功能如表3-1所示。
表3-1 NRF905引脚功能介绍
管脚
名称
管脚功能
说明
1
VCC
电源
电源+1.9－3.6DC
2
TX_EN
数字输入
TX_EN=1TX模式TX_EN=0模式
3
TRX_CE
使能芯片发射或接收
4
PWR_UP
芯片上电
5
uCLK
时钟输出
本模块该脚废弃不用，向后兼容
6
CD
数字输出
载波检测
7
AM
地址匹配
8
DR
接收或发射数据完成
9
MISO
SPI接口
SPI输出
10
MOSI
SPI输入
11
SCK
SPI时钟
12
CSN
SPI使能
13
GND
地
接地
14
NRF905特点
1．433/868/915Mhz开放ISM频段免许可证使用（亚洲地区客户使用433Mhz）。
2．最高工作速率50kbps，高效GFSK调制，抗干扰能力强，特别适合工业控制场合，传输距离：
开阔地传输500米，距离传输视具体环境而定。
3．接收灵敏度：
-100dBm，最大发射功率：
10mW（+10dBm），瞬间最大工作电流<
30mA，125频道，满足多点通信和跳频通信需要。
4．内置硬件CRC检错和点对多点通信地址控制。
5．低功耗1.9-3.6V工作，一般情况下，请使用3.3V供电待机模式下状态仅为2.5uA，收发模式切换时间<
650us。
6．模块可软件设地址，只有收到本机地址时才会输出数据（提供中断指示），可直接接各种单片机使用，软件编程非常方便。
7．TXMode:
在+10dBm情况下，电流为30mA;
RXMode:
12.2mA。
8．标准DIP间距接口，便于嵌入式应用。
无线模块与AT89C52的硬件原理图设计如图3-4所示。
图3-4 单片机与无线模块的接线图
1．VCC脚接电压范围为3V~3.6V之间，不能在这个区间之外，超过3.6V将会烧毁模块。
推荐电压3.3V左右。
2．除电源VCC和接地端，其余脚都可以直接和普通的5V单片机IO口直接相连，无需电平转换。
当然对3V左右的单片机更加适用了。
3．硬件上面没有SPI的单片机也可以控制本模块，用普通单片机IO口模拟SPI不需要单片机SPI模块介入，只需添加代码模拟SPI时序即可。
4．13脚、14脚为接地脚,需要和母板的逻辑地连接起来。
5．排针间距为100mil,标准DIP插针，间距2.54mm。
6．与51系列单片机P0口连接时候，需要加10K的上拉电阻,与其余口连接不需要。
7．其他系列的单片机，如果是5V的，请参考该系列单片机IO口输出电流大小，如果超过10mA，需要串联电阻分压，否则容易烧毁模块!
如果是3.3V的，可以直接和RF905模块的IO口线连接。
LCD1602液晶显示模的介绍与设计
本系统采用字符式LCD显示器1602，该显示器的显示容量是16×
2个字符。
LCD1602液晶显示器，具有功耗小，体积小，重量轻，超薄等许多其它显示器无法比拟的优点，近年来被广泛用于单片机控制的智能仪器、仪表和低功耗电子系统中，本系统主要是使用液晶来显示锁的初始状态信息，开锁状态提示信息，错误状态信息等。
本系统液晶显示电路设计如图3-5所示。
图3-5 LCD1602显示电路原理图
1602液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM）已经存储了很多不同的点阵字符图形，这些字符有：
阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“A”的代码是01000001B（41H），显示时模块把地址41H中的点阵
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