基于单片机的电子密码锁毕业设计论文Word格式.docx
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★保密性好，编码量多，远远大于弹子锁。
随机开锁成功率几乎为零。
1.1.2电子密码锁的发展趋势
目前的门锁一般使用弹子锁，但是它的钥匙是容易遗失；
一些保险柜使用的机械锁，其结构更加复杂，成本高，高精密制造，容易出现故障，人们往往需要带很多钥匙，使用极为不便，如果钥匙不慎丢失，它的安全性就会大大降低。
为满足人们的需求，使用密码替代钥匙解锁的密码锁应运而生。
由于被电子器件所限，以前开发的电子密码锁，保密性差，种类不多，最基本的就是只依靠最简单的模拟电子开关来实现的，制作简单但很不安全，在后为多是使用EDA来实现的，其电路结构复杂，电子元件繁多。
也有使用早先的20个引角的2051系列的单片机来实现的，但其密码简单，易被破解。
随着电子元件的进一步发展，电子密码锁也出现了很多的种类，功能日益强大，安全保密性更强，使用更加方便，由以前的单密码输入发展到现在的密码加感应元件，用户只有密码或电子钥匙中的一样，是打不开锁的。
出于安全、方便等方面的需要许多电子密码锁已相继问世,但这类产品的特点是针对特定有效卡、指纹或声音有效，且不能实现远程控制，只能适用于保密要求高且供个人使用的门、房间等。
因为数字、字符、人体生物特征、时间和图形图像等要素均可成为钥匙的电子信息，所以组合使用这些信息能够使电子防盗锁获得更高的保密性，比如现在的一些金库，需要使用复合信息密码的电子防盗锁。
组合使用信息也能够使电子防盗锁获得无穷扩展的可能，可以使产品多样化，对用户而言是是再好不过了。
由此可以看出组合使用电子信息是电子密码锁今后发展的趋势。
1.2电子密码锁设计的目标要求
该密码锁设计方法合理，简单易行，成本低，符合用户对一些私人资料信息的加密要求，具有一定的推广价值。
该设计的电子密码锁有如下特点：
★系统设置6位密码，通过键盘输入密码，输入密码后按下确定键。
★密码可以由用户自己设定，在密码输入正确的前提下，按下设置键，出现提示信息”Yourpassword!
“,此时输入新的密码（6位）。
电子密码锁的工作流程图如图1.2-1所示：
图1.2-1电子密码锁的工作流程图
1.3系统主要芯片的选型
1.3.1主控芯片的选型
AT89C51单片机介绍[1]
AT89C51是一类具有低功耗，高性能CMOS8位的单片机，其片内含有4kBytesISP（In-systemprogrammable）的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用的ISPFlash存储单元和8位中P央处理器，很多的嵌入式控制应用系统也在使用AT89S51为它们提供的性价比比较高的解决方案。
AT89C51具有很多的特点，它有40个引脚、4kBytesFlash片的内程序存储器、128bytes的随机存储器（RAM）、32个外部输入/输出（I/O）口并且是双向的、5个中断优先级、16位的可编程定时计数器有两个、2个串行全双工通信口和一个看门狗（WDT）电路。
片内时钟振荡器AT89C51提供以下标准功能：
4k字节的Flash闪速存储器，128字节的内部RAM，32个I/O口线，1个看门狗（WDT），有两个数据指针和两个16位定时/计数器，有一个5向量两级中断结构，还有一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。
同时AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并且支持两不同软件可选的节电工作模式。
空闲方式可以停止CPU的工作，但仍然允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统等继续工作。
掉电方式保存RAM中的内容，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的复位。
AT89C51引脚图如下图1.3.1-1所示：
图1.3.1-1AT89C51引脚图
此外，AT89S51单片机还配置了12MHz的晶振并且可以通过软件来设置它的省电模式。
当其处于空闲模式时，CPU可暂停工作，而串行口、外中断、定时计数器以及系统可继续工作，掉电模式下数据保存在RAM中，只有硬件复位或者外中断激活后芯片才又开始工作。
另外该芯片有TQFP、PLCC和PDIP这三种不同的封装形式，以满足不同市场的需求。
1.3.2显示器的选型
采用LCD1602[8]
LCD1602能完整的显示32个英文字符和日文字符，它可以应用在计算器、频率信号发生器、时钟等产品上。
LCD1602主要特性:
能够显示16*2个字符,芯片工作电压为4.5~5.5V,工作电流2MA（5V）包括背光电流，字符尺寸：
2.95*4.35mm，带有英文和日文字符库，使用方便。
LCD1602的端口有8根数据引脚和6根控制引脚以及2根电引脚。
控制灵活、方便。
采用经典的8086总线结构，使编程控制得以变得更为简单。
容易，且不会占用单片机的大量资源。
在选型时，考虑到设计的实际应用以及设计的合理性，LCD1602能显示一些数字和字母，很方便形象，故本设计最终的方案选择的是LCD1602。
1.3.3密码存储芯片AT24C02
由于51单片机掉电后会丢失数据存储器里的数据，因此必须外加掉电存储电路。
并由AT24C02芯片来实现。
美国Atmel公司的低功耗CMOS型E2PROM—AT24C02，其内部存储空间有256×
8位，可擦写次数10000次以上、工作电压宽在2.5～5.5V之间、抗干扰能力强、数据不易丢失、写入速度小于10ms、体积小。
它是采用IIC总线串行对数据进行读写，占用的资源和I／O线很少，支持在线进行编程，能够快速方便地进行数据的实时存取。
AT24C02运用IIC规程，采用主机（通常为单片机）／从机（AT24C02）双向通信，二者均可在发送器和接收器状态下工作。
主机产生一个串行的时钟信号后，通过引脚SCL控制总线的传送方向，产生停止和开始的条件。
主机和从机在接收到一个字节后都必须要发出一个确认的信号ACK。
它通过SDA（串行数据线）及SCL（串行时钟线）两根线在连到总线上的器件之间传送信息，并根据地址识别每个器件。
2电子密码锁的硬件设计
2.1硬件设计原理
本系统硬件部分包含电源输入电路、复位电路、晶振电路、按键电路、LCD1602显示电路。
当系统运行时系统电源电路为系统供电。
为了避免系统在不稳定情况下工作所以增加了一个复位电路。
按键电路按键输入要执行的指令，LCD显示电路，为人机交互提供了条件。
具体的硬件框图如下图2.1-1所示：
图2.1-1系统框图
2.2复位电路设计
单片机复位【1】是使CPU和系统中的其他功能部件都处在一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作，例如复位后PC＝0000H，使单片机从第—个单元取指令。
无论是在单片机刚开始接上电源时，还是断电后或者发生故障后都要复位。
在复位期间（即RST为高电平期间），P0口为高组态，P1－P3口输出高电平；
外部程序存储器读选通信号PSEN无效。
地址锁存信号ALE也为高电平。
根据实际情况选择如图2.2-1所示的复位电路。
该电路在基本的复位电路上添加了手动复位按钮，在电源接通瞬间，电容C8上的电压很小，复位后R2下拉电阻的电压基本和电源电压相同，RST此时为高电平，随着电容充电，RST端电压将逐渐下降，当电压降到低于某一数值后，CPU不再复位，由于电容C1很大，可以确保RST在高电平的有效时间比24个振荡周期大，CPU能够顺利复位。
为了防止死机时无法顺利复位我增加了手动复位按键加以保障。
图2.2-1复位电路图
2.3晶振电路设计
引脚XTAL1【2】和XTAL2【2】与晶体振荡器及电容C1、C2按图图2.3-1所示方式连接。
此电路在加电后延迟大约10ms振荡器起振，在XTAL2引脚产生幅度为3V左右的正弦波时钟信号，其振荡频率主要由石英晶振的频率决定。
电路中两个电容C1、C2的作用使电路快速振，提高电路的运行速度。
图2.3-1晶振电路图
2.4按键电路设计
因为本设计所用到的按键数量较多所以不适合用独立式按键，因此我们引入了矩阵键盘【3】的应用，采用四条I/O线作为行线，四条I/O线作为列线组成键盘。
在列线和行线的每个交叉点上设置一个按键。
这样矩阵键盘上的按键个数就为16个，这样就能有效地提高系统I/O口的利用率。
在单片机中可以用一个P1口实现16个按键功能，本设计中使用的这个4X4键盘不但能完成密码的输入还能作特别功能键使用。
并且键盘的每个按键功能在程序设计中设置。
由于矩阵键盘中的行、列为多键公用，每个按键都会影响该按键所处的行与列的电平，因此，各按键彼此将相互发生影响，所以必须将行列线信号配合起来，并作适当的处理，这样才能决定闭合键的位置。
其按键结构及与单片机引脚接法如图2.4-1所示。
按键功能键的具体分布如2.4-2所示。
图2.4-1按键电路图
1
2
3
4
5
6
7
8
9
开锁
上锁
输入新密码
保存新密码
重新输入
未定义
图2.4-2按键功能分配图
2.5密码存储电路的设计
如图2.6-1所示，在AT89C51试验开发板上它们都接地，第8脚和第4脚分别为正、负电源，第5脚SDA为串行数据输入/输出，数据通过这条双向I2C总线串行传送，在AT89C51试验开发板上和单片机的P3.3连接，第6脚SCL为串行时钟输入线，在AT89C51试验开发板上和单片机的P3.2连接，第7脚需要接地。
图2.5-124C02密码存储电路图
2.6LCD1602显示电路设计
为了提高密码锁的密码显示效果能力。
本设计的显示部分由液晶显示器LCD1602【5】。
在没有按键时，显示器处于初始状态。
按下开启键显示器就处于开启状态，再按下关闭按键显示器就处于关闭状态。
当需要对密码锁进行开锁时，按下开锁按键后通过键盘上的数字键0－9输入密码，此时每按下一个数字键，显示器上就会显示一个*，最多只能输入六个*。
当密码输入完成时，按下确认键，如果输入的密码正确的话，显示屏显示“四川师范大学成都学院欢迎您”，如果密码不正确，LCD显示屏会显示“ERROR”，P2.0输出的是高电平，电子密码锁不能被打开。
通过LCD显示屏，可以清楚的判断出密码锁所处的状态。
其电路的具体设计如下图2.6-1所示：
图2.6-1LCD1602显示电路图
2.7报警电路
报警部分由陶瓷压电发声装置及外围电路组成,加电后不发声,当有键按下时,发/叮0声,每按一下,发声一次,单片机的P3.1引脚为低电平,三极管T3导通。
图2.7-1蜂鸣器电路图
2.8系统电路
硬件连接线路：
片机系统”区域中的P0.0~P0.7端口分别连接到“LED1602”区域中的d0—d7”端口上；
2.把“单片机系统”区域中的P2.0~P2.2端口分别连接到“LED1602”区域中的“RS,RW,E”端口上。
3.把“单片机系统”区域中的P1.0~P1.7端口分别依次连接到“矩阵键盘”区域中的“行和列”端口上。
3.把“单片机系统”区域中的P3.2~P3.3端口分别依次连接到“24C02”区域中的“SCK,SDA”端口上。
3.把“单片机系统”区域中的P3.7端口连接到“蜂鸣器”上。
P2.7连接LED灯通过电阻R2接地。
3电子密码锁的软件设计
3.1程序设计思路
本设计软件部分要实现的功能分别为：
键盘扫描，延时【6】，显示器显示【4】，密码存储等。
电子密码锁工作的主要过程是LCD液晶显示器提示“yourpassword：
”，通过键盘输入密码，同时LCD显示密码输入情况，按下确认键后判断密码的正确性，当输入密码多功能电子密码锁的基本要求:
a、通过键盘输入密码。
c、220V供电下，设计系统所需电源，并考虑掉电后原始数据的保存，总的流程图如下图3.1-1所示：
图3.1-1软件总流程图
3.2键盘扫描软件设计
键盘扫描【7】流程图如图3.2-1所示,在按键当中，有与输入、开锁、清除、设置、确认的程序相对应的按键，并按顺序与输入的数相比较，当输入正确时，进入密码程序，错误时进行清除，输入两次新密码正确时，可进行重新设置密码，最后确认程序。
按键的检测主要是通过查询的方法来实现的，利用按键进行密码的输入及设置。
图3.2-1按键扫描流程图
图3.2-224C02读写操作的软件算法流程图
图3.2-32修改密码流程图
4、系统功能及仿真
（一）开锁
（二）LCD1602液晶显示
（三）密码修改
（四）报警
（五）还能添加掉电存储
当给单片机上电后，单片机显示如图：
图4-1仿真图1
当输入密码时，单片机显示如图：
图4-2仿真图2
密码错误的情况下修改密码（即输入新密码）显示如图：
图4-3仿真图3
当输入正确密码时单片机显示如图：
图4-4仿真图4
输入新密码之后保存显示：
图4-5仿真图5
图4-6实物图
5总结
以上为本人设计的电子密码锁电路。
该电子密码锁设计实现开关锁和修改密码等功能，并具有结构简单、功耗低、成本低等优点，但是设计电子密码锁需要结合实际综合考虑很多因素，因此该电子密码锁设计需要在实际中进一步完善和改进。
另外，在系统应用程序方面，该设计只实现了修改密码、开关锁、自动报警等功能，要想在现实生活中推广，还必须针对实际应用场合的需要，进一步完善系统功能的程序。
具有防盗报警功能的电子密码锁代替传统的机械式密码锁，克服了机械式密码锁密码量少、安全性能差的缺点，密码锁不管在技术上还是在性能上都得到了提高。
其经过多次的整理，是一个比较不错的设计，可以满足人们的基本需求，但是因为水平有限，此电路中也存在一定的问题，的设计并不奢望一定能成功，但一定要对已学的各种电子知识能有一定的运用能力，我做设计的目的是希望能检查下对所学知识的运用能力的好坏，并且开始慢慢走上创造的道路，这是非常可贵的一点。
但是在我们设计和调试的过程中，也发现了一些问题，譬如电子密码锁的设计还不够人性化，比如加上语音的提示功能，可能会更有生命力。
电路的密码不能忘记，一旦忘记，就难以打开，这可以通过增加电路解决，但那过于复杂。
此次程序设计还有一定的漏洞。
也许还有其他的一些不足，还请老师给以支持。
6参考文献
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模拟电子技术基础[第四版].高等教育出版社，2000.3，P3-P7
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单片机原理及应用.高等教育出版社，2003.7，P65-P67
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单片机控制实习与专题制作.北京航空航天大学出版社，2006.6,P30-P41
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标准8051单片机基础教程.北京航空航天大学出版，2006.1，P57-P60
附录一：
原理图
附录二：
源程序
//---------------------------Main.c--------------------------------
//名称：
用1602LCD与24C04设计的电子密码锁
//--------------------------------------------------------------------
//说明：
初始密码由24C04.BIN设定为“123456”。
//当输入0~9中的数字时可以输入密码，不超过6位数，输入完成后按下A
//键开锁，密码正确时LED点亮，液晶显示开锁成功。
//其他键功能是：
B上锁C重新输入密码D保存新密码E清除
//重设密码成功时要求先输入正确的密码成功开锁。
//---------------------------------------------------------------------
#include<
reg51.h>
string.h>
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
//上次按键和当前按键序号，该矩阵中序号范围为0~15,16表示无按键
ucharpre_keyNo=16,keyNo=16;
ucharcodeTitle_Text[]="
YourPassword..."
;
//标题字符串
ucharDSY_BUFFER[10]="
"
//显示缓冲
ucharUserPasssword[10]="
//用户输入的密码
voidLCD_Init（）;
//液晶初始化
voidDisplay_String（uchar*str,ucharLineNo）;
//在液晶指定行显示字符串
voidIIC_24C04_Init（）;
//IIC初始化
voidBeep（）;
//蜂鸣器
ucharRecString（ucharSlave,ucharSubaddr,uchar*Buffer,ucharN）;
//从IIC读取数据
ucharSendString（ucharSlave,ucharSubaddr,uchar*Buffer,ucharN）;
ucharKeys_Scan（）;
sbitLED_OPEN=P2^7;
//开锁亮灯
sbitBEEP=P3^7;
//蜂鸣器
//-----------------------------------------------------------------------
//延时
voidDelayMS（uintx）
{
uchari;
whlie（x--）for（i=0;
i<
120;
i++）;
}
//------------------------------------------------------------------------
//蜂鸣器子程序
voidBeep（）
for（i=0;
100;
i++）
{
DelayMS
（1）;
BEEP=~BEEP;
}
BEEP=0;
//-------------------------------------------------------------------------
//清除密码
voidClear_Password（）
UserPassword[0]='
\0'
DSY_BUFFER[0]='
//--------------------------------------------------------------------------
//主程序
voidmain（）
uchari=0;
ucharIIC_Password[10];
ucharIS_Valid_User=0;
P0=P1=0xFF;
TMOD=0X02;
//TO设置为8位自动重装模式
TH0=175;
TL0=175;
TR0=1;
//启动TO
DelayMS（10）;
LCD_Init（）;
//初始
升级会员 