基于AT89C51单片机的红外遥控密码锁毕业设计Word格式.docx

基于AT89C51单片机的红外遥控密码锁毕业设计Word格式.docx

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Abstract

Intheday-to-daylivingandworkingintheresidentialsectorandthesafetyprecautions,unitsofpaperfiles,financialstatements,andsomepersonalinformationtothepreservationofmorethanlockingthesolutiontotheproblem.Iftheuseoftraditionalmechanicalkeytounlock,peopleoftenneedtocarrymorekeys,averyinconvenienttouse,andafterthelossofkeysecuritythatisgreatlyreduced.Withanti-theftalarmfunctioninsteadofthepasswordislesselectroniclock,security,poormechanicallockisaninevitabletrend。

Withthecontinuousdevelopmentofscienceandtechnology,inthedailylivesofpeopleoninsurancesafetydevicesincreasinglydemanding.Tomeettherequirementsoftheuseoflockstoincreasetheirsecurity,withapasswordinsteadofthepasswordkeylockcameintobeing.Passwordlockissafe,lowcost,lowpowerconsumption,easytooperate,Rememberthepasswordtounlockit，andotheradvantages.

Atpresenttheuseofelectroniclocksaremostlybasedonmicroprocessor,maindevicesMCU,theencoderanddecoderbuiltintosoftware.

SCMsystemfromthesystem（MainlySTC89C51microcontrollerminimumsystem）,4×

4Matrixkeyboard,LCDdisplayandalarmsystem,Withthesettings,modifythesixuserpassword,Ultraalarm,UltraLock,Passworderroralarmandotherfunctions（P0porttocontrolthedesignoftheLCDdisplay,Passwordcorrectlydisplaypasswordok！

Passworderrordisplaypassworderror!

Formorethanthreetimestoentertheerrorautomaticallylock.TheP1portcontrolkeyboardmatrixcontainingthenumberkeys0-9andA-Ffunctionkeys）.Inadditiontotheabovebasicpasswordlockfeature,basedontheactualsituationcanalsoaddaremotecontrolfunctions.Thesystemcost-effective,practicalfunction.Thesystemcost-effective,practicalfunction

Keywords：

STC89C51LCD1602Electronicpasswordlock4×

4keyboard

第一章绪论

1.1、课题背景和意义

随着电子技术和计算机技术的飞速发展，单片机性能不断完善，性能价格比显著提高，技术日趋完善。

由于单片机具有体积小、、价格便宜、功耗低、控制功能强及运算速度快的特点，因而在国民建设、军事及家用电器等各个领域均得到了很大的应用。

本设计利用单片机及附加电子元器件继而实现数据采集和控制算法，来完成特定的某一实际功能，从而达到检验并提高同学对整体电路设计和把握能力，我们要做到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。

同时也要加强对数字电路、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。

随着人们生活水平的提高和安全意识的加强，对安全的要求也就越来越高。

锁子自古以来就是把守护门的门神，人们对它要求甚高，既要安全可靠的防盗，又要使用方便，这也是制锁者长期以来研制的主题和目的之所在。

随着电子技术的发展，各类电子产品应运而生，电子密码锁就是其中之一。

据随着电子技术和计算机技术的飞速发展，单片机性能不断完善，性能价格比显著提高，根据技术日趋有关资料介绍，电子密码锁的研究从20世纪30年代就发展开始了，在一些特殊场所早就有所应用了。

这种锁是通过键盘输入一组密码完成开锁过程。

研究这种锁的初衷和目的，就是为提高锁的安全性。

由于电子锁的密钥量极大，可以与机械锁配合使用，并且可以避免因钥匙被仿制而从而留下安全隐患。

电子锁只需记住一组密码，无需携带金属钥匙，免除了人们携带金属钥匙的烦恼，而被越来越多的人所欣赏。

电子锁的种类繁多，例如数码锁，指纹锁，磁卡锁，IC卡锁，生物锁等。

但较实用的还是按键式电子密码锁。

20世纪80年代后，随着电子锁专用集成电路的出现，电子锁的体积缩小，可靠性提高，成本较高，是适合使用在安全性要求较高的场合，且需要有电源提供能量，使用还局限在一定范围，难以普及，所以对它的研究一直没有明显进展。

目前在西方发达国家，特别是那种电子密码锁技术相对先进，种类齐全。

电子密码锁已被广泛应用在智能门禁系统中，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，现国内有几个厂生产供应市场。

但国内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。

国内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。

希望通过不断的努力，使电子密码锁在我国也能得到广泛应用

1.2、电子密码锁发展趋势 

电子密码锁应用于金融业，其根本的目的在于“授权”，即被“授权”的人才可以存取钱、物从而达到方便人民群众的实际意义。

广义上来讲，金融业的“授权”主要包括以下三种层次的内容：

1、授予保管权，如使用保管箱、保险箱和保险柜；

2、授予出入权，如出入金库、运钞车和保管室；

3、授予流通权，如自动存取款。

目前，金融行业电子密码锁的应用主要集中在前两个层面上。

下面将介绍几种在金融行业中使用较多的电子密码锁以及它们的技术发展方向。

当然，以上所说的授权技术再怎么高超，都必须由精良的“锁子”担当承载结构部件，来实现开启、闭锁的功能，而且承担实体防护作用，抵抗住或尽量延迟破坏行为，让电子密码锁“软、硬不吃”。

一般情况下，锁具防盗的关键是锁身外壳、闭锁的部件的强度、锁止型式、配合间隙和布局。

提高电子密码锁之防护能力的必然途径是报警，在金融业的许多场所有人值守、有电视监控，具有报警功能，可以综合物理防范和人力防范两种作用。

报警的前提是具备探测功能，根据电子密码锁的使用场所和防护要求，可选择多种多样的探测手段。

在中国的城市金融业中，实现联网报警已经成为对各金融网点的基本要求。

根据国内外的实践经验，金融业实行安全防范风险等级很有必要，即依据使用的防盗报警器材的性能、安装布局和人员值守状况等，可以评估被防护物或区域的防护能力，得出风险等级，其中，电子密码锁的性能至关重要。

由于数字、字符、图形图像、人体生物特征和时间等要素均可成为钥匙的电子信息，组合使用这些信息能够使电子密码锁获得高度的保密性，如防范森严的金库，需要使用复合信息密码的电子密码锁，这样对盗贼而言是“道高一尺、魔高一丈”。

组合使用也能够使电子密码锁获得无穷扩展的可能性，继而使产品多样化，那么对用户而言是“千挑百选、自得其所”。

第二章总体设计方案的确定

2.1电子密码锁设计的具体要求

（1）本设计为了防止密码被窃取要求在输入密码时在LCD屏幕上显示*号。

（2）设计开锁密码位六位密码的电子密码锁。

（3）能够LCD显示在密码正确时显示字符“OPEN”，密码错误时显示字符“ERROR”，输入密码时显示字符串“INPUTPASSWORD”。

（4）实现输入密码错误超过限定的三次电子密码锁定。

（5）4×

4的矩阵键盘其中包括0-9的数字键、*、#和A-D的功能键

（6）本产品具备报警功能，当输入密码错误时蜂鸣器响并且LED灯亮。

（7）密码可以由用户根据个人习惯进行修改设定，本次设计都只支持6位密码，修改密码之前必须再次输入密码，在输入新密码时候需要进行二次确认，以防止误操作。

2.2总体设计方案选定

方案一：

采用数字电路控制。

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单元，一共设了9个用户输入键，其中只有几个特定个是有效的密码按键，然后其它的都是干扰按键，如若按下干扰键，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设定值秒（一般情况下，用户不会超过10秒，然后用户觉得不便，还可以（修改）电路将报警15秒，若电路连续报警三次，电路将锁定键盘，防止他人违反操作。

采用数字电路设计的方案好处就是设计简单但控制的准确性和灵活性差。

故不采用。

方案二：

采用一种是用以STC89C51为核心的单片机控制方案。

采用单片机STC89C51作为本设计的核心元件，利用单片机灵活的编程和丰富多样的IO口，及其控制的准确性，实现基本的密码锁的开锁、修改密码等功能。

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LCD1602显示器用于显示作用。

其原理如下图2.1所示：

图2.1单片机控制密码锁原理图

可以看出方案二控制灵活准确性好且保密性强还具有扩展功能，根据现实生活的需要此次设计采用此方案

第三章系统硬件设计

3.1设计原理

本设计主要由AT89C51单片机、4*4矩阵键盘、1602液晶显示器和密码存储AT24C02、5伏电压带动的简易密码锁等部分组成。

其中4*4矩阵键盘用于输入数字密码和进行各种功能的实现。

由用户通过连接单片机的矩阵键盘输入密码，后经过单片机对用户输入的密码与自己保存的密码进行对比，从而判断密码是否正确，然后控制引脚的高低电平传到开锁电路或者报警电路控制开锁还是报警，实际使用时只要将单片机的负载由继电器换成电子密码锁的电磁铁吸合线圈即可，当然也可以用继电器的常开触点去控制电磁铁吸合线圈。

该系统由两部分组成，即硬件和软件组件。

硬件部分由外部电力输入单元，矩阵键盘输入部分，密码存储，复位部分，所述晶体部分，显示部分，报警部，锁定解除部组。

相应主程序，初始化程序，LCD显示程序，键盘扫描仪软件，启动程序，关闭程序，以建立的功能程序，密码设置，EEPROM读写程序和延时程序等组成如图3.1所示。

3.1电子密码锁原理框图

3.2单片机STC89C51简介

STC89C51是一种低功耗，高性能CMOS8位微控制器与4K系统内可编程闪存。

在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得STC89C51为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。

具有下列标准特性：

4K字节的Flash，512字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个16位定时器/计数器，一个6向量2中断结构，全双工串行线口。

STC89C51也可以减少到0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。

空闲模式下，CPU停止，允许RAM，定时器/计数器，串行口，中断工作。

掉电保护功能，RAM将被保存的内容，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位。

35MHZ的最大工作频率，6T/12T是可选的。

如表1所示STC89C51主要功能，DIP封装图如图2所示：

表1：

STC89C51主要功能

主要功能特性

兼容MCS51指令系统

4K可反复擦写FlashROM

32个双向I/O口

256x8bit内部RAM

2个16位可编程定时/计数器中断

时钟频率0-24MHz

2个串行中断

可编程UART串行通道

2个外部中断源

共6个中断源

2个读写中断口线

3级加密位

低功耗空闲和掉电模式

软件设置睡眠和唤醒功能

STC89C52引脚介绍

①主电源引脚（2根）

VCC（Pin40）：

电源输入，接＋5V电源

GND（Pin20）：

接地线

②外接晶振引脚（2根）

XTAL1（Pin19）：

片内振荡电路的输入端

XTAL2（Pin20）：

片内振荡电路的输出端

③控制引脚（4根）

RST/VPP（Pin9）：

复位引脚，引脚上出现2个机器周期的高电平将使单片机复位。

ALE/PROG（Pin30）：

地址锁存允许信号

PSEN（Pin29）：

外部存储器读选通信号

EA/VPP（Pin31）：

程序存储器的内外部选通，接低电平从外部程序存储器读指令，如果接高电平则从内部程序存储器读指令。

④可编程输入/输出引脚（32根）

STC89C52单片机有4组8位的可编程I/O口，分别位P0、P1、P2、P3口，每个口有8位（8根引脚），共32根。

P0口（Pin39～Pin32）：

8位双向I/O口线，名称为P0.0～P0.7

P1口（Pin1～Pin8）：

8位准双向I/O口线，名称为P1.0～P1.7

P2口（Pin21～Pin28）：

8位准双向I/O口线，名称为P2.0～P2.7

P3口（Pin10～Pin17）：

8位准双向I/O口线，名称为P3.0～P3.7

作频率35Mhz，6T/12T可选。

图3.2STC89C51DIP封装图

最小系统包括单片机及其所需的必要的电源、时钟、复位等部件，能使单片机始终处于正常的运行状态。

电源、时钟等电路是使单片机能运行的必备条件，可以将最小系统作为应用系统的核心部分，通过对其进行存储器扩展、A/D扩展等，使单片机完成较复杂的功能。

STC89C51是片内有ROM/EPROM的单片机，因此，这种芯片构成的最小系统简单﹑可靠。

用STC89C52单片机构成最小应用系统时，只要将单片机接上时钟电路和复位电路即可，结构如图2-3所示，由于集成度的限制，最小应用系统只能用作一些小型的控制单元。

图3.3单片机最小系统原理框图

（1）时钟电路

STC89C51单片机的时钟信号通常有两种方式产生：

一是内部时钟方式，二是外部时钟方式。

内部时钟方式如图2-4所示。

在STC89C51单片机内部有一振荡电路，只要在单片机的XTAL1（18）和XTAL2（19）引脚外接石英晶体（简称晶振），就构成了自激振荡器并在单片机内部产生时钟脉冲信号。

图中电容C1和C2的作用是稳定频率和快速起振，电容值在5~30pF，典型值为30pF。

晶振CYS的振荡频率范围在1.2~12MHz间选择，典型值为12MHz和6MHz。

图3.4STC89C51内部时钟电路

（2）复位电路

当引入STC89C51单片机的RST引脚高并保持两个机器周期，MCU将进行复位操作（如果引脚连续举办高，MCU在复位状态循环）。

最简单的自动电源接通复位电路，在电源由外部复位电路的电容充电自动复位和放电，以实现的。

只要Vcc的上升时间不超过1ms,就可以实现自动上电复位。

除了上电复位外，有时还需要按键手动复位。

本设计就是用的按键手动复位。

按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种。

其中电平复位是通过RST（9）端与电源Vcc接通而实现的。

图3.5STC89C51复位电路

（3）STC89C51中断技术概述

中断技术主要用于实时监测与控制，要求单片机能及时地响应中断请求源提出的服务请求，并作出快速响应、及时处理。

这是由片内的中断系统来实现的。

当中断请求源发出中断请求时，如果中断请求被允许，单片机暂时中止当前正在执行的主程序，转到中断服务处理程序处理中断服务请求。

中断服务处理程序处理完中断服务请求后，再回到原来被中止的程序之处（断点），继续执行被中断的主程序。

图2-6为整个中断响应和处理过程。

图3.6中断响应和处理过程

图3.6中断过程

如果单片机没有中断系统，单片机的大量时间可能会浪费在查询是否有服务请求发生的定时查询操作上。

采用中断技术完全消除了单片机在查询方式中的等待现象，大大地提高了单片机的工作效率和实时性。

3.3AT24C02存储芯片

AT24C02是美国Atmel的低功耗CMOS型E2PROM，含256×

8位存储空间，具有较宽的工作电压（2.5〜5.5V），更强的续航能力（超过10,000），写入速度（小于10毫秒），抗干扰能力强，容易丢失数据，体积小等特点。

他用读I2C总线数据并写入串口设备，占用很少的资源和I/O线，并支持在线编程，实时数据访问是非常方便的。

AT24C02芯片与地址寄存器。

每个写入或读取一个数据字节后，地址寄存器自动由1，以实现下一个位置的读写递增。

所有的单字节读取操作。

以减少总写入时间，一次操作可以写入最多8个字节的数据。

I2C总线是用于两线总线的IC器件之间的连接。

他由SDA（串行数据线）和SCL（串行时钟线）的两行连接到总线的设备之间传送信息，并在地址来识别每个设备。

AT24C02是采用了I2C协议，采用主/从双向通信，主机（通常是微处理器）和奴隶（AT24C02）可在接收器和发射器的工作状态。

主机产生串行时钟信号（通过SCL引脚），并发出控制字，控制总线的传输方向，并产生起始和停止条件。

无论是主机或从机，必须在收到一个字节后发送一个确认信号ACK。

AT24C02控制字由构成发出启动信号后，主机会发出一个控制字来选择和控制从机器方向上的总线传送的8位二进制数。

SOICPDIP

图3.724C02的两种引脚图

图3.8AT24C02的电路接线图

图24C02的1、2、3脚是三条地址线，用于确定芯片的硬件地址。

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，第6脚SCL为串行时钟输入线，SDA和SCL都需要和正电源间各接一个10K的电阻上拉。

第7脚需要接地。

24C02中带有片内地址寄存器。

每写或读出一个数据字节后，该寄存器的地址自动加1，以实现对下一个存储单元的读写。

所有字节均以单一操作方式读取。

为降低总的写入时间，一次操作可写入多达8个字节的数据。

3.4LCD显示模块

LCD1602A是一种工业字符型液晶，能够同时显示16x02即32个字符。

（16列2行）。

在日常生活中，我们对液晶显示器并不陌生。

LCD模块具有许多电子产品通过该设备，如计算器，万用表，电子表格，和许多家用电子产品可以看出，主要是数字显示器，特殊符号和图形。

在人机通信接口的微控制器，通过以下方式一般输出：

LED日光灯管，LED数码管，液晶显示器。

光管和LED数码管常用的硬件和软件都比较简单。

在单片机系统中应用晶液显示器作为输出器件有以下几个优点：

由于接收到的信号中的每个点之后操作液晶一直认为，颜色和亮度，恒光，而不是在阴极射线管显示器（CRT）作为需要不断刷新的新窗口。

因此，该液晶显示品质高且不会闪烁。

液晶显示器都是数字式的，和单片机系统的接口更加简单可靠，操作更加方便。

控制画面通过液晶分子的电极状态实现显示的目的在显示区域比传统的监视器的同一重量上的液晶显示器轻得多。

相对而言，液晶显示器的功耗主要消耗在其内部的电极和驱动IC上，因而耗电量比其它显示器要少得多。

（1）引脚说明：

第1脚：

VSS为地电源。

第2脚：

VDD接5V正电源。

第3脚：

VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。

4英尺：

RS为寄存器选择，选择数据寄存器高，选择指令寄存器低。

5英尺：

对于写入信号线R/W，在高电平的读操作，写操作是低的。

当RS和R/W可以写成共同为低电平指令或显示地址，当RS为低。

R/W为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。

第6脚：

E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。

第7～14脚：

D0～D7为8位双向数据线。

第15脚：

背光源正极。

第16脚：

背光源负极。

（2）1602LCD的RAM地址映射以及标准字库表

LCD1602液晶模块内部的字符发生存储器已经存储了160个不同的点阵字符图形，这些字符图有：

阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，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4