基于单片机的电子密码锁设计毕业设计论文精品.docx

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基于单片机的电子密码锁设计毕业设计论文精品

毕业设计（论文）

单片机电子密码锁设计

系　　　　　　别：

自动化工程系

专业名称：

学生姓名：

学　　　　　　号：

指导教师姓名、职称：

完成日期2009年5月6日

电子科技大学中山学院

毕业设计（论文）任务书

系别：

自动化工程系

专业：

学生姓名：

学号：

设计（论文）题目：

单片机电子密码锁设计

起迄日期:

设计（论文）地点:

电子科技大学中山学院

指导教师:

专业教研室负责人:

发任务书日期:

2008年10月6日

任务书填写要求

1．毕业设计（论文）任务书由指导教师根据各课题的具体情况填写，经学生所在专业教研室的负责人审查、系领导=====签字后生效。

此任务书应在毕业设计（论文）开始前一周内填好并发给学生；

2．任务书内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，不得随便涂改或潦草书写，禁止打印在其它纸上后剪贴；

3．任务书内填写的内容，必须和学生毕业设计（论文）完成的情况相一致，若有变更，应当经过所在专业教研室及系主管领导审批后方可重新填写；

4．任务书内有关“系”、“专业”等名称的填写，应写中文全称，不能写数字代码。

学生的“学号”要写全号，不能只写最后2位或1位数字；

5．任务书内“主要参考文献”的填写，应按照国标GB7714—87《文后参考文献著录规则》的要求书写，不能有随意性；

6．有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T7408—94《数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。

如“2004年3月15日”或“2004-03-15”。

毕业设计（论文）任务书

1．本毕业设计（论文）课题应达到的目的：

采用单片机、LCD等芯片，设计电子密码锁，能随时修改密码，输入密码时可以使用删除键对输入密码进行修改；具有防多次试探功能，连续输入密码达到一定次数，发出光声报警密码输入错误时有光声报警，连续输入3次错误，键盘自锁，等待管理解锁；开锁后或修改密码后可以选择退出，返回开锁前状态。

2．本毕业设计（论文）课题任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：

◆技术要求：

（1）掌握Proteus软件的基本应用，用于设计与仿真；

（2）需要用protel软件绘制电路原理图及局部原理图；

（3）掌握单片机编程语言，可选用汇编语言或C语言；

（4）掌握焊接电路的步骤与技巧。

◆功能要求：

（1）能多次修改密码；

（2）能防多次试探；

（3）带报警和锁键盘功能

（4）LCD1602显示方式：

开锁前显示：

pleaseinput

输入密码时显示：

*

输入密码正确时显示：

WELCOME

输入密码错误时显示：

ERORR

用户连续输入密码3次错误显示：

Close

第一次输入修改密码时显示：

Revision

第二次输入修改密码时显示：

inputagain

修改密码成功时显示：

Changed

毕业设计（论文）任务书

3．对本毕业设计（论文）课题成果的要求〔包括毕业设计论文、图表、实物样品等〕：

（1）硬件实物

（2）毕业论文

4．主要参考文献：

[1]李全,迟荣强.单片机原理及接口技术[M].高等教育出版社,2004.1

[2]江晓安,董秀峰.模拟电子技术[M].西安电子科技大学出版社，2001.10

[3]余永强.ATMEL89系列单片机应用技术[M].北京航空航天大学出版社，2001.10

[4]陈明荧.8051单片机课程设计[M].清华大学出版社,2003.9

[5]戴佳,苗龙,陈斌.51单片机应用系统开发典型实例[M].中国电力出版社,2005.9

[6]康华光.电子技术基础[M].高等教育出版社,2002

[7]梁燕,邵凯.用单片机实现遥控器的红外发射[J].成都信息工程学院学报，2005

[8]单片机原理与应用及C51程序设计[M].清华大学出版社2006.8

[9]梁宗善.新型集成块应用[M].华中理工大出版社,2004

[10]荣贵.电子制作[M].科学技术文献出版社,2003

[11]StevenF.Barrett,DanielJ.Pack.EmbeddedSystem[M].电子工业出版社，2006

毕业设计（论文）任务书

5．本毕业设计（论文）课题工作进度计划：

起迄日期

工作内容

2008年10月6日~12月31日

完成开题报告，复习单片机基础知识，了解设计系统的功能，确定设计目标，查找相关资料及文献

2009年1月1日~3月20日

绘制设计相关电路原理图，焊电路板，编写及调试程序，实现设计的基本功能

2009年3月21日~5月6日

撰写论文、修改论文

2009年5月6日~5月10日

做答辩用PPT,准备论文答辩

指导教师审查意见：

该课题具有一定的实用价值，充分运用所学课程知识，难易程度适中，工作量适中，同意开题。

指导教师（签名）：

　　　　　　　年　　月　　日

单片机电子密码锁设计

摘要

随着电子产品向智能化和微型化的不断发展，单片机已成为电子产品研制和开发中首选的控制器。

本文介绍了一种应用AT89S52单片机设计的防盗自动报警电子密码锁系统。

经实验验证该系统具有软硬件设计简单，易于开发，成本较低，安全可靠，操作方便等特点，可作为产品进行开发，应用于住宅、办公室的保险箱及档案柜等需要防盗的场所，所以电子密码锁凭着比较强的实用性、锁密匙量大，又要制造简单；既安全可靠，又成本低廉；既保密性强，又实用性广，在密码锁的巨大市场上占有一席之地。

本文讲述了基于AT89S52单片机的“电子密码锁”的设计与实现，首先在绪论中介绍了此系统的简介、研究本系统的目的和意义。

此后，本文在第二、三、四章论述了系统整体结构框图，系统各模块功能，论述了系统工作原理并对所使用各种芯片的功能与特性进行了介绍、系统硬件设计；在第五章中重点剖析了软件设计开发的过程。

而在最后一章简述了本次设计的总结，个人感受。

此外，通过对系统软硬件的不断调试，进一步完善功能，同时也加深了对单片机、LCD液晶显示器、电路设计等方面知识。

关键词:

单片机；AT89S52；电子密码锁；LCD显示

Listslicemachineelectronicscombinationlockdesign

Abstract

Aselectronicproductstointelligenceandthecontinuousdevelopmentofminiaturization,SCMhasbecometheresearchanddevelopmentofelectronicproductfirstcontroller.ThispaperintroducesakindofapplicationofAT89S52SCMdesignanti-theftalarmsystem,automaticelectroniclocks.Throughtheexperimentvalidatethesystemhardwareandsoftwaredesignissimpleandeasytodevelop,lowcost,convenientoperation,safeandreliable,etc.Canbeusedasproductdevelopmentandapplicationinresidential,officeofsafeandsecurityneedsofthecabinetetc,soelectroniclockswithstrongerpracticability,lockthekey,andmakesimple,Bothsafeandreliable,andlowcost,Bothsecrecy,andpracticability,thehugemarketinlocks.

ThispaperintroducedthebasedontheelectroniclocksAT89S52SCMdesignandrealizationofthesystem,firstintroducedintheintroductionofthesystem,thesystemofresearchpurposeandmeaning.Inthispaper,thenthesecond,third,andfourthchapterdiscussesthesystemstructure,systemfunctionmodulediagramofthesystem,anddiscussestheprincipleandtheuseofvariouschipintroducesthecharacteristicsandfunctionsofthesystemhardwaredesign;,Inthefifthchapterfocusesonthedesignofthesoftwaredevelopmentprocess.Butinthelastchapterdescribesthedesignofpersonalexperience.Inaddition,basedonthehardwareandsoftwaresystem,furtherimproveconstantlycommissioningfunction,alsodeepenedtheSCM,LCD,circuitdesignandlesslikelytoknowledge.

Keyword:

Listslicemachine；AT89S52；Acousto-opticalarm；LCDdisplay

1绪论

1.1密码锁简介

安全问题是现代社会各界普遍关注的焦点之一。

在现实生活中，很多场合都用到了电子密码锁，比如说门禁系统，银行账户管理，保险箱等等地方都要用到电子密码锁，而且对其要求也很高。

所以高安全性能密码锁的研究就成了一个必需的话题。

近几年各种安全产品（如指纹识别、卡辨识、红外防盗等）已相继问世，但这类产品的特点是针对特定指纹或有效卡。

只能适用于保密要求高或供个人使用的保险箱保险柜等，虽然这些产品安全性高，但其生产成本高，携带、安装及使用不方便，这在一定程度上限制了这类产品的普及和推广。

随着单片机的迅速发展，其应用领域越来越广，如消费电子、家用电器、办公设备、商业营销设备、工业控制和机电一体化控制系统、智能测量仪表以及汽车与航空航天电子系统中都广泛采用了单片机。

51系列单片机由于具有可靠性好，以及扩展控制功能强等优点，成为国内目前应用最广泛的一种8为单片机之一。

随着单片机的应用领域越来越广泛，可以看出其的优越性和可靠性，所以将其应用到保密和安全方面是必然的，也是相当可靠，相当有意义的，基于单片机的电子密码锁的研究在保护财产和人身安全方面可以给人们带来更多更好的选择。

本文介绍的是一种由单片机编程控制实现的多功能密码锁，这种电路设计具有密码输入有效提示、错误指示、控制开锁电平、控制报警电路、密码修改等功能。

可在意外泄密的情况下及时修改密码，密码可以是1-16位，保密性强、灵活性高、特别适用于家庭、办公室学生宿舍及宾馆等场所,具有社会推广价值。

1.2电子密码锁发展趋势

从目前的技术水平和市场认可程度看，使用最为广泛的是键盘式电子密码锁，该产品主要应用于保险箱、保险柜和金库，还有一部分应用于保管箱和运钞车。

键盘式电子密码在键盘上输入，与打电话差不多，因而易于掌握，其突出优点是“密码”是记在被授权人脑子里的数字和字符，既准确又可靠，不会丢失（除了忘记），难以被窃（除非自己泄露）。

但是密码不能太简单，太简单了就容易被他人在键盘上试探出来，或者可能被旁观者窥测出来，造成保密性不足。

当然，密码又不能太复杂，太复杂了可能自己都糊涂了，或者输入密码操作成功率低，造成使用不便。

因此，为了发扬优点、克服弱点，键盘式电子密码也在不断发展中，如“任意设定密码”技术使得被授权人可以根据自己的需要或喜好设定密码，常用常新；而“自动更改密码”技术使得本次输入的密码将自动更改成下次应输入的密码，更改的规律不为他人所知，因而不怕旁观者窥测；独出心裁的“键盘乱序显示”技术使得键盘上的固定键位每次显示出的字符不固定，并且显示的窄小角度只能由操作者正面看得到，因而即使旁观者看见操作动作也难以窥测出密码；“多重密码设定”技术使得单组密码不一定有效，适合多人分权使用，需要输入两组以上的密码才被认可，大大提高了保密性，如果限定输入这些密码的先后顺序或时间区段，则保密性还可提高。

在输入密码的过程中，为了限制试探密码的企图，通常输入错误码若干次或若干时间内输入不正确，即“封锁”键盘，不再接受输入操作。

总之，尽管新式电子防盗锁层出不穷，但键盘式电子密码防盗锁仍然“老树发新芽”，不仅在市场上居于主流地位，而且，还经常作为其他类型电子防盗锁的辅助输入手段。

电子防盗锁广泛应用于金融业，其根本的作用是“授权”，即被“授权”的人才可以存取钱、物。

广义上讲，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，金融行业电子防盗锁的应用主要集中在前两个层面上。

当然，以上所说的授权技术再高超，都必须由精良的“锁具”担当承载结构部件，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，让电子防盗锁“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（如伸缩的锁舌或锁栓、锁扣盒锁扣板以及依靠电磁力直接闭锁的电磁部件等）的强度（应有足够的机械强度和刚度，能够承受一定数值、一定方向的静压力和冲击力以及力矩）、锁止型式（能承受某些方式和工具的作用）、配合间隙（防止采用机械的、电子的方法探入锁具内部而被开启）和布局（将薄弱的、与锁的开启直接相关的零部件和电路置于壳体保护之下，并且不易被识别出来）。

提高电子防盗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，根据电子防盗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，电子防盗锁的性能至关重要。

1.3基本原理

单片机电子锁是以51系列单片机（AT89S52）为核心，配以相应硬件电路，完成密码的设置、存贮、识别和显示、驱动电磁执行器并检测其驱动电流值、接收传感器送来的报警信号、发送数据等功能。

单片机接收键入的代码，并与存贮在EEPROM中的密码进行比较，如果密码正确，则驱动电磁执行器开锁；如果密码不正确，则允许操作人员重新输入密码，最多可输入三次；如果三次都不正确，则单片机通过通信线路向智能监控器报警。

单片机将每次开锁操作和此时电磁执行器的驱动电流值作为状态信息发送给智能监控器，同时将接收来自传感器接口的报警信息也发送给智能监控器，作为智能化分析的依据。

为了防止通信线路的人为破坏和电磁执行器因某种原因造成流过电磁线圈的电流过大而烧毁线圈，可以加入电流监视技术模块采用MAXIM公司生产的电流／电压转换芯片MAX471。

该芯片能将被测电流I转化成对地输出电压U，且有测量范围大、精度高、输出电压U和被测电流I成正比等特点。

电流监视器输出电压送A/D转换器，单片机通过读取A/D转换结果，获知线路中电流的变化情况，通过分析及时发现异常，发出报警信号。

本设计因为使用了LED灯替代电磁执行器，所以没有采用该保护。

1.4研究的主要内容

本设计采用的是串行的EEPROM芯片，使用I2C总线传输数据，这样可以少占用单片机的端口，I2C总线是由PHILIPS公司开发一种简单、双向二线制同步串行总线。

它只需要两根线即在于连接总线上的器件之间传送信息。

这种总线的主要特点有：

1、总线只有两根线，这样可以在设计中大大减少了硬件接口；2、每接到总线上的器件都有一个用于识别的器件地址，避免了片选线的连接方法，并建立了简单的主从关系，每个器件既可以作为发送器，又可以作为接收器；3、同步时钟允许器件以不同的波特率进行通讯；同步时钟可以作为停止或重新启动串行口发送的握手信号；5、串行的数据传输位数率在标准模式下可达100Kbit/s,快速模式下可达400Kbit/s，高速模式下可达3.4Mbit/s。

矩阵式键盘又叫行列式键盘.用I/O口、接口线组成行、列结构，键位设在行、列的交点上。

这样在按键比较多的情况下就比独立按键有优势，本设计有16个按键，只需要8个I/O口，大大节省了单片机的I/O口开销。

本设计是基于AT89S52单片机实现电子密码锁功能，具有修改密码和防多次试探功能，并对系统进行研究分析，调节各个部件正常工作，同时，根据实际情况对其软、硬件进行改良、改进，并提出系统总体方案。

首先，细致分析单片机电子密码锁的各模块工作原理及相关技术。

其次，掌握并将程序烧录进单片机AT89S52内，控制各器件的协调工作，以便能实现I2C传输数据的功能及显示功能。

整个过程需要寻找大量的相关资料，和学习相关的软件并运用到实践，还有焊接电路版，要有很好的动手意识和知识的积累，也是考验这将近四年来对专业知识学习的一次总结和汇集。

经过几个月的努力，完成了系统软硬件的设计，并对实际工作中遇到的问题进行讨论解决，最后经运行调试实现了单片机电子密码锁的功能。

通过这次毕业设计，亲身体会到一个系统的制作过程，也深刻的理会该系统各部件的运行原理和实物调试，能够很好地学习掌握和利用单片机AT89S52，且设计出该单片机电子密码锁，能够模拟其工作过程，从而熟悉控制系统的开发流程和具体内容，体会理论联系实际的重要性，增强自身实践应用能力。

2系统总体设计方案

2.1系统的功能介绍

用单片机做主机运算器，能进行密码修改和管理员密码设置，可复位，设置有退出键、管理员模式键、设定键、删除键和确定键。

LCD在开锁前显示pleseainput，然后根据不同的模式和密码正确与否显示出相应的提示。

本设计设置的设置的用户初始密码和管理员初始密码都为1234567812345678.密码输入正确后，可以修改密码，密码个数可以是1-16的数字。

采用24c02存储密码，有掉电保护功能。

2.2系统的整体框图

图2-1系统框图

本设计采用4*4的矩阵键盘作为输入，AT89S52单片机作为主机，二极管指示灯和喇叭组成发声系统。

根据系统拟达到的总体功能，将其划分为以下功能模块:

激光弦输入、掉电储存、运算主机、输出设备等。

系统整体框图如图。

2.3系统各单元模块功能

本设计的掉电存储模块采用串行的24C02B，是美国CATALYST公司生产的，具有2K（256x8）容量.可以电擦除，可编程自定义写周期。

支持I2C总线数据传输协议，采用CMOS结构减少了器件的功耗，可以保存数据100年。

电子密码锁的核心器件是单片机，它是整个系统的“心脏”，由它来处理和运算输入信号，协调各功能模块的正常工作，考虑到系统的功能和经济性等因素，采用的是当今流行的性价比较高的AT89S52。

输出设备选用通用的1602LCD液晶显示模块，具有很好的显示特性，单5V电源电压，低功耗、长寿命、高可靠性，内置192种字符（160个5×7点阵字符和32个5×10点阵字符），具有64个字节的子定义字符RAM,可自定义8个5×8点阵字符或四个5×11点阵字符，采用STN、半透、正显显示方式，4位或8位并口的通讯方式。

3密码锁的工作原理

3.1系统工作原理简介

该电子密码锁采用4*4键盘作为输入信号，输入到作为主机AT89S52单片机，通过软件编程的程序，做出判断，结果再经1602LCD液晶显示器作为输出显示。

晶振电路提供单片机运行脉冲。

每按一次键盘按钮会通过蜂鸣器响一次，达到更好的控制效果。

3.2AT89S52单片机

AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。

使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。

片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。

在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52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。

AT89S52具有以下标准功能：

8k字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。

另外，AT89S52可降至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停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。

掉电保护方式下，RAM内容被保存，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为止。

图3-1AT89S52引脚结构

VCC:

电源

GND:

地

P0口：

P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。

作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。

对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。

当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。

在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。

在flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。

程序校验时，需要外部上拉电阻。

P1口：

P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，p1输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。

对P1端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。

作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。

此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX），具体如下表3-1所示。

在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。

表3-1P1口的第二功能表

P2口：

P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。

对P2端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。

作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。

在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVX@DPTR）时，P2口送出高八位地