基于单片机的智能电子密码锁.docx

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基于单片机的智能电子密码锁

四川交通职业技术学院

毕业设计

题目:

基于单片机的智能电子密码锁

专业:

电子信息技术工程

学生:

曾刚阳

学号:

********

日期：

2015年11月5日

基于单片机的智能密码锁设计

摘要

电子密码锁是一种通过密码输入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、闭锁任务的电子产品。

它的种类很多，有简易的电路产品，也有基于芯片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，通过编程来实现的。

其性能和安全性已大大超过了机械锁，特点如下：

1．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。

2．密码可变。

用户可以经常更改密码，防止密码被盗，同时也可以避免因人员的更替而使锁的密级下降。

3．误码输入保护。

当输入密码多次错误时，报警系统自动启动。

4.电子密码锁操作简单易行，一学即会。

关键字；单片机LED数码管矩阵键盘密码锁

Abstract

ElectronicCodeLockisapasswordinputthroughthecontrolcircuit,orchip,thuscontrollingtheclosedmechanicalswitchtocompletethelock,closedthetaskofelectronicproducts.Itisofmanytypes,haveasimplecircuitproducts,butalsothehighercostchip-basedproducts.Nowthewidelyusedelectroniccodelockisachipatthecore,achievedthroughprogramming.Performanceandsafetyhavegreatlyexceededthemechanicallock,thefollowingfeatures:

1.Privacyisgood,codingquantityisfargreaterthanthespringlock.Randomunlockingsuccessrateisalmostzero.

2.Passwordvariable.Userscanalwayschangethepassword,topreventpasswordtheft,butalsoavoidsthelockbecauseofstaffturnoverErShianddrawingdown.

3.Errorinputprotection.Whenyouenteryourpasswordwrongseveraltimes,thealarmsystemstartedautomatically.

4.E-lockoperationissimple,aschoolthatwill.

Keywords;MCULEDdigitaltubematrixkeypadlock

1概述

1.1引言

随着社会物质财富的日益增长，如何实现家庭防盗这一问题也变的尤其的突出，而锁自古以来就是把守门户的铁将军,人们对它要求甚高,即要安全可靠地防盗,又要使用方便。

目前普遍使用的机械锁结构简单、使用方便、价格便宜。

但在使用过程中暴露了很多缺点：

（1）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。

所以很多钥匙可以互开,保密性差，安全性低。

（2）钥匙一旦丢失，无论谁捡到都可以将锁打开。

（3）机械锁的材料大多为黄铜，质地较软容易损坏。

（4）机械锁钥匙易于复制，不适于诸如宾馆等公共场所使用。

所以机械锁已难以满足当前社会和人们的要求。

出于安全、方便的需要。

随着人们生活水平的提高，电子密码防盗作为防盗卫士的作用日趋重要。

电子密码锁用密码代替钥匙，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。

如果采用6位密码，则密码组合可达到，每增加1位，密码组合就增加10倍。

从而提高了密码锁的安全系数。

密码锁被广泛应用保险柜、保险箱、文件柜、防磁防火柜、防盗门、银库门、仓库门、车门、民用门等。

目前市场上普遍所见的电子密码锁的密码很容易被窥探和多次试探，而丢失密码，使密码锁失去其安全性。

该电子密码锁利用单片机作为主控核心，单片机（AT89C51）所具有的特殊功能使得电子密码锁的保密性能大大加强，这样就可以有效的防止多次试探密码的可能性。

随着单片机和其它智能芯片的进一步开发防盗锁将实现智能化，这将是锁的安全性能大大提高。

本系统实现密码一次输入的提示功能，若密码输入不正确将发出“嘀嘀”的报警声，引起他人警觉。

若密码输入正确将发出“叮咚”的门铃声。

本系统使用的单片机所具有强大的功能能够实现智能控制用来完成密码的输入、判断和比较从而执行相应的开锁显示或报警等功能。

电子密码锁是一种通过密码输入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、闭锁任务的电子产品。

它的种类很多，有简易的电路产品，也有基于芯片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，通过编程来实现的。

其性能和安全性已大大超过了机械锁。

其特点如下：

（1）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。

（2）密码可变，用户可以随时更改密码，防止密码被盗，同时也可以避免因人员的更替而使锁的密级下降。

（3）误码输入保护，当输入密码多次错误时，报警系统自动启动。

（4）无活动零件，不会磨损，寿命长。

（5）使用灵活性好，不像机械锁必须佩带钥匙才能开锁。

（6）电子密码锁操作简单易行，一学即会。

1.2电子密码锁的背景

随着社会科技的进步，锁已发展到了密码锁、磁性锁、电子锁、激光锁、声控锁等等。

在传统钥匙的基础上，加了一组或多组密码，不同声音，不同磁场，不同声波，不同光束光波，不同图像。

（如指纹、眼底视网膜等）来控制锁的开启。

从而大大提高了锁的安全性，使不法之徒无从下手，人们也就能对自身财产安全有了更多的保障。

当今安全信息系统应用越来越广泛，特别在保护机密、维护隐私和财产保护方面起到重大作用，而基于电子密码锁的安全系统是其中的组成部分，因此研究它具有重大的现实意义。

1.3电子锁设计的意义和本设计的特点

单片机，亦称单片微电脑或单片微型计算机。

它是把中央处理器（CPU）、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、输入/输出端口（I/0）等主要计算机功能部件都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。

计算机的产生加快了人类改造世界的步伐，但是它毕竟体积大。

微计算机（单片机）在这种情况下诞生了，它为我们改变了什么？

纵观我们现在生活的各个领域，从导弹的导航装置，到飞机上各种仪表的控制，从计算机的网络通讯与数据传输，到工业自动化过程的实时控制和数据处理，以及我们生活中广泛使用的各种智能IC卡、电子宠物等，这些都离不开单片机。

以前没有单片机时，这些东西也能做，但是只能使用复杂的模拟电路，然而这样做出来的产品不仅体积大，而且成本高，并且由于长期使用，元器件不断老化，控制的精度自然也会达不到标准。

在单片机产生后，我们就将控制这些东西变为智能化了，我们只需要在单片机外围接一点简单的接口电路，核心部分只是由人为的写入程序来完成。

这样产品的体积变小了，成本也降低了，长期使用也不会担心精度达不到了，且容易升级改善。

电子锁可以在日常生活和现代办公中，住宅与办公室的安全防范、单位的文件档案、财务报表以及一些个人资料的保存等多种场合使用。

大大提高了主人物资的安全性，安全可以代替老式机械锁。

目前使用的密码锁种类繁多，各具特色。

本文从经济实用的角度出发，采用AT89C51单机，研制了一款具有防盗自动报警功能的电子密码锁。

该密码锁设计方法合理，简单易行，成本低，符合住宅、办公室用锁要求，具有一定的推广价值。

（1）系统设置6位密码，密码通过键盘输入，若密码正确，则将锁打开。

（2）密码由用户自己设定，在开锁状态下，用户可自行修改密码。

（3）具有自动报警功能,若密码输入错误3次，由蜂鸣器发出报警声，保证了系统的安全性。

系统工作时，用户通过按键输入6位密码，单片机将输入密码与设定密码进行比较，若密码正确，则发出开锁信号，将锁打开，系统不报警；若密码不正确，则有相应的指示灯闪动，并要求重新输入密码，重新输入密码的次数不能超过3次，若3次输入的密码都不正确，则发出报警信号。

2系统模块电路的设计

2.1系统总设计结构图

图2.1系统结构图

本设计以AT89C51为主控芯片，主要由以下几个部分组成：

复位电路、时钟电路、键盘部分、显示部分、报警部分等组成，下面将对以上几个部分一一介绍。

2.2AT89C51单片机

2.2.1引脚介绍

AT89C51是一个低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4kBytes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AT80C51引脚结构，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AT89C51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。

AT89C51具有如下特点：

40个引脚，4kBytesFlash片内程序存储器，128bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，片内时钟振荡器。

图2.2AT89C51引脚

此外，AT89C51设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。

空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。

同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。

其主要功能特性：

兼容MCS-51指令系统4k可反复擦写（>1000次）FlashROM

32个双向I/O口4.5-5.5V工作电压

2个16位可编程定时/计数器时钟频率0-33MHz

全双工UART串行中断口线128x8bit内部RAM

2个外部中断源低功耗空闲和省电模式

中断唤醒省电模式3级加密

软件设置空闲和省电功能双数据寄存器指针

可以看出AT89C51提供以下标准功能：

4K字节Flash闪速存储器，128字节内部RAM，32个I/O口线，两个数据指针，两个16位定时器/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，以及片内振荡器和时钟。

同时,AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。

空闲方式时停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。

掉电方式是在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一个硬件复位。

AT89C51引脚功能说明：

VCC：

电源电压

GND：

地

P0口：

P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，也即地址/数据总线复用口，作为输出口用时，每位能驱动8个TTL逻辑门电路，对端口写“1”可作为高阻抗输入端口。

在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。

在Flash编程时，P0口接收指令字节，而在程序校验时，