基于单片机的智能密码锁的设计.docx

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基于单片机的智能密码锁的设计

摘要

随着科学技术的不断发展，人们对日常生活中的安全保险器件的要求越来越高。

为满足人们对锁的使用要求，增加其安全性，用密码代替钥匙的密码锁应运而生。

密码锁具具有安全性高、成本低、功耗低、易操作等优点。

本次设计使用STC89C52单片机为主体芯片。

设计了一款可以多次修改密码、具有密码错误报警功能和无线开锁功能的无线遥控密码锁。

本系统主要包括：

矩阵键盘输入模块、LCD液晶显示模块、错误报警模块、无线开锁模块，所采用的编程语言是C语言。

整机电路稳定性高，成本低，还能扩展很多功能。

整个设计在Keil开发环境下，用C语言编写主控芯片的控制程序来实现具有多功能的电子密码锁。

电子密码锁设计的关键问题是实现密码的输入、清除、开锁、更改等功能。

同时该密码锁具有设计方法合理，简单易行，成本低，安全实用等特点，符合住宅，办公室等场所的用锁要求，具有推广价值。

关键词：

单片机；电子密码锁；矩阵键盘；无线收发模块

Abstract

Withthecontinuousdevelopmentofscienceandtechnology,people'sdemandsforsafeandsecureddevicesincreasehighlyindailylife.Inordertomeettherequirementsofthelockandtoincreasethesecurityofit,thekeywithpasswordsinsteadofthelockcomesintobeing.Thekeywithpasswordshastheadvantageofsafety,lowcost,lowpowerconsumptionandeasyoperation.

ThedesignuseSTC89C52MCUforthemainchip.Awirelessremotecontrollockwasdesigned,whichcanrepeatedlychangethepassword,alsoenjoypassworderroralarmfunctionsandwirelessunlockfunction.Thesystemincludes:

matrixkeyboardinputmodule,LCDdisplaymodule,erroralarmmodules,wirelessinputmodule.Thewholecircuitnotonlypocesseshighstabilityandlowcost,butalsoextendsalotoffunctions.ThewholedesignintheKEILdevelopmentenvironment,usingClanguagemastercontrolchipcontrolprocedurestoachievemultifunctionalelectroniccipherlock.

Thekeyquestionoftheelectroniclockdesigningistherealizationoffunctions,suchastheinputpassword,clearpassword,unlock,changepasswordandotherfunctions.Andthedesignedcipherlockischaracterizedbyitsreasonabledesigningmethods,simpleoperation,lowcostandpropertyofsafetyandpracticality．Besides，itworkswellasaresidencelockandhasgreatpotentialforcommercialdevelopment.

Keywords:

Singlechip;Electroniccodelock;Matrixkeyboard;Wirelesstransceivermodule

1绪论

1.1电子密码锁的概述

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.使用灵活性好，不像机械锁必须佩带钥匙才能开锁。

5.电子密码锁操作简单易行，一学即会。

1.2电子密码锁的现状及其发展

在日常生活和工作中，住宅与部门的安全防范、单位的文件档案、财务报表以及一些个人资料的保存多以加锁的办法来解决。

目前门锁主要用弹子锁，其钥匙容易丢失；保险箱主要用机械密码锁，其结构较为复杂，制造精度要求高，成本高，且易出现故障，人们常需携带多把钥匙，使用极不方便，且钥匙丢失后安全性即大打折扣。

针对这些锁具给人们带来的不便若使用机械式钥匙开锁，为满足人们对锁的使用要求，增加其安全性，用密码代替钥匙的密码锁应运而生。

它的出现为人们的生活带来了很大的方便，有很广阔的市场前景。

由于电子器件所限，以前开发的电子密码锁，其种类不多，保密性差，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，在后为多是基于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引脚的2051系列单片机来实现的，但密码简单，易破解。

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，使用更加方便，安全保密性更强，由以前的单密码输入发展到现在的，密码加感应元件，实现了真实的电子加密，用户只有密码或电子钥匙中的一样，是打不开锁的，随着电子元件的发展及人们对保密性需求的提高出现了越来越多的电子密码锁，并且这种发展趋势会跟随当今社会的发展趋势，即智能化和信息化。

1.3课题研究的设计方案

本课题以宏晶公司的51系列单片机为控制核心，LCD1602液晶显示屏和4*4矩阵键盘作为密码锁与人之间的信息交换模块，无线收发模块实现无线报警，通过对门、锁和主人状态的判断来作出相应的动作，以确保财产的安全。

设计思路如下：

（1）当门开着时判断主人是否在家，主人在家则判断是否进行密码设置；当主人不在家则执行关门、锁门、报警一系列功能。

（2）当门关着时判断门是否被锁，当没锁时判断主人是否在家，没在家执行锁门功能子程序并且报警；主人在家则判断是否进行密码设置；当门锁着的时候扫描键盘判断是否执行开锁、门铃（键盘输入密码解锁和无线解锁）、消除警报三种功能。

2系统芯片介绍

2.1STC89C52单片机

2.1.1STC89C52产品

STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，STC89C52使用经典的MCS-51内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。

在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得STC89C52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。

具有以下标准功能：

8k字节Flash，512字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，内置4KBEEPROM，MAX810复位电路，3个16位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量2级中断结构），全双工串行口。

最高运作频率35MHz，6T/12T可选。

2.1.2STC89C52引脚

STC89C52引脚如图2.1所示

图2.1STC89C52引脚图

STC89C52引脚功能介绍【11】：

（1）电源供应引脚为20脚GND和40脚VCC,工作接受电压为：

5V~3.3V。

（2）32脚到39脚为单片机P0口，P0口内置电路无上拉电阻，适用于AD变换数据的输入，对外输出驱动需要外加上拉电阻。

（3）1脚到8脚为单片机P1口，此外，P1.0和P1.1还可以作为定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和定时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX）。

（4）第9引脚（即RST/VPD）为单片机复位输入脚，此外当外接电源下降到下限值时，备用电源就会经第二功能的方式由第9脚引入，保护内部RAM信息不丢失。

（5）第10到第17引脚位单片机的P3口，此外P3口每个引脚都有第二功能，其中10和11引脚（RXD和TXD）是单片机串行通讯口读写口，12和13引脚（INT0和INT1）为外部中断源中断请求信号输入端，14和15引脚（T0和T1）为计数器0、1的计数脉冲输入端，16和17引脚（WR和RD）为外部RAM写、读选通信号。

（6）第29引脚PSEN外部程序存储器读选通信号：

在读外部ROM时PSEN低电平有效，以实现外部ROM单元的读操作。

（7）第30引脚ALE/PROG地址锁存控制信号：

在系统扩展时，ALE用于控制把P0口的输出低8位地址送锁存器锁存起来，以实现低位地址和数据的隔离。

在没有访问外部存储器期间，ALE以1/6振荡周期频率输出（即6分频），当访问外部存储器以1/12振荡周期输出（12分频）。

（8）第31引脚EA/VPP为访问和序存储器控制信号，接高电平时CPU优先读取内部程序存储器（ROM），当内部程序存储器不够用时会自动读取外部的；接低电平时：

CPU读取外部程序存储器（ROM）。

（9）第18和19引脚为XTAL1和XTAL2外接晶振引脚。

当使用芯片内部时钟时，此二引脚用于外接石英晶体和微调电容；当使用外部时钟时，用于接外部时钟脉冲信号。

（10）第21到28脚为单片机P2口，P2口有两个功能：

扩展外部存储器时，当作地址总线使用，做一般I/O口使用，其内部有上拉电阻。

（11）STC89C52所特有的两个外部中断INT2和INT3只有在四方引脚扁平封装（LQFP）的芯片才会引出这两个引脚。

另外DIP-40封装STC89C52单片机的29、30、31引脚为P4口的P4.4、P4.5、P4.6引脚。

2.1.3STC89C52系列单片机命名规则

例如：

STC89C52RC-40CPDIP40

STC表示生产厂商；89表示产品所属系列；C表示CMOS工艺；52表示ROM大小为8K，其他数字表示51为4K，53为13K，54为16K，58为32K，516为64K；RC表示内部RAM的大小为512字节，如果是RD则表示内部RAM为1024字节；40表示最大工作频率为40MHz，其他数值还有25和50，均表示最大工作频率；C表示工作温度范围为商业级（0~70℃），如果为I则表示为工业级（-45~+85℃）；PDIP表示封装为双列直插封装，还可以是LQFP、PLCC、PQFP；最后的40表示封装的引脚数为40引脚，还可以是44，表示引脚数为44个。

2.2无线收发芯片CC1101

2.2.1CC1101芯片

CC1101是在CC1100的基础上增加了两个CC1100中未使用的输入信号衰减位。

CC1101可以在最佳灵敏度的低数据速率用ADC（Analog-to-DigitalCon