基于51单片机密码锁的设计.docx
《基于51单片机密码锁的设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于51单片机密码锁的设计.docx（58页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
基于51单片机密码锁的设计
电子密码锁是一种通过输入密码来控制芯片或电路工作，从而控制机械开关的闭合，完成密码锁的开锁、闭锁任务的电子产品。
它有很多的种类，包括简易的电路产品，也有性价比比较高的基于芯片的产品。
现在应用比较多的电子密码锁主要以芯片为主，内部通过编程实现实际功能。
本次毕业设计通过单片机C51语言编写密码程序，用3-8译码器和74LS138驱动的数码管来显示密码数字数码管以“—”来实时显示当前输入密码的个数。
{94%：
当输入密码正确时，对应的指示灯变亮；当密码不正确时，另一个对应的指示灯变亮并且发出蜂鸣声报警。
}
关键词：
AT89S51；单元电路；密码程序；C51语言；电子密码锁
目录
第一章绪论1
1.1电子密码锁的背景1
1.2电子密码锁的发展趋势1
1.3本设计要实现的目标2
第二章系统方案对比与确认4
2.1系统基本方案4
2.1.1系统框图4
2.1.2各模块方案选择与论证5
2.1.3系统各模块的最终方案5
第三章系统的硬件设计与实现11
3.1系统硬件概述11
3.2主要单元电路的设计12
3.2.1键盘扫描模块电路的设计11
3.2.2单片机控制模块电路的设计11
3.2.3声光报警模块电路的设计11
3.2.4数码显示模块电路的设计11
第四章系统软件设计17
4.1系统软件的概述17
4.2子程序的设计19
4.2.1自检子程序17
4.2.2键盘扫描子程序17
4.2.3位移子程序18
4.2.4开锁子程序17
4.2.5修改密码子程序18
第五章系统仿真与调试21
5.1系统仿真过程21
5.2仿真调试过程中遇到的困难及解决方法21
致谢22
参考文献22
附录1系统电路图22
附录2系统程序22
附录3系统使用说明书22
第一章绪论
1.1电子密码锁的背景
{44%：
由于应用科技的不断发展，锁的成员已经包括声控锁、电子锁、磁性锁、密码锁、机械锁等等。
}{
46%：
开锁时，在金属钥匙的基础上，添加一种或多种密码，并组合不同图像，不同声音等（如视网膜、指纹等
）来控制锁的开启。
}大大提高了锁的安全等级，人们对自己的财产安全也有了更多的保障。
现如今越来越多
的人开始应用安全信息系统，尤其是在财产安全、隐私保护。
机密保护等方面发挥了重大的作用。
{41%：
在
安全系统的组成部分中，电子密码锁是不可或缺的，因此对于电子密码锁的研究和设计是有很大价值的。
}
1.2电子密码锁的发展趋势
在实际生活中，家庭住宅和公司的安全防范，以及公司文档文件，各种收据报表等的存储安全都需要用锁来进
行保证。
传统锁具主要有弹子锁，机械密码锁等，结构简单的安全性得不到保证，结构复杂的成本却不是一般人
能负担得起的。
{46%：
如果使用多个传统锁具的时候，用户就需要携带多把钥匙。
}{66%：
携带不方便且一
旦钥匙丢失，安全性也会大打折扣。
}正是由于传统锁具功能的不完善和一些无法改进的特性，用“密码”来代
替传统锁具的关键“钥匙”的功能，这种新的概念一被人提出，就受到很大的关注。
{47%：
密码锁的出现为人
们的工作生活带来了极大的便利，带来的是锁具行业的一次全面升级。
}当然。
由于前期电子器件的限制，只
能依靠最简单的模拟电子开关来控制锁的开关，制作工序也相对简单，所以初期的电子锁的安全性差，种类也比较
少。
{87%：
后来出现基于EDA来实现的电路，结构复杂电子元件繁多，也有使用早先的20引角的2051系列单片
机来实现的，缺点是密码简单，易破解。
}{89%：
随着电子元件的进一步发展，电子密码控制系统也出现了很
多种类，功能日益强大，}使用更加方便，安全保密性更强，出现了感应原件加密码的双重保护，真正意义上实
现了电子加密，{70%：
用户使用密码或电子钥匙其中的任意一种，都是打不开锁的。
}{66%：
随着电子元件
的发展和人们对安全性要求的不断提高出现了各种各样类型的电子密码锁。
}包括更多的特定需求的电子密码锁
逐渐被发明出来，它们同样具有安全，方便等特性。
{56%：
但这类产品有自己的局限性，只能针对特定声音、
指纹或有效卡有效，且不能实现远程控制，适应于小众，即安全性要求高并且由个人使用的柜、箱、房门等。
}
实际生活中人体生物特征、图形图像和数字、字符、时间等要素均能成为钥匙的电子信息，对这些电子信息进行实
际业务需求的组合和融合，{64%：
可以使电子密码锁获得更高等级的安全性。
}目前应用此类电子密码锁比
较多的有银行金库等，其安全等级要求高，且防范非常严，需要使用多种组合信息密码吗才能打开相应的电子密码
锁，这对于不法之徒来说就是不可跨过的鸿沟。
组合使用各种电子密码锁的开锁信息，对于电子密码锁产品的
多样化有很大的促进作用，{60%：
可以预见，组合各种电子信息将是电子密码锁的未来发展方向。
}
1.3设计实现功能和效果
{43%：
此次设计的电子密码锁的核心芯片为AT89S51，结合数码管显示电路、声光报警电路、键盘扫描电路
等，}{74%：
实现电子密码锁的基本功能，主要具有如下功能：
}
{73%：
（1）密码通过数字键盘输入，当输入密码正确时，将锁打开。
}
（2）键盘锁定和报警。
{69%：
首次密码输入错误数码管显示错误提示，密码输入次数超过3次，蜂鸣器报
警同时锁定键盘。
}
（3）输入密码功能：
{57%：
当按下一位数字键时，最右边的数码管显示一个“—”，同时将已经输入的所
有“—”依次向左移动一位。
}
（4）清除密码功能：
{73%：
按下清除键时清除输入的所有值并清除所有显示。
}
第二章系统方案对比与确认
2.1系统基本方案
2.1.1系统设计框图
{91%：
电子密码锁由以下5个部分组成，如图2.1所示：
}
图2.1电子密码锁系统图
键盘部分：
由4×4数字按键开关组成。
电源部分：
{79%：
由+5V的直流稳压电源给整个系统运行供电。
}
单片机控制部分：
{60%：
采用单片机AT89S51，支持ISP在线编程技术，便于烧写程序。
}
显示部分：
{79%：
采用六个数码管实时显示输入的数据；}
报警部分：
{采用发光二极管和蜂鸣器做声光报警。
}
2.1.2各部分方案对比与确认
（1）单片机的选择
方案一：
{采用AT89C51单片机，它可以与其它51系列的单片机兼容、内部ROM全部采用FLASHROM、最高
时钟频率可达24MHz且能以3V超低压工作。
}{但不支持ISP在线编程技术、内部ROM仅为4KB不利于
功能扩展。
}
方案二：
{采用AT98S51单片机，它具同时被AT98C51的全部功能外，还支持ISP在线编程技术且内部ROM为
8KB有利于功能扩展。
}
（2）键盘的选择
方案一：
使用独立式按键来控制
{93%：
使用独立式按键来控制数码管的显示，这样需要很多的按键，每个按键实现一个能够实现，易于控制
，}{程序编写简单，但是每个按键都要接上拉电阻，占用了单片机大量的I/O接口资源，要对单片机外
扩I/O口，}{并且在电路焊接方面又不方便，还要浪费大量的资源，提高了成本。
}
方案二：
采用矩阵式键来控制
{把按键按行列组成矩阵，在行列交点上都对应有一个键，这样使用的按键要少，为判定有无键被按下
以及被按键的位置，这种称为键扫描法。
}{这样虽然提高了编程难度，但是节约了单片机大量的I/O口
，免去了上拉电阻为焊接带来了方便，提高了整块电路板的美观度。
}
（3）显示模块的选择
方案一：
数码管静态显示
{采用LED数码管静态显示方法，电路容易理解，驱动程序简单，但需要每个数码管都要一块74
LS47来驱动显示，}{增高了成本，浪费系统硬件资源，而需要占用单片机多个I/O口。
}
方案二：
数码管动态显示
{采用LED数码管动态扫显示方法，只需一块数码管驱动器芯片和一块译码器芯片就可以驱动多个数码
管，}{价格便宜，只需要7个I/O口就可以同时驱动8个数码管显示。
}{硬件利用效率高，驱
动程序容易理解和编程。
}
方案三：
液晶显示
{采用LCD液晶显示，显示的位数多，由单片机驱动。
}此方案有美观、显示清晰多样的优点。
{
但同时液晶显示器的驱动程序复杂，编程困难，成本高，价格昂贵，浪费大量的资源。
}
（4）数码管驱动选择
{采用74LS47驱动数码管和74LS138译码器来控制数码管的COM端，}{因为74LS47只能驱动
共阳数码管，而74LS138的输出为低电平有效。
}{因此，在74LS138的输出端加入反向器才可以接到数码
管的COM端。
}
方案一：
74LS04芯片的选择
{采用74LS04芯片做反向器，74LS47是集成六反向器芯片，刚好可驱动六个数码管，但是它的输入输
出引脚两边均分布，}{造成跳线较多给电路焊接时带来麻烦影响了整块电路的美观度。
}
方案二：
三极管的选择
{三极管也具有反向的功能，采用的是PNP管，电路的连接中又方便，减少了跳线提高美观度。
}
（5）报警模块的选择
方案一：
{采用语音报警，虽然可以使整个系统更加完美，但是会使程序更加复杂而且提高了整个系统的造价。
}
方案二：
{采用发光二极管和蜂鸣器来报警，可以发出声光报警且降低了成本。
}
2.1.3系统各模块的最终方案
{结合整个系统的功能、成本、美观度等综合考虑，用AT89S
升级会员 