基于nrf24l01无线收发模块的无线输入密码锁毕业设计.docx
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基于nrf24l01无线收发模块的无线输入密码锁毕业设计
毕业设计（论文）
小区智能密码锁设计
姓名李兴华
学号28010201060
专业班级集成电路（IC）设计08
所在学院电子信息学院
指导教师（职称）王红航（讲师）
完成时间2012年4月
电子科技大学中山学院教务处制发
电子科技大学中山学院毕业设计（论文）任务书
题目名称
小区智能密码锁
设计（论文）的主要内容和要求
1、密码输入：
键盘输入:
每按下一个数字键，就输入一个数值，并在显示器上显示出该数值，同时将先前输入的数据依次左移一个数字位置。
无线输入:
采用2.4G蓝牙频率进行无线通信，输入密码时发射端与接收端以特定的协议进行频率跳变。
提高保密性。
2、密码清除：
按下清除键可以清除前面所有的输入值，清除成为“0000”。
该操作可通过键盘或遥控进行。
3、密码更改：
按下更改键可将目前的数码设定成新的密码。
该操作可通过键盘或遥控进行。
4、密码上锁：
按下上锁键可将密码锁上锁。
该操作可通过键盘或遥控进行。
5、密码解除：
按下确认键首先检查输入的密码是否正确，密码正确即开锁。
推荐参考文献
1、潘永雄．新编单片机原理与应用[M]．西安电子科技大学出版社．2003
2、荣政．C语言程序设计[M]．西安电子科技大学出版社．2006
预期目标和成果形式
学会如何查阅资料，掌握电子电路设计并熟练掌握单片机设计流程，熟练C语言软件设计平台KEIL的使用。
以及熟练掌握无线收发芯片NRF24L01的应用。
成果形式：
实物加论文。
起止时间
2011年9月20日至2012年4月30日
指导单位
电子信息学院
指导教师
王红航2011年9月25日
审核意见
审核签名
年月日
电子科技大学中山学院毕业设计（论文）成绩评定表
设计（撰写）过程
评语：
指导教师：
年月日
成绩
论文评阅
评语：
评阅教师：
年月日
成绩
论文答辩
评语：
答辩组长：
年月日
成绩
总分
审核人：
年月日
小区智能密码锁设计
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，采用AT24C02为掉电存储芯片。
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、掉电存储模块，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。
关键词：
STC89C52；AT24C02；电子密码锁；矩阵键盘；掉电保护；无线收发
TheDesignofResidentialIntelligentCipherLock
Abstract
Withthecontinuousdevelopmentofscienceandtechnology,people'sdemandsforsafeandsecureddevicesincreasehighlyindailylife.Inordertomeettherequirementsofthelockandtoincreasethesecurityofit,thekeywithpasswordsinsteadofthelockcomesintobeing.Thekeywithpasswordshastheadvantageofsafety,lowcost,lowpowerconsumptionandeasyoperation.
ThedesignuseSTC89C52MCUforthemainchipandAT24C02chipforstorageofthepower-down.Awirelessremotecontrollockwasdesigned,whichcanrepeatedlychangethepassword,alsoenjoypassworderroralarmfunctionsandwirelessunlockfunction.Thesystemincludes:
matrixkeyboardinputmodule,LCDdisplaymodule,erroralarmmodules,power-downmemorymodule,wirelessinputmodule.TheprogramminglanguageadoptedisClanguage.Thewholecircuitnotonlypocesseshighstabilityandlowcost,butalsoextendsalotoffunctions.
Keywords:
STC89C52;AT24C02;Electroniccodelock;Matrixkeyboard;Power-offprotection;Wirelesstransceiver
1绪论
1.1项目背景
目前，国内最常用的锁是20世纪50年代意大利人设计的机械锁，其结构简单、使用方便、价格便宜。
但在使用中暴露了很多缺点：
一是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。
据统计，每4000把锁中就有两把锁的钥匙齿牙相同或类似，安全性低。
二是钥匙一旦丢失，无论谁捡到都可以将锁打开。
三是机械锁的材料大多为黄铜质地较软，容易损坏。
四是机械钥匙容易被复制。
由于人们对锁的安全性，方便性等性能有更高的要求，许多智能锁（如指纹辨别、IC卡识别）也相继问世，这类产品针对特定的指纹或有效卡，能适用于保密要求高且仅供个别人使用的箱、柜、房间，但其成本一般较高，在一定程度上限制了这类产品的普及和和推广。
随着人们生活质量的提高和安全意识的加强，如何更好的防盗这一问题也变得尤为重要，传统的机械锁具由于其构造简单，带有锁孔，被撬的事件屡见不鲜，已远远不能满足人们的需要。
于是各种密码锁具广泛进入人们的生活和工作，因而密码锁的安全可靠性就变得至关重要。
电子式的密码锁，它具有成本低，密码量大，不易破译的优点，但是目前的电子密码锁系统大都采用的是固定式的键盘，键盘外漏很容易导致密码被窃。
而汽车电子锁是一键式开锁，开锁遥控一旦丢失将会导致任何持有该遥控的人都可以开锁。
论文针对目前市场上的密码锁具存在的缺点，设计出一款既能够通过无线键盘输入密码又带有键盘输入功能的密码锁，该产品具有很好的实用意义。
无线密码锁具能够在提高安全性的同时又能减少佩戴钥匙的重量。
能够做到一个遥控开多个锁，方便实用。
1.2项目的主要任务
本系统的设计主要是为了解决当前市面上传统锁具所存在的不足，而设计出一款无线遥控密码锁，本系统的具体功能实现如下：
1.设置密码
用户将想设置的密码通过密码修改键进行修改，首先按下密码修改键，然后再逐个输入旧密码，最后按下确认键，旧密码正确，即可进入新密码输入状态。
密码可以由用户自己任意设定（只支持8位及8位以下密码），在输入新密码时候需要二次确认，以防止误操作。
另外，带无线输入键盘，可以进行输入、修改密码等操作。
2.密码显示
为了帮助用户确认是否输入成功，特在电路中设置了液晶显示电路；而为了防止密码外泄，显示时，并不是显示用户按下的数字信息，而是以一个特定的字母符号提醒用户是否输入成功。
有键按下，就会显示出字符“*”。
若无键按下，则不会显示字符。
这样既巧妙的提醒了用户又保护了用户密码不被外泄，此乃本设计可靠性优点之一。
3.本机键开锁
当用户键入正确密码后，再按确认键，便会自动开锁，如果键入完密码后不按确认键，默认放弃开锁。
4.密码错误报警
当用户键入错误密码时，系统就会报警，液晶上会有错误提示。
由蜂鸣器发出报警声。
当连续三次出现密码错误时，则系统会长期报警不止。
这时必须按复位方可停止。
此乃本设计安全可靠性之二。
5.遥控解锁
当有特殊情况发生时，或怕有人偷窥到密码时，或不想用键盘开锁时，可选用遥控器来解锁。
此乃本设计安全可靠性之三。
6.掉电存储
该设计使用AT24C02保存密码，支持复位保存，掉电保存功能。
在遇到突发情况，导致设备突然断电时，密码也不会丢失。
此乃本设计安全可靠性之四。
2方案论证
2.1主控芯片的选择
在本系统设计中所需要的I/O口为23个，综合各方面的因素考虑，本控制系统设计的硬件选用STC89C52作为主控中心。
STC89C52是一个低功耗，高性能的CMOS8位单片机，片内含8kBytesISP（In-systemprogrammable）的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256bytes的随机存取数据存储器（RAM）。
兼容标准MCS-51指令系统及80C52产品引脚结构。
其芯片内部集成了8位中央处理器和ISPFlash可反复擦写的存储单元。
STC89C52具有的特点如下：
40个引脚，Flash片内程序存储器8k字节，内部RAM256字节，32个双向输入/输出（I/O）口，1个6向量两级中断结构，具有16位可编程定时计数器3个，全双工串行通信口1个，片内振荡器及时钟电路。
2.2无线模块的选择
在本系统中采用遥控方式来进行开锁的主要目的就是使锁的安全性更高，确保数据在传输过程中的准确无误，更加方便人们使用。
方案一
在最初设计本系统时首先想到的遥控开锁器件是红外开锁。
红外，作为无线通信方式的一种，具有实现简单、价格便宜等优点。
但通讯过程中不能改变要对准的方向，且中间不能有障碍物，遇障碍物通讯会中断，也就是说红外不能穿墙而过。
由于红外线的波长较长，对障碍物的衍射能力差，所以更适合应用在需要短距离无线通讯的场合，进行点对点的直线通信。
红外通讯技术的主要目的是取代线缆连接进行无线数据传输，功能单一，扩展性差。
另外，红外通信的保密性相对较差。
但本设计在保密性方面要求很高所以本方案不可行。
方案二
采用NRF24L01了作为无线通信器件。
NRF24L01单片无线收发器工作的载波频率为2.4GHz，因此在无线传输中具有传输速度快，无线信号空中停留时间短的优点。
既节省收发能量又能提高收发速度。
同时保密性方面也得到了极大的提高。
其通信协议以及数据的承载方式都极具加密性。
可以在一定范围内选择载波频率，且具有125个频点。
对于通信的加密性方面有极大帮助。
另外，NRF24L01模块性价比相对较高。
2.3键盘的选择
由于本系统要使用13个按键，其中数字键10个（0－9），特殊功能键3个，若使用独立式按键连接方式需要13个I/O口，这样一来I/O口的占用量太大，浪费I/O资源，所以选用4*4的矩阵键盘，这样可以省下5个I/O资源。
2.4液晶模块的选择
在设计本系统显示模块时首先想到的用来显示的器件是LCD1286或LCD1602，LCD12864液晶显示器可以显示数字、汉字和图形，但价格比较高。
LCD1602虽然价格比较便宜，但只能用于符号显示或数字的显示，不能显示汉字。
经过多方了解，查找。
最终定下了NOKIA5110液晶。
能够显示汉字，并且价格与LCD1602相当。
除此之外，该液晶具有所需I/O口少，体积小，编程方便等优点。
3小区智能密码锁硬件设计
3.1系统硬件的总体设计
本
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