基于单片机的4位密码锁的课程设计本科论文.docx
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基于单片机的4位密码锁的课程设计本科论文
科学技术学院
SCIENCE&TECHNOLOGYCOLLEGEOF
NANCHANGUNIVERSITY
《课程设计》报告
REPORTONCURRICULUMDESIGN
题目基于单片机的电子密码锁控制器
学科部、系：
信息学科部、电子系
专业班级：
电子信息工程
学号：
学生姓名：
指导教师：
起讫日期：
2016.11.14——2016.11.25
基于单片机的电子密码锁控制器
专业：
电子信息工程学号：
学生姓名：
指导教师：
摘要
随着科技和人们的生活水平的提高，如何实现家庭防盗这一问题也变的尤其的突出，传统机械锁构造简单，被撬事件屡见不鲜；电子锁其保密性高，使用灵活性好，安全系数高，受到了广大用户的青睐。
本设计以单片机AT89C51作为密码锁监控装置的检测和控制核心，分为主机控制和从机执行机构。
实现钥匙信息在主机上的初步认证注册、密码信息的加密、钥匙丢失报废等功能。
根据51单片机之间的串行通信原理，这便于对密码信息的随机加密和保护。
而且采用键盘输入的电子密码锁有较高的优势。
采用数字信号编码和二次调制方式，不仅可以实现多路信息的控制，提高信号传输的抗干扰性，减少错误动作，而且功率消耗低；反应速度快、传输效率高、工作稳定可靠等。
软件设计采用自上而下的模块化设计思想，以使系统朝着分布式、小型化方向发展，增强系统的可扩展性和运行的稳定性。
测试结果表明，本系统各项功能已达到本设计的所有要求。
关键词：
单片机；密码锁；单片机设计，电子锁。
设计达到的目的:
1.系统通过4×4的矩阵键盘输入或设定开锁密码。
2.可以通过LCD查看已输入的字符个数[显示为****]
3．密码输入正确，LCD显示“开”状态，继电器闭合；密码连续3次输入错误，报警
4.可以通过特殊的按键方法清除用户密码[如同时按下特定的多个键。
目录
第一章基于单片机的电子密码锁控制器的概述1
1.1、课题背景和意义1
1.2、电子密码锁发展趋势 1
第二章设计方案的选择和确定2
2.1电子密码锁设计的具体要求 2
2.2总体设计方案选定3
第三章系统硬件设计4
3.1系统设计框图4
3.2AT89C51简介 4
3.31602简介6
3.3.1引脚说明6
3.3.2指令说明：
6
3.3.3地址表7
3.3.4文字组表8
3.4系统设计结构图 9
3.5系统的工作原理说明 9
3.6硬件电路的设计9
3.6.1最小系统的设计9
3.6.2芯片擦除11
3.6.3开锁机构11
3.6.4键盘设计12
第四章系统软件设计13
4.1复位以及振荡电路 13
4.23X4矩阵键盘 14
4.3报警器 14
4.4液晶显示电路 15
4.5串口输入电路图 15
第五章性能测试与分析15
第六章附件19
1程序流程图 19
2原理图19
3源程序20
课程设计成绩评定表26
第1章基于单片机的电子密码锁控制器的概述
1.1、课题背景和意义
随着电子技术和计算机技术的飞速发展，单片机性能不断完善，性能价格比显著提高，技术日趋完善。
由于单片机具有体积小、重量轻、价格便宜、功耗低、控制功能强及运算速度快等特点，因而在国民经济建设、军事及家用电器等各个领域均得到了广泛的应用。
本设计利用单片机及附加电子元器件实现数据采集和控制算法，来完成某一实际功能，检验并提高同学对整体电路设计和把握能力，了解单片机系统设计流程，以及电路板的实际制作和调试能力。
同时也加强对数字电路、单片机和微机原理等课程知识的实际应用能力，也为同类产品的进一步发展奠定理论和实践基础。
随着人们生活水平的提高和安全意识的加强，对安全的要求也就越来越高。
锁自古以来就是把守护门的铁将军，人们对它要求甚高，既要安全可靠的防盗，又要使用方便，这也是制锁者长期以来研制的主题。
随着电子技术的发展，各类电子产品应运而生，电子密码锁就是其中之一。
据有关资料介绍，电子密码锁的研究从20世纪30年代就开始了，在一些特殊场所早就有所应用。
这种锁是通过键盘输入一组密码完成开锁过程。
研究这种锁的初衷，就是为提高锁的安全性。
由于电子锁的密钥量（密码量）极大，可以与机械锁配合使用，并且可以避免因钥匙被仿制而留下安全隐患。
电子锁只需记住一组密码，无需携带金属钥匙，免除了人们携带金属钥匙的烦恼，而被越来越多的人所欣赏。
电子锁的种类繁多，例如数码锁，指纹锁，磁卡锁，IC卡锁，生物锁等。
但较实用的还是按键式电子密码锁。
20世纪80年代后，随着电子锁专用集成电路的出现，电子锁的体积缩小，可靠性提高，成本较高，是适合使用在安全性要求较高的场合，且需要有电源提供能量，使用还局限在一定范围，难以普及，所以对它的研究一直没有明显进展。
目前，在西方发达国家，电子密码锁技术相对先进，种类齐全，电子密码锁已被广泛应用于智能门禁系统中，通过多种更加安全，更加可靠的技术实现大门的管理。
在我国电子锁整体水平尚处于国际上70年代左右，电子密码锁的成本还很高，市场上仍以按键电子锁为主，按键式和卡片钥匙式电子锁已引进国际先进水平，现国内有几个厂生产供应市场。
但国内自行研制开发的电子锁，其市场结构尚未形成，应用还不广泛。
国内的不少企业也引进了世界上先进的技术，发展前景非常可观。
希望通过不断的努力，使电子密码锁在我国也能得到广泛应用
1.2、电子密码锁发展趋势
电子密码锁应用于金融业，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，金融行业电子密码锁的应用主要集中在前两个层面上。
下面将介绍几种在金融行业中使用较多的电子密码锁以及它们的技术发展方向。
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，让电子密码锁“软、硬不吃”。
一般情况下，锁具防盗的关键是锁身外壳、闭锁的部件的强度、锁止型式、配合间隙和布局。
提高电子密码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，根据电子密码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，电子密码锁的性能至关重要。
由于数字、字符、图形图像、人体生物特征和时间等要素均可成为钥匙的电子信息，组合使用这些信息能够使电子密码锁获得高度的保密性，如防范森严的金库，需要使用复合信息密码的电子密码锁，这样对盗贼而言是“道高一尺、魔高一丈”。
组合使用信息也能够使电子密码锁获得无穷扩展的可能，使产品多样化，对用户而言是“千挑百选、自得其所”。
经过了一个学期单片机的的学习，通过本次课程设计，了解电子锁的基本工作原理，通过对已学习的AT89C51型单片机，熟悉AT89C51并行接口的各种工作方式和应用，并且掌握AT89C51计数器/定时器的工作方式和应用编程外部中断的方法，以及对液晶显示问题的解决。
掌握单片机的设计步骤方法，继而达到能设计单片机实际应用的目的。
第2章设计方案的选择和确定
2.1电子密码锁设计的具体要求
1.系统通过3×4的矩阵键盘输入或设定开锁密码。
2.可以通过LCD查看已输入的字符个数[显示为****]
3．密码输入正确，LCD显示“开”状态，继电器闭合；密码连续3次输入错误，报警
4.可以通过特殊的按键方法清除用户密码[如同时按下特定的多个键。
5.在熟悉掌握单片机的各种资源与运用方法的基础上，基于KEIL与PROTEUS软件平台完成以下设计内容：
完成3×4键盘扫描。
键盘分布如下：
6.利用1602显示如下内容：
1开机时仅在屏幕第一行显示“Welcome!
”
2按下密码输入键后仅在屏幕第一行显示“Putin：
”
3输入密码时每按一个数字，在屏幕第二行输出一个*。
四个密码输入完成后屏幕显示内容：
Putin:
****
4按下确认键输入的密码正确时，输出流水灯。
同时屏显“Right！
”，屏幕显示内容：
Right！
****
5按下确认键后，输入错误的密码时，用发光二极管报警。
发光二极管的亮灭周期为0.3S。
同时在1602上显示“Error!
”屏幕显示内容：
Error!
****
1，按下输入键后，输入四个以上数字键时，产生的结果与输入错误密码时相同。
2，在密码正确的情况下进行密码修改。
通过外部中断0输入密码修改信号。
密码修改完成后在屏幕上显示出所修改的密码值。
如下：
Right！
1314
2.2总体设计方案选定
采用一种是用以AT89C51为核心的单片机控制方案。
选用单片机AT89C52作为本设计的核心元件，利用单片机灵活的编程设计和丰富的IO端口，及其控制的准确性，实现基本的密码锁功能。
在单片机的外围电路外接输入键盘用于密码的输入和一些功能的控制，外接LCD1602显示器用于显示作用。
其原理如下图2.1所示：
图1单片机控制密码锁原理图
可以看出该方案控制灵活准确性好且保密性强还具有扩展功能，根据现实生活的需要此次设计采用此方案。
第3章系统硬件设计
3.1系统设计框图
图2
3.2AT89C51简介
AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFalsh Programmableand Erasable Read OnlyMemory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。
单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。
该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种控制器。
主要特性：
·与MCS-51兼容
·4K字节可编程闪烁存储器
·寿命：
1000写/擦循环
·数据保留时间：
10年
·全静态工作：
0Hz-24MHz
·三级程序存储器锁定
·128×8位内部RAM
·32可编程I/O线
·两个16位定时器/计数器
·5个中断源
·可编程串行通道
·低功耗的闲置和掉电模式
·片内振荡器和时钟电路
图3
3.31602简介
1602B外观如下图所示：
图4
3.3.1引脚说明
编号
符号
引脚说明
编号
符号
引脚说明
1
VSS
电源地
9
D2
双向数据口
2
VDD
电源正极
10
D3
双向数据口
3
VL
对比度调节
11
D4
双向数据口
4
RS
数据/命令选择
12
D5
双向数据口
5
R/W
读/写选择
13
D6
双向数据口
6
E
模块使能端
14
D7
双向数据口
7
D0
双向数据口
15
BL
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