电子密码锁毕业设计C51程序.docx
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电子密码锁毕业设计C51程序
泉州信息职业技术学院
毕业设计（论文）
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泉州信息学院教务处印制
带断电存储功能的电子密码锁设计
摘要
本文介绍一种基于单片机和串行EEPROM的智能密码锁，是密码锁设计中比较简单的一种，考虑到经济和水平的原因设计中扩展的功能还不够强大，但是其主要功能有键盘输入、LED数码管显示、加密、修改密码、密码检测、错误报警等简单易懂、使用方便、安全性能高等。
本设计采用AT89S52单片机为芯片主体，采用AT24C08为掉电存储器的芯片。
这种芯片稳定性高，成本低，还能扩展很多功能，如红外探测技术，指纹识别技术，语音识别技术，图像识别技术等，但本设计没有采用这些扩展。
它是采用AT89S52单片机和AT24C08串行EEPROM，通过AT89S52模拟I2C总线和AT24C08通讯，实现密码锁的功能。
在日常的生活和工作中,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。
若使用传统的机械式钥匙开锁，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。
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。
密码锁具有安全性高、成本低、功耗低、易操作等优点，本次设计使用ATMEL公司的AT89S52实现一基于单片机的电子密码锁的设计。
件调试电路板，完成本次毕业设计。
关键词：
AT89S52，AT24C08，密码锁，矩阵键盘
目录
第1章引言------------------------------------------------3
第2章方案论证---------------------------------------------4
2.1方案一：
采用数字电路控制方案--------------------------4
2.2方案二：
采用一种是用以AT89S51为核心的单片机控制方案---5
第3章硬件设计---------------------------------------------6
3.1功能模块---------------------------------------------6
3.2原理图---------------------------------------------9
3.3PCB图-----------------------------------------------9
3.4实物------------------------------------------------10
第4章软件设计--------------------------------------------11
4.1程序流程图-------------------------------------------11
4.2程序实现功能.----------------------------------------12
第5章总结-------------------------------------------------13
致谢语------------------------------------------------------14
参考文献---------------------------------------------------15
附录一程序-------------------------------------------------16
附录二元件清单--------------------------------------------22
第1章引言.
在日常的生活和工作中,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。
若使用传统的机械式钥匙开锁，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。
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。
密码锁具有安全性高、成本低、功耗低、易操作等优点。
在安全技术防范领域，具有防盗报警功能的电子密码锁逐渐代替传统的机械式密码锁，克服了机械式密码锁密码量少、安全性能差的缺点，使密码锁无论在技术上还是在性能上都大大提高一步。
随着大规模集成电路技术的发展，特别是单片机的问世，出现了带微处理器的智能密码锁，它除具有电子密码锁的功能外，还引入了智能化管理、专家分析系统等功能，从而使密码锁具有很高的安全性、可靠性，应用日益广泛。
随着人们对安全的重视和科技的发展，许多电子智能锁（指纹识别、IC卡辨认）已在国内外相继面世。
但是这些产品的特点是针对特定的指纹和有效卡，只能适用于保密要求的箱、柜、门等。
而且指纹识识别器若在公共场所使用存在容易机械损坏，IC卡还存在容易丢失、损坏等特点。
加上其成本较高，一定程度上限制了这类产品的普及和推广。
鉴于目前的技术水平与市场的接收程度，电子密码锁是这类电子防盗产品的主流。
本次设计使用ATMEL公司的AT89S52实现一基于单片机的电子密码锁的设计
第2章方案论证
设计本课题时构思了两种方案：
一种是用以AT89S52为核心的单片机控制方案；另一种是用以74LS112双JK触发器构成的数字逻辑电路控制方案。
考虑到数字电路方案原理过于简单，而且不能满足现在的安全需求，所以本文采用前一种方案。
2.1方案一：
采用数字电路控制方案
采用数字电路控制,其原理方框图如图2－1所示。
图2－1数字密码锁电路方案
采用数字密码锁电路的好处就是设计简单,用以74LS112双JK触发器构成的数字逻辑电路作为密码锁的核心控制，共设了9个用户输入键，其中只有4个是有效的密码按键，其它的都是干扰按键，若按下干扰键，键盘输入电路自动清零，原先输入的密码无效，需要重新输入；如果用户输入密码的时间超过40秒（一般情况下，用户不会超过40秒，若用户觉得不便，还可以修改）电路将报警80秒，若电路连续报警三次，电路将锁定键盘5分钟，防止他人的非法操作。
电路由两大部分组成：
密码锁电路和备用电源（UPS），其中设置UPS电源是为了防止因为停电造成的密码锁电路失效，使用户免遭麻烦。
密码锁电路包含：
键盘输入、密码修改、密码检测、开锁电路、执行电路、报警电路、键盘输入次数锁定电路。
2.2方案二：
采用一种是用以AT89S51为核心的单片机控制方案
以AT89S51为核心的单片机控制方案利用单片机灵活的编程设计和丰富的I/O端口，及其控制的准确性，不但能实现基本的密码锁功能，还能添加调电存储、声光提示甚至添加遥控控制功能。
其原理如图2－2所示。
图2－2单片机控制方案
通过比较以上两种方案，单片机方案有较大的活动空间，不但能实现所要求的功能而且能在很大的程度上扩展功能，而且还可以方便的对系统进行升级，所以我们采用后一种方案。
第3章硬件设计
3.1功能模块
3.11开锁电路设计
通过单片机送给开锁执行机构，将P3.5置低电平，密码正确指示灯亮，从而达到开锁的目的。
其原理如图3－1所示。
图3－1密码锁开锁示意图
3.12按键电路设计
由于设计要求使用矩阵键盘，所以本设计就彩行列式键盘，同时也能减少键盘与单片机接口时所占用的I/O口线的数目，在按键比较多的时候，通常采用这样方法，其原理如图3—2所示。
图3－2行列式键盘原理电路图
每一条水平（行线）与垂直线（列线）的交叉处不相通，而是通过一个按键来连通，利用这种行列式矩阵结构只需要N条行线和M条列线，即可组成具有N×M个按键的键盘。
在这种行列式矩阵键盘非键盘编码的单片机系统中，键盘处理程序首先执行等待按键并确认有无按键按下的程序段。
当确认有按键按下后，下一步就要识别哪一个按键按下。
对键的识别通常有两种方法：
一种是常用的逐行扫描查询法，另一种是速度较快的线反转法。
判断键盘中哪一个键被按下使通过将列线逐列置低电平后，检查行输入状态来实现的。
方法是：
依次给列线送低电平，然后查所有行线状态，如果全为1，则所按下的键不在此列；如果不全为1，则所按下的键必在此列，而且是在与零电平行线相交的交点上的那个键。
按键的操作面板如图图3－3所示。
共计数字键10个，功能键4个，键盘上还有2个指示灯和蜂鸣器。
图3－3按键操作面板示意图
其中10个数字键用来输入密码，另外4个功能键分别是：
A、B、C、D。
其中A键的功能是显示密码，B键的功能是确认输入的密码，C键的功能是当输入密码错误的时候，清除前面已经输入的数据，重新输入，D是用来进入修改密码的状态。
上面的两个指示灯L1、L2、是用来指示操作的状态：
L1是开门指示灯，正常的情况下无显示，当键盘动作且密码正确的时候，灯亮；L2是电源状态指示灯，当接通电源时，指示灯自动点亮，否则，灯灭。
面板上还有一个蜂鸣器，其功能是当用户输入密码错误时或密码输入错误次数超过了3次，鸣笛以示报警。
3.13显示电路设计
本系统设计的显示电路是为了给使用者以提示而设置的，选择四位连体共阳的数码管,本系统的显示采用并行显示的方式，只使用单片机的两个口P0口和P2口，就可以完成单片机的显示功能，显示电路的电路原理图如图3－4所示,P0口完成段码显示，P2口完成位选功能。
电路设定：
当密码输入错误次数达到三次以上时,显示”E”,当无输入\断电时,则关闭显示，当忘记密码,输错密码,判断密码正确无误时，可通过功能键进行显示更改密码及判断。
图3－4显示器原理图
3.14AT24C08断电存储单元的设计
断电存储单元的作用是在电源断开的时候，存储当前设定的信息。
AT24C08是ATMEL公司的8KB字节的电可擦除存储芯片，采用两线串行的总线和单片机通讯，电压最低可以到2.5V，额定电流为1mA，静态电流10Ua（5.5V），芯片内的资料可以在断电的情况下保存40年以上，而且采用8脚的DIP封装，使用方便。
其电路如图3－5所示。
图3－5断电存储电路原理图
由于AT24C08的数据线和地址线是复用的，采用串口的方式传送数据，所以只用两根线SCL（移位脉冲）和SDA（数据/地址）与单片机传送数据。
每当设定一次单价，系统就自动调用存储程序，将单价信息保存在芯片内；当系统重新上电的时候，自动调用读存储器程序，将存储器内的单价等信息，读到缓存单元中，供主程序使用。
3.15总体设计总框图
图3－6总体设计框图
3.2原理图
3.3PCB图
3.4实物
第4章软件设计
4.1程序流程图
图4－1主程序流程图图4－2修改密码流程图
图4－3键盘程序流程图图4－324c08程序流程图
4.2程序实现功能.
该主要由三部分组成：
4×4矩阵键盘接口电路、密码锁的控制电路、输出八段显示电路。
另外系统还有LED提示灯，报警蜂鸣器等，可分为以下几个模块：
垣残壁
（1）主程序模块
主程序主要完成初始化、检查有无按键按下、以及调用显示等等，其流程图如4-1所示。
（2）显示子程序
由于是分屏显示数据，所以就要用到4个显示子程序，分别是：
功能键显示密码状态子程序、修改密码显示子程序、判断密码输入正确提示子程序、密码输入错误次数超过3次后的锁定状态显示子程序，其流程图如4-2所示。
（3）键盘扫描及识别子程序
键盘采用查询的方式，放在主程序中，当没有按键按下的时候，单片机循环主程序，一旦有按键按下，便转向相应的子程序处理，处理结束再返回，其程序流程图如4-3所示。
（4）调电存储服务程序
当比较密码的时候，需要读AT24C08程序，将存储在芯片内的数据读到RAM中，然后和输入的密码相比较。
当修改密码的时候，需要把输入的密码保存到AT24C08中，并实现断电保护,其流程图如4-4所示。
第5章总结
以上为实习期间所设计的电子密码锁电路，它经过多次修改和整理，是一个能满足人们的基本要求，但因为水平有限，此电路中也存在一定的问题，譬如说电路的密码不能立即清除,数码管不是很亮，这可以通过增加电路解决，但过于复杂，本次设计未其中；
我感觉有很大的收获：
首先，通过学习使自己对课本上的知识可以应用于实际，使的理论与实际相结合，加深自己对课本知识的更好理解，同时实习也段练了我个人的动手能力：
能够充分利用图书馆去查阅资料，增加了许多课本以外的知识。
能对protel99、和KeiluVision等仿真软件操作，能达到学以致用。
对我们学生来说，理论与实际同样重要，这是我们以后在工作中说明自己能力的一个重要标准。
在做设计的过程中，我感受到了老师对学生的那种悔人不卷的精神，每天的固定时间，老师都来给我们指导，使我们少走弯路，顺利完成实习任务，请允许我向你们致意崇高的敬意，感谢你们，老师！
在没有做毕业设计以前，觉得毕业设计只是对知识的单纯总结，但是通过这次毕业设计发现自己的看法有点太片面，课程设计不仅是对前面所学知识的一种检验，也是对自己能力的一种提高，通过这次课程设计使自己明白了原来的那点知识是非常欠缺的，要学习的东西还很多，通过这次课程设计，明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作和生活中都应该不断的学习，努力提高自己的知识和综合素质。
在这次毕业设计中，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，发现我们所学的知识实在是有限，不过我们能够充分利用网络的优势去查阅资料。
在整个设计过程中懂得了许多东西，也培养了独立思考和设计的能力，树立了对知识应用的信心，相信会对今后的学习工作和生活有非常大的帮助，并且提高了自己的动手实践操作能力，使自己充分体会到了在设计过程中的成功喜悦。
虽然这个设计做的不怎么好，但是在设计过程中所学到的东西是这次课程设计的最大收获和财富，使我终身受益
致谢语
在此，，我很感谢我的指导老师陈海彬，在做毕业设计的过程中得到他的悉心指导，在论文行文过程中，多次帮助我分析思路，开拓视角，在我遇到困难想放弃的时候给予我最大的支持和鼓励。
从论文选题到搜集资料，从写稿到反复修改，期间经历了喜悦、聒噪、痛苦和彷徨，在写作论文的过程中心情是如此复杂，陈海彬老师始终认真负责地给予我深刻而细致地指导，在百忙之中抽出时间帮助我搜集文献资料，帮助我理清论文写作思路，对我的论文提出了诸多宝贵的意见和建议。
帮助我开拓研究思路，精心点拨、热忱鼓励。
正是老师的无私帮助与热忱鼓励，我的毕业论文才能够得以顺利完成，谢谢陈海彬老师。
他严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。
陈老师不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，在此谨向陈老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。
我还要感谢在一起愉快的度过毕业论文小组的同学们，正是由于你们的帮助和支持，我才能克服一个一个的困难和疑惑，直至本文的顺利完成。
我要感谢，非常感谢自己。
在论文的写作过程中，自己总是积极主动的，主动与老师同学们沟通，不耻下问。
通过写作论文，我更加深刻理解了“态度决定一切”这句话，论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意!
最后，再次对关心、帮助我的老师和同学表示衷心地感谢，感谢我的家人和那些永远也不能忘记的朋友，他们的支持与情感，是我永远的财富
参考文献
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17．黄纯，电子产品工艺【M】北京，电子工业出版社，2001
附录一程序及部分说明
#include
#include
unsigned
charb[14]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,
0x80,0x90,0xff,0xff,0xff,0xff};
unsignedcharc[4];
unsignedchara[4]={0xf1,0xf2,0xf4,0xf8},kk[8];
unsignedcharK,Key,ac,i,z,wr,ii;//ac表示数码管显示个数
sbitscl=P2^6;
sbitsda=P2^7;
sbitP35=P3^5;
sbitP34=P3^4;
//延时子程序
voiddelay（unsignedcharpp）//延迟时间等于pp*1ms
{
while（pp--）
{
unsignedcharj;
for（j=0;j<126;j++）;//j进行的内部循环，1次延迟8us,延迟1ms
}
}
voiddelayNOP（）
{
_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;
}
//开始位
voidstart（）
{
sda=1;
delayNOP（）;
scl=1;
delayNOP（）;
sda=0;
delayNOP（）;
}
//停止位
voidstop（）
{
sda=0;
delayNOP（）;
scl=1;
delayNOP（）;
sda=1;
delayNOP（）;
}
//应答//
voidrespons（）
{
unsignedchari;
scl=1;
delayNOP（）;
while（（sda==1）&&（i<250））i++;
scl=0;
delayNOP（）;
}
//总线初始化//
voidinit（）
{
sda=1;
delayNOP（）;
scl=1;
delayNOP（）;
}
//写字节//
voidwrite_byte（unsignedchardate）
{
unsignedchari,temp;
temp=date;
for（i=0;i<8;i++）
{
temp=temp<<1;
scl=0;
delayNOP（）;
sda=CY;
delayNOP（）;
scl=1;
delayNOP（）;
}
scl=0;
delayNOP（）;
sda=1;
delayNOP（）;
}
//读字节//
unsignedcharread_byte（）
{
unsignedchari,j,k;
scl=0;
delayNOP（）;
sda=1;
delayNOP（）;
for（i=0;i<8;i++）
{
scl=1;
delayNOP（）;
if（sda==1）
j=1;
else
j=0;
k=（k<<1）|j;
scl=0;
delayNOP（）;
}
returnk;
}
//写地址//
voidwrite_add（unsignedcharaddress,unsignedchardate）
{
start（）;
write_byte（0xa0）;
respons（）;
write_byte（address）;
respons（）;
write_byte（date）;
respons（）;
stop（）;
}
//读地址//
unsignedcharread_add（unsignedcharaddress）
{
unsignedchardate;
start（）;
write_byte（0xa0）;
respons（）;
write_byte（address）;
respons（）;
start（）;
write_byte（0xa1）;
respons（）;
date=read_byte（）;
stop（）;
returndate;
}
//功能//
voidfun1（）//功能键显示密码
{
for（z=0;z{
P0=c[z];
P2=read_add（wr++）;
c[3]=c[2];
c[2]=c[1];
c[1]=c[0];
c[0]=read_add（i++）;
}
}
voidfun2（）//判断密码
{
if（（（P0=read_add（i））!
=（P0=c[i]））&&（（P2=read_add（i））!
=（P2=a[i]）））
{
P34=0;
delay（100）;
P34=1;
ii++;
}
else
{
P35=0;
}
}
voidfun3（）//删除功能键
{
for（K=10;K<11;K++）
{
c[0]=c[1];
c[1]=c[2];
c[2]=c[3];
c[3]=b[K];
}
}
voidfun4（）//更改密码确认键
{
if（P35==0）
{
write_add（i,c[0]）;
write_add（wr,a[0]）;
delay（10）;
write_add（i+1,c[
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