单片机万年历电子密码锁毕业设计 精品.docx

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单片机万年历电子密码锁毕业设计精品

襄樊学院毕业论文（设计）任务书

毕业论文（设计）题目带有万年历的办公电子密码锁的制作

学生姓名王山山专业自动化班级0711指导老师贾巍

一、毕业论文（设计）的主要内容及要求：

1、本设计的任务是,设计一个基于51带有万年历的办工电子密码锁。

它采用RS-232接口为其提供程序下载，设备上的所有功能全部采用模块化设计，该装置的基本组成有：

STC89C52单片机,另外还部分辅助模块，主要包括1602液晶显示单元电路、DS1302时钟芯片控制单元电路、RS-232串行接口单元电路、外部存储器单元电路、继电器控制锁单元电路、蜂鸣器控制单元电路、矩阵键盘单元电路，要求实验板结构紧凑，其体积小巧，功能齐全，设计应具有实际应用价值。

2、进行系统硬件电路设计，画出系统硬件原理图。

3、购买相关元器件，焊接各个功能模块。

4、进行硬件电路和软件的调试。

5、在设计的基础上完成毕业论文（1.0-1.2万字）。

二、毕业论文（设计）应收集的资料及主要参考文献：

[1]华成英，童诗白.模拟电子技术基础[M]北京：

高等教育出版社，2006

[2]杨路明.C语言程序设计教程[M]北京：

北京邮电大学出版社，2005

[3]胡骅，陈明.Protel99SE原理图与PCB设计[M]北京：

机械工业出版社，2005

[4]王振营，李满，杨君.ProtelDXP2004电路设计与制版实用教程[M].北京：

中国铁道出版社，2006,（6）

[6]罗政球.提高电子电路抗干扰能力经验谈[J].电子制作,2006,（10）

[7]胡汉才.单片机原理及其接口技术[M].北京：

清华大学出版社，2006,3

[10]陆东旭，甄钊博.自制简单的51开发板[J].电子制作,2008,（01）

[11]吴金戌.8051单片机实践与应用研究[M].北京：

清华大学出版社，2002,（09）

[12]居荣，郭怡倩.DS18B20在温控系统中的应用[J].农机化研究，2005

（1）：

224-226

[13]薄晶杰,潘卫华,韩璞.实时时钟芯片在智能氧量仪中的应用[J].微计算机信息,2009,（04）:

147-148,227

[14]能昌会.时钟芯片DS1302在单片机系统中的应用[J]电子制作,2007,（11）

[15]蒋敏.从Proteus仿真设计到实际产品制作[J].科技创新导报,2009,（02）:

21,23

[16]孙涵芳，徐爱卿.MC-51/96系统单片机原理及其应用[M].北京:

北京航空航天大学出版社,2002,（12）

[17]朱定华.单片机微机原理与应用[M].北京:

清华大学出版社,2003.

[18]李全利.单片机原理与接口技术[M].北京:

高等教育出版社,2004.

[19]李树华,郭改枝.温湿度监测系统及非线性软件校正[J].传感器技术,2003,22（12）:

70-72.

[20]侯振鹏.嵌入式C语言程序设计-使用MCS-51[M].人民邮电出版社，2006

[21]王东锋，王会良，董冠强.单片机C语言应用100例[M].电子工业出版社2009,（07）

[22]丁明亮，唐前辉.51单片机应用设计与仿真——基于KeilC与Proteus[M].北京航空航天大学出版社，2009，（02）

[23]潘永雄，沙河.电子线路CAD实用教程[M].西安电子科技大学出版社,2007,（07）

[24]王宏文.自动化专业英语教程[M].机械工业出版社，2009，（02）

[25]张荣标.微型计算机原理与接口技术[M].机械工业出版社，2008，（07）

襄樊学院物理与电子工程学院

2011届本科毕业论文开题报告

论文题目带有万年历的办公电子密码锁的制作

班级07自动化

姓名王山山

学号07131032

指导教师（职称）贾巍

填表日期年月日

一、选题的意义和研究现状

1．选题的理论意义、学术价值或实践价值

随着人们生活水平的提高，如何实现私人物品防盗、防窃这一问题也越来越受人们关注，传统机械锁由于构造简单，易被撬。

电子锁是采用单片机等电子电路控制，以继电器或者微型电机和锁体等作为执行装置的机电一体化锁具，采用键盘方式输入开锁密码。

相比传于统的机械式锁，电子锁不需要使用钥匙，除去了钥匙的限制，只需知道密码即可开启，而且密码可以随时调整，在保密性和精度上都是传统锁不可比拟的。

此外在安全技术防范方面，具有防盗报警功能的电子锁也越来越受的人们的青睐。

它不仅克服了机械锁安全性能差的缺点，而且使用方便。

人们不必接触锁体本身，仅需按键就可开锁，在外观等方面也更人性化。

论文提出的密码锁主要控制芯片为STC89C52单片机,另外还部分辅助模块，主要包括1602液晶显示单元电路、DS1302时钟芯片控制单元电路、RS-232串行接口单元电路、外部存储器单元电路、继电器控制锁单元电路、蜂鸣器控制单元电路、矩阵键盘单元电路等。

主要通过DS1302实现万年历功能，通过1602液晶显示时间，用AT24C01储存6位数密码并由1602液晶显示密码的输入和更改，输入和更改有矩阵键盘实现，通过各个模块的配合作用实现办公电子密码锁的功能。

电子锁能够广泛地应用于超市、住家、办公单位等许多场所，具有很强的开发研究价值。

通过电子密码锁设计掌握单片机的原理及应用。

2．与选题相关的研究现状及发展趋势

本设计电子锁，它是以51系列单片机（AT89C52）为核心，配以相应硬件电路，完成密码的设置、存贮、识别和显示、驱动电磁执行器并检测其驱动电流值、接收传感器送来的报警信号、发送数据等功能。

单片机接收键入的代码，并与存贮在EEPROM中的密码进行比较，如果密码正确，则驱动电磁执行器开锁;如果密码不正确，则允许操作人员重新输入密码，最多可输入三次;如果三次都不正确，则单片机通过通信线路报警。

单片机将每次开锁操作和此时电磁执行器的驱动电流值作为状态信息发送给蜂鸣器。

电子锁在安全技术防范领域，具有防盗报警功能的电子密码锁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。

论文所提出的电子锁，主要是真对于办公所用，主要解决了传统抽屉、箱柜的安全问题。

因此在有其基本功能上增加了万年历和定时功能方便用户使用，使产品更加人性化，更方便大众。

传统办公所用机械锁，一般钥匙较小且多杂，很易丢失，开锁时由于钥匙多很难一次找对所要用的钥匙给主人带来不必要的麻烦。

此电子锁只需记忆密码，不必带上文所说的烦杂的钥匙，解决了钥匙容易弄错的问题。

而且该电子锁设有主密码，当密码忘记时可以用主密码请求密码初始化，解决钥匙易丢失的问题，因此方便实用。

3．主要参考文献

[1]华成英，童诗白.模拟电子技术基础[M]北京：

高等教育出版社，2006

[2]杨路明.C语言程序设计教程[M]北京：

北京邮电大学出版社，2005

[3]胡骅，陈明.Protel99SE原理图与PCB设计[M]北京：

机械工业出版社，2005

[4]王振营，李满，杨君.ProtelDXP2004电路设计与制版实用教程[M].北京：

中国铁道出版社，2006,（6）

[5]罗政球.提高电子电路抗干扰能力经验谈[J].电子制作,2006,（10）

[6]胡汉才.单片机原理及其接口技术[M].北京：

清华大学出版社，2006,3

[7]吴金戌.8051单片机实践与应用研究[M].北京：

清华大学出版社，2002,（09）

[8]能昌会.时钟芯片DS1302在单片机系统中的应用[J]电子制作,2007,（11）

[9]蒋敏.从Proteus仿真设计到实际产品制作[J].科技创新导报,2009,（02）:

21,23

[10]魏琰,沈华.一种高速数据采集系统的实现[J].科技情报开发与经济，2007,17

（2），216,217,223

[11]白延敏.51单片机典型系统开发实例精讲[M].北京：

电子工业出版社，2008

[12]汪锋锁,曾璐.基于VC6.0的单片机和PC简易通信设计[J].科技情报开发与经济,2007,17（3），234-235

[13]张红,于平,程文播.基于单片机控制的LED点阵显示屏系统[J].微计算机信息,2009,（02）:

92-93

[14]许文斌.Proteus与单片机实时动态仿真研究[J].中国新技术新产品,2008，（11）

[15]柳春锋,戴学丰.电子设计自动化（EDA）教程[M]．北京:

北京理工大学出版社,2005．

[16]周润景,袁伟亭,景晓松.Proteus在MCS-51&ARM7系统中的应用百例[M]．北京:

电子工业出版社,2006．

[17]谢希仁.计算机网络（第4版）[M].北京:

电子工业出版社,2004

[18]汪涛,罗洪平,陶纯匡.RS232串口通信在CCD在线测量中的应用[J].系统工程与电子技术,2005,27（10）:

1814-1816.

[19]孙涵芳、徐爱卿.MC-51/96系统单片机原理及其应用[M].北京:

北京航空航天大学出版社,2002,（12）

[20]朱定华.单片机微机原理与应用[M].北京:

清华大学出版社,2003.

[21]李全利.单片机原理与接口技术[M].北京:

高等教育出版社,2004.

[22]李树华,郭改枝.温湿度监测系统及非线性软件校正[J].传感器术,2003,22（12）:

70-72.

[23]侯振鹏.嵌入式C语言程序设计-使用MCS-51[M].人民邮电出版社，2006

[24]王东锋，王会良，董冠强.单片机C语言应用100例[M].电子工业出版社2009,（07）

[25]丁明亮，唐前辉.51单片机应用设计与仿真——基于KeilC与Proteus[M].北京航空航天大学出版社，2009，（02）

[26]潘永雄，沙河.电子线路CAD实用教程[M].西安电子科技大学出版社,2007,（07）

[27]王宏文.自动化专业英语教程[M].机械工业出版社，2009，（02）

[28]张荣标.微型计算机原理与接口技术[M].机械工业出版社，2008，（07）

二、研究方案

1．研究的思路与方法 

设计本课题时构思了两种方案：

一种是用以AT89C52为核心的单片机控制方案；另一种是用锁存器74LS373和CC14585数值比较器构成的数字逻辑电路控制方案。

考虑到单片机方案功能强大，集成度高，扩展方便，所以采用了第一种方案。

本文采用了单片机最小系统与功能模块分离，把单片机的所有引脚全部引出来，使各个功能模块化，从而使单片机和其它各模块协调起来实现密码、时钟等功能，所需元器件少，价格便宜，模块体积小巧适合安装到各办工桌上，方便使用。

通过Proteus7.5sp3绘制电路图，通过KeiluVision3编程，并实现电脑仿真，焊接电路。

2．研究的基本内容（大纲）

本论文的初步方案是：

先设计出整套系统要完成的功能，主要包括：

显示，控制，调整，储存等几个大的部分，然后根据各个大的部分单独设计功能模块，最后完成整个设计。

系统结构框图如下：

图1.1系统总框图

系统结构单元模块

根据设计的要求，本装置一共由9个模块组成，分别为：

189C51单片机最小系统模块；

2矩阵键盘模块；

31602液晶显示模块；

4RS-232通信模块；

5DS1302时钟模块

6AT2401存储模块

7继电器控制模块；

8稳压电源产生模块；

9蜂鸣器报警模块；

3．工作的主要阶段、进度及完成时间

1．第1周～第4周：

查阅资料，消化内容，形成方案，写出开题报告。

2．第5周～第6周：

根据开题报告进行设计，设计出各功能模块并画出其原理图。

3．第7周～第9周：

用Proteus7.5sp3绘制好电路图，并通过KeiluVision3写好程序，在电脑上仿真、调试。

4．第10周～第11周：

焊接出各主要功能模块并进行调试，发现问题并对原理图做进一步的修改。

5．第12周～第13周：

根据整个设计，写出毕业设计报告。

6．第14周：

论文文本打印，交老师审阅，进一步修改完善。

进行答辩。

学生签名：

年月日

指导教师意见：

指导教师签名：

日期：

襄樊学院

毕业论文（设计）

论文题目：

带有万年历的办公电子密码锁的制作

EnglishTopic：

Thedesignofofficeelectroniclockswithacalendar

系院：

物理与电子工程学院

专业：

自动化

班级：

0711

学生：

王山山

指导老师：

贾巍

年月日

带有万年历的办公电子密码锁的制作

摘要：

针对传统机械锁，不安全，不方便，不实用等问题,本设计提出了方便，实用，安全的电子锁，并带有时钟等功能。

本设计主要针对常用的办公设备，结合现代常用51单片机，实现了电子与机械的结合。

设计上的所有功能全部采用模块化设计，以51单片机为核心控制器件，另外包括矩阵键盘模块；1602液晶显示模块；RS-232通信模块；DS1302时钟模块；AT2401存储模块；继电器控制模块；稳压电源产生模块；蜂鸣器报警模块等9个功能模块。

各模块之间相互配合，完成单片机所有功能。

本文主要完成了对整个制作各个功能模块的电路设计，并编写相应的功能程序，对主要功能模块，分别编写了流程图。

由于设计体积小巧，又可以嵌入到常用的办公设备中，因此可供自己私人使用，也可以批量的生产，成本低，实用性强。

关键字：

51单片机；机械锁；电子锁；功能模块

Thedesignofofficeelectroniclockswithacalendar

Abstract：

Conventionalmechanicallocks,notsafe,inconvenient,notpracticalissues,thisdesignputsforwardtheconvenient,practical,safeelectroniclocks,andwithaclock,andotherfunctions.Thisdesignismainlyforcommonofficeequipment,combiningmoderncommon51SCM,realizethecombinationofelectronicandmechanical.Designallfunctionsalladoptmodulardesign,by51SCMasthecorecontroldevices,alsoincludesmatrixkeyboardmodule;1602LCDmodule;RS-232communicationmodule;DS1302clockmodule;AT2401storagemodule;Relaycontrolmodule;Manostatproducemodule;Buzzeralarmmoduleninefunctionmodules.Eachmodulemutualcooperation,completemicrocontrollerallfunctions.

Thispapermainlycompletionoftheentireproductioneachfunctionalmodulecircuitdesign,andwritethecorrespondingfunctionalprocedurestomainfunctionalmodules,separatelywrittentheflowchart.Bydesign,smallsize,andcanbeembeddedintocommonofficeequipment,sofortheirpersonaluse,canalsobatchproduction,lowcost,thefunctionisstrong

Keyword：

51MCU;mechanicallocks;electroniclocks;functionmodule

1绪论

单片机因其体积小、价格低、可靠性高，加上其非凡的嵌入式应用形态，可以广泛应用于计算机外部设备，机电一体化产品，工业实时控制，智能仪器仪表，通讯设备，家用电器等各个领域，在当今社会受到越来越广泛的关注。

投身到学习单片机的人也越来越多。

1971年intel公司研制出世界上第一个4位的微处理器；Intel公司的霍夫研制成功世界上第一块4位微处理器芯片Intel4004，标志着第一代微处理器问世，微处理器和微机时代从此开始。

1972年4月，霍夫等人开发出第一个8位微处理器Intel8008。

由于8008采用的是P沟道MOS微处理器，因此仍属第一代微处理器。

1973年intel公司研制出8位的微处理器8080；1973年8月，霍夫等人研制出8位微处理器Intel8080，以N沟道MOS电路取代了P沟道，第二代微处理器就此诞生。

主频2MHz的8080芯片运算速度比8008快10倍，可存取64KB存储器，使用了基于6微米技术的6000个晶体管，处理速度为0.64MIPS（MillionInstructionsPerSecond）。

1975年4月，MITS发布第一个通用型Altair8800，售价375美元，带有1KB存储器。

这是世界上第一台微型计算机。

1976年intel公司研制出MCS-48系列8位的单片机，这也是单片机的问世。

ilog公司于1976年开发的Z80微处理器，广泛用于微型计算机和工业自动控制设备。

当时，Zilog、Motorola和Intel在微处理器领域三足鼎立。

20世纪80年代初，Intel公司在MCS-48系列单片机的基础上，推出了MCS-51系列8位高档单片机。

MCS-51系列单片机无论是片内RAM容量，I/O口功能，系统扩展方面都有了很大的提高。

51单片机是经典的传统型单片机，其系列单片机产品繁多，主流地位已经形成，近年来推出的与80C51兼容的主要产品有：

ATMEL公司融入Flash存储器技术的AT89系列；Philips公司的80C51、80C552系列；华邦公司的W78C51、W77C51高速低价系列；ADI公司的ADμC8xx高精度ADC系列；LG公司的GMS90/97低压高速系列；Maxim公司的DS89C420高速（50MIPS）系列；Cygnal公司的C8051F系列高速SOC单片机。

目前大部分大学都是采用51单片机讲学，也是初学者入门最理想学习的单片机，本设计采用AT89C52单片机。

2系统总体设计

根据要实现的功能，所设计的系统总体框图如下，其中包括主要的模块以及各模块之间的联系。

通过各模块的配合完成本设计。

系统总框图如图1所示

图1系统总框图

系统结构单元模块

根据设计的要求，本装置一共由9个模块组成，分别为：

1、89C51单片机最小系统模块；

2、矩阵键盘模块；

3、1602液晶显示模块；

4、RS-232通信模块；

5、DS1302时钟模块

6、AT2401存储模块

7、继电器控制模块；

8、稳压电源产生模块；

9、蜂鸣器报警模块；

其中51单片机是整个系统的核心，由1602液晶显示时间及密码的输入和密码的修改。

矩阵键盘是系统的控制部分，分别由按键控制时间的调整、密码输入开锁、修改密码等功能，部分按键采用了复用。

DS1302为一时钟芯片，是时间的主要的控制部分，包括的时间正常运行，断电运行都在其中实现。

AT24C01为一存储芯片，主要用于密码的保存。

在输入密码的时候先由1602显示‘*’，待6位密码输入完后，再由读取存储器中的密码进行校对。

RS-232通信模块主要用于程序的下载，由KeilC生成的文件下载到单片机运行。

继电器用于模拟锁的开关，当密码输入正确后，继电器闭合。

蜂鸣器用于报警及按键的提示音，当密码输入三次错误后报警，每有按键按下就伴随提示音。

稳压电源为系统稳定5V电压。

以上各模块互相配合完成所有功能。

3系统各功能模块硬件原理设计

3.189C51单片机最小系统模块

51最小系统模块是整个系统的基础部分，其硬件电路图如图3.1所示，该系统采用51系列单片机中典型的代表芯片—增强型AT89S52。

该款单片机为美国ATMEL半导体公司研发的产品。

AT89S52采用的是传统的诺依曼型结构，单片机的引脚全部引出。

通过USB和稳压电源模块都可实现对系统供电，通过ISP在线编程功能，很好的解决了繁琐的拔出芯片烧写程序的麻烦。

电路图如图2所示

图251单片机最小系统

主要性能

1、与MCS-51单片机产品兼容；

2、8K字节在系统可编程Flash存储器；

3、1000次擦写周期；

4、全静态操作：

0Hz-33MHz；

5、三级加密程序存储器；

6、32个可编程I/O口线；

7、三个16位定时器/计数器；

8、六个中断源；

9、全双工UART串行通道；

10、低功耗空闲和掉电模式；

11、掉电后中断可唤醒；

12、看门狗定时器；

13、双数据指针；

14、掉电标识符；

在此单片机为整个系统的控制核心，各个模块的相互联系，都由单片机来协调。

单片机由编写程序来控制，包括按键的识别控制、时间的显示控制、密码的写入与读取控制等。

3.2矩阵键盘模块

按键模块为矩阵按键。

，为传统的4*4矩阵键盘，连接到单片机的P3口，实现时间调整和各功能的选择。

硬件电路图如图3所示

图3按键模块

矩阵式键盘的工作原理：

在矩阵式键盘中，每条水平线和垂直线在交叉处不直接连通，而是通过一个按键加以连接。

这样，一个端口（如P3口）就可以构成4*4=16个按键，比之直接将端口线用于键盘多出了一倍，而且线数越多，区别越明显，比如再多加一条线就可以构成20键的键盘。

由此可见，在需要的键数比较多时，采用矩阵法来做键盘是比较好的。

矩阵式结构的键盘显然比直接法要复杂一些，识别也要复杂一些，上图中，通常给P3口0xf0或0x0f再读取P3口。

这样，当按键没有按下时，所有的读取仍然为所给值，代表无键按下。

行线输出是低电平，一旦有键按下，则读取值不为原给定值，这样通过读入输入线的状态就可得知是否有键按下了。

在本设计中用了16个按键中的14个，包括0-9数字键，键值‘A‘、‘B’、‘E’、‘F’。

0-9为密码的输入按键，A键为输入错误重新输入，B键为时间调整选择功能键，E键为时间加及密码输入选择按键，F键为时间减及密码修改选择按键。

3.31602液晶显示模块

液晶显示模块为1602液晶。

其硬件电路图如图4示：

图41602液晶显示模块

1602是一种工业字符型液晶，能够同时显示16x02即32个字符。

采用标准的14脚（无背光）或16脚（带背光）接口，各引脚接口说明如表3.2所示，其主要技术参数如下：

◆显示容量:

16×2个字符

◆芯片工作电压:

4.5—5.5V

◆工作电流:

2.0mA（5.0V）