无线电子锁的硬件系统设计毕业设计.docx

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无线电子锁的硬件系统设计毕业设计

无线电子锁的硬件系统设计

摘要

随着电子产品向智能化和微型化的不断发展，单片机已成为电子产品研制和开发中的首选控制器。

随着人们生活水平的提高，如何实现防盗也成为生活中尤其突出的问题，传统的机械锁由于其构造简单，安全性能低，无法满足人们的需要，电子锁的出现给这一问题带来了解决方案。

电子锁整个系统分为上位机控制，电子锁控制器，电子锁接收器三部分。

从经济实用的角度出发，采用AT89C51作为主芯片，结合外围的键盘输入、显示器、报警器、无线发射装置等来控制整个系统。

电子锁控制器处于中间控制环节，用RS485与上位机连接，用905无线天线发送开锁信号和接送锁的状态信号。

经试验证明，该无线电子锁具有设计方法合理，简单易行，成本低，安全实用等特点，符合机柜用锁要求。

关键词：

无线密码锁；单片机；键盘；

Abstract

Aselectronicproductsaredevelopingtowardsintelligenceandminiaturization,SCMhasbecomethepreferredcontrollerelectronicproductsresearchanddevelopment.Withtheimprovementofpeople'slivingstandards,howtoachievetheanti-thefthasbecomeparticularlyprominentprobleminlife,thetraditionalmechanicallockbecauseofitssimplestructure,safetyperformanceislow,unabletomeettheneedsofthepeople,electroniclockappearstothisproblembringssolutions.

Thewholesystemisdividedintoelectroniclockcontrolhostcomputer,electroniclockcontroller,electroniclockreceiverpartthree.Fromtheeconomicalpointofview,usingAT89C51asthemainchip,combinedwithexternalkeyboardinput,display,alarm,thewirelesstransmittingdevicetocontrolthewholesystem.

Electroniclockcontrollerinthemiddlecontrollink,connectingwithRS485andPC,with905wirelessantennatransmitstheunlockingsignalandtransfersthestateofthelocksignal.Provedbytheexperiment,thewirelesselectroniclockhastheadvantagesofreasonabledesignmethods,simple,lowcost,safeandpracticalfeatures,meetthecabinetlockrequest.

Keywords:

wirelesskeyboardpasswordlock;MCU;

第一章绪论

1.1引言

随着人们生活水平的提高，如何实现家庭防盗这一问题也变的尤其的突出，传统的机械锁由于其构造的简单，被撬的事件屡见不鲜，电子锁由于其保密性高，使用灵活性好，安全系数高，受到了广大用户的喜爱。

锁是置于可启闭的器物上,用以关住某个确定的空间范围或某种器具的,必须以钥匙或暗码打开的扣件。

锁具发展到现在已有若干年的历史了，人们对它的结构、机理也研究得很透彻，因此，不用钥匙就能打开的方法和工具也层出不穷。

现代人类文明社会里，由于社会中各种矛盾冲突十分剧烈，人们的思想道德观念，价值观念，文化修养水平等差异，群众中良莠不齐，善良的人们能够自觉规范自已的行为，“非礼不为”，虽无钥匙亦不会乱闯。

然而，那些毫无道德观念的盗贼却想方设法利用高科技手段撬门开锁，使广大居民防不胜防。

为什么会出现这种情况呢？

因为传统锁具都存在致命的弱点：

　　第一、锁芯采用常见的铜、铝、锌等材料，抵抗不了强力破坏；

　　第二、锁具制作工艺，技术落后，无法阻止技术手段的开启。

　　目前，市场上很多国内外的锁具，实际上都不具备真正的防盗功能。

在惯偷面前，两根钢丝或几件简单的工具就可以把这些锁打开，有的惯偷甚至公开扬言：

“没有我打不开的锁。

”其实，不是他们多高明，而是一般锁具技术原理太过简单。

面对这一残酷的现状，新时代提出了锁具必须革命的迫切的要求。

1.2电子密码锁的背景

随着社会科技的进步，锁已发展到了密码锁、磁性锁、电子锁、激光锁、声控锁等等。

在传统钥匙的基础上，加了一组或多组密码，不同声音，不同磁场，不同声波，不同光束光波，不同图像。

（如指纹、眼底视网膜等）来控制锁的开启。

从而大大提高了锁的安全性，使不法之徒无从下手，人们也就能对自身财产安全有了更多的保障。

当今安全信息系统应用越来越广泛，特别在保护机密、维护隐私和财产保护方面起到重大作用，而基于电子密码锁的安全系统是其中的组成部分，因此研究它具有重大的现实意义。

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。

但当时多半是配合机械锁一起作用且存在着诸如体积较大，成本较高，可靠性较低等缺点一时难以普及。

20世纪80年代后，随着信息技术、集成电路、半导体技术的发展，电子密码锁的设计也取得了快速的进步。

发展到现状，欧美及日韩等国家，电子智能锁的使用已经相当普遍，尤其在民用市场的普及率更是远高于国内。

据统计，在欧美电子锁占民用锁50%的市场，日韩智能锁占民用锁70%以上的市场，尤其在韩国，其公寓的智能锁使用率高达90%。

根据韩国知名智能锁品牌ramax（诺迈思）的官方数据，韩国目前电子锁市场规模为100万套，而其中零售（B2C）市场所占的份额为80%，且其民用市场已发展成熟，其中50%的用户是在既有电子锁的基础上，进行新电子锁的替换。

而目前在中国，电子锁仅占民用锁不到2%的市场。

在人们已经习惯刷卡进入办公区域，并对银行等金融区域键盘式电子锁，甚至是生物识别锁都习以为常时，我们可以肯定在国内电子智能锁不但会在商用方面继续发展，同时在民用方面也将有更为广阔的前景。

1.3无线电子锁设计的意义的本设计特点

单片机，亦称单片微电脑或单片微型计算机。

它是把中央处理器（CPU）、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、输入/输出端口（I/0）等主要计算机功能部件都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。

计算机的产生加快了人类改造世界的步伐，但是它毕竟体积大。

微计算机（单片机）在这种情况下诞生了，它为我们改变了什么？

纵观我们现在生活的各个领域，从导弹的导航装置，到飞机上各种仪表的控制，从计算机的网络通讯与数据传输，到工业自动化过程的实时控制和数据处理，以及我们生活中广泛使用的各种智能IC卡、电子宠物等，这些都离不开单片机。

以前没有单片机时，这些东西也能做，但是只能使用复杂的模拟电路，然而这样做出来的产品不仅体积大，而且成本高，并且由于长期使用，元器件不断老化，控制的精度自然也会达不到标准。

在单片机产生后，我们就将控制这些东西变为智能化了，我们只需要在单片机外围接一点简单的接口电路，核心部分只是由人为的写入程序来完成。

这样产品的体积变小了，成本也降低了，长期使用也不会担心精度达不到了，且容易升级改善。

电子锁可以在日常生活和现代办公中，住宅与办公室的安全防范、单位的文件档案、财务报表以及一些个人资料的保存等多种场合使用。

大大提高了主人物资的安全性，安全可以代替老式机械锁。

目前使用的密码锁种类繁多，各具特色。

本文从经济实用的角度出发，采用AT89C2051单机，研制了一款具有防盗自动报警功能的电子密码锁。

该密码锁设计方法合理，简单易行，成本低，符合住宅、办公室用锁要求，具有一定的推广价值。

（1）系统设置6位密码，密码通过键盘输入，若密码正确，则将锁打开。

（2）密码由用户自己设定，在开锁状态下，用户可自行修改密码。

（3）具有自动报警功能。

自动报警分现场报警和远程报警两种。

现场报警由扬声器发出报警声。

（4）两种情况下可报警：

一是密码输入错误3次，则报警；二是非正常开门，如破门而入的情况，可通过系统的红外监视装置监测，同时报警，保证了系统的安全性。

系统工作时，用户通过按键输入6位密码，单片机将输入密码与设定密码进行比较，若密码正确，则发出开锁信号，将门打开，系统不报警；若密码不正确，则有相应的指示灯闪动，并要求重新输入密码，重新输入密码的次数不能超过3次，若3次输入的密码都不正确，则发出报警信号。

1.4无线电子锁设计任务

设计制作一套遥控电子锁，用于机柜柜门打开和监控。

整个系统分为上位机控制，电子锁控制器，电子锁接收器三部分。

电子锁控制器是处在中间环节，用RS232和RS485与上位机连接，用905无线天线发送开锁信号和接收锁的状态信号。

另外，需要按键和液晶，便于手动控制。

控制器硬件设计主要有电源模块设计，按键模块设计，液晶模块，无线收发模块，RS485和RS232模块。

1.5主要设计各章节安排

第一章，绪论。

主要是简要的介绍课题研究的背景意义，电子锁的发展现状还有电子锁的分类。

第二章，系统设计。

本章对系统整体设计进行介绍、应用场景的介绍和控制部分硬件设计用到相关器件的介绍。

第三章，控制部分硬件设计。

着重介绍了控制部分组成的个部件的设计，并画出原理图，还有对相关器件的引脚功能进行介绍，对画电路图所用的软件进行了介绍。

第四章，软件设计简介。

对软件编程要用到的软件进行介绍，给出软件设计的总体思路。

并对某些部分的器件软件编程和分析。

第五章，设计总结。

分析并总结了本文所做的工作，对以后需要的改进和提高做出展望。

第二章系统设计

2.1系统总设计结构图

图2.1系统总体框架

整个系统分为上位机控制，电子锁控制器，电子锁接收器三部分。

电子锁控制器是处在中间环节，用RS232和RS485与上位机连接，用905无线天线发送开锁信号和接收锁的状态信号。

上位机联网可以通过局域网被远方的人控制，而上位机通过控制无线控制器部分对机柜上的电子锁进行控制。

供电公司变电工区在远方，远离机柜锁。

操作员通过局域网输入指令来控制变电站管理主机从而来控制机柜锁的开关。

变电站值班室距离现场不远，在几米到几十米之间。

变电站管理主机发送命令到无线集中控制器部分来控制无线集中控制器对应的机柜组的某台机柜的电子锁的开关。

变电站屏柜室在现场，分为无线集中控制器和无线遥控锁机柜两部分。

无线集中控制器可以接受上位机的指令来控制机柜电子锁也可以再现场按键输入信号来控制。

无线遥控锁接受指令来实现开锁和进行密码的核对反馈。

我所设计的是控制器的硬件部分，该部分由键盘、显示器、无线收发器、单片机和上位机通信接口等组成。

2.2控制部分设计

报警器

液晶显示器

键盘

AT89C51单片机

无线收发器

上位机

图2.2控制部分框架图

本设计由主控芯片51单片机，单片机时钟电路，键盘，无线收发器，液晶显示器和报警器组成。

单片负责控制整个系统的执行过程