西安航空职业技术学院 毕 业 设 计.docx

1、西安航空职业技术学院 毕 业 设 计西安航空职业技术学院 毕 业 设 计（论 文） 论文题目： 题目： 电子密码锁防盗门 所属系部： 属系部： 电子工程系 指导教师： 指导教师： 职 称： 学生姓名： 学生姓名： 学号: 专 业： 电 工 西安航空职业技术学院制 西安航空职业技术学院 毕业设计（论文） 毕业设计（论文）任务书 题目： 题目： 电子密码锁防盗门 任务与要求： 时 间： 所属系部： 所属系部： 学生姓名： 学生姓名： 专业： 专业： 年 月 日 至 电 工 系 年 月 日 共 周 学 号： 电 工 指导单位或教研室： 指导单位或教研室： 指导教师： 指导教师： 职 称： 西安航空职

2、业技术学院制 2 摘 要电子技术的迅速发展，特别是大规模集成电路的出现，给人类生活带来了根本性的 改变。尤其是单片机技术的应用产品已经走进了千家万户。 作为单片机技术应用之一的数字密码锁，在日常生活、工业场合甚至军事领域都有 应用。 本文对目前楼宇门禁装置应用现状进行了分析,结合应用广泛的串行通信技术设计 并实现了一个以AT89S52为核心的数字密码锁。 阐述了系统的结构、 组成及软硬件设计， 并介绍了系统的功能。本系统具有自动报警、日历显示、掉电密码保护、权限管理、实 时监控等功能，并可查询监控记录。系统基于RS-232通信，监控主机和密码锁之间采用 自定义协议进行串行通信。监控软件采用Vi

3、sual Basic 6.0实现。实践结果表明该数字密 码锁系统结构简单、性能稳定、智能化程度较高, 监控软件具有友好的人机界面和较好 的实时性，系统实用性较强。 关键词: 关键词 单片机，数字密码锁，实时监控，串行通信 3 Abstract Along with the electronic technology rapid development, appears of the large scale integrated circuit specially, these have made a big change on peoples living. Products includin

4、g the technology application of the single chip microprocessor sets already entered every family. As one application of the single chip microprocessor technology, the digital combination lock has been applied in the daily life, the industry situation and military field. This article analyzes the cur

5、rent status of the application of Building Access Control Devices. The author designs a digital combination lock with the core of AT89S52 by combining the Serial Communication Technology. The article states structure, composition, the design of software and hardware, the function of the system. The

6、system has such functions: Auto-alarm, Calendar Demonstration, Power Failure Password Protection, Rights Management, Real-time Monitoring and etc. It can also query the data that was recorded. The system is based on RS-232, and the communication between the host-computer and slave digital combinatio

7、n lock by adopting the self-define protocol. The monitor software is realized by Visual Basic 6.0. The result shows that this system has a simple structure, stable performance and higher degree of intelligence. The monitor software has a friendly User Interface, and the system is very practical. KEY

8、 WORDS: single chip microprocessor, digital combination lock, real-time monitoring, serial communication 目 录第1章 绪 论 . 1 1.1 本课题研究的背景和意义 . 1 1.2 楼宇门禁系统的概述 . 1 1.3 本次设计的任务 . 2 1.4 设计思想及系统方案选择 . 2 第 2 章 基于单片机的数字密码锁的硬件设计 . 4 2.1 MCU 的选择 . 4 2.1.1 简单介绍 AT89S52 . 4 2.1.2 AT89S52 的串口通信 . 7 2.1.3 晶振特性 . 8 2

9、.2 输入通道设计 . 9 2.2.1 键盘识别方法 . 9 2.2.2 消除键的抖动 . 11 2.2.3 键盘的选择 . 12 2.2.4 按键的设置 . 12 2.3 显示模块的设计 . 13 2.4 密码锁动作模块设计 . 14 2.5 报警模块设计 . 15 2.6 通信模块设计 . 16 2.6.1 2.6.2 2.7.1 2.7.2 2.7.3 RS-232 简介 . 18 MAX232 电路设计 . 19 DS1302 简介 . 21 DS1302 电路原理图 . 22 DS1302 调试中的问题 . 22 2.7 时钟功能设计 . 21 2.8 供电电源模块设计 . 23 2

10、.9 掉电保护设计 . 24 第 3 章 基于单片机的数字密码锁的软件设计 . 27 3.1 上位机监控软件设计 . 27 3.1.1 VB 中的 MSComm 通信控件 . 27 -1- 3.1.2 小区密码锁管理系统的设计 . 29 3.2 下位机程序设计 . 30 3.2.1 软件设计的原则 . 30 3.2.3 程序流程图 . 30 第 4 章 基于单片机的数字密码锁的功能 . 34 第5章 结 论 . 40 致 谢 . 41 参考文献 . 42 论文小结 . 43 附录（一）：硬件实物照片 . 45 附录（二）：电路原理图 . 46 -2- 第1章 绪 论 1.1 本课题研究的背景和

11、意义社会治安仍是当今社会面临的一个重大问题， 如何应用高科技手段提高安全防范 措施, 更有效地阻止犯罪行为的发生是科技工作者义不容辞的责任。 目前的形势下， 对 于普通居民小区， 仅仅依靠普通的门锁、防盗门或者报警等系统来保证居民住宅的安 全是不够的， 如果能够安装一套适合于单个家庭的简易智能门禁系统， 将会有效地保 护住宅的安全，并在案发后提高破案率。鉴于此，我们的“智能门禁系统”带液晶 显示和通信功能的数字密码锁便应运而生。 1.2 楼宇门禁系统的概述门禁就是出入口控制，在人进出重要通道的时候，进行适当级别的权限鉴别，以区 分是否能通过的一种管理手段。门禁系统属于智能弱电系统中的一种安防系

12、统，作为一 种新型现代化安全管理系统， 它集微机自动识别技术和现代安全管理措施为一体，它 涉及电子，机械，光学，计算机技术，通讯技术，生物技术等诸多新技术。它是解决重 要部门出入口实现安全防范管理的有效措施。门禁系统通过在建筑物内的主要管理区、 出入口、电梯厅、设备控制中心机房、贵重物品的库房等重要部门的通道口安装门磁、 电控锁或控制器、读卡器等控制装置， 由计算机或管理人员在中心控制室监控，能够 对各通道口的位置、通行对象及通行时间、方向等进行实时控制或设定程序控制， 从 而实现对出入口的控制。门禁系统一般由门禁控制器、门禁读卡器、卡片、电控锁、门 禁软件、电源和相关门禁应用设备几部分组成。

13、常见的门禁系统有：密码门禁系统，非 接触 IC 卡 ( 感应式 IC 卡 ) 门禁系统，指纹、虹膜、掌型等生物识别门禁系统等。 门禁系统是随着自动识别技术的发展而迅速发展的，目前，国内外研制和使用的门 禁系统主要集中在感应门禁系统和生物识别门禁系统。在生物识别门禁系统中又以指纹 门禁系统应用最为广泛。密码门禁系统存在的问题是密码容易泄露，又无从查起，安全 系数很低。生物识别门禁系统安全性高，但成本高，由于识别率和存储容量等瓶颈问题 没有很好的解决，而没有得到广泛的市场认同。现在国际上最流行最通用的还是非接触 IC 卡门禁系统。 1 1.3 本次设计的任务本次设计就是要完成一个基于单片机的数字密

14、码锁，它用于一个居民小区的家庭门 锁控制，系统待机时显示时间和日期，当按下输入密码键并输入正确密码则开锁，如果 密码错误则提示重新输入，如果输入密码错误超过三次则发出报警并自动锁定键盘，密 码锁的所有操作都将记录入上位 PC 机的数据库中，并且可以通过上位机设定锁死和解 锁功能。 1.4 设计思想及系统方案选择基于单片机的数字密码锁的结构如图 1-1 所示，各部分主要功能如下： 显示模块 报警模块 时钟模块 MCU 执行模块 输入模块 通信模块 图 1-1 基于单片机的数字密码锁的组成结构 MCU 即微处理单元，对系统的各项数据、指令进行处理。 LCD1602 显示模块，具有背光，用于显示系统

15、的各种状态。待机时可显示时钟 和日历。切换到密码锁状态时显示各种操作提示。 矩阵键盘作为输入模块，用于输入密码，以及配合其他按键对系统进行操作， 如切换时钟显示状态和密码锁状态、输入密码等。 报警模块，用于当系统被恶意试探或输入密码错误超过三次时发出报警信号。 执行模块即是锁的机械动作部件，执行开锁、关锁动作。 通信模块，用于与上位机的通信，使上位机对锁具有监控、管理的权限。 时钟模块，用于产生时间和日历数据，发送到处理器后显示在 LCD 上，并且具 2 有短时间掉电仍能保持正常工作的功能。 系统硬件电路部分采用模块化的设计思想。按照功能将该数字密码锁分为输入模 块、显示模块、报警模块、执行模

16、块、通信模块和时钟模块。 硬件对应的软件部分的设计同样采用模块化的设计思想。 首先用 C 语言编写各个功 能模块， 然后再把这些功能模块连接起来， 进行调试。 上位机的监控软件采用 Visual Basic 语言编写。 3 第 2 章 基于单片机的数字密码锁的硬件设计 2.1 MCU 的选择 MCU 的选择范围很广泛，本设计采用 MCS-51 系列单片机作为处理单元。MCS-51 系列单片机是在一块芯片中集成了 CPU、RAM、ROM、定时器/计数器和多功能 I/O 等 基本功能部件的微处理器，它拥有基于复杂指令集（CISC）的单片机内核，虽然其速度 不快，12 个振荡周期才执行一个单周期指令

17、，但其端口结构为准双向并行口，可兼有外 部并行总线，故使其扩展性能非常强大1。它具有如下特点： 可靠性高：系统软件(如：程序指令、常数、表格)固化在 ROM 中，不易受病毒破 坏。 许多信号的通道均在一个芯片内，故运作时系统稳定可靠，抗干扰的能力优于 PC 机； 便于扩展：片内具有计算机正常运行所必需的部件，片外有很多供扩展用的(总线, 并行和串行的输入/输出)管脚，很容易组成一定规模的计算机应用系统； 控制功能强：具有丰富的控制指令，如:条件分支转移指令、I/O 口的逻辑操作指令、 位处理指令等； 实用性好：体积小、功耗低、价格便宜、易于产品化。 而 AT89S52 是 MCS-51 系列单

18、片机中比较突出的一款，它具有以下标准功能： 8k 字节 Flash， 256 字节 RAM， 位 I/O 口线， 32 看门狗定时器， 个数据指针， 2 三个 16 位 定时器/计数器，一个 6 向量 2 级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。鉴于 AT89S52 的以上特点，本系统采用 AT89S52 单片机作为处理单元。 2.1.1 简单介绍 AT89S52 AT89S52 是一种低功耗、 高性能 CMOS 8 位微控制器， 具有 8K 在系统可编程 Flash 存储器。使用 Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业 80C51 产品指令和 引脚完全兼容。片上 Flas

19、h 允许程序存储器在系统上编程，亦适于常规编程器。在单芯 片上，拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系统可编程 Flash，使得 AT89S52 为众多嵌入式控制 应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。AT89S52 的各 I/O 口功能如下： P0 口： 口是一个 8 位漏极开路的双向 I/O 口。 P0 作为输出口， 每位能驱动 8 个 TTL 逻辑电平。 P0 端口写“1”时， 对 引脚用作高阻抗输入。 当访问外部程序和数据存储器时， P0 口也被作为低 8 位地址/数据复用。在这种模式下，P0 具有内部上拉电阻。在 flash 4 编程时，P0 口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令

20、字节。程序校验时，需 要外部上拉电阻。 P1 口：P1 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P1 输出缓冲器能驱动 4 个 TTL 逻辑电平。对 P1 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输 入口使用。 作为输入使用时， 被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因， 将输出电流 （IIL） 。 此外，P1.0 和 P1.2 分别作定时器/计数器 2 的外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器 2 的触发输入（P1.1/T2EX），具体如表 2-1 所示。在 flash 编程和校验时，P1 口接收低 8 位地址字节。表2-1 引脚号 P1.0 P1.1 P1.5 P1.6 P1.7 P1口第二功能 口第二功能 第二功能 T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出 T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制） MOSI（在系统编程用） MISO（在系统编程用） SCK（在系统编程用） P2 口：P2 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P2 口输出缓冲器能驱 动 4 个 TTL 逻辑电平。对 P2 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为 输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流 （