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毕业(设计)论文-plc控制交通灯.doc
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毕业(设计)论文-plc控制交通灯.doc
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彭如
机电工程学院
电气自动化
2011030400105
饶佛宝
PLC 控制交通灯
I
摘 要
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。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了传统的机械式密码锁,
电子密码锁具有安全性高、成本低、功耗低、易操作等优点。
本文从经济实用的角度出发,采用美国 Atmel 公司的单片机 AT89S51 作为主
控芯片与数据存储器单元,结合外围的矩阵键盘输入、LCD 液晶显示、报警、开锁
等,用 C 语言编写的主控芯片控制程序与 EEPROM AT24C02 读写程序相结合,并用
Keil 软件进行编译,设计了一款可以多次更改密码,具有报警功能的电子密码控
制系统。
这种密码锁的电路设计具有防试探按键输入、智能控制上锁、开锁、报警、
修改密码等多种功能。密码长度可变、保密性强、灵活性高、应用日益广泛。
关键词:密码锁,单片机,报警,LCD 显示
Commented [g1]: 三号,黑体
Commented [g2]: 正文 宋体 小四
Commented [g3]: 黑体 小四
II
目录
摘 要..................................................................................................................................I
Abstract.............................................................................................................................II
1 绪论 ...............................................................................................................................1
1.1 电子密码锁简介 ....................................................................................................1
1.2 电子密码锁的发展趋势 ........................................................................................1
1.3 本设计所要实现的目标 ........................................................................................2
1.4 设计方案简介 ........................................................................................................2
2 主要元器件 ...................................................................................................................3
2.1 主控芯片 AT89S51................................................................................................3
2.2 存储芯片 AT24C02 ...............................................................................................6
2.3 LCD16022 显示器 ..................................................................................................7
2.4 晶体振荡器 ............................................................................................................8
3 硬件系统设计 .............................................................................................................10
3.1 设计原理 ..............................................................................................................10
3.2 电路总体构成 ......................................................................................................10
3.3 电源输入电路 ......................................................................................................11
3.4 键盘输入电路 ......................................................................................................12
3.5 密码存储电路 ......................................................................................................12
3.6 复位电路 ..............................................................................................................13
3.7 晶振电路 ..............................................................................................................14
3.8 显示电路 ..............................................................................................................14
3.9 报警电路 ..............................................................................................................15
3.10 开锁电路 ............................................................................................................15
5.3 Proteus 仿真 ..........................................................................................................22
结论 .................................................................................................................................24
致谢 .................................................................................................................................25
参考文献 .........................................................................................................................26
附录 A:总程序 .............................................................................................................27
附录 B:总电路图 .........................................................................................................40
Commented [g4]: 黑体 三号
目录正文 宋体 小四
段间距 固定值 20 磅
1
1 绪论
1.1 电子密码锁简介
电子密码锁是一种通过密码输入来控制电路或是芯片工作,从而控制机械开
关的闭合,完成开锁、闭锁任务的电子产品。它的种类很多,有简易的电路产品,
也有基于芯片的性价比较高的产品。现在应用较广的电子密码锁是以芯片为核心,
通过编程来实现的。其性能和安全性已大大超过了机械锁。其特点如下:
① 保密性好,编码量多,远远大于弹子锁。随机开锁成功率几乎为零。
② 密码可变,用户可以随时更改密码,防止密码被盗,同时也可以避免因人
元的更替而使锁的密级下降。
③ 误码输入保护,当输入密码多次错误时,报警系统自动启动。
④ 无活动零件,不会磨损,寿命长。
⑤ 使用灵活性好,不像机械锁必须佩带钥匙才能开锁。
⑥ 电子密码锁操作简单易行,一学即会。
1.2 电子密码锁的发展趋势
日常生活和工作中,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。目前门锁主要用弹子锁,其钥匙
容易丢失;保险箱主要用机械密码锁,其结构较为复杂,制造精度要求高,成本
高,且易出现故障,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。针对这些锁具给人们带来的不便若使用机械式钥匙开锁,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。由于
电子器件所限,以前开发的电子密码锁,其种类不多,保密性差,最基本的就是
只依靠最简单的模拟电子开关来实现的,制作简单但很不安全,在后为多是基于
EDA 来实现的,其电路结构复杂,电子元件繁多,也有使用早先的 20 引角的 2051
系列单片机来实现的,但密码简单,易破解。随着电子元件的进一步发展,电子
密码锁也出现了很多的种类,功能日益强大,使用更加方便,安全保密性更强,
由以前的单密码输入发展到现在的,密码加感应元件,实现了真真的电子加密,
用户只有密码或电子钥匙中的一样,是打不开锁的,随着电子元件的发展及人们
对保密性需求的提高出现了越来越多的电子密码锁。出于安全、方便等方面的需
要许多电子密码锁已相继问世。但这类产品的特点是针对特定有效卡、指纹或声
Commented [g5]: 黑体 三号
Commented [g6]: 黑体 小三号
Commented [g7]: 正文 宋体 小四
2
音有效,且不能实现远程控制,只能适用于保密要求高且供个人使用的箱、柜、
房间等。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防盗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防盗锁,组合使用信息也能够使电子防
盗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”。可以看出组合使用电子信息是电子密码锁以后发展的趋势。
1.3 本设计所要实现的目标
本设计采用单片机为主控芯片,结合外围电路,组成电子密码锁,用户想要
打开锁,必先通过提供的键盘输入正确的密码才能将锁打开,密码输入错误有提
示,为了提高安全性,当密码输入错误三次将报警。密码可以有用户自己修改设
定,锁打开后才能修改密码。修改密码之前必须再次输入就的密码,在输入新密
码的时候要二次确认,以防止误操作。
1.4 设计方案简介
采用以单片机为核心的控制方案,由于单片机种类繁多,各种型号都有其一
定的应用环境,因此在选用时要多加比较,合理选择,以期获得最佳的性价比。
一般来说在选取单片机时从下面几个方面考虑:性能、存储器、运行速度、I/O 口、
定时/计数器、串行接口、模拟电路功能、工作电压、功耗、封装形式、抗干扰性、
保密性,除了以上的一些的还有一些最基本的比如:中断源的数量和优先级、工
作温度范围、有没有低电压检测功能、单片机内有无时钟振荡器、有无上电复位
功能等。在开发过程中单片机还受到:开发工具、编程器、开发成本、开发人员
的适应性、技术支持和服务等等因素。基于以上因素本设计选用单片机 AT89S51
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 I/O 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 AT24C02 芯片用于密码的存储,外接 LCD1602
显示器用于显示作用。当用户需要开锁时,先按键盘开锁键之后按键盘的数字键 0
-9 输入密码。密码输完后按下确认键,如果密码输入正确则开锁,不正确显示密
码错误重新输入密码,当三次密码错误则发出报警;当用户需要修改密码时,先
按下键盘设置键后输入原来的密码,只有当输入的原密码正确后才能设置新密码。
新密码输入无误后按确认键使新密码将得到存储,密码修改成功。
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