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基于单片机的电子密码锁设计-学位论文.doc
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基于单片机的电子密码锁设计-学位论文.doc
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毕业设计论文
基于单片机的电子密码锁设计
目 录
1. 引言.......................................................................................................................................1
1.1 课题背景和意义 .............................................................................................................1
1.2 电子密码锁发展趋势 ......................................................................................................2
2. 总体设计方案.......................................................................................................................2
2.1 电子密码锁设计的具体要求............................................................................................2
2.2 总体设计方案.................................................................................................................3
2.3 系统总体设计原理..........................................................................................................4
3.电子密码锁的硬件设计.......................................................................................................5
3.1 主控芯片 STC89C52..........................................................................................................5
3.2 存储电路........................................................................................................................6
3.3 LCD 显示模块..................................................................................................................7
3.4 单片机最小系统 .............................................................................................................8
3.5 报警电路........................................................................................................................9
3.6 开锁电路........................................................................................................................9
3.7 键盘输入模块 ...............................................................................................................10
4. 电子密码锁的软件设计 .....................................................................................................10
4.1 主程序..........................................................................................................................11
4.2 按键软件设计 ...............................................................................................................11
4.3 密码设置软件设计 ........................................................................................................12
4.4 开锁软件设计 ...............................................................................................................13
5. 调试与实现 .........................................................................................................................14
5.1 软件调试 ......................................................................................................................14
5.2 Proteus 仿真................................................................................................................15
1
5.3 Protel99 SE 电路设计 .................................................................................................16
5.4 硬件调试 ......................................................................................................................17
6. 结论 .....................................................................................................................................20
参考文献 ...................................................................................................................................22
1. 引言
1.1 课题背景和意义
随着电子技术和计算机技术的飞速发展,单片机性能不断完善,性能价格比显著提
高,技术日趋完善。由于单片机具有体积小、重量轻、价格便宜、功耗低、控制功能强
及运算速度快等特点,因而在国民经济建设、军事及家用电器等各个领域均得到了广泛
的应用。本设计利用单片机及附加电子元器件实现数据采集和控制算法,来完成某一实
际功能,检验并提高同学对整体电路设计和把握能力,了解单片机系统设计流程,以及
电路板的实际制作和调试能力。同时也加强对数字电路、单片机和微机原理等课程知识
的实际应用能力,也为同类产品的进一步发展奠定理论和实践基础。
随着人们生活水平的提高和安全意识的加强,对安全的要求也就越来越高。锁自古
以来就是把守护门的铁将军,人们对它要求甚高,既要安全可靠的防盗,又要使用方便,
这也是制锁者长期以来研制的主题。随着电子技术的发展,各类电子产品应运而生,电
子密码锁就是其中之一。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。这种锁是通过键盘输入一组密码完成开锁过程。研
究这种锁的初衷,就是为提高锁的安全性。由于电子锁的密钥量(密码量)极大,可以
与机械锁配合使用,并且可以避免因钥匙被仿制而留下安全隐患。电子锁只需记住一组
密码,无需携带金属钥匙,免除了人们携带金属钥匙的烦恼,而被越来越多的人所欣赏。
电子锁的种类繁多,例如数码锁,指纹锁,磁卡锁,IC 卡锁,生物锁等。但较实用的还
是按键式电子密码锁。
20 世纪 80 年代后,随着电子锁专用集成电路的出现,电子锁的体积缩小,可靠性
提高,成本较高,是适合使用在安全性要求较高的场合,且需要有电源提供能量,使用
还局限在一定范围,难以普及,所以对它的研究一直没有明显进展。
目前,在西方发达国家,电子密码锁技术相对先进,种类齐全,电子密码锁已被广
2
泛应用于智能门禁系统中,通过多种更加安全,更加可靠的技术实现大门的管理。在我
国电子锁整体水平尚处于国际上 70 年代左右,电子密码锁的成本还很高,市场上仍以
按键电子锁为主,按键式和卡片钥匙式电子锁已引进国际先进水平,现国内有几个厂生
产供应市场。但国内自行研制开发的电子锁,其市场结构尚未形成,应用还不广泛。国
内的不少企业也引进了世界上先进的技术,发展前景非常可观。希望通过不断的努力,
使电子密码锁在我国也能得到广泛应用
[1]
。
3
1.2 电子密码锁发展趋势
电子密码锁应用于金融业,其根本的作用是“授权”,即被“授权”的人才可以存
取钱、物。广义上讲,金融业的“授权”主要包括以下三种层次的内容:(1) 授予保管
权,如使用保管箱、保险箱和保险柜; (2) 授予出入权,如出入金库、运钞车和保管室
;(3) 授予流通权,如自动存取款。目前,金融行业电子密码锁的应用主要集中在前两
个层面上。下面将介绍几种在金融行业中使用较多的电子密码锁以及它们的技术发展方
向。当然,以上所说的授权技术再高超,都必须由精良的“锁具”担当承载结构部件,
实现开启、闭锁的功能,而且承担实体防护作用,抵抗住或尽量延迟破坏行为,让电子
密码锁“软、硬不吃”。一般情况下,锁具防盗的关键是锁身外壳、闭锁的部件的强度
、锁止型式、配合间隙和布局。提高电子密码锁之防护能力的必然途径是报警,在金融
业的许多场所有人值守、有电视监控,具有报警功能,可以综合物理防范和人力防范两
种作用。报警的前提是具备探测功能,根据电子密码锁的使用场所和防护要求,可选择
多种多样的探测手段。在中国的城市金融业中,实现联网报警已经成为对各金融网点的
基本要求。根据国内外的实践经验,金融业实行安全防范风险等级很有必要,即依据使
用的防盗报警器材的性能、安装布局和人员值守状况等,可以评估被防护物或区域的防
护能力,得出风险等级,其中,电子密码锁的性能至关重要。
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密码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密码锁,这样对盗贼而言是“道高一尺、魔高一丈”。组合使用信
息也能够使电子密码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”。
2. 总体设计方案
2.1 电子密码锁设计的具体要求
电子密码锁设计的具体要求如下:
(1) 本设计为了防止密码被窃取要求在输入密码时在 LCD 屏幕上显示*号。
(2) 设计开锁密码位小于六位密码的电子密码锁。
(3) 能够 LCD 显示在密码正确时显示 OPNE OK!,密码错误时显示 PASSWORD
ERROR,输入密码时显示 YOUR PASSWORD。
4
(4) 4×4 矩阵键盘其中包括 0-9 的数字键和 A-F 的功能键。
(5) 本产品具有报警功能,当输入密码三次错误时蜂鸣器报警。
(6) 密码可以由用户自己修改设定(只支持 6 位密码),修改密码之前必须再次输入
密码,在输入新密码时候需要二次确认,以防止误操作。
2.2 总体设计方案
方案一:采用数字电路控制。
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 10 秒(一般情况下,用户不会超过 10 秒,若用户觉得不便,还可以修改)电
路将报警 20 秒,若电路连续报警三次,电路将锁定键盘 2 分钟,防止他人的非法操作。
采用数字电路设计的方案好处就是设计简单但控制的准确性和灵活性差。故不采用
[2]
。
方案二:采用一种是用以 STC89C52 为核心的单片机控制方案。
选用单片机 STC89C52 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
IO 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 LCD1602 显示器用于显示作用
[2]
。其原理
如图 1 所示。
输入密码
单片机微
控制器
密码正确?
开锁驱动电路
返回
电磁锁
Y
N
图 1 单片机控制密码锁原理图
由图 1 可知方案二控制灵活准确性好且保密性强还具有扩展功能,根据现实生活的
需要,此次设计采用此方案。
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