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基于51单片机的电子密码锁的设计-毕设论文.doc
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基于51单片机的电子密码锁的设计-毕设论文.doc
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目录 .........................................................................I
1 绪论.......................................................................1
1.1 引言 ................................................................1
1.2 电子密码锁的背景...................................................1
1.3 键盘式电子密码锁的特点 ............................................1
2 系统设计 ..................................................................2
2.1 系统总设计结构图 ...................................................2
2.2 开锁机构的设计 .....................................................3
2.2.1 主控芯片(AT89C51 单片机)的简介 ...........................3
3 系统硬件设计..............................................................5
3.1 键盘设计 ............................................................5
3.2 系统电路设计 .......................................................6
3.2.1 键盘电路及连线图 .............................................6
3.2.2 数码管显示电路及连线图......................................7
3.2.3 开锁和报警电路及连线图(由 LED 灯和扬声器电路代替)......7
3.3 整体电路图的绘制...................................................7
4 软件设计 ..................................................................9
4.1 系统软件设计思路...................................................9
4.2 系统软件设计总流程图 .............................................10
5 程序调试 .................................................................11
5.1 程序调试需要用到的软件和工具 ....................................11
5.2 调试过程 ...........................................................11
6 设计总结 .................................................................11
致谢 ........................................................................12
参考文献 ...................................................................13
附录 ........................................................................14
西安文理学院课程设计报告
第 0 页
1 绪论
1.1 引言
在这个信息和科技高速发展的时代,人们的生活水平越来越高,随之应运而
生的人们的安全意识也越来越强,然而传统的机械锁由于设计和工艺简单,操作
和携带不便,已经不能满足人们对于安全保证和生活便利的需求,于是电子密码
锁本着它自身的保密性高、操作简单、灵活好用等特性逐渐进入人们的视野,并
已被广大群众接纳和使用。
锁是用以关住某个确定的空间或范围或某种器物的,必须以钥匙或密码打开
的器件。锁,从古至今,发展到现在已有近千年的历史了,人们对它的结构、原
理也随着时间的增加研究的近乎透彻,因此,开锁的方法和工具早已不仅仅局限
于配套的钥匙,种类也层出不穷。现代社会中,由于各种矛盾冲突十分剧烈,人
们的思想道德观念,价值观念,文化修养水平等参差不齐,人们的思想境界良莠
不齐,善良、正直的人们能够自觉规范自已的行为,不是自己的东西不会眷恋,
没有钥匙就不会乱闯乱动。但是,生活中同样还存在着一些道德观念较差的人,
总有着不劳而获的“梦想”,他们在受到诱惑的时候,往往会想方设法利用各种
手段撬门开锁,使广大居民防不胜防。
之所以出现这种情况,除了人们的道德观外,还有一个很重要的原因,就是传
统锁具都存在致命的弱点,例如,锁芯采用常见的铜、铝、锌等材料,抵抗不了
强力破坏;再者,锁具制作工艺,技术落后,无法阻止先进技术手段的开启。
目前,市场上的锁具各种各样,形状千变万化,然而都是大同小异,技术原
理简单,实际使用上却都不具备真正安全的防盗功能。面对这一残酷的现状,锁
具也进入了必须革新的时代。
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
[2]
。
1.3 键盘式电子密码锁的特点
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。
从目前的技术水平和市场认可程度看,使用最为广泛的电子密码锁是键盘是电子
密码锁,该产品主要应用于保险箱、保险柜和金库,还有一部分应用于保管箱和
运钞车。键盘式电子密码在键盘上输入,与打电话差不多,因而易于掌握,其突
西安文理学院课程设计报告
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出优点是“密码”是记在被授权人脑子里的数字和字符,既准确又可靠,不会丢失
(除了忘记),难以被窃(除非自己泄露)。 在输入密码的过程中,为了限制
试探密码的企图,通常输入错误码若干次或若干时间内输入不正确,即“封锁”键
盘,不再接受输入操作。总之,尽管新式电子防盗锁层出不穷,但键盘式电子密
码防盗锁仍然在自己的基础上发展,不仅在市场上居于主流地位,而且,还经常
作为其他类型电子防盗锁的辅助输入手段
[4]
。
2 系统设计
2.1 系统总设计结构图
图 2.1 系统总设计结构图
本设计由主控芯片 51 单片机,键盘,LED 显示屏和开锁电路组成。单片负
责控制整个系统的执行过程。
密码输入设备
数码管显示
单片机 AT89C51
开锁机构
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2.2 开锁机构的设计
通过单片机送给开锁执行机构(本设计用 LED 灯和扬声器代替继电器打开
电磁阀的开锁执行机构)实现开锁或警报的表示过程。
图 2.2 密码锁开锁结构示意图
当用户输入的密码正确而且是在规定的时间及次数输入之内,单片机便输出
开锁信号送到开锁驱动电路,达到开门的目的(此处用 LED 发光二极管亮一秒
钟做为提示,同时发出“叮咚”声)。
2.2.1 主控芯片(AT89C51 单片机)的简介
AT89C51 是 一 种 带 4K 字 节 闪 烁 可 编 程 可 擦 除 只 读 存 储 器
(FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory)的低电压,高
性能 CMOS8 位微处理器,俗称单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦
除 100 次。该器件采用 ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准
的 MCS-51 指令集和输出管脚相兼容
[1]
。由于将多功能 8 位 CPU 和闪烁存储器
组合在单个芯片中,ATMEL 的 AT89C51 是一种高效微控制器。
主要特性
[3]
:
·与 MCS-51 兼容
·4K 字节可编程闪烁存储器
·寿命:1000 写/擦循环
·数据保留时间:10 年
·全静态工作:0Hz-24MHz
·三级程序存储器锁定
·128×8 位内部 RAM
·32 可编程 I/O 线
·两个 16 位定时器/计数器
·5 个中断源
·可编程串行通道
·低功耗的闲置和掉电模式
·片内振荡器和时钟电路
管脚说明
[6]
:
VCC:供电电压。
GND:接地。
开锁驱动电路
开锁/警报
AT89C51
单片机
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P0 口:P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口,每脚可吸收 8TTL 门电流。
当 P1 口的管脚第一次写 1 时,被定义为高阻输入。P0 能够用于外部程序数据存
储器,它可以被定义为数据/地址的第八位。
P1 口:P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口,P1 口缓冲器能接
收输出 4TTL 门电流。P1 口管脚写入 1 后,被内部上拉为高,可用作输入,P1
口被外部下拉为低电平时,将输出电流,这是由于内部上拉的缘故。
P2 口:P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口,P2 口缓冲器可接收,
输出 4 个 TTL 门电流,当 P2 口被写“1”时,其管脚被内部上拉电阻拉高,且作
为输入。并因此作为输入时,P2 口的管脚被外部拉低,将输出电流。这是由于
内部上拉的缘故。P2 口当用于外部程序存储器或 16 位地址外部数据存储器进行
存取时,P2 口输出地址的高八位。在给出地址“1”时,它利用内部上拉优势,当
对外部八位地址数据存储器进行读写时,P2 口输出其特殊功能寄存器的内容。
P3 口:P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I/O 口,可接收输出 4
个 TTL 门电流。当 P3 口写入“1”后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入。
作为输入,由于外部下拉为低电平,P3 口将输出电流(ILL)这是由于上拉的缘
故。
P3 口也可作为 AT89C51 的一些特殊功能口,如下表所示:
P3.0 RXD(串行输入口)
P3.1 TXD(串行输出口)
P3.2 /INT0(外部中断 0)
P3.3 /INT1(外部中断 1)
P3.4 T0(记时器 0 外部输入)
P3.5 T1(记时器 1 外部输入)
P3.6 /WR(外部数据存储器写选通)
P3.7 /RD(外部数据存储器读选通)
P3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
RST:复位输入。当振荡器复位器件时,要保持 RST 脚两个机器周期的高
电平时间。
ALE/PROG:当访问外部存储器时,地址锁存允许的输出电平用于锁存地址
的地位字节。在 FLASH 编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。在平时,ALE 端
以不变的频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率的 1/6。因此它可用作
对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是:每当用作外部数据存储器
时,将跳过一个 ALE 脉冲。另外,该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执
行状态 ALE 禁止,置位无效。
/PSEN:外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间,每个
机器周期两次/PSEN 有效。但在访问外部数据存储器时,这两次有效的/PSEN 信
号将不出现。
/EA/VPP:当/EA 保持低电平时,则在此期间外部程序存储器
(0000H-FFFFH),不管是否有内部程序存储器。注意加密方式 1 时,/EA 将内
部锁定为 RESET;当/EA 端保持高电平时,此间内部程序存储器。
XTAL1:反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2:来自反向振荡器的输出。
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